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纷1倦第z期水庵;;接街Vol.17,No.忿1991年4月TECHNOLOGYOFWATERTREATMEN飞’APril.,1991高负荷USAB反应器处理酒糟污水赵亚乾邱熔处(兰州铁道学院环境工程系)摘要本文研究了采用高负荷上流式厌乳污泥床(UASB)反应器处理酒烤污水的工艺性能。试验结果表明:在COD容积负荷高达48.25kg(/m3·d)、污泥负荷(以挥发性污泥浓度计)高达5.42kg(/kg’d)、水力停留时间为nh的情况下,反应器仍能稳定运行,并可保证有大于80%的COD去除率,同时可获得12.531/l(·d)的甲烷产气率。厌乳出水中的硫化物可通过空气羲化脱除,最终出水可用于农田灌溉。关I询:反应器,酒棺污水,水处理一、前言酒糟污水是以甘薯、玉米、高粱等为主要原料的酿酒工艺过程所产生的一种高浓度酸性有机污水。其中主要成份为糖、醇、有机酸等,还有大量的氮和磷。COD浓度一般在2。。。。~50000mg1/之间。这种污水如直接排入水体则会引起水体严重的有机物污染。又由于酒箱污水pH在3.2~4.2之间,对于一般的土壤不能用作农田灌慨。大t试验业已证明,酒糟污水采用上流式厌氧污泥床(UASB)工艺处理可以取得良好的效果[’、:1,同时产生大量可利用的沼气。为了进一步降低污水的COD,可采用后续好氧生物处理.s[,]或附加其它物理化学处理方法【`],但最终出水COD仍有数百毫克/升,这距COD低于100mg/l的国家排放标准相差甚远,同时使整个处理系统变得十分复杂,对于一般的工厂在经济上和管理上都会变得难以接受。本研究是要考察UASB反应器在高负荷下处理酒糟污水的特性,采用大于数倍通常使用的COD负荷(15kg(/m3·d)左右),在COD去除率下降不大,沼气回收量减少不多的情况下,缩小反应器的容积,以减小基建投资。然后将含有硫化物的厌氧出水进行空气氧化脱硫,同时也吹脱了厌氧出水中的臭味。通过厌氧、脱硫工艺处理的酒糟污水基本符合国家农田灌袄用水的水质标准。收稿日期:90一09一16DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.1991.02.007里2卷2期高负荷UASB反应器处理酒槽污水113二、试验装置和方法(一)试脸装皿和流程厌氧处理所用的UASB反应器采用内径为80mm的有机玻璃管制成。总高度为1.09m,总容积为12L,其中反应区容积为7.72L。污水经蠕动泵连续打入反应器。所产沼气经三相分离器分离后由反应器顶部排出,沼气排出管上装有采样瓶和流量计(图1)。整个装置里于可控温的恒温柜中。试验温度控制在35士1℃内。试验用水取自兰州某酿酒厂的酒糟污水(经自然沉淀),废水COD22。。。~32。。。mgl/,溶解性COD20500~30000mg/l,BOD。16500~22520mg/l,挥发性醋防酸(VFA)2725~6250mg/l,55250~770mg/l,PH3.2~4.2,总氮74.8~93.2mg/l,氨氮为。,总磷5.2~8.4mg/l。试验用厌氧接种污泥取自某城市污水处理厂的中温消化污泥。厌氧出水的脱硫试验在内径为50mm的有机玻璃柱中进行(图2)。脱硫柱总高度为l.SOm,设有3个取样口。空气由空气泵从设在脱硫柱底部的微孔曝气头供给,脱硫柱顶部密封但有乳胶管与盛有乙酸锌一乙酸钠的吸收瓶相连。嘴嘴祖砂...........、、、、JJJ)))))))))))))))!!!月月}}}lll}}}lllll}}}}}图1厌羲处理试验流程1.污水瓶,2.姗动泵,3.水浴锅,4.温度计,5.UASB反应器,6.采气瓶,7.气t表,8.出水水封图2曝气脱硫试验装五(二)试脸方法首先在UASB反应器中进行了厌氧颗粒污泥的培养。接种污泥在投入反应器后经过78d的中温连续J音养,成功地完成了UASB反应器的起动过程并培养出了高活性、高沉降性能的颗粒污泥。