IC反应器中颗粒污泥特性研究王文正

~一一一丫恒反应器中颗粒污泥特性研究王文正`,张明霞甘肃省膜分离工程技术研究中心,兰州甘肃省膜科学技术研究院,兰州摘要采用自行研制的反应器在低温下一℃处理马铃薯淀粉生产废水,反应器运行稳定后进行了厌氧颗粒污泥特性研究,包括启动前后颗拉污泥特性差异、颖拉污泥保存条件以及颗粒污泥运输条件。结果表明不同温度条件下培养出的颗粒污泥有不同的特性低温、较短的保存时间有利于保持颗粒污泥活性兼顾方便运输和节约成本,的脱水率为颗粒污泥最佳脱水率。关键词反应器马铃薯淀粉生产废水颗粒污泥特性低温反应器是荷兰于世纪年代中期在反应器的基础上开发成功的第三代高效厌氧反应器,与第二代高效厌氧反应器相比,反应器在容积负荷、能耗、占地、造价等方面代表着当今世界上厌氧生物反应器的最高水平。颗粒污泥在反应器中占有重要地位,它是反应器得以正常运转的物质基础,国内外鲜有相关的研究报道,对反应器内颗粒污泥的研究可能会成为现有颗粒污泥理论的有力证据或有益补充,具有较大的学术价值。试验研究概况试验装置试验采用自主研制的内循环厌氧反应器,装置为有机玻璃制成的圆柱形反应器,总容积有效容积。反应器低温一℃下运行,废水由底部经布水系统进人反应器,出水由顶部溢流堰流出详见图。口妇下一一一飞飞飞飞飞飞飞飞飞氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏浮渣排放口口藏藏丁丁刘刘刘少叼叼叼叼叼叼叼叼叼从从从从从从从从垦丝昌昌一一一一一一一一一一一一一一一鑫鑫卜卜卜〕〕进水盲板板尸刘刘久久久秘酬酬酬堵堵堵头己己己己己己己己己己己己己引引引引引引引引引引引引引廊廊廊廊廊廊器底部盲板板图反应器结构示意甘肃省,大科技专项计划项目旧一一。试验材料试验用到的颗粒污泥为启动前的接种污泥以及启动后的成熟污泥。试验用废水为超滤后的定西市薯峰淀粉厂的马铃薯淀粉生产废水,水质如表所示。表废水水质哥黑摆洲器洲簇试验分析项目及检测方法重铬酸钾法标准重量法温度温度计计沉降速度水柱法化学元素等离子体发射光谱仪生物相光学显微镜。结果与讨论启动前后颗粒污泥特性研究颗粒污泥表观特征颗粒污泥多种多样,在不同基质中或不同操作条件下,培养出的颗粒污泥的表观特征有所不同。本试验接种污泥采用甘肃雪晶生化有限责任公司反应器内的颗粒污泥,为黑色椭球形、球形、土豆形,污泥粒径在一,且以左右的居多。至反应器启动第天,青灰色颗粒污泥增多,粒径逐渐增大。至启动结束,污泥变为灰黑色、浅灰色球形,污泥量增多,粒径变大,以一居多,最大粒径达到。由于是低温一℃培养,颗粒污泥表面较光滑,有孔隙显微镜下观察可见,颗粒污泥主要以甲烷杆菌为主污泥表面菌体排列较紧密,菌体较饱满,颗粒污泥中心有明显的空洞。给水排水川增刊加DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2010.s1.0392.1.2颗粒污泥内化学元素分析为了进一步揭示启动过程中颗粒污泥性质变化的原因,对启动前、后的颗粒污泥进行了化学元素分析。首先是颗粒污泥中化学元素的定性分析,结果见表。根据定性分析结果我们进行启动前后颗粒污泥化学元素的定量分析,结果见表。表颗粒污泥中化学元素定性分析序号元素序号元素表不同粒径污泥的沉降速度组组号号粒径径沉降速度度…组号号粒径加沉降速度度幻。钡压锰钦铝镁锡钙钠钒铁磷锌钾硫元素接种污泥成熟污泥元素接种污泥成熟污泥表、顺粒污泥化学元素定分析启肠从表、表中可看出,颗粒污泥的形成离不开,,,,,等金属离子的存在,虽然、、等元素含量甚微,但其在颗粒污泥形成过程中的作用是不可忽视的。有研究表明巨`一〕,锌、铁、锰等二价金属离子对甲烷菌的代谢过程有激活作用,并可促进厌氧发酵过程钙可以加强颗粒污泥的机械强度镁对颗粒污泥的结构和大小的影响很大铁元素主要以的形式存在于厌氧颗粒污泥中,铁元素是催化许多厌氧反应酶的重要组分,厌氧颗粒污泥呈黑色主要就是由于之类硫化物沉淀存在的缘故。