UASB

UASB（精选10篇）

UASB 篇1

上流式厌氧污泥床反应器 (Upflow AnaerobicSludgeBlanket) 是由荷兰Wageningen农业大学G·Lettinga等人在1971~1978年间研制的。由于其高负荷、易于启动等优点广泛应用于淀粉废水、酒精废水、溶剂废水、屠宰废水、制药废水处理等领域[1]。相对于其他厌氧反应器, UASB反应器的运行管理有其特有的方面, 本文将从UASB反应器的结构特点出发, 探讨其运行控制因素以及运行中常见的问题。

1 UASB反应器的构造

UASB反应器一般高6~14m, 直径 (边长) 6~12m。从材料上, UASB可采用钢结构或混凝土结构。形式上有方形或圆柱形。混凝土结构一般采用方形, 且由几个单元组成, 若用钢结构以圆柱形最好, 这样布水较均匀, 死区少, 容积利用率高。UASB反应器可以是密闭的也可是敞开的, 采用何种形式和三相分离器的形式以及环境的要求有关。

UASB反应器示意, 如图1所示。反应器的主要结构包括进料系统和三相分离器。反应器内以颗粒污泥为主, 不用填料。与其他厌氧反应器最大的不同是反应器上部设置气-固-液三相分离器。反应器底部是污泥床和悬浮污泥层, 上部是沉淀区和出水堰。

1.1 进料系统

UASB反应器从底部进料, 通过污泥层向上流动。进料系统主要应保证布水均匀, 使料液和污泥能充分接触, 避免产生死区和短流。有条件的话给每个进料管都加上流量计从而保证进料的均匀性, 如果只有总的流量计量, 应经常检查每个进料管是否过料, 若发现堵塞应及时进行疏通。保证进料均匀是有效利用反应器的重要手段。另外可采用脉冲进料的方式, 保证进料管有一定的流速, 以避免进料管堵塞。

1.2 三相分离器

三相分离器应满足以下条件:

(1) 不能让气泡进入沉淀区。

(2) 检查挡板是否被污泥堵塞。

(3) 三相分离器应有足够的气室高度。

(4) 出水应保证均匀。

2 UASB反应器的污泥接种与污泥驯化

2.1 接种物

在选择接种物时应尽量采用与所处理废水相似的污泥作为接种物, 以缩短启动时间。一般可选择污泥消化池污泥、厌氧污泥、好氧污泥及猪粪、牛粪等。

对于厌氧污泥可以直接打入反应器中, 对于其他类型的污泥最好先放入调节池中, 将砂、石等无机物去除, 提高污泥的VSS含量, 打入反应器时要加滤网以去除粗大纤维或塑料片等惰性物质。

2.2 接种量

由于厌氧微生物增殖缓慢, 要保持反应器有较高的污泥浓度, 污泥接种量最好要一次投加足。污泥量多可减少启动时间, 尽快达到设计负荷, 避免因污泥流失造成启动失败。所以建议污泥接种量在30g/l以上, 其中VSS在60%以上。

2.3 污泥驯化

污泥投加完毕后, 厌氧微生物对反应器的温度、pH等外部环境以及所处理废水要有一个适应过程, 这个阶段称为污泥的驯化。污泥接种完毕后, 开启循环将反应器中温度提升至所需温度, 温度上升不能过快, 应控制在2~3℃/天。若污水可生化性差, 应添加一些营养物质。循环2天后向反应器投加一定数量的废水 (2kgCOD·m-3) 在反应器中闷一段时间, 约3~4天后开始间歇投料, 此时上次投加废水中易降解的有机物基本被厌氧生物所利用。启动负荷控制在1kgCOD·m-3·d-1, 当COD去除率在80%以上时可认为污泥驯化成功。

3 UASB反应器的运行控制因素

3.1 废水的性质

运行控制首先要考虑所处理废水的性质。第一要考虑废水的可生化性。通过测定废水的BOD和COD, 根据二者比值及可知道废水是否易于生化。在运行前, 如有可能最好做一下废水的产气实验。根据产气量的难易和多少可以判定废水是否适用厌氧处理。若所处理的废水属于难降解废水, 培养大量污泥, 达到很高负荷需要很长时间, 可以考虑向反应器中投加易于降解的物质, 以缩短启动时间使反应器尽快达到设计负荷, 然后逐步降低辅助物质的投量。另外, 要测定废水的C、N、P含量, 若N或P含量低, 要向废水中添加尿素或NH4H2PO4等物质, 使C∶N∶P在200~300∶5∶1之间。

3.2 进水浓度

当进水COD浓度较低时, 絮体的能量较低, 利于结团, 所以一般在启动时控制进水COD浓度在5000mg/l左右为宜。另外, 当废水中含有某些有毒、有害物质, 对厌氧过程产生抑制时, 对废水适当稀释可降低有毒物质的抑制作用, 利于反应器的启动。如厌氧处理青霉素废水时, 由于青霉素废水中含有较高的SO42-, 其还原产物H2S对产甲烷菌有抑制作用, 可采用进水稀释的办法减小H2S对污泥的毒害。若废水易于降解, 即使COD浓度较高, 也可不用稀释而直接进料, 但在启动初期, 由于进料量少, 要增加回流, 这样可使泥水充分混合, 又可保证反应器温度的稳定。

3.3 温度

实际应用中UASB反应器多为中温 (37℃) 和常温, 高温 (52~55℃) 很少。对于难处理的工业废水一般采用中温发酵, 对浓度较低, 易于降解的生活污水可采用常温发酵。水质不同, 反应器内的优势菌会有差别, 需要的最佳温度也不相同, 应通过实验来确定。实际运行中温度的控制主要是保持反应器温度的稳定。要尽量保证反应器内温度不发生大的波动, 给细菌生长提供有利的环境。

3.4 pH

UASB反应器最佳pH范围是控制出水pH在6.8~7.2之间, pH的大小除和进料pH有关外, 还和废水的性质、进料负荷、碱度、TVA (总脂肪酸) 等平衡有关, 是几个因素共同作用的结果。一般情况下, 当进水pH在5~9之间时不需要进行调整。当pH过低时, 可加碱调整。用石灰调整除提高进水pH外, 还可向反应器内补充Ca2+, 对提高污泥的沉降性能有帮助。若用纯碱调整, 出水碱度会增加, 所以用纯碱调整, 投加量要小。

反应器pH的控制, 要和进料负荷的控制联系起来, 尤其在每次提高进料负荷时, 要密切注意出水pH的变化, 若pH下降较快, 要降低进料负荷保持出水pH的稳定, 缓慢提高负荷。另外, 若有毒物冲击, 出水pH也会下降, 所以要查找导致pH下降的原因, 确定处理方法。

若废水中有机氮、SO42-、NO3-含量较高, 在厌氧代谢过程中, 碱度会上升, 导致出水pH升高, 当出水pH大于8.5时, 产气量下降, 出水COD上升, 厌氧发酵受到抑制, 发生“碱败”, 此时可以向反应器中加入少量H3PO4来调整。

3.5 进料负荷

进料负荷的控制是UASB反应器运行控制的最重要因素。在低负荷阶段 (0.03~0.1kgCOD/kgSS·d) , 提负荷可以稍快, 超过0.1kgCOD/kgSS·d后每次负荷提高量为20%~30%, 提高负荷时要保证COD去除率达到80%, 出水TVA稳定在较低值, 在每一阶段要稳定运行20天甚至更长时间。提负荷时随时检查产气量、出水pH、TVA等指标, 若有恶化迹象, 尽快降低负荷, 以免发生“酸败”。

3.6 水力负荷

水力负荷过小, 不能将反应器底部污泥充分搅起, 传质效率低, 对污泥的水力筛选作用弱, 很难培养出颗粒污泥;水力负荷过大, 可能会导致污泥大量流失, 导致运行失败。UASB反应器一般控制在0.1~0.3m 3·m-2·h-1, 可以较快地培养出颗粒污泥[2]。

4 UASB反应器运行常见异常情况

4.1 酸败

UASB运行中如进料量增大或进料浓度增大, 导致进料负荷过高, 超过UASB反应器的承受能力, 反应器内水解菌和产酸菌增多, 反应器内pH降低, 产甲烷菌受到抑制, 导致出水pH下降、出水COD上升, 称为“酸败”[3]。要防止反应器发生“酸败”, 及早发现是最关键的。由于产气量的变化比较及时且明显, 若发现反应器产气量突然降低, 就应引起重视, 对各个指标认真观察, 判定是否发生“酸败”。若出水pH已下降到5.0左右, 应立即停止进料, 向反应器内补充石灰或纯碱, 将出水pH调到7.0, 稳定几天后再重新进料。刚进料由启动负荷进料量开始, 负荷提高可以稍快, 随时观测各控制指标, 以“宁缓勿冒”为原则。若有恶化迹象可适当延长恢复时间, 当负荷达到酸败前上一级水平时, 在此负荷下运行较长时间, 一般应在一个月左右, 经监测各指标正常后再决定是否增加进料负荷。