这一过程详见参考文献〔6马?水店碑挂街17卷2期J,。啥占滋上嘴在颗粒污泥培养成熟以后,UASB反应器进入负荷运行阶段。试验负荷由小到大逐渐加大,每改变一次负荷,待反应器运行稳定后,沿反应器高度方向上取样测定COD、VFA、55、VSS、PH并分析沼气成份。脱硫试验采用间歇式,取厌氧反应器稳定后的出水注入脱硫柱,曝气后每隔一定的时间沿脱硫柱高度方向上取样测定硫化物含量,曝气结束后测定吸收瓶中硫化物含里。三、试验结果与讨论(一)畜负猜uAsB反应.处理酒,污水的工艺性能UASB反应器处理酒糟污水的稳态试验结果(表1)表明,随着反应器容积负荷的逐渐增加,COD去除率下降,出水VFA上升,但反应器出水pH始终保持在大于7.15的范围,重碳酸盐碱度维持在1274mgl/(以CaCO。计)以上。整个负荷增加过程中,反应器容积产B一一2妞Sùù|A一一U工…|衰1反应二恋运行试脸给果(35士1℃)进进水t(L/d)))2.25553.40005.5000!!!!!……HHHRT(h)))822254443444……………CCCODDD进水(mg/l)))171677719970001694888206566620554442188777出出出水(mg/l)))51888118999149000166777278999433444去去去除率(%)))96.988894.055591.211191.933386.433380.2000pppHHH进水水:::::4。几几5.111::::4.9995.000出出出水水水7。ZZZ7.666667.5557.1555VVVFAAA进水(mg/l)))307555311000405000389000350000395000出出出水(mg/)))I755517555245552800045000105000去去去除率(%)))97`566694.377793.955592.800089.144473.4222SSSSSS进水(mg/l)))39666422226133353333溉溉77000出出出水(mg/l)))3888622257774888886888。。.`’{忍眺。。计)))19500018633317211111165000127444CCCOD容积负衡[kg/(m二d)〕〕5.00008.800012.07777733.288848.2555CCCOD污泥负衬[kg/(kg·d)〕〕0.38880.70000.9777773.30005.4222平平均挥发性污泥浓度(gl/)))12688811.888811.3777778.71117.1555污污泥产率.(g/g)))0、0363330.0232220.072999990.082444449999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999.71111111111111111产产气率二二〔I/(l·d)」」1577772.913334.12000000.338881252555(((((I/g)))0.325550.342220.3444444440.32444555555555555555555555555555558.0666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666CCCH一(%)))38,822251.222258.50005,.066657.8111CCCO.(%)))))39.477737.411137.955538.1555*衰示去除每克COD所产生的MLSS。劳*指。℃1013.2shPa下的标准状态,1/(卜d)表示每L反应器容积每天所产生的甲烷气体皿,1/9丧示去除每克COD所产生的甲烷气体坦。1夕卷2期高负荷UASB反应器处理酒槽污水1丈5气率逐渐提高,沼气中甲烷气体含量平均为58.14%。去除每克COD所产甲烷气体稳定在0.333土0.009L之间,此值接近0。35L/g的理论极限值。