ASBR法处理钛白粉废水技术的研究王志国

2005年11月农机化研究第6期-178-ASBR法处理钛白粉废水技术的研究王志国a，施卫东b，缪应祺a（江苏大学a.生物与环境工程学院；b.流体中心，江苏镇江212013）摘要：采用厌氧序批式反应器（ASBR）处理含高浓度的硫酸盐废水。本实验采用的ASBR法是在传统SBR工艺的基础上发展起来的一种新型工艺，分为典型的4个时期：进水期、反应期、沉淀期、出水期。同时，采用气循环带动水的循环，能起到搅拌的作用。关键词：环境工程学；废水处理；实验；钛白废水；COD/SO42；SRB；ASBR中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1003─188X(2005)06─0178─03硫酸法是钛白粉生产的一个主要工艺。该工艺生产钛白粉所产生的废水中含有大量的硫酸盐，应用硫酸盐还原菌处理钛白粉废水是一种颇具发展前景的工艺。1研究方法1.1实验装置实验装置如图1所示，主反应器为一长方体的密闭玻璃反应器，放置于恒温水域中，反应器高为60cm，截面正方形边长为10cm，有效容积为5L。反应器的上部开有两个φ6mm的出气孔，侧面开有4个φ6mm的取样孔，其它附属装置如图1所示。1.厌氧反应器2.加热器3.恒温水浴4.取样口5.防碱液回流装置6.备用排气口7.连通管8.伽式抽气管9.吸收瓶10.循环水泵图1实验装置图该实验装置采用了水循环引发气体循环的工作方式。循环水泵—伽式抽气管—吸收瓶构成了水循环，防碱液回流装置—伽式抽气管—吸收瓶—连通管—厌氧反应器构成了气体的循环。水从伽式抽气管顶部射入瓶中，并在抽气管中形成真空，从而为气路循环创造条件。整个过程均为密闭式循环。气体在伽式抽气管中与液体混合进入吸收瓶中（瓶中液体为0.1mol/L的NaOH溶液），可吸收气体中的H2S，减少其对细菌的毒害作用。然后，多余的甲烷等气体经连通管进入反应器中，对反应混合液起到搅拌的作用。当气体的量过多时，采用备用排气口将多余的气体排出一部分。1.2控制装置为控制反应的温度，搅拌时间，循环水泵的开启时间，采用了定时控制器、数显温控仪、600W的电炉、保温箱等装置。1.3实验水源实验用水分别是自配废水和来自钛白粉厂的实际废水。1.3.1自配废水自配废水：m(C):m(N):m(P)=200:5:1；[SO42-]：1000～3000mg/L；COD：2000～6000mg/L。KH2PO4、尿素、微量元素如表1所示。表1自配废水微量元素成分含量/g·L-1成分含量/g·L-1MgCl2·6H2O1.2ZnCl20.07CaCl20.15H3BO30.062FeCl2·4H2O1.5NiCl20.024MnSO40.1CuSO4·2H2O0.0171.3.2实际废水水样取自镇江市钛白粉厂（pH4,[Fe2+]1000mg/L，[Mn4+]为300mg/L）经Na2CO3的预处理，并稀释5倍，加入适量的葡萄糖、尿素、KH2PO4等。1.4分析项目及分析方法实验监测指标为进出水的COD、SO42-、pH、温收稿日期：2005-03-24基金项目：原机械部科研项目（98250817）作者简介：王志国（1979-）,男，南京人，硕士，(E-mail)[e-mail]。63104572189DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2005.06.0632005年11月农机化研究第6期-179-度。COD采用重铬酸钾法；SO42-采用铬酸钡分光光度法；pH采用pH计测定。反应周期为8h，其中进水时间为0.5h，反应时间为6h，沉淀时间为1h，出水时间为0.5h。实验控制pH值在6.0～8.0之间，采用间歇搅拌的工作方式，反应温度控制在35℃左右。2结果与讨论2.1不同进水浓度的自配废水实验自配废水进水浓度分别为2000mg/L、1500mg/L和1000mg/L的降解曲线如图2所示。图2不同进水浓度的降解曲线从图2中可以看出如下相同的规律：每次换水样后的初期，反应容器主要是起到了稀释的作用，同时反应器内存在生物的吸附作用，中期反应比较平缓，中后期有一个较大的降幅，总之在不同进水浓度的条件下，反应的末期出水浓度相差不是很大。2.2自配废水和实际钛白粉废水的处理效果比较在相同的实验条件下，控制两种进水浓度相同的自配废水和实际钛白粉废水，其处理效果比较，如降解曲线图（图3）所示。图3两种废水在同等条件下处理的比较从图3中可以看出，在同等条件下，自配废水的处理效果始终比实际钛白粉废水的处理效果要好。因为实际钛白粉废水中含有较多的重金属离子，尤其是亚铁离子，它们对SRB的生长都有一定的毒害作用，同时实际钛白粉废水的酸性也很强，这对适宜碱性条件下生长的SRB也有一定的抑制作用。2.3实验温度对SO42-还原效果的影响实验中在采用中温厌氧处理的同时，考察了温度对SO42-生物还原的影响。总体上说，当实验温度控制在34°～37℃时，SRB的活性最强，此时SO42-还原是可行的。而当温度高于40℃或低于28℃时，SRB的活性将受到抑制，从而影响SO42-的生物还原。2.4COD/SO42-比值对处理效果的影响从理论上讲，当COD/SO42-的比值为0.67时，硫酸盐就可以被SRB完全还原。而考虑到SRB和MPB的共生性，实际SO42-完全还原所需要的COD的量要大于理论上的值。对以碳水化合物为主的有机废水，只要COD/SO42-≥2，就可以去除硫酸盐，使厌氧处理能够顺利进行。试验保持进水的COD值不变，改变进水中的硫酸盐浓度，以确定最佳COD/SO42-值，试验结果见图4所示。从图4中可以看出，当进水C/S值由1.5上升到2.0以后时，比值对试验的影响不大，本实验采用的C/S值在2～3之间。图4C/S值对硫酸盐还原的影响2.5pH值对实验的影响pH值是影响SRB活性的主要因素之一。SRB能忍受的pH值范围为5.5～9.0，pH值范围为7.0～7.8弱碱性的条件下最适合SRB的生长。一般情况下，SRB不在pH值小于5.5的条件下生长，过低的pH值条件SRB必定难以生存和进行有效的硫酸盐的还原。