4.2 污泥流失

造成污泥流失的原因很多, 如进料量过大、水力负荷过高、温度突变、pH突变、及有毒物质冲击等。跑泥的实质是操作条件的变化使已形成的颗粒污泥性状发生变化, 如污泥带气性增强、污泥密度减小、污泥颗粒变小等, 造成颗粒污泥沉降性降低而发生跑泥。发生跑泥后各运行指标如产气量、出水COD、出水pH等会发生变化。另外, 通过监测反应器内污泥量会发现污泥量降低, 所以对反应器内污泥量应定期监测, 监测频率为1次/1周。

4.3 从液面跑气

敞开式UASB反应器运行中有时会发现从反应器表面有气泡冒出, 造成沉淀区污泥上翻, 随出水流失。这种现象可能有以下原因:

1) 水封罐液位过高或水封罐后管路压力过高, 造成气室液面下降, 当气室液面下降到沉淀区进水口时, 沼气会随液路进入沉淀区, 然后从沉淀区表面逸出;

2) 污泥回流间隙被污泥堵塞, 沉淀区污泥不能及时回流到反应器中, 在沉淀区停留时间过长, 产生气体, 将污泥带至液面, 发生这种情况应及时进行疏通, 设计时应避免污泥回流间隙过小;

3) 气室体积太小, 气室液面有大量浮泥, 将出气口堵塞, 沼气进入沉淀区。解决方法是调节水封罐液位, 保证气室有一定高度, 另外可采用污泥回流方法将气室内浮泥排走。

5 结论与建议

1) 要保证UASB反应器的进料均匀性。

2) UASB反应器污泥接种量要尽可能多, 以利于启动。

3) UASB启动负荷控制在1kgCOD·m-3·d-1。

4) 进料负荷和水力负荷是UASB反应器最重要的控制条件。

5) 提高进料UASB负荷应满足一系列条件。

参考文献

[1]王凯军, 左剑恶, 甘海男, 等.UASB工艺的理论与工程实践[M].北京:中国环境科学出版社, 2000:18~21.

[2]涂保华, 王建芳, 张雁秋.UASB反应器中颗粒污泥的培养[J].污染防治技术, 2003 (3) :65-67.

[3]刘敏, 任南琪, 王爱杰, 等.UASB反应器酸化后的状态及恢复研究[J].中国沼气, 2003 (2) :7-10.

UASB 篇2

UASB处理生物废水的中试研究

摘要：介绍了UASB处理生物废水的效果,探讨了废水容积负荷、温度的影响,以及pH值、产气量的变化.作 者：杜海江 蒋斌 江建军 DU Hai-jiang JIANG Bin JIANG Jian-jun 作者单位：张家港市环境监测站,江苏,张家港,215600期 刊：污染防治技术 Journal：POLLUTION CONTROL TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,23(2)分类号：X703.1关键词：升流式厌氧污泥床 容积负荷 温度 pH 产气量

UASB 篇3

关键词：垃圾渗滤液；UASB；A/O；MBR

1前言

城市垃圾是城市环境治理的一大难题。垃圾转运站、焚烧场或填埋场的垃圾渗滤液是由各种化合物和腐烂物质生成，垃圾渗滤液属于高氨氮、难降解废水，富含POPS及PTS等[1]含有浓度极高的BOD、COD。现有的垃圾渗滤液处理技术主要分为生物法、物化法和土地法三大类[2]。生物处理法中厌氧处理有上流式厌氧污泥床UASB、厌氧折流板反应器ABR、厌氧塘、EGSB、IC等；好氧处理有好氧曝气塘、活性污泥法、生物转盘和滴滤池等，无氧/好氧（A/O）混合处理。物化法主要有化学混凝沉淀、活性炭吸附、化学氧化、催化氧化、膜处理等。土地处理如人工湿地等主要通过土壤颗粒的过滤,离子交换吸附和沉淀等。九江垃圾发电厂位于成都市，采用了国际高标准的设计技术和专业公司营运管理，每天平均进场垃圾量为500-650吨，平均每天渗滤液产量为450吨。

2工艺运行与水质标准

2.1工艺运行

根据厂家提供的渗滤液水质，成都九江垃圾发电厂渗滤液的处理工艺采用了生化处理（UASB+A/O）和膜技术处理相结合的组合工艺，工艺如图1所示。

图1

2.2渗滤液进水水质和处理后出水指标限值

渗滤液进水质如表1所示；九江垃圾发电厂的渗滤液经过处理以后，其水质标准要求达到《GB8978-1996污水综合排放标准》[3]中规定的三级排放标准，具体指标值见表2。

3.1上流式厌氧污泥床（UASB）

渗滤液被泵打入渗滤液处理系统后，先经自动细格栅再进入调节池，栅距0.5毫米，去除固体物，以保护下游设备不易受损。经隔渣后的渗滤液流进调节池。调节池同时设有两台输送泵（1台备用）作为输送渗滤液及控制流量（每小时25立方米）。经过渗滤液调整后，渗滤液会进入UASB反应器。该反应器分为两格，两格同时运行，单格处理水量10立方米/时，设计容积负荷为3.64公斤COD/立方米/日，上升流速0.6米/时。在反应器中，有机物首先分解为有机酸，然后分解为甲烷和二氧化碳。

反应器顶部有一系列的三相分离器，将甲烷气、污泥和处理后水有效地分开。经过厌氧处理后，渗滤液的碳氮比会有所下降，造成碳氮比失调。为给A/O池提供足够的碳源作反硝化，以减低化学品消耗，部分渗滤液将旁通至A/O，以增加碳氮比值，作为反硝化之用。

3.2无氧/好氧生物池（A/O）

UASB出水进入A/O池，A/O系统内设单独的内回流系统，进行硝化-反硝化去除氨氮。兼氧池采用兼氧微生物为主，悬浮型和附着型微生物混合的生物相，为厌氧至好氧的过渡阶段。池内设4台潜水式搅拌器进行混合搅拌，使渗滤液和活性污泥充分接触和混合，同时保证溶解氧浓度低于0.5mg/L，通过好氧池混合液回流来提高硝化-反硝化的效果，达到去除氨氮的目的。好氧池采用好氧微生物为主，悬浮型和附着型微生物混合的生物相。通过微生物的新陈代谢等生命活动，摄取水中的有机物，去除大部分的CODcr及BOD5。好氧池采用三叶罗茨鼓风机供氧及微孔曝气器曝气，氧吸收率从普通穿孔管的2%提高到15%，提高了动力效率，增加生化处理效率。由于硝化过程会造成碱度不足，因此考虑硝化工艺段中补充碱，以调节碱度，利于硝化。此外MLSS控制在4000-7000 mg/l。

3.3膜生物反应器（MBR）

膜生物反应器（MBR）是膜分离技术与生物技术相结合的新型废水处理技术，是废水处理技术的一项创新。周平英等[4]采用MBR处理垃圾渗滤液，研究表明，有机物去除率较高且稳定。C. Visvanathan[5]的MBR试验研究表明，MBR对垃圾渗滤液中COD

和NH3-N的去除率分别为79%和75%。由于系统内硝化菌的作用，对氨氮的去除具有较好的效果。膜分离作用使得系统对浊度去除作用很明显，出水浊度≤0.5 NTU。

MBR膜采用德国berghof的外置式管式超滤PVDF膜，由PLC控制，参数控制为：进水流量为258立方米/时，进水压力0.11MPa，进水温度25℃，浓水流量120立方米/时，浓水压力0.45MPa。与传统生化处理工艺相比，活性污泥通过超滤（UF）系统进行固液分离，将粒径大于0.02 m的颗粒、悬浮物等截留在系统内，超滤出水清澈。为避免膜管堵塞，超滤最大压力为0.8MPa，膜管由清洗泵冲洗，清洗后的清洗水在膜环路中循环回到清洗槽，直到充分清洗，每3个月加化学药剂清洗一次。管式膜MBR技术是外置式形式，通过水泵将污泥打入膜管内，在压力的驱动下进行膜分离，出水透过膜进入产水箱，而污泥回到生化池继续参与生化反应，管式膜MBR的工作流程见图2。

