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应用与环境生物学报1997,3(4):380~384hCin.J.沌即1.nEv月ron.及口1.1997一12一25UASB反应器高温处理酒精废液的研究`白威陈玉谷王廷放张云昭(中国科学院成都生物研究所成都61〕)41)摘要在夕二53士1℃条件下,采用uAsB用lm。培养出颗粒污泥.到运行结束时,污泥可巧)为65·09·L一’,svi为14.0,uoax(c比)为603.9m.Lg一’·d一’,对颗粒污泥微生物类群数量和微观结构的分析表明,颗粒污泥具有活性和结构上的高效性;反映在处理效果上,使UASB具有高效稳定的运行结果:当t(HRT)24.0一18.4h,容积负荷大于20g’L一’·d一’时,甲烷含量约60%,c0D去除率约91%,出水冰coD)1400一2。以〕mg·L一’,厌氧生物降解的产能和治污效果良好.关健词UASB反应器;颗粒污泥;厌氧生物降解;酒精废液STtJDYONTREATINGDISTILLERYWASTEWATERBYAUASBREACTORATTHER五度OPMILICCONDITIONSBaiWei,ChengYu即,WangTingafllg&ZhangYunzhao(che昭己ulnS`。以eof而肠幻,Aca凌~乳~.Chen酬u61。)41)Abstr日CthTeUASBeraetorProdueedalargenumberofgrallularsludgeinonemonthatthethemroPhilieeonidtions(53士ICC).Attheendofo哪artion,inthereaetor巧was65.Og·L,,Svlwasl4.o,Uma:(C比)was6o3.9毗·g一l·d一1.hTean,ountofthemetal洲〕liebacteriagmupsandhteniieocrosmiesutretuerofhtegranu坛slud罗weerstudied.hTeers己tsindieatedthatwhenHRTwas24.0一18.4handvoihmetrieloaidngaretwasover20g·L一’·d一’,biogasyieldartewasovergL·L一’·d一`,e氏eontentof山ebio,5was咖ut印%andeiffuenteonwas1400一2以卫〕mg·L一1.仆easrnulars一udgewasve砰ac6vatedandtheu朋Beraetorwas脚adyet-teeitvefortheetratingofdistille仃wastewater.KeywordsUASBerae*er;『anularsludge;aaneorbiebidoegradation;idstrille砂wastewater处理酒精废液的方法有许多种,其中厌氧生物处理法以其产能和治污的优点受到重视,但由于酒精废液有机物浓度高,常规厌氧生物处理往往需要延长工艺流程、增加反应设备,才能满足后续达标治理的技术要求,因而实际应用中存在技术难度高、运行耗费大的问题[’一引.本试验针对厌、氧处理这个产能和治污的核心单元进行研究,根据离心去渣预处理后的水质特点,采用UASB(U四。wA~oribolSdugeBlanket)进行高效厌氧生物处理,增加高效功能菌并进行有效组合,探索充分发挥UASB滞留高浓度生物质、形成高活性颗粒污泥、具有高效产能和去除有机污染的特点,完善厌氧处理的技术系统和控制系统,使各处理单元有机衔接,实现处理系统的最优化组合.1材料和方法1.1废水来源和水质废水取自四川省某酒精厂,试验用废液经连续离心过滤预处理,其滤液水质成分见表收稿日期:1996一02一14修回日期:1997一04一29接受日期:1997一05一08,中国科学院成都地奥科学基金(DAS)F资助项目4期白威等:UASB反应器高温处理酒精废液的研究3812试验装置及流程本试验用UASB反应器(Ve二6.SL)及工艺流程见图1.表1酒精废滤液水质成分’Table1Theeom即sitionofthedistille刁wastewaterfiltrate尸尸(CoD。)/叱·L,12《xx〕一25(洲x)))尸(BODS)/mg·L一’5500一1150000尸尸(VA)/mg·L一’2520一47,,尸(Alk习inity)/吨·L一’l闷减x〕一320000可可SS)/mg·lLl`xx〕一2以)〕〕PH3.6一4.222`原料为玉米、薯:=I.hTearwmaetiralsweere二andd叮,eetOPta.o.1.3试验菌种和污泥接种物呈絮状,为本实验室采集的厌氧活性污泥和保藏的高效厌氧降解功能菌,接种量可巧)=28.0mg’L,,污泥活性尸(VS)/产(仆)二55.8%.1.4厌氧发酵试验发酵温度:53士l℃,pH6~7.进样方式:培养初期为脉冲进样,稳定运行期为半连续蜗动进样.1.5分析项目及方法pH、c0Der(以下用COD表示)、Bo几(以下用BOD表示)、碱度、挥发酸、产气量、气体组分、sS、巧、VS、污泥体积指数lll}}}rrr咭.-一`二洲洲llllll义义义义义义义义日日日日日日9999999999999999999999999999999分分3:::::::::::::::E匹匹二::.·::.·::.」」...。.。.。。·lll}}}}}}::}:}:};}:{{{l泵(入mp)2进样口(Intel)3UASB反应器(UASB溉eter)4取样孔(samplinghole)5出样口(oudet)6回流(Cyelepipe)7气路A(Gaspi件A)s气路B(easpi声B)9水封(Watersealing)10流量计(lFowmeetr)图1UASB装置及工艺流程图Fig.l阮hematiediagr川noftheexpeirmentalUASBsystem(vsl)的分析方法见文献6}I,最大比产甲烷速率的测定方法见文献vl],采用Hungat。