低负荷条件下两级厌氧法处理马铃薯加工废水研究郭静

中国给水排水1994Vol.10No.5低负荷条件下两级厌氧法处理马铃薯加工废水研究郭静林贯洲(天津大学)(加拿大新布伦瑞克大学)摘要马铃井加工度水中有机物和悬浮固体的浓度都比较高。为了探讨一种高效德定的处理方法,在新布伦瑞克大学实验室利用上流式厌氧污泥床—厌氧滤柱系统,进行了低负荷条件下两级厌氧处理的研究。运行试验长达420天,结果表明:在常温条件下,该系统的有机负荷为0.19~0.55kgCOD/m3·d时,COD和55的去除率分别是95一95%和95~99%,产气蚤为0.31~0.32m3CH4/kgCOD去除,运行期间出水水质始终良好,没有出现任何恶性变化的征光。1前言马铃薯加工废水中可生物降解的有机物和悬浮固体的浓度一般都比较高,其排放量也大有增长的趋势,因此很多专家都在探寻处理马铃薯加工废水的理想方法,即有效地去除COD和55,而且便于操作,能够长期地保持良好的运转状态(ChianandDewalle,1977)。在加拿大新布伦瑞克大学实验室,利用两级厌氧方法即上流式厌氧污泥床UASB—厌氧滤柱UAF串联运转,在低负荷条件下处理马铃薯加工废水,获得了满意的结果。uASB和UAF均为近二、三十年开发的先进的厌氧反应器,UASB一UAF不仅能够去除COD,而且能有效地去除55。本研究采用的废水是加拿大McCaln食品有限公司提供的马铃薯加工车间生产废水,原水COD浓度粼500~700omg/L,衰4两种反应器总氮物料平衡反反应器类型型含氮量(g/d)))氮去除量(g/d)))器器进进进水水出水水总氮氮排泥...反硝化化化去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去去除除除除除TTTTTKNNNNH333NOfffTNNNTKNNNNHsssNO于于TNNNNNNNNNNN一一一一NNN一NNNNNNN一NNN一NNNNNNNNNNNNN1111122233344455566677788899910001111l2221333益益浮法反应器器162.444156.88864。444226.888156.999150.00038。2333195。133331.67775。55526.17771777坟坟料床反应器器162.444156。88864。444226.888152。000147。11135。9000187。900038.900010.44428。50002777,含出水中带泥的含氮t5,考文献1.RichardW.,etal,“iBologiealTreatmentofCoalGasifi-eatationWastewater”,WaterReseareh,Vol,18,No.7,19842.MeCarty,P.L.,L.eBekandP.5.Amant,“iBologiealDenifieationofWastewaterbyAdditionoforganieMate-rials,’,Proe.ofthe24thPurdueIdn.WasteConf.,Lafayette.Ind.,1969.作者通讯处:2。。092上海四平路1239号1994Vol.10No.5中国给水排水55为500一5500mg/L。试验在20℃常温条件下进行,有机负荷控制在0.19一0.55kgCOD/m3·d,经过42d0的运转,最终出水水质始终良好,COD约为72一25omg/L,55为10一119mg/L。2实验装置与方法2.1UASB一UAF系统UASB一UAF两级厌氧处理系统如图1所示。集气瓶门!门.集气瓶固体截留器UASB定时器堪丘鹅鹅圆圆圆圆圆圆圆圆圆圆圆圆圆摧摧摧摧摧摧摧摧「「「「「「「「一一满废水进行静态培养,d5后发现滤料表面有生物膜形成,便接在UASB之后,两级厌氧系统正式启动试运行。表,马铃落加工废水水质项目平均变化范围PH4.0~4.5COD1500一7000(mg/L)BODS900一6000(mg/L)55500一5500(mg/L)VSS300一3500(mg/L)VA(asCaC03)170一1200(mg/L)实验用废水取自McCaln食品有限公司生产车间。原废水55浓度较高,含有粒度较大的马铃薯皮和渣,因此试验系统UASB进水是经过滤的马铃薯加工废水。原废水pH较低,加石灰调至7.、6。启动期间UASB进水COD控制在3000mg/L左右,持续了两个月UASB内污泥呈现出良好的微粒结构,UAF滤料表面生物膜均匀、出水稳定,COD去除率高于90%。UASB一UAF系统正式运行试验共经历了4个负荷阶段。在此期间每日处理的废水量不变即4.3Ld/,UASB进水COD逐步由1440、2540、3450至4200mg/L增大,因此有机负荷值也由0.19、0.33、0.46增至0.55kgCOD/m3·d,保持在一个较低的范围内。有机负荷的计算以反应器的有效容积为基础,其计算公式:泵门丫尸|…一ǐ||麟甲曰曰卜到士一创序派ó尸ì图1UAS日一UA「两级厌氛系统uAsB和uAF均由有机玻璃管制成。’IJASB的有效高度115omm,内径191mm,有效容积是32.6L。UAF的有效高度是910mm卜内径152mm,有效容积是16.ZL,滤料选用碎石,粒径为25一4omm,水面比滤料层表面高60~somm,空隙率为0.42。uAsB一uAF串联运行。废水由定时器控制的计量泵打入UASB,UAsB的出水进入UAF进行二级处理,然后排出。UAF的部分出水回流至UASB,因为原废水pH为4.0一4.5(见表1),需要加石灰调到7.6左右,采用回流可提高系统内的碱性,减少石灰用量。厌氧过程中所产生的生物气,均用排水集气法收集在集气瓶内。2.2启动与运行uAsB与uAF的接种污泥都是取自实验室一套正常运转的UASB系统、UASB先注入4.SL自来水,每天接种IL污泥,连续d8共接种SL,d8后每天加入4.3L的马铃薯加工废水,进行培养。