5结论

5.1经过生化处理后，A/O出水除COD外，可达到三级排放的要求。再经深度处理后，各指标均已经达到《污水综合排放标准》三级排放标准。

5.2生化处理后，A/O出水的NH3-N浓度低于《污水综合排放标准》一级排放标准，说明硝化与反硝化效果良好。生化处理系统的UASB去除了渗滤液中大部分的COD及BOD5；而A/O主要用于脱氮方面，将氨氮转化成硝酸盐及氮气，实现了把氮污染物去除的目标。

5.3由于UASB+A/O工艺有机负荷高抗冲击力强，所以进水水质的变化对系统影响较小，A/O出水非常稳定。

5.4 MBR作用去除生化系统出水余下的SS，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，使得活性污泥浓度大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）大大缩短。

5.5采用UASB+A/O生物法与膜深度处理相结合，处理后出水可以达到标准，而且MBR膜使用坚固耐用的PVDF和PES材质；使用寿命高达7年；可以在不同的污泥浓度下稳定运行；无须反冲，易于清洗和更换；占地面积小。UASB+A/O+MBR组合工艺是处理垃圾渗滤液的一个发展方向，有着广阔的应用前景。

参考文献

[1]Irene M C Lo.Characteristics and treatment of leachate from domestic landfills[J].Environment International1996,22（4）：433-442.

[2]孟了，熊向陨等.我国垃圾渗滤液处理现状及存在问题[J].给水排水，2003，29（10）：26～29.

[3]中华人民共和国国家标准GB8978-1996污水综合排放标准.

[4]申欢.膜生物法处理垃圾渗滤液的研究[D].西安：西安建筑科技大学博士学位论文,2004.

UASB 篇4

某糖厂是一家以甘蔗为原料的制糖企业, 该企业的废水主要来自酒精车间。废水包括糖蜜酒精生成槽液、地面和设备清洗水及酵母分离时的废水, 其中糖蜜酒精生成槽液是高浓度的有机废水, 直接排放水域会造成严重的污染。

2 废水水质及水量

2.1 废水水质水量

排水量为每天200m3, 平均时流量为8.3m3/h。根据糖厂的调查报告显示, 废水水质如下:CDO115000mg/L, BOD555000mg/L, SS11000mg/L, p H4.1~4.5, 温度:>90℃。

2.2 排水要求

根据环保部门对厂方的要求, 排放水应达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 二级标准。其具体指标如下:COD≤300mg/L, BOD5≤150mg/L, SS≤200mg/L, p H6～9。

3 废水处理工艺流程的确定

3.1 废水处理工艺流程的选择

糖蜜酒精废液是一种量大、颜色深、带有较高酸性的高浓度有机废液, 本方案采用厌氧+好氧的处理工艺, 即高浓度废水经UASB反应器[1,2,3,4], 再进入SBR池进行好氧处理[3,4,5,6]。

3.2 工艺流程

废水经冷却塔、沉砂池, 进入调节池调节水质后进入兼氧处理系统, 出水进入絮凝沉淀池, 由污水泵提升进入UASB厌氧装置, UASB处理后废水中大部分有机物得到有效的去除;厌氧出水, 然后由泵提升至SBR装置, 再进行沉淀后废水达标排放。工艺流程见图1。

3.3 主要构筑物设计及设备选型

(1) 沉砂池

数量1座, 设计流量200m3/d, 尺寸2×1.2×1.3m。

(2) 格栅井

数量1座, 尺寸0.50×1.2×1.0m, 格栅栅隙10mm, 格栅倾角60°, 栅前水深0.3m。

(3) 废水调节池

数量1座, 尺寸10.0×5.0×4.5m, 有效容积200m3, HRT24h。内设潜污泵两台 (一用一备) , 潜污泵型号WQ10-10-1, 扬程10m, 流量10m3/h, 功率1KW, 过流最大粒径25mm。

(4) 兼氧处理系统

数量1座, HRT12小时, 单池尺寸5.0×5.0×4.5m, 超高0.5m。

(5) 絮凝沉淀池

数量1座, 尺寸3.6×2.5×3.5m, 有效容积28.8m3。

(6) UASB反应器

数量2座, 单池尺寸5.4×5.4×5.5m, 容积负荷5.0kgCOD/ (m3·d) , 布水系统采用PVC穿孔管布水器。

(7) SBR反应池

数量2座, 每池运行周期12h, 每周期进水时间0.5h, 每周期曝气时间10h, 每周期沉淀时间1h, 每周期排水时间0.5h, 最高水位反应池平均污泥浓度3000mg/L, 最低水位反应池平均污泥浓度5500mg/L, 每天运行周期数2, 充水比0.44, 最低水位.9m, 最高水位4.0m。单池尺寸:15.0×11.0×4.5m, 超高0.5m, 每座SBR反应池设滗水器1台, 共2台滗水器, 排水量200m3/h。

(8) 鼓风机房

数量1间, 设鼓风机三台 (二用一备) , 型号JTS-150, 电机功率33KW, 流量18.8m3/min。

(9) 沉淀池

数量1座, 尺寸3.6×2.5×3.5m, 有效容积28.8m3。

4 工艺运行

4.1 工艺运行效果分析

该废水处理工艺经调试, 出水水质稳定, COD263mg/L, BOD5115mg/L, SS130mg/L, p H 6~9。达到了《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 二级标准, 即:COD≤300mg/L, BOD5≤150mg/L, SS≤200mg/L, p H6~9。

4.2 经济分析

废水处理成本主要包括电费、人工费、试剂费等。每日电费为226.2元/天。废水水处理站设工作人员4人, 日工资50元/天, 则人工工资为200元/天。药剂费90元, 折合吨水成本为2.58元/吨水。

4.3 环境效益分析

该废水处理站的稳定运行, 大大减轻了排放废水对环境的污染, 提高了企业的竞争力。

5 结语

采用UASB/SBR工艺处理制糖废水, 能有效处理废水中的主要污染物, 出水水质稳定并达到了《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 二级标准。该废水处理工艺的稳定运行为类似废水的处理提供了实际参考。

参考文献

[1]张萍, 孙银琪, 毛小伟.微电解/UASB/生物接触氧化处理染料生产废水[J].中国给水排水.2011 (16) .

[2]王秋云, 陈云翔, 鲍兵兵等.UASB-SBR处理涤纶短纤维废水的实验研究[J].环境工程学报.2011 (9) .

[3]赵群英, 王俞淑.UASB/吹脱塔/SBR/纳滤工艺处理生活垃圾渗滤液[J].中国给水排水.2011 (12) :74-76.

[4]陈卫平.混凝—UASB—生物接触氧化处理制滤膜高浓度废水[J].工业水处理.2011, 31 (9) :88-90.

[5]代伟娜, 贺延龄, 李恒.SBR法处理煤制甲醇废水工程实例[J].水处理技术.2011 (10) :128-130.

UASB 篇5

UASB-接触氧化工艺处理黄酒废水工程实例

结合工程实例,介绍了UASB-接触氧化工艺处理黄酒废水的主要工艺设计参数,调试运行过程;分析了调试运行过程中出现各种现象的.原因;总结了设计运行过程中的经验和教训.

作 者：陈彬 吴志超 员小峰 Chen Bin Wu Zhi-chao Yun Xiao-feng 作者单位：同济大学环境科学与工程学院,上海,92刊 名：给水排水 ISTIC PKU英文刊名：WATER & WASTEWATER ENGINEERING年，卷(期)：200531(4)分类号：X7关键词：UASB 接触氧化 黄酒废水 工程实例

UASB 篇6

陈元彩等[3]采用预处理—厌氧水解—二段接触氧化工艺处理阿维菌素废水,出水COD降至557 mg/L。李再新等[4]采用铁炭内电解—UASB—生物接触氧化工艺处理阿维菌素废水,当进水COD为6 000～6 500 mg/L时,出水COD达250～280 mg/L。Huang等[5]实验发现,阿维菌素废水经厌氧和物化处理后,COD、总氮质量浓度和总磷质量浓度分别降至550～650,130～160,1 mg/L。

UASB—SBR工艺具有投资少、操作简单、运行费用低和系统稳定性好等优点[6,7,8,9,10],实际工程中用于处理多种废水均取得较好的效果。

本工作采用UASB—SBR工艺处理阿维菌素废水,取得了较好的效果,可为实际工程提供理论参考。

1 实验部分

1.1 废水水质和试剂

阿维菌素废水取自山东省某化工厂,水质见表1。实验所用试剂均为分析纯。

1.2 实验装置和仪器

UASB反应器内径为90 mm,高700 mm,其中三相分离器高度为80 mm,总有效容积为3 L。反应器放置在中温恒温水浴中,温度控制在(35±2) ℃。接种污泥取自无锡市某柠檬酸厂内循环厌氧反应器的颗粒污泥,大部分呈黑色,粒径均匀,接种污泥量为45 kg/m3,接种污泥体积约为UASB反应器容积的1/3。

