UASB反应器处理维生素B12淀粉混合废水的研究杨景亮

第17卷第6期1996年12月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVol.17,No.6L地c.,1996UASB反应器处理维生素B12淀粉混合废水的研究杨景亮刘翠英’刘三学郑自保罗人明(河北轻化工学院环境工程系,石家庄050018)摘要为考察厌氧技术处理维生素1B2淀粉混合废水的可行性,进行了采用UASB反应器处理该废水研究.结果表明,在中温条件下,当进水COD浓度为100。。一12000mg/L时,COD容积负荷可达到3okg/(m3·d),COD去除率为80纬,容积产气率为16.80m3/(m3·d).关.润UASB反应器,维生tBI:淀粉棍合废水,庚水处理.UAsB、反应器因具有结构简单、厌氧消化效率高等优点,而被广泛地应用于多种工业有机废水的处理中〔卜2〕.维生素B,2的生产过程所排废水COD约(6一7)x10’gm/L,硫酸盐约为300omg/L,水质复杂,处理难度大.国内外均未见有此种废水的治理报道.本研究根据生产实际,采用UASB反应器,在中温条件下,对维生素B,2废水和淀粉废水进行混合处理,考察反应器的工况及效能,对影响运行效果的因素进行分析.5.0,COD一10000一12000mg/L,50圣一700一800mgL/.1材料与方法1.1工艺流程及设备工艺流程见图1.UASB反应器由聚氯乙烯塑料管制成,总高1200mm,下部直径65mm,上部直径80mm,有效容积3.6L.反应器置于保温箱内,电加热,温度控制在35士1℃.1.2接种污泥接种污泥取自华北制药厂厌氧处理装置,污泥最大比产甲烷速率为86.4ml/(g·d),反应器污泥接种浓度为18.69/L1.3试验用水废水取自康欣制药有限公司的维生素B12和淀粉生产车间,根据2股废水的实际排放量,按比例混合做为试验用水.水质:pH值一4.5一图l试验工艺流程图1.贮水槽2.计量泵3.UABS反应器4.沉淀池5.水封6.沼气流量计1.4分析项目及方法pH值:采用pHS一2型酸度计;COD:重铬酸钾法;50炭一:重量法;52一:碘量法;碱度:电位滴定法;VFA:气相色谱法.2试验方法及结果为了使接种污泥适应废水水质,反应器COD启动负荷为一5kg/(m3·d),进水COD浓度在4000一5000mg/L,经过Zod的运行,反应器COD容积负荷达到5.12kg/(m3·d),,现在康欣制药有限公司工作收稿日期:1996一04一16DOI:10.13227/j.hjkx.1996.06.019环境科学17卷COD去除率为94.8%.为考察反应器在较高负荷条件下的运行性能,反应器进入负荷运行阶段.运行初期反应器进水量维持不变,负荷提高靠逐步增加进水COD浓度.当进水COD浓度升至10000mg/L时,逐渐增大进水量来提高容积负荷.经过45d的运行,COD容积负荷达到30kg/(耐·d),COD去除率为80%,产气率为16.80m,八m,·d),沼气中CH`含量63%,CO232%.HRT由23.Zh缩短至8.gh,运行结束时,反应器污泥浓度达到31.49/L,污泥最大比产甲烷速率为208.1ml/(9.d),污泥床形成了颗粒污泥.负荷运行阶段的试验结果及逐日变化情况见表1.衰1负荷运行试验结果运行期/d进水COD/mg·L一`出水COD范围均值/mg·L一,COD去除率/%COD容积负荷/坛·(m3·d)一’范围均值沼气溶积产气率/m3·(m3·d)一iHRT/h,`0一t]ùg目.3L..40,`口乙111100ùōb斑jd人ùó,`,白.…口0UQō00,l心.几已`,gl一1415一2122一3536一4041一454059一1000010000一129009712一1196011960一1205810150一12030710511686106721203811180497。4583.0747.01178.92202。