在反应器COD容积负荷从5.00kg/(ms.d)增加至48.25kg/(m3·d)的过程中,反应器水力停留时间(HRT)从sZh缩短至一lh。在HRT为1lh时,COD去除率可达50%以上,此时甲烷产率高达12.53L/(l·d),反应器运行稳定,出水pH为7.15。另从表1可见,反应器污泥产率(去除每克COD所产生的MLSS)并不高,COD容积负荷从5.00kg/(m3·d)增加至33.25kg/(ms一d),污泥产率从0.0363增至0.08249/g。可见,若反应器在40kg/(ms·d)以上的高COD负荷下运行时,污泥产率约为反应器去除COD量的9%,此污泥量并不大,且不含有毒有害成份,可以用作农肥使用。表1中反应器进出水55数据也反映了反应器对酒糟污水悬浮物的去除情况。在进水55为396~770mgl/的范围中,出水55低于68mgl/,出水清彻、透明,呈淡黄色。从UASB反应器COD去除率、产气率和出水VFA随COD容积负荷和污泥负荷的变化图(图3)可见,容积负荷每增加1kg(/m二d),COD去除率下降约。.35%。当容积负荷小于8kg(/m3·d)时,COD去除率可达95%以上,甲烷产气率低于2.45L(/1·d),当容积负荷增加到48.25kg(/m”·d)时,COD去除率降为80.2%,出水VFA也迅速上升,而甲烷产气率却增加到12.53L(/l·d)。由于反应器在起动和颗粒污泥培养阶段有大量的絮状污泥流失,最终形成的颗粒污泥量较少,加上试验过程中经常取样分析,在反应器正式运转时的污泥浓度较低,挥发性污泥浓度一般保持在109l/左右,这样就造成了试验中的污泥负荷相当高。由图3可见,当污泥负荷(以挥发性污泥浓度计)达到2.7垅(/k.gd)时,COD去除率仍有90%,当污泥负荷高达5.4kg(/k.gd)时,仍可取得80%的COD去除率。这样高的污泥负荷在污水厌氧处理工艺中很少见有报道。.万万卜硬!IL`wewees.llL厂eeeses!OnùU卜aJ明气」门(勺。认二)、、比属曰CO口污;叹负荷[k众/(k必.d)1八白引以ùó相nU自O口ǎ次)签涯粥COD容积负荷~一一一-一-~人~一一一~习__图3容积负荷、工作的影响[kg/(.nI·h)」污泥负荷时反应器ColJ子下积负荷沙U40L咕/(砂·。l)]图4容积负荷与COD去除速率的关系图4表示容积负荷与COD去除速率的关系。图中的45“斜线表示进入反应器的COD全部被去除的理想情况。由图可见,增加负荷,COD的去除率虽会下降,但COD的去除速率却在增加。即反应器在单位时间去除COD的总量可以提高,相应地反应器容积产气率可以提116水漆,,姑街17卷2期高。随着容积负荷的增加,反应器COD去除率逐渐下降,图中的两条线之间的间距逐渐加大,这说明增加负荷未被去除的COD总量增多,相应地甲烷气回收总量减少。在本试验中反应器COD容积负荷由5蛇(/m3·d)提高到48枯(/m3·d),COD去除率由97%降为80%,回收甲烷气的总最仅减少17.5%,但反应器的容积可缩小到原来的近1/工。。由此可见,在本试脸采用的负荷范围内,增加负荷,COD去除率下降并不大,甲烷气回收总量减少也不多,但却能大大缩小反应器的容积,节省基建投资,这在经济上是有意义的。(二)厌妞出水硫化物的脱除和农田祖派酒糟污水经过高负荷UASB反应器处理后,其出水水质(表2)与原酒糟污水相比,总氮减小约15%,总磷减小约6%,总氮中氨氮比例由0增加到75%,氮的肥效大大增强。厌氧出水中氮、磷含最的水平高于典型的生活污水l7[,且不含致病菌、病毒、寄生虫卵等有害生物体。此外,除硫化物外,厌氧出水水质基本符合国家农田灌溉水质标准(GB8048一85)。硫化物平均超标5。6倍,酒糟污水中原来并不含有硫化物,厌氧出水中的硫化物是由于污水在厌氧处理过程中含硫有机物和硫酸根中的硫被生物还原生成的。据报道,灌溉用水中硫化物浓度超过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