SBR反应器高40 cm,直径12 cm,有效容积3 L。接种污泥为苏州市某污水处理厂氧化沟污泥,接种量为SBR反应器容积的1/2。

AUY120型电子天平:日本岛津公司;PHS-3H型玻璃电极pH计:上海精密科学仪器有限公司;721G型可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;UV-7504型紫外-可见分光光度计:上海顺茂仪器有限公司;QXi315i/SET型溶解氧仪:德国WTW公司;LML-1型湿式气体流量计:长春滤清器有限责任公司。

1.3 实验方法

阿维菌素废水经过计量泵由UASB反应器底部注入,处理后的废水从UASB反应器上部溢流出水,产生的沼气从UASB反应器顶部排出。实验中按照COD ∶m(N) ∶m(P)=(200～350) ∶5 ∶l的比例向反应器内加入碳酸氢铵和磷酸二氢钾,同时加入一定量的微量元素。微量元素质量浓度见表2[11]。用碳酸氢钠、氢氧化钠、醋酸等调节进水pH为7～8。

将经过UASB反应器稳定运行处理后的废水用自来水稀释,泵入SBR反应器,由电磁阀控制出水,进水量和曝气时间等均为自动控制,每天进水3次,每次进水1 L,反应周期为8 h,根据实验情况适当调整。SBR反应器进水30 min,曝气240 min, 搅拌30 min, 沉淀120 min, 排水30 min,闲置30 min。

1.4 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD[12];采用玻璃电极法测定pH;采用分光光度法测定ρ(NH3-N)、ρ(NO-3-N)、ρ(NO-2-N)和TP;采用硝酸银滴定法测定ρ(Cl-);采用重量法测定ρ(SOundefined);采用蒸馏滴定法测定c(挥发性有机酸(VFA));采用电位滴定法测定总碱度。

2 结果与讨论

2.1 UASB反应器的运行情况

2.1.1 UASB反应器的启动

在UASB反应器运行初期,为了增加反应器中微生物的活性,先用啤酒-自来水配制进水培养厌氧污泥,进水COD为1 000 mg/L,5 d后进阿维菌素废水。启动阶段为20 d,每天进水3 L,COD从490 mg/L稳步提高至2 400 mg/L,容积负荷由0.49 kg/(m3·d)增加至2.40 kg/(m3·d)。UASB反应器启动阶段COD的变化情况见图1。

● 进水COD; ■ 出水COD; ▲ COD去除率

由图1可见:启动初期,COD去除率较低,约为60%;启动第6天时,COD去除率达到87%;启动第14～20天时,COD去除率稳定在90%左右,出水COD在200 mg/L以下,说明UASB反应器对该废水有很好的适应性,启动成功。启动运行期间,出水中ρ(VFA)约为3 mg/L。

2.1.2 UASB反应器容积负荷的提升

每当反应器稳定运行2～3 d后提升容积负荷。UASB反应器容积负荷提升阶段COD的变化情况见图2。由图2可见:容积负荷从2.50 kg/(m3·d)增加到9.21 kg/(m3·d);容积负荷提升阶段进水COD从2 500 mg/L提升至9 210 mg/L,随着进水COD的提高,COD去除率略有下降;当UASB反应器容积负荷达到9.21 kg/(m3·d)时,出水COD为1 452 mg/L,COD去除率为84%。

● 进水COD; ■ 出水COD; ▲ COD去除率

2.1.3 UASB反应器的稳定运行

UASB反应器稳定运行阶段进水COD维持在9 210 mg/L左右,进水量为3 L/d,水力停留时间为24 h。运行15 d后,出水COD稳定在1 400 mg/L左右,COD去除率稳定在85%左右。反应器运行稳定,对阿维菌素废水有较好的适应性。

2.1.4 UASB反应器出水中c(VFA)的变化

负荷提升阶段至完全回流阶段c(VFA)和COD去除率的变化情况见图3。由图3可见,负荷提升阶段至完全回流阶段c(VFA)逐渐增大,COD去除率较稳定,后期减小。UASB反应器出水的pH维持在7.8左右,反应器运行良好,未出现有机酸积累现象[13]。

2.1.5 UASB反应器出水总碱度的变化

在启动阶段和负荷提升阶段,UASB反应器出水总碱度维持在3 000 mg/L左右,出水pH在7.8左右;完全回流阶段系统总碱度约为6 000 mg/L,出水pH在8.3左右。系统的pH和总碱度都比较高,对酸性物质有较好的缓冲能力。体系碱度高是因为反应过程中产甲烷阶段顺利进行,VFA被产甲烷菌消耗而不会积累,而在厌氧发酵过程中,产生的碳酸氢盐提高了碱度。另外,由于废水中含有大量的有机发酵液,在厌氧消化过程中,甲胺的甲烷化以及氨基酸、蛋白质及其他含氮有机物的降解都会产生游离氨。游离氨是厌氧反应体系中的致碱物质,会增加系统的碱度[14]。

● 出水c(VFA); ■ COD去除率

2.2 SBR反应器的运行情况

先采用啤酒-自来水配制的质量浓度为200 mg/L的溶液对SBR反应器中的好氧活性污泥进行培养。运行5 d后,将UASB反应器处理后的阿维菌素废水稀释10倍后打入SBR反应器中,出水COD在50 mg/L以下,好氧污泥活性良好。通过增大废水比例将进水COD由220 mg/L逐步提高至1 010 mg/L。曝气阶段DO为0.5～2.0 mg/L,呈现先下降后上升的趋势,这是因为,废水刚进入SBR反应器时,体系中的有机物浓度很高,微生物利用有机物进行代谢,此过程耗氧速率大于供氧速率,DO下降;随着体系中有机物逐渐被降解,耗氧速率开始低于供氧速率,DO逐渐上升。

SBR反应器中COD的变化情况见图4。由图4可见:经过培养,活性污泥对该废水已有了一定的适应性,进水COD从300 mg/L提高至1 010 mg/L,容积负荷从0.22 kg/(m3·d)逐步提高至1.01 kg/(m3·d),并稳定运行,COD去除率稳定在75%左右,出水COD在300 mg/L以下,达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准[15]。

● 进水COD; ■ 出水COD; ▲ COD去除率

3 结论

a)采用UASB反应器处理阿维菌素废水,进水COD为9 210 mg/L,有机负荷为9.21 kg/(m3·d),COD去除率达85%左右。

b)经过UASB反应器处理的废水进入SBR反应器稳定运行后,进水有机负荷为1.01 kg/(m3·d),进水COD为1 010 mg/L,出水COD在300 mg/L以下,COD去除率约为75%。

UASB 篇7

河北省邢台地区某玉米淀粉生产企业年产淀粉40×104t, 每日废水排放量6500 m3~7000m3。废水主要包括3个部分, 即:玉米浸泡废水;管束蒸发冷凝水;离子交换柱再生排水。这些废水中残留少量的溶解性淀粉、蛋白、粗纤维、有机酸和糖类, 成分复杂, 控制运行难度较大[1]。

本工程采用上流式厌氧污泥床反应器 (UASB) 对废水进行生化处理, 进一步降低COD, 提高废水后续可生化处理能力, 通过对流式厌氧污泥床反应器 (UASB) 启动、负荷提升和稳定运行的研究, 确定最佳的运行工况;分析沼气产率的关键控制因子, 寻找淀粉废水处理过程中资源化利用的途径。

2 材料与方法

2.1 废水水质

玉米淀粉废水经离心、浓缩分离麸质预处理后, 废水水质各项指标如表1。

2.2接种污泥

采用赵县兴柏淀粉糖业有限公司污水处理厂厌氧消化池污泥, MLSS为35g·L-1。

2.3实验药品

实验所用药品及试剂如表2所示。

2.4试验分析方法

根据《水和废水检测分析方法》 (第五版) 所列主要指标的测试方法, 试验中的分析项目及测定方法如表3所示。

2.5主要仪器

实验用仪器如表4所示。

2.6主要设备

3玉米淀粉废水厌氧处理效果分析

厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程, 依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成[2]。高分子有机物先在微生物体外通过胞外酶加以分解为小分子有机物, 然后这些小分子有机物通过细胞壁进入到细胞体内转化为更简单的化合物并分配到细胞外, 主要产物有挥发性有机酸、醇类、乳酸、硫化氢、氨等;然后在产氢产乙酸细菌的作用下, 有机酸被分解转化成乙酸和H2, 最后产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐和H2等转化为甲烷[3]。微生物对废水水质非常敏感, 因此厌氧的调试需要一定的时间来对污泥进行驯化, 以适应废水的水质条件, 本次调试共进行了85 d, 经历了启动培养期 (l~35 d运行日) 、负荷提高阶段 (36~70 d运行日) 、稳定运行阶段 (71~85 d运行日) 三个阶段。