593。095。093。090。280。34.25一10.2711.58一15.4116.92一23.7525.12一28.5030.12一30.332。875。307.7312。7416。803结果分析.31容积负荷容积负荷是厌氧反应器运行过程中主要的控制参数,它直接反映了基质与微生物之间的平衡关系.在一个拥有一定微生物量的反应器中,若保持一定的COD去除率,微生物降解有机物有一个限度,反应器的运行负荷必须控制在该限度之内,才可保证反应器的正常运行.超过这个限度,将引起反应器运行状况恶化.容积负荷对反应器运行状况的影响可分为2种情况.一是当HRT恒定时,COD浓度变化对运行工况的影响,在负荷运动初期,反应器进水维持在3.7Ld/左右,由表1可见,从第1至14运行日,进水COD浓度由4000mg/L逐步提高到10000mg/L,达到混合废水的COD浓度,COD容积负荷由4.25kg(/m3·d)提高到10.27kg/(m,·d),COD去除率稳定在93.0%左右,其它出水指标也均正常.二是当进水浓度不变时,HRT对运行状况的影响,当反应器进水浓度达到实际废水水质后,为进一步考察高负荷下反应器的运行工况,进水COD浓度维持在10000一12000mg/L,负荷的提高靠逐步增加进水量,即缩短HRT来实现,由表1得HRT与COD去除率关系曲线,见图么由图2可见,运行过程中,HRT由21.0逐渐缩短到10.sh,COD容积负荷由13.40kg/(m,·d)提高到26.76kg/(m,·d),COD去除率均在90%以上.当HRT缩短到8.gh时,___厂一一~~~lll!}lll次、并毯米OOQHRT八图2HRT与COD去除率关系曲线COD容积负荷达到50kg八m,·d),COD去除率下降至80%,出水pH值为7.1左右,VFA为450一480mg/L,反应器运行仍然正常.本试验没有再缩短HRT以增加反应器的负荷,反应器运行工况无法进一步探讨,但由试验结果看,HRT已基本达到最低限度,如继续缩短HRT,必会对反应器运行效果产生不利影响.由表1可得容积负荷与COD去除率的关系曲线见图3.由表1、图3可见,当COD容积负荷在26kg/(m,·d)以内时,COD去除率均保6期环城科宇“持大于90%,且随负荷增加COD去除率没有明显变化.如控制反应器COD去除率为80%,COD容积负荷最高可达到30kg/(m,·d).卜卜一一一一一,一\\\...11111eoo容积负荷八`·m一,·d一’图3容积负荷与COD去除率关系3.2碱度和pH值厌氧体系中,碱度表明了反应体系的缓冲能力.如碱度低,体系的缓冲能力小,VFA的变化对体系的pH值影响较大.因此,足够的碱度是维持厌氧体系pH值墓本稳定的保证.在厌氧消化过程中,维持200Omg/L以上的碱度和300一500mg/L的VFA是正常的阁.甲烷菌生长、繁殖最适宜pH值为6.8一7.2,超出6.6一7.6这个范围,消化效果明显变差.因此,应保持反应体系在中性、偏碱性状态下运行.试验用水pH值为4.5一5.0,偏酸性.但废水的碱度在1800mg/L左右,且属HAC-AC缓冲体系,运行过程中,反应体系的碱度一直维持在2400一2600mg/L,碱度增加的原因主要是废水中的501一是一种潜在碱度物质,硫酸盐还原菌将501一还原为sz一产生孩度,且每还原0.5mofso乏一产生1mol碱度[’].因此,即使反应器在COD高负荷(30kg/(m,·d))条件下运行时,pH值仍为7.1左右,VFA小于soomg/L,未出现酸化现象.3.350盖一、zS一的抑制问题从501一对厌氧消化抑制作用来看,至少包括以下2个方面sj[,一是由于硫酸盐还原菌和产甲烷都可利角乙酸和H:产生的基质竞争性抑制作用;二是501一还原的最终产物溶解性硫化物对甲烷菌的毒害作用.研究结果表明61[:当废水中COD/以芳一)10时,可用厌氧法稳定处理,COD与50乏一比值越小,反应器承受负荷越小,竞争抑制越明显.