当pH值在6.48～7.43之间时，硫酸盐还原的效果最好，而且当pH值为6.6时可以得到最大的硫酸盐的还原率，实验控制反应器中的pH值在6.0～8.0之间。3结论(1)ASBR工艺对含高浓度SO42-废水有较高的去除率，对实际废水能达到85%以上。(2)在ASBR法处理的一个反应周期内，反应中期的速度达到最快，在反应末期反应速度逐渐平稳。(3)进水COD/SO42-的比值对整个实验的运行有很大的影响，一般将比值控制在2～3之间，此时的效果最佳。参考文献：050010001500200002468t/h硫酸根离子浓度/mg·L-12000mg/L1500mg/L1000mg/L030060090012001500012345678t/h进水的SO42-/mg·L-1实际钛白粉废水实验自配废水78828690941.51.82.12.42.73.03.3C/S硫酸盐还原率/%2005年11月农机化研究第6期-180-[1]王浩源,缪应祺.高浓度硫酸盐废水治理技术的研究[J].环境导报,2001,98(1):22-25.[2]赵丽珍，缪应祺.SRB的技术研究及进展[J].江苏理工大学学报（自然科学版）,2001,22(3):58-61.[3]ZitomerDH,ShroutJD.High-sulfate,High-ChemicalOxygenDemandWastewaterTreatmentUsingAeratedMethanogeniFluidizedBeds[J].WaterEnvironmentResearch,2000,72(90):90-97.[4]甄卫东,任南琪,王爱杰,等.pH值、碱度对产酸脱硫反应器硫酸盐去除率的影响[J].哈尔滨商业大学学报,2003,19(2):174-177.[5]杨景亮,赵毅,任洪强,等.废水中硫酸盐生物还原影响因素的研究[J].中国沼气,1999,17(3):7-10.[6]崔高峰.COD/SO42-比值对硫酸盐去除率影响的研究[J].工业水处理,2000,20(2):29-31.[7]赵宇华,叶央芳,刘学东.硫酸盐还原菌及其影响因子[J].环境污染与防治,1997,19(5):41-43.ResearchingtheTechnologyofProcessingTio2WastewaterBasedonASBRWANGZhi-guoa,SHIWei-dongb,MIAOYing-qia(JiangsuUniversitya.DepartmentofBiologicalandEnvironmentalEngineering;b.FluidCenter,Zhenjiang212013,China)Abstract：ThisexperimentationusesAnaerobicSequencingBatchReactor(ASBR)disposingTio2wastewater.ASBRtechnologyisonenewwaydevelopingfromthefoundationofSBRmethodwhichhasfourrepresentativereactions:intakesphase,reactionphase,precipitationphase,drainphase.Usinggascirculationtodrivewastewatercirculationisonestrongpointofthistechnology,andatthesametime,whichcanwhiskthewastewater.Keywords：environmentengineeringscience;wastewaterdisposal;experiment;Tio2wastewater;COD/SO42—;SRB;ASBR（上接第177页）[3]宁喜斌,马志泓,李达.甜高粱茎汁成分的测定[J].沈阳农业大学学报,1995,(5):45-48.[4]季颖.固定化酵母添加豆饼粉发酵甜高粱茎秆汁液制取酒精的试验研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2003.[5]吕欣,段作营,毛忠贵.氮源与无机盐对高浓度酒精发酵的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版）,2003,(4):159-162.AbstractID:1003—188X(2005)06—0175—EAEffectsofNutritionSaltsonAlcoholFermentationofSweetSorghumStalkJuiceZHANGEn-ming1,LIURong-hou2,SUNQing1,SHENFei1,WANGTong-tong1(1.CollegeofEngineering,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110161,China;2.SchoolofAgriculture&Biology,ShanghaiTrafficUniversity,Shanghai201101,China)Abstract：Intheprocessofalcoholfermentationfromjuiceofsweetsorghumstalk,theeffectsofnutritionsalts（(NH4)2SO4、MgSO4、KH2PO4、CaCl2）onalcoholfermentationofsweetsorghumstalkjuicewerestudied.Fromtheresultsoforthogonalexperiment,itcanbeseenthattheoptimalblendingquantityof(NH4)2SO4,MgSO4,KH2PO4andCaCl2were1g/L,10g/L,5g/L,5g/L,respectively.ThemostinfluentialsaltswereMgSO4、