3.1 启动培养阶段

厌氧反应器 (UASB) 启动时采用某玉米淀粉企业厌氧沉淀池絮状污泥作为接种污泥, 接种量为反应器有效容积的10%, 加上10%新鲜猪粪, 过筛后用泵均匀打进反应器内部各布泥点采用低有机浓度、高水力负荷、连续进料的培养模式。

启动培养阶段采用经离心、浓缩分离麸质预处理后的玉米淀粉废水, 控制进料COD浓度1000~2000mg/L, 控制进料流量15~20m3/h, 控制厌氧反应器 (UASB) 罐温35℃左右, 对所接种的厌氧污泥进行驯化, 使其适应水质, 初始水力停留时间 (HRT) 为3.0 d, 启动负荷为0.48kg COD· (m3·d) -1, 然后逐渐增加进料量。在厌氧反应器启动初期厌氧污泥产气量低, 罐内污泥多沉积在罐底, 因此需用一定的水力负荷才能使使絮状污泥悬浮在厌氧反应器内, 增加泥水接触面积, 但厌氧絮状污泥沉降性能较差, 也应注意避免因水力负荷过大导致厌氧污泥流失。第1~14d运行日, 出水COD去除率60%, 出水p H值稳定7.1, 说明厌氧反应器接种污泥已经适应了废水的水质特征, 启动正常可以继续培养, ;第15~21d运行日, 出水COD达到300 mg·L-1左右, 去除率逐渐稳定在70%左右。在第22~30 d运行日, 进一步提高进料流量, 出水COD达到350 mg·L-1左右, 去除率逐渐稳定在80%左右。镜检反应器中部生物量明显增多, 检测出水COD去除率稳定在80%左右, 启动培养阶段完成。期间各运行参数变化情况如图1、图2所示。

3.2 负荷提高阶段

采用水力负荷和有机负荷同步逐渐提高的方式来提高反应器的运行负荷, 反应器容积负荷由0.72kg COD· (m3·d) -1提高到3.2kg COD· (m3·d) -1, 负荷提高阶段的运行工况视反应器COD去除率和p H的状况而定, 当COD去除率大于80%, p H大于7.0, 并稳定运行3~5d, 即可提高负荷, 提升幅度为15%~20%。

通过对反应器内污泥进行镜检观察, 发现了粒度约1mmd的颗粒污泥, 污泥内微多为杆状菌和少量的球菌。经过25d的运行, 容积负荷达到4.5kg COD· (m3·d) -1, 水力停留时间达到25 h, 污泥逐渐适应了玉米淀粉废水的水质条件, 有少量的细小的分散污泥洗出, 主要原因是水的上流速度和逐渐产生的沼气, 这有利于颗粒污泥的形成[4]。反应器表现出较高的去除效率, COD去除率保持在85%以上, 出水COD逐渐在450 mg·L-1左右。结果见图3和图4。

3.3 稳定运行阶段

保证厌氧反应器出水水质满足后段好氧处理前提下, 确定厌氧处理最经济、稳定运行工况。在15d的稳定运行期间, 当反应器进料浓度为5 000 mg·L-1~6 500 mg·L-1, 运行负荷为8 kg COD· (m3·d) -1, COD去除率达到90%以上时, 出水COD浓度为450 mg·L-1~500 mg·L-1。

4 工艺关键控制因素优化

上流式厌氧污泥床 (UASB) 处理废水的原理是废水均匀地从反应器底部进入, 向上通过厌氧污泥床, 在厌氧条件下产生沼气。废水的向上流动和大量沼气的上升对反应器内的颗粒污泥起到了良好的自然搅拌作用, 引进颗粒污泥的扰动, 使一部分污泥向上运动, 在污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层[5]。在含有颗粒污泥的废水进入反应器上部三相分离区后, 附着在颗粒污泥上的气泡撞击到三相分离器气体反射板, 与污泥和废水发生分离, 被收集在集气室内, 释放气泡后的颗粒污泥由于重力作用沉淀到污泥层的表面, 返回反应区, 液体则经出水堰流出反应器[6]。上流式厌氧污泥床 (UASB) 涉及控制因素很多, 本次重点考察容积负荷、水力停留时间、p H值等因素对系统处理效果的影响。反应器的构造如图5所示。

4.1 容积负荷对运行效果的影响

容积负荷是厌氧反应器重要的设计参数, 它受水质条件和反应器构造的影响, 在厌氧反应器的启动阶段, 容积负荷与厌氧污泥的性状又密切相关, 因此容积负荷反映的是厌氧反应器的运行工况。

由图6、图7表明反应器处理该废水的最优容积负荷为8.0kg COD· (m3·d) -1。

4.2 水力停留时间对运行效果的影响

在运行过程中, HRT由开始的66.0 h减少到21.0 h, COD容积负荷由0.48 kg COD· (m3·d) -1提高到8.0 kg COD· (m3·d) -1。COD去除率有下降趋势保持在85%左右。说明系统运行比较稳定, 水力停留时间最优21.0h。

4.3 进水p H值对运行效果的影响

玉米淀粉废水中含蛋白质和糖类较多, 水解后p H会降低, 但随着厌氧反应器内污泥对废水的逐渐适应, 甲烷菌开始产气, 消耗了有机酸;而废水中的溶解性蛋白也因为水解产生的氨使p H回升, 因此反应器内料液含有NH3-NH4+和CO2-HCO3-的缓冲体系, 只要厌氧微生物代谢正常, p H变化很小。但若进料p H过低, 超过了厌氧反应器承受能力, 首先将抑制产甲烷菌的活性, 导致挥发性脂肪酸的积累, 引起p H的持续降低, 如果p H持续下降到5.0则厌氧反应器将停止对有机物的降解, 反应器将酸败, 若想恢复, 则需要投加大量的碱, 并从新开始启动[7]。

由图8可以看出, 负荷提高阶段随着反应器容积负荷由0.48kg COD· (m3·d) -1提高到8.0kg COD· (m3·d) -1, 反应器出水p H始终控制在6.8以上。当缓慢降低进料p H时, 出水p H下降并不明显, 并且高于6.0, 反应器产气良好, 说明甲烷菌已经适应了玉米淀粉废水;当进料p H降至4.0时, 出水p H降至6.5, 并且COD去除率明显下降, 有酸败趋势, 调整进料p H到4.5经过5天的恢复期, 出水COD逐渐回落到450 mg·L-1左右, 出水p H回升到6.5以上, 表明厌氧反应器处理该废水的进料p H最优为4.5。

4.4 沼气综合利用

厌氧反应器 (UASB) 在处理废水的同时可产生沼气, 沼气是高热值清洁能源, 由经验数据得知, 1m3沼气相当于1kg燃煤。

在厌氧反应器负荷提高阶段, 容积负荷由4.2kg COD· (m3·d) -1提高到8.0kg COD· (m3·d) -1时, 反应器产气量也逐渐增大, 但在负荷调整前后3天, 产气稍有波动, 这与COD的去除率密切相关;当容积负荷由8.0 kg COD· (m3·d) -1提高到9.0kg COD· (m3·d) -1时, 产气量明显降低, 出水COD明显升高, 降低反应器的负荷后, 产气逐渐正常。沼气资源利用项目将玉米淀粉废水中的COD转化成了CH4, 稳定期厌氧反应器每日可产生沼气23000 m3, 供生活和工业 (沼气锅炉) 使用, 沼气锅炉每小时产6t蒸气, 送电厂汽轮机发电。可年可节约燃煤7500t, 直接经济效益493万元, 并具有明

5结语

流式厌氧污泥床反应器 (UASB) 处理淀粉废水, 经过85d的调试, COD容积负荷达到8 kg COD· (m3·d) -1时, 出水COD达到450 mg·L-1~500 mg·L-1, COD去除率达到95%, 沼气产率达到0.36L·kg COD-1, 系统运行稳定, 确定出的工艺参数为:HRT21 h;容积负荷:8.0 kg COD· (m3·d) -1;进料p H值控制在4.5~5.5。关键控制点有:

5.1 每天应对进料的温度、p H值、COD及出水的COD、p H值、SS、VFA进行监测, 防止因COD负荷的冲击引起污泥的流失或系统酸败。

5.2 若废水中含有不溶性悬浮物较多, 需前置沉淀池以去除SS, 控制厌氧进料悬浮物浓度小于1000mg/L。

5.3 U AS B容积负荷直接影响沼气产率, 为实现效益的最大化, 控制厌氧反应器容积负荷在8.0 kg COD· (m3·d) -1左右。

参考文献

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[3]廖鑫凯, 李清彪, 陈文谋, 邓旭, 卢英华, 何宁.多阶段曝气SBR法处理淀粉废水[J].水处理技术, 2005 (10) .