UAF只接种了IL污泥,然后注Nv24CoQ1000V(kgCOD/m3.d)(1)式中Nv—有机负荷,kgCOD/m3.dQ—废水处理量,Ld/V—反应器的有效容积,LC。—反应器进水COD浓度,mg/L表2uAsB一UAF有机负荷编编号号有机负荷荷进水COD浓度度(((((kgCOD/m3·d)))(mg/L)))NNNo---UASBBBUAFFFUASBBBUAFFFlllll0.19990。0299914400010999222220.33330。0455525400017000333330.46660。0500034500019000444440.55550。066664200002501O中国给水排水1994Vol.10No.5UAF串联在UASB之后作为二级处理装置,其负荷值取决于UASB的处理效率。在稳定运行试验中,按式(1)计算的4个负荷阶段如表2。表隽UASB一UAFUASB一UAF的进水量是4.3Ld/,因此uASB和uAF水力停留时间没有变化,分别是7.6d和3.sd。系统试验结果(41)留106箭93潇甜有有机负荷编号号号水样样eo司司司(((((((((((((((((((rng/L)))))稳稳稳足运行期期期期期(((((d)))))))))1111187一1211111114400000222222222109999933333333372222222222205一23222111254000002222222221700000333333333105555533333262一30000111345000}}}22222222219000}}}33333333310444}}}44444398一420001114200000022222222225000003333333331600000BODS心mg/L)7547235194011553260010837216012340S是,、},v哭逻立土{兰二619{4艺92510175855332500942621351194216589131l61370611412005426…/擎爵下三…万,1一UASB进水,即原废水;2一UASB出水,也是UAF进水;3试验结果与讨论试验研究从接种开始共持续了420d。对UASB和UAF进出水的COD、BODS、55、VSS、VA(挥发性酸)、pH,以及生物气体产量及组成都进行了测定与分析。表3是在4个负荷阶段的稳定运行中测定结果的平均值。根据试验结果,计算出UASB、UAF以及整个系统总的去除效率,如表4。表4UASB一UAF的处理效率3一UAF出水。编编号号氰压裔裔去除率(%)))}}}}}k(ggggggggggggggggggggggggggggggg}}}}}C〔〕D///CODDDBODSSSSSSSVSSSS}}}}}m`’d)))))))))))11111UASBBB0.199992.44490.555966696.333UUUUUAFFF0.02999344451.444600068888总总总系统统统955595.44498.44498.88822222UASBBB0.333393.33394.1119699996.555UUUUUAFFF0.0455538.22253.999400048.444总总总系统统统95.99997.33398.11198.222一一一UASBBB0.466694.55595.99996.22295.666333333333333333333333333333333333333333333333333333UUUUUAFFF0.0500045.33365.77772.3---77、lll总总总系统统统97.00098.66698.966698.988844444UASBBB0.555594.11194.33394.44495.555UUUUUAFFF0.06666366667.55564·7}51·999总总总系统统统96.2229822298{97.555从表2、3、4中均可看出,UASB有机负荷在o·19一055kgCOD/m3·d,约为一般常用负荷的10%。在低负荷条件下运行,可用简单的固体颗粒截留装置(如图1)代替其它UASB所设有的高效三相分离器。UAF作为二级处理装置,其有机负荷更低仅。.029一。.066kgc0D/m3·d,约为通常负荷的2%左右。UAF能进一步净化废水,使出水水质稳定,同时也使UASB的构造简化,不必设计高效三相分离器,其出水中携带的固体颗粒可被UAF有效地截留,在如此低的负荷下运行UAF也避免了堵塞问题。废水中大部分可生物降解的物质在UASB中得以去除,进入UAF的不可生物降解或难降解的物质比例要高些。由表3分析,原废水、uAsB出永、uAF出水中BoDS/coD之比值逐渐降低,平均值依次是0.64、0.60和。.42;VSS/55也呈同样趋势,依次是0.58、0.57和0.52。从表3还可以观察到,从原废水到最终出水挥发性酸vA的浓度也明显降低,由160~469mg/`L降为22一SOnlg八J。经过UASB降低了75%,UAF降低了17一48%。UASB一UAF生物气的产量是稳定的。由表3,第一负荷阶段CH4生产率较低,为。.28m丫kgCOD去除;后面3个负荷阶段,CH4产量均在0.31一0.32m3/kgCOD去除范围内。气体组成稳定,CH4为77一80%、coZ为17一1994Vol,10No.5中国给水排水19%。UASB产气量占总量的92%。表4表明UASB一UAF两级厌氧处理系统在低负荷条件下良好的处理效果,COD、BODS的总去除率分别为95一97%和95.4~98.6%;55和VSS的总去除率基本在98一99%之间;90%以上的有机物是在UASB中去除的。UAF进水中可生物降解的有机物含量低,因此COD、BOD:的去除率也比较低在34~77%之间,但是对55和VSS的去除效果是显著的;进一步分析,随着有机负荷的增大,UAF对COD