厌氧操作技术和三管重复MPN法对污泥微生物进行分类计数8[],采用日立-5450扫描电镜和日立H~6洲〕透射电镜观察颗粒污泥表面和内部结构9[].2结果和讨论2.1颗粒污泥的形成及其各阶段的功能特性USAB高效稳定运行取决于沉降效果好、产甲烷活性高、微生物类群合理、数量丰富的颗粒污泥形成[’”·’`1.实验在高温、常规工艺条件下约lm。培养出初生颗粒污泥,又经约Zm。驯化培养,颗粒污泥发育成熟,表2颗粒污泥形成过程的理化指标培培养时间间户(巧)///尸(vs)///SVIII户(vs)·尸(巧)”///U一(C比)))颗粒污泥的类型型CCCultueeermg·尸尸mg·LIIIII%%%[F(e比)·。(vs)”·`一,///Ty脚of尹n己arsludgeeetttlmeeeeeeeeeeemL·g”·d·,]]](d/mm)))ttt/ddddddddddddddd0000028.00015.666NDDD55.777NDDD絮状污泥泥RRRRRRRRRRRRRRRoulentsludgeee22277730.44418,00054.33359222N666初生颗粒Iniitalll1.000如如如53.88833.33319.22261.999ND一一发育颗粒Developmenatlll000000000000000.5~2.DDD111577765.00040.55514.00062.333印3.999成熟预粒Mat。。111111111111111.0~1.555ND:示未测定,下同(Notdetenr一ined,thesamebefow)再经Zmo以上运行至结束时,反应系统的污泥性能得到良好改善,颗粒污泥进一步成熟.此时从外观形态和382应用与环境生物学报3卷理化指标看:污泥颗粒化程度高,为致密的圆形或椭圆形黑色团粒,具有较强抗水力冲刷和挤压能力,大小趋于一致,dl.o一l.smm;污泥量明显增加,可仆)=65.og’lL,污泥沉降性能改善,svil4.0,污泥活性良好,p(Vs)/可飞)二62.3%,汽ax(C氏)二603.9m.Lg一’·d一’,见表2.由此说明厌氧污泥在数量、沉降性能和活性上都达到了较高水平,可以满足uAsB高效厌氧降解的技术要求〔`2〕.从微生物类群数量看:随着反应系统中生物量的增加和颗粒污泥逐渐成熟,各类群细菌数量相应增加,其中产乙酸菌和产甲烷菌数量增加约2个数量级(见表3),表现了细菌类群数量的增殖变化与厌氧降解功能次序的一致性f`,,’2},说明颗粒污泥形成和成熟的实质是细菌类群结构合理、数量增加、菌群单位活性提高,是UASB高效厌氧降解的内在原因.从扫描和透射电镜结果(图2)看:颗粒污泥表面以多种形态的细菌相互交织构成,形成立体网状结构,具有许多起伏、孔洞和缝隙,形成巨大的表面积和基质、气体的进出通道(图2:A一C)辛;颗粒污泥内部可见大量的细菌聚集体(图2:D-F);其表面和内部优势菌比较一致,以细长丝菌(图2:Ba,Ca,Da,Ea)、短杆菌(图2:Cb,Eb,aF)和索氏甲烷丝菌类似菌(图2:Cc,Db)为主,共同在厌氧生物降解中发挥作用.电镜微观结构分析表明,颗粒污泥是细菌的有机聚集体,是UASB高效运行的基础,颗粒污泥形成成熟的过程也就是处理效果稳定提高的过程.2.2UABS的运行效能和运行结果颗粒污泥培养成熟后,厌氧生物降解进人稳定运行阶段,UASB运行指标表3颗粒污形成过程中各类菌群数且变化生生理类群群计数结果Cult帅eounssstMMMeta肠liegorllPsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssss初初初生颗粒粒发育颗粒粒成熟颗粒粒IIIIIintialllDeveloPmenallltMatureee一一般异养菌菌4.5xl护护1.6xl护护4.5xl0999eFFFnllentativebaeteiraaaaaaaaa硫硫酸盐还原菌菌1.6xl护护9.sxl护护1.1xl护护SSSulphate耐uei嗯baeteiraaaaaaaaa蛋蛋白质氨化菌菌NDDD1.4xl护护1.4xl护护AAAmmonifyi吃haerieraaaaaaaaa纤纤维素分解菌菌4.sxl护护1.4xl护护4.sxl护护CCCellulolytiebacteiraaaaaaaaa同同型产乙酸菌菌1.5xl护护1.1xl丁丁1.4xl护护HHHomoaeet吃eniebacteiraaaaaaaaa产产氢产乙酸菌菌2.0xl护护3.oxl护护1.4x一0777HHHydr吃enandaceattep耐ucinghaeetiraaaaaaaaa产产甲烷菌菌1.4xl护护9.5xl05554.5xl护护MMMethaogensssssssss(d95一157)见表4.当滞留期由34.7h缩短到13.4h,容积负荷为巧.2一20.8g’L,·d一`时,污泥负荷保持在0.27一0.34g’g一`·d一’的较高水平,COD去除率约91%,产气率大于9g’-lL·d-l,甲烷含量约60%,厌氧降解效率和效果达到了较高水平.表4Table4UASB反应器运行参数eP到池mranceofhteUASBeracetr培培养时间间月叮叮容积负荷荷污泥负荷荷CODDD产气率率负荷产气率率甲烷含量量CCCdtueeer(君/h)))VolumetirelaodddSludgelaoddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd《;留p耐uctionnnGasyieldddC风风tttlm尸尸尸(尸·t一,/g·L一,·d一,)))(,·t一,/g·g,·d,)))进样样出样样去除率率raeeet(L·g’,·d一,)))(甲/%)))(((t/d)))))))))I胡uentttEmuenttte