[4]殷永泉, 单文坡, 纪霞, 徐沛.淀粉废水处理方法综述[J].环境污染与防治, 2005 (08) .

[5]石宪奎, 倪文, 王凯军.EGSB处理玉米淀粉生产废水中试研究[J].环境工程, 2005 (01) .

[6]石宪奎, 倪文, 江翰.升流式厌氧污泥床反应器工程启动研究[J].环境污染与防治, 2004 (05) .

UASB 篇8

关键词：水解酸化,提取筛选,真空洗浆,活性污泥法

1 概述

造纸行业属于高污排放企业, 造纸废水具有排放量大, 污染物复杂, 难处理等特点。据统计, 全国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10%-20%[1]。如何处理造纸废水一直是造纸厂生存及发展的关键。本文以辽宁振兴生态造纸有限公司为例, 该企业充分利用盘锦市120万亩苇田的资源优势, 整合域内资源, 项目总投资4.8亿元, 生产年产6.12万t/a苇浆及7.5万t/a高档文化用纸 (A级胶版印刷纸) 。制浆和中段废水产生量为8460m3/d, 生活污水产生量为98m3/d, 污水总量为8558 m3/d, 项目新建一座污水处理站, 污水处理站处理能力为12000m3/d。采用水解酸化-UASB/-SBR三级污水处理工艺。

2 生产工艺及主要污染物

该企业主体工程主要由制浆车间、造纸车间、碱回收车间组成, 废水主要由制浆废水和中段废水和抄纸白水。制浆废水和中段废水送污水处理站统一处理, 抄纸白水产生的废水全部回用。

2.1 制浆车间生产工艺及主要污染物。

制浆车间由备料及连煮工段、提取筛选工段、漂白工段组成。备料及连煮工段:制浆生产线采用横管连蒸技术, 三套连蒸管粗浆常量510ADT/d。首先原料芦苇经切苇机切断, 再进行干、湿法备料进行洗涤, 原材料通过螺旋脱水机脱水去除其中的杂质、灰尘, 废水通过过滤机进行分离过滤处理, 93.5%较净水循环使用, 6.5%的废水排入污水处理站集中处理。此工段废水主要污染物是大量的沙土、苇沫等悬浮物, SS的产生量为317t/a。提取筛选工段:提取采用两列真空洗浆机+双混挤浆机的3+1串联逆流洗涤方式, 全封闭筛选设备采用美国GL&V公司设备技术。由蒸煮工段来的粗浆料经过真空洗浆机洗涤, 产生的黑液送入碱回收车间, 再经过真空洗筛机组进行逆流洗涤, 洗后的浆料经稀释后进行一级两段压力筛。此工段真空洗筛机组、压力筛、真空洗浆机均产生黑液, 黑液采用传统碱回收技术处理, 提取率达到94%以上, 碱回收车间黑液燃烧炉为日处理固形物610吨, 其产品达到QB/T1012-1991中的A级标准。废水主要污染物是CODcr、BOD5、SS。CODcr产生量272.4t/d, BOD5产生量122.5t/d, SS产生量95t/d。ECF漂白工段:漂白采用ECF无元素氯漂白工艺, 二氧化氯制备系统采用加拿大ERCO公司设备技术。从提取筛选工段来的浆料经二段洗浆机洗涤再到CLO混合器进行升降流式漂白, 氧碱处理后的浆料进入真空洗浆机洗涤。真空洗浆机洗涤产生的漂白水, 其主要污染物是p H、BOD5、CODcr、及少量的AOX。其中CODcr产生量是4537 t/a, BOD5产生量是1702 t/a, SS产生量是1845 t/a, AOX产生量是15.3 t/a。

2.2 抄纸车间生产工艺及主要污染物。

抄纸车间分为打浆辅料工段、抄纸工段、完成工段。废水主要来源于抄纸、完成工段。打浆出来的成浆进行一级三段除渣净化精选后进入纸机进行抄造、压榨。纸机产生的抄纸白水12750 m3/d, 主要污染物是p H、BOD5、CODcr、SS, 其中CODcr产生量是3467 t/a, BOD5产生量是1300 t/a, SS产生量是867t/a, 此部分废水经多圆盘回收后全部回用, 超清白水可做为纸机喷网用, 浊白水做为漂白、打浆工段的稀释水。

3 污水处理工艺流程 (图1)

3.1 工艺特点。

3.1.1格栅与气浮沉淀。综合废水经过机械格栅、初沉池, 经过6小时的水质和水量的调节后, 用泵提升进行气浮, 去除部分SS和COD。气浮后的出水流入水解酸化池, 在酸化池内加入尿素。出水进入UASB反应器, 经厌氧处理后的出水流入SBR池, 经好氧微生物处理后水质可会用于生产。3.1.2 UASB反应器。UASB是上流式污泥反应器, UASB工艺处理制浆造纸废水, 废水停留时间为6h, 废水中的COD、硫化物的去除率达66%和73%。[2]UASB反应器属于高效厌氧处理技术, 该反应器有污泥床、污泥层和气液固三相分离器组合而成, 废水经过UASB反应器后, 大分子、不溶解有机物降解成小分子、可溶解的有机物。UASB反应器的优点有适用高浓度有机废水;启动速度快, 处理时间短;污泥产率低, 污泥性能良好;运行费用低, 低营养源, 沼气可利用;COD去除率高;废水处理稳定达标;节省能源, 占地面积小;抗p H值, 温度变化性强。3.1.3 SBR反应器。SBR (Sequencing Batch Reactor) 即序批式反应器, 是一种活性污泥生物处理工艺[3]。对废水中的甲醇去除率达到100%, 去除COD效果达到90%以上。SBR活性污泥法, 其工艺简单、经济、处理能力强、耐冲击负荷、占地面积小、运行方式灵活等优点, 是一种适用于制浆造纸工业废水处理、投资少、运行费用低、处理效率高的工艺, 废水在SBR反应器里停留时间为6小时。

3.2 处理效果分析。

中段废水和生活污水进入污水处理站, 首先进入格栅集水池, 其作用主要去除较大的杂质, 以确保后续处理正常运行, 再进入初沉池, 采用混凝沉淀预处理方法, 废水在混凝池内与化学药剂充分混合反应后, 进入气浮机, 可去除部分难降解CODcr、SS, 其中CODcr去除率可达20%以上, BOD5去除率可达25%以上, SS去除率可达60%以上。经过气浮处理后的水再经过调节池、加尿素水解酸化和UASB反应池可去除大部分的污染物, CODcr去除率可达55%以上, BOD5去除率可达60%以上, SS去除率可达10%以上。UASB反应器出水经二沉池沉淀后再进入SBR反应器, 在SBR反应器中CODcr去除率可达50%以上, BOD5去除率可达50%以上, SS去除率可达90%以上。

4 结论

随着科技的不断进展, 制浆造纸废水处理和资源化技术日新月异。在不同工艺生产的制浆造纸废水均可采用厌氧和好氧法, 厌氧法与好氧法结合处理效果更佳, 可以充分利用两种方法的优势性[4]。本文采用的水解酸化-UASB-SBR工艺处理造纸废水具有良好的处理效果, 处理后的废水CODcr去除率可达89%以上, BOD5去除率可达89%以上, SS去除率可达92%以上。废水可以回收利用, 节约用水、大大减少了环境污染, 该厂废水处理后排入厂外氧化塘+潜流湿地工艺尾水生态工程再净化, 达标水进入2万多亩芦苇湿地灌溉区, 实现水资源循环。

参考文献

[1]吕志伟, 黄艳宾.SBR工艺处理造纸废水的试验研究[J].河北工程大学学报 (自然科学版) , 2010, 27 (1) .

[2]田永淑.草浆造纸废水处理的工艺研究[J].工业用水与废水, 2006 (6) :34-35.