硫化物可破坏产甲烷菌的细胞功能,使其数量减少,关于硫化物的抑制浓度,因试验条件不同,所见报道相差较大.最初的研究结果为7j[:厌氧消化承受的最大S,-浓度为ZOogm/L,其中HZS浓度为50mg/L本试验用水COD旧O二一约15左右,经测试反应体系中S卜浓度为80一110mg/L,均小于所见报道的限值,运行中也无出现抑制现象.欲\哥涯报00。4结论(1)在中温条件下,采用UASB反应器处理维生素B12淀粉混合废水,进水COD浓度为10000一12000mg/L,COD容积负荷可达到30kg/(m,·d),COD去除率为80%,HRT为8.9h,容积产气率为16.sm,/(m,·d).(2)废水的pH值为4.5一5.0,碱度为1800mg/L左右,不进行调节,可保证反应器在较高负荷条件下运行.(3)废水的COD/以)l一约为15,反应体系中sz一浓度为80一110mg/L,对厌氧消化未出现抑制现象.`今考文献1王祖宜等.第四届国际厌载消化(沼气)讨论会论文集.19851141一1492郑元景等.污水厌氧生物处理.北京:中国建筑工业出版社,1988:20仆we2363龙肠锐等.中国给水排水,1991,,(1):164AdnesornGKandGYar堪.J.E咖orn.E雌.,1992,11吕(4):5515AndersonGKetal二Proo巴”肠ochemist斗,1982,17(40):286丁琼.硫酸盐废水厌氧生物处理的研究,清华大学硕士论文.1992:347aLwernceAWetal二AirwaetrPollut.bt.J.,1966,1.:20795No。6HUANJINGKEXUEt缺.p吮访eaetivieitsof今SCaaer39532epm/9inskin,38116epm/9inskeleton,25495epm/9in9111and1651epm/9inmuscleres,沈tivelyafterex卯sedtopH7.10(contolr)for96坛C石mpardeiwththeeontolr,thespe-d止kacitvitiesof45aCdecilneabout81.07写认:kin,84·41%inskeleton,冬0·11%in9111adns·88.肠inmuscleafetrex声洲记toPH4.70withoutaluminu加.Un-der止ee的diitonOfPH4.70withtheadditionofal-u叫pnUI(1一0叱/L),thes卿ificaetivitiesof`,aCd--eehaea切血名9.87写in如n,88.83%inskeleton,86.17肠in剥。dn26.好%inmucsleers,沈itvely.Theett吧(stlOa口耳多扭皿nOntnecacllUrnr比etal洲〕USrnInt侣h习甲eer``间.:【匆,诊山、加阴PH,日帅inum,`SaC,一,M心-ur梦钾甲畔钾州鲜脚.neRe.ovalor翻口e众助政Pollu.tllst恤RaPld玩fU-atrtionTn,t.e.t街喊.一orw翻tSeWater.WuYpngfe昭琳`(C场汕Unive碗yofGeOCSiecnse,Envi-{钾吟碑州反免`血众part~t,J二派戒奋洲.&泣.一,1,(6),1996氏云jign,100083):hC认·,PP.60一一62There亩。,al讨,。meorganie伪llutantstirehlrQomethane,tetraeh】or恤ethane,ticrhlorothylene,benezneand’t以uene运arPidiinfltartionteratment叮stemofwastewa-terhaveb沈n滋maultdeinla卿csale5011eolums.Theth似U血dsofehloir血tedailphatiehydcorarbonswere种刁妙比加训司frominfluenteone