[3]刘俊超.用SBR工艺处理制浆造纸废水[J].中国造纸, 20004, 23 (12) .

UASB 篇9

升流式厌氧污泥床(UASB)反应器具有占地小、能耗低、产泥量少、二次污染小等优点,作为预处理单元可以显著降低后续好氧处理的投资和运行费用。为了成功启动UASB反应器,种污泥的选择至关重要,最佳种污泥是来自相同水质的UASB反应器内现成的颗粒污泥,这可使反应启动时间大大缩短,该启动方式在UASB技术较为发达的西欧、加拿大和美国较为常见[12]。由于很难获得足够的颗粒污泥来启动大规模的反应装置,而絮状污泥不但易获得,且经济合理,因此采用絮状污泥启动UASB反应器成为研究热点。目前对采用缺氧颗粒污泥启动UASB反应器的研究较多,对采用絮状污泥启动UASB反应器进行反硝化处理工业废水的研究较少,且实验大多采用成分单一的自配水,缺乏实际参考价值。

本工作利用絮状污泥启动UASB反应器反硝化处理含甲酸、苯胺、环已酮、NO3-等污染物的工业废水,考查UASB反应器的运行情况及对COD,TOC,NO3-的去除效果。

1 实验部分

1.1 废水水质及污泥来源

废水取自某化工企业,主要污染物为甲酸、苯胺、环己酮、NO3-、酚类、苯、氯苯等。进水COD为1 360~2 140 mg/L,TOC为960~1 093 mg/L,ρ(NO3-)为878~1 574 mg/L。

接种污泥为某废水处理厂的好氧絮状污泥,灰黄色。

1.2 试剂和仪器

实验所用试剂均为分析纯。

N/C 3000型T O C分析仪:德国耶拿公司;2695-2424型高效液相色谱仪:美国Waters公司。

1.3 实验装置

UASB反应器主体部分为玻璃材质,总容积10.6 L,反应区内径17 cm,高100 cm;上部三相分离器区内径20 cm,高30 cm。反应器上部为沉淀区,通过三相分离器进行固、液、气的分离。反应器设有取样口,底部进水排泥,顶部加盖,设置出气口。通过夹套内热水循环维持反应器内温度,待处理废水通过计量泵由底部进入反应器,处理后的水从反应器上端出水口排出。产生的气体通过气体计量罐收集、计量,最终排入大气。UASB反硝化工艺流程见图1。

1.4 实验方法

取一定量的好氧絮状污泥从顶部倒入UASB反应器中,静置2天后测定底部污泥浓度为28 g/L。用自来水将废水稀释一定倍数,用36%(w)盐酸将稀释后废水p H调至4.4~5.5,加入尿素和KH2PO4作为氮源和磷源,使n(C)∶n(N)∶n(P)=200∶5∶1,待配水完成后用进料泵将废水从底部泵入UASB反应器。反应温度控制在25~30℃。

1.5 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD[13]211-213;采用酚二磺酸光度法测定ρ(NO3-)[13]259-261;采用TOC分析仪测定TOC。

2 结果与讨论

2.1 UASB反应器的启动效果

废水进入UASB反应器运行1天后反应器内有许多微小的气泡产生,2天后部分絮状污泥与气泡黏附而上浮。反应初期由于产气量较少,反应器内底部污泥床出现断层,且污泥床外部沟流现象较多,这是因为污泥反硝化活性还很低,产气量小,不足以搅动污泥,沟流使泥水混合效果变差。在这一阶段絮状污泥在产气和水力剪切力的作用下进一步分离,数天后反应器内污泥上浮现象逐渐减弱,污泥颜色由灰黄色变为浅黄色,反应器内液相由混浊液变为澄清液。随着废水进水量的逐渐增加,9天左右在污泥床层内产生较多的气泡,产气的搅拌作用使污泥床不断运动从而很好地与废水混合,说明利用絮状污泥启动UASB反应器反硝化污泥的驯化过程已经完成。

2.2 UASB反应器对污染物的去除效果

2.2.1 COD

UASB反应器对废水COD的去除效果见图2。由图2可见:运行前10天,进水COD为1 380~2 140mg/L,出水COD不稳定,在390~1 350 mg/L之间波动,这是因为前期反应器内反硝化现象较弱,产气较少,泥水分布不均;运行10天后,在进水COD由1 360 mg/L逐渐提高至1 880 mg/L的过程中,出水COD基本保持在710~770 mg/L,COD去除率为40%~60%,说明UASB反应器在经过前期反硝化污泥驯化后,运行稳定性逐渐提高,对COD有较好的去除效果。

2.2.2 TOC

UASB反应器对废水TOC的去除效果见图3。由图3可见:运行前10天,进水TOC为960~1 093mg/L,出水TOC为275~600 mg/L,TOC去除率为37.5%~74.8%;运行10天后反硝化菌增多,对污泥逐渐适应,在进水TOC有一定波动的情况下,出水TOC保持在115~314 mg/L,TOC去除率由60.3%逐渐升高至87.2%,最终维持在81%左右。

2.2.3 ρ(NO3-)

UASB反应器对废水中ρ(NO3-)的去除效果见图4。由图4可见:运行前10天,进水中ρ(NO3-)由878 mg/L逐渐提高至1 205 mg/L,出水中ρ(NO3-)一直稳定在5 mg/L以下;运行10天后,将进水中ρ(NO3-)提高至1 574 mg/L,出水中ρ(NO3-)维持在134~176 mg/L,NO3-去除率为90%左右;运行20天后,出水中ρ(NO3-)降至100 mg/L以下;增加进水中ρ(NO3-)至1 992 mg/L,出水中ρ(NO3-)一直保持在较低水平,系统稳定后NO3-去除率几乎为100%。

2.3 运行负荷的确定

装置运行的进水容积负荷和实际容积负荷见图5。

由图5可见,启动初期由于污泥上浮现象较为严重,容易与反硝化产生的气泡黏附,故采用较低的负荷运行。随后逐渐提高UASB反应器的进水负荷,最高进水COD容积负荷达5.18 kg/(m3·d)。在进水COD容积负荷不超过5.00 kg/(m3·d)的条件下,实际COD容积负荷稳定在2.00 kg/(m3·d)左右,实际TOC容积负荷稳定在1.00 kg/(m3·d)以上。

2.4 进水COD容积负荷对UASB反应器反硝化处理效果的影响

进水COD容积负荷对UASB反应器反硝化处理效果的影响见图6。由图6可见:随着UASB反应器进水COD容积负荷的增加,COD去除率、TOC去除率及NO3-去除率逐渐下降;当进水COD容积负荷不大于4.48 kg/(m3·d)时,COD去除率为55%~74%,TOC去除率为63%~87%,NO3-去除率大于95%。

3 结论

a)UASB反应器以低负荷启动,启动初期进水COD在1 360~2 140mg/L之间波动,出水有较大波动,10天后逐渐提高进水COD,出水COD保持在710~770 mg/L,COD去除率为40%~60%。

b)UASB反应器启动初期,TOC去除率波动较大,10天后,出水TOC保持在115~314 mg/L,TOC去除率由60.3%逐渐升高至87.2%,最终维持在81%左右。

c)UASB反应器运行10天后,出水中ρ(NO3-)维持在134~176 mg/L,NO3-去除率为90%左右;系统稳定后NO3-去除率几乎为100%。

UASB 篇10

本文综述了国内外UASB反应器处理染料及印染废水的研究概况,分析了UASB反应器处理废水存在的问题,展望了UASB反应器的发展趋势。

1 国外UASB反应器处理染料及印染废水的研究现状

1.1 UASB反应器中染料及印染废水的生物降解机理研究

国外学者大多在实验室条件下对染料(尤其是偶氮染料)或模拟印染废水的生物降解性能进行研究,采用可见光谱、红外光谱、高效液相色谱等手段分析染料的降解产物。Razo-flores等[12]对两种偶氮染料(MOI和ADS)在厌氧条件下的生物降解性能进行了研究,研究表明,MOI和ADS在连续UASB反应器中能够完全脱色,并检测到偶氮键断裂后的产物,长时间驯化后降解产物完全矿化,表明某些偶氮染料可作为厌氧菌的碳源、能源和氮源。Soon等[13]还在UASB-SBR体系中进行了偶氮染料的脱色研究,在30℃、HRT=24 h、染料负荷为0.3 g/(L·d)的条件下,色度去除率大于95%。扫描电子显微镜照片显示UASB和SBR反应器中微生物的组成存在差异性,UASB中的颗粒污泥以球状菌为主要细菌,而SBR的活性污泥中没有特定的微生物,而是多种微生物共存,这正是两个反应器中COD、色度去除率不同的原因。Bras等[14]进行了UASB—好氧工艺中单偶氮染料(酸性橙7)和重氮染料(直接红254)的脱色研究,紫外-可见光谱表明,偶氮染料的脱色过程主要是由于偶氮键被还原,在厌氧段偶氮染料被还原成芳香胺及其他代谢产物,高效液相色谱分析表明,在好氧段这些代谢产物被去除是通过氧化作用进一步降解为更小分子的代谢产物。

1.2 染料及印染废水在UASB反应器中的去除特性研究

一些学者研究了工艺参数及水质条件对UASB反应器处理废水效果的影响。O’Neill等[15]采用厌氧—好氧工艺处理含淀粉和偶氮染料的模拟印染废水,发现大部分脱色反应发生在UASB反应器内,UASB反应器出水的BOD5/COD增加了47%,COD去除率达88%,BOD5去除率达99%,脱色率为77%。Sopa等[16]以淀粉为共基质,在两相UASB反应器中进行活性染料废水的厌氧脱色研究,产酸相在水解酸化池中进行,产甲烷相在UASB反应器中进行,废水经预酸化处理后,有利于更好地在UASB反应器中进行处理。Mustafa等[17]研究了碱度和共基质对UASB反应器中刚果红偶氮染料脱色效果的影响,结果表明:COD小于1 000 mg/L时,色度去除率接近100%;UASB反应器中没有葡萄糖作共基质时,甲烷产气量为120 mL/d,芳香胺去除率为43%,色度去除率为100%。没有葡萄糖共基质的条件下,刚果红偶氮染料完全脱色可能是由于芳香胺的降解给刚果红染料的偶氮键断裂提供了电子。当溶液pH为6.6～7.4、NaHCO3质量浓度为550～3 000 mg/L时,甲烷产气量为2 000～2 700 mL/d,COD去除率为82%～90%;当NaHCO3质量浓度为250 mg/L时,色度去除率仍为100%。Mustafa等[18]还利用厌氧UASB和好氧连续流完全混合反应器(CSTR)组合装置对酸性染料废水进行了处理,结果表明:组合装置在HRT大大降低的情况下较单独装置取得了更好的处理效果。An等[19]用UASB一半连续好氧活性污泥法处理3种染料,HRT为12 h时,好氧段没有明显脱色;在厌氧段,酸性黄、碱性兰和碱性红去除率分别为20%、72%和78%,COD去除率为83%,脱色率超过90%,说明A/O系统的厌氧段不仅能去除COD和色度,而且改善了进一步好氧处理的生物降解性能[20]。

2 国内UASB反应器处理染料及印染废水的研究现状

国内研究者大多采用UASB—好氧组合工艺处理染料及印染废水,主要对有机物、色度进行去除,使出水水质达到国家排放标准,对UASB反应器中染料及印染废水的降解途径的研究较少。

2.1 UASB反应器处理染料及印染废水的实验研究

徐幼平等[21]研究了UASB反应器处理染料废水和有机废水稀释混合样的效果,发现在进水COD为3 390.7～8 984.8 mg/L (其中染料COD为831.3 mg/L)、色度为4 000倍、HRT为3.3～3.4 d时,COD去除率为85%～93%,色度去除率为86%～88%。研究结果还表明,用易降解工业有机废水作为染料废水厌氧生物处理的外加碳源是可行的。竺建荣等[22]采用厌氧UASB—好氧组合工艺处理染料废水,实验结果表明,进水COD为1 150～1 300 mg/L、色度为500倍的染料废水,在厌氧段停留5～10 h,COD去除率达50%以上,色度降至50～100倍,染料废水的脱色主要发生在厌氧段,且通过生物降解作用来实现。符德学等[23]采用电解—生物厌氧(UASB)—渗滤联用方法处理湖蓝5B染料。采用电化学降解提高废水的可生化性,降低印染废水本身的毒性,通过UASB反应器去除大部分有机物,最后经过渗滤系统使脱色率达到100%,COD去除率达到98%,效果十分明显。

2.2 UASB反应器处理染料及印染废水的工程应用实例

近几年,部分UASB—好氧组合工艺已应用于实际工程的废水处理。郑州市郊区某漂染有限公司[24]采用UASB—接触氧化组合工艺处理染料废水效果良好。闰庆松等[25]采用厌氧—好氧工艺处理某染料厂的重氮化和偶合工艺冲洗水、压滤工艺的母液、水洗液,厌氧工艺采用UASB反应器,系统内形成颗粒污泥,中温消化,停留时间48 h,COD去除率达55%,出水BOD5/COD由0.10提高到0.42,好氧工艺采用接触氧化法,经研究发现偶氮染料的脱色主要发生在厌氧段。付永胜等[26]提出的水解酸化—UASB—SBR组合工艺已在绵阳和成都2家印染厂废水处理工程中实施,废水经酸化处理后可生化性明显提高,BOD5/COD从0.15～0.30提高到0.30～0.45,UASB反应器进水水质及水量稳定,出水达标排放。UASB反应器的另一个作用是消化污泥,由SBR排出的剩余污泥不直接排放,而是返回调节酸化池,再进入UASB反应器,经厌氧消化处理后从UASB反应器排放。这种方式使整个系统的剩余污泥减少1/3～2/3。尤隽等[27]采用厌氧UASB—缺氧—好氧组合工艺处理印染废水,经过一年多的运行结果表明,采用A[2]/O生物处理工艺,并辅以絮凝沉淀的工艺流程,可以稳定高效地处理水质、水量波动大且难生物降解的印染废水,使出水水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的一级标准。此工艺可使各生化单元有机地结合起来,发挥各自的最佳功能。厌氧生物反应可有效去除废水色度,提高废水的可生化性;缺氧段可有效地衔接厌氧和好氧段,最大程度地消除厌氧代谢产物对后续好氧处理的不利影响;好氧生物处理可将有机污染物完全分解,使COD和BOD5得到最大程度的去除。刘颖等[28]自行设计了一个UASB用于染料废水处理工艺条件的优化选择,并开发了UASB—缺氧—接触氧化池—活性炭吸附工艺,用于某染料厂综合废水的处理,COD去除率达89.8%,色度去除率达88.89%。张可蓉[29]提出了UASB—好氧—物化组合工艺处理实际印染废水,COD由1 000～2 000 mg/L降至80 mg/L,BOD5由300～600 mg/L降至30 mg/L,色度由100～600倍降至40倍以下。

3 UASB反应器应用中须注意的问题

UASB反应器处理染料及印染废水主要存在如下几个问题,并提出相应的措施来解决,以提高UASB反应器的运行稳定性和处理效率。

(1) UASB反应器上流速率难于控制,造成污泥从UASB反应器流失的现象,这是影响处理系统工作稳定性的潜在因素。反应器运行的稳定性取决于三相分离器的性能,因此应设计合理的三相分离器,使反应器良好运行,在反应器内截留足够的污泥量。

(2)当UASB反应器内污泥与废水的混合受到限制,处理效率降低时,可采用出水循环,加强反应器内的传质能力,减少反应器在运行中出现的短流、堵塞等问题,进一步增强厌氧微生物与废水的混合和接触,提高反应器的负荷和处理效率。

(3)控制进水pH。染料废水pH变化大,印染废水pH高。当废水偏酸性时,会导致产甲烷菌活力丧失殆尽而产乙酸菌大量繁殖,引起UASB反应器系统的“酸化”,严重影响处理效果;pH过高时,微生物的生化代谢明显减弱。通常UASB反应器中对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH为6.5～7.8,因此需调节进水的pH在此范围。

(4)除去硫酸盐。染料及印染废水中含有大量的NaCl和Na2SO4等无机盐,而高浓度会对颗粒污泥活性产生抑制作用[30],因而必须在工艺设计和操作上采取必要的措施,一般采用稀释或适当提高UASB反应器内pH的方法。

(5)防止UASB反应器超负荷运行。UASB反应器满负荷运行后,进一步提高有机负荷时巨大的产气和水力负荷会将大量污泥带出反应器外,使反应器内污泥负荷突然升高,极易引起反应器酸化。

(6)微量金属元素特别是铁、镍、钴等对刺激厌氧菌的活性有非常重要的作用,能促进UASB反应器中生物比活性的明显增加,建议在UASB反应器的启动阶段和运行出现问题后的恢复阶段适当加入微量金属元素,以缩短启动和恢复时间。

4 结语与展望