另外,启动后颗粒污泥灰分中大部分化学元素含量都发生了变化含量增加了近倍,、元素含量为接种污泥的倍,、、元素含量有所降低。可以认为,颗粒污泥的颜色由黑色变为灰色与元素含量减少有关。此外,颗粒污泥中元素的分布情况与所处理的水质也密切相关。颗粒污泥沉降性能该部分研究了反应器启动后不同粒径污泥的沉降速度,详见表。从表可知,反应器启动结束后,颗粒污泥的粒径变大,且粒径越大,沉降速度越快,粒径越小,沉降速度越慢。经过分析计算,沉降速度在的颗粒污泥占以上。良好的沉降性能,防止了污泥流失,保持了反应器中的高污泥浓度,反应器具有很高的处理效能。颗粒污泥保存条件研究颗粒污泥活性的高低决定废水生物处理过程的好坏,然而在实际生产过程中,由于生产周期等原因,反应器有时会处于闲置状态,颗粒污泥的保存问题应运而生,如何保存颗粒污泥,使污泥活性不受影响或影响较小,在实际生产中有重要意义。该部分主要研究保存温度和保存时间对颗粒污泥活性的影响。取多份、等量的反应器内的成熟颗粒污泥,放人模拟反应器中,在不同的温度下保存,至一定保存时间后,进行平行对比试验,用任皿去除率作为判断颗粒污泥活性损失的依据,以获得颗粒污泥的最佳保存条件。运行条件见表。表运行条件试验运行条件具体内容保存温度℃保存时间进水水质反应器运行工况取样时间、、、一夭左右静态间歇运行,周期,定点取样、、、和颗粒污泥的保存时间对不同保存时间的颗粒污泥进行了个周期的活性恢复试验,结果见图。由图可知,不论是在℃还是℃条件下,保存时间越长,颗粒污泥活性损失越大,同等条件下,污泥活性恢复速度越慢。因此实际工程中,选择适宜的保存时间对降低颗粒污泥活性损失、快速启动反应器都有着非凡意义。给水排水一增刊口周期一口周期二么周期三“岁飞口周期一保存时间温度℃口周期二叼周期三谧小、。保存时间温度℃图保存时间对颗粒污泥活性的影响颗粒污泥的保存温度与颗粒污泥保存时间的研究一样,对不同保存温度的颗粒污泥进行了个周期的活性恢复试验,结果如图所示。由图可知,℃条件下的颗粒污泥活性损失都要小于℃条件下的颗粒污泥。也就是说,低温有利于保持颗粒污泥活性。颗粒污泥运输条件研究随着反应器的大规模工业化应用,颗粒污泥的需求量也越来越大。但对于含水率较高的颗粒污泥而言,如何高效、低成本的运输成了巫待解决的问题。最有效的办法就是脱掉颗粒污泥的水分。但是水含量对保持微生物的活性是有很多影响的,确定颗粒污泥最佳的脱水率范围显得尤为重要。该部分着重研究脱水率对污泥活性的影响。取多份、等量的反应器内的成熟颗粒污泥,滤去粗大杂质后,采用常温干燥法对颗粒污泥进行脱水干燥温度士℃后,放人模拟反应器内,至于干燥器内,天后进行平行对比试验,以确定颗粒污泥最佳脱水率范围。运行条件见表。表运行条件试验运行条件具体内容备注脱水率、、、、、进水水质脱水率已有人详细研究,在此不再重复困田周期一日周期二口周期三象象象象象圈圈圈圈反应器运行工况一温度一℃汇加官左右静态间歇运行,周期,定点取样保存温度℃田周期一口周期二口周期三戮戮戮戮戮戮馨馨馨馨馨有效反应时间的确定为了高效率的采集最具代表性的数据点,先进行了有效反应时间的确定试验,结果如图所示。由图可知,在开始的内,废水中的含量急剧下降,之后逐渐趋于平稳。因此有效反应时间定为是比较合适的。保存温度℃心洲创岁气。口时间瓜田周期一日周期二周期三保存温度℃图保存温度对颗粒污泥活性的影响图有效反应时间不同脱水率对颗粒污泥活性影响有效反应时间确定后,对颗粒污泥进行个周期的活性恢复试验,采用作为判断颗粒污泥活性损失的依据,以得到不同脱水率对颗粒污泥活性的影响结果如图所示。图表明,同等条件下,脱水率的颗粒给水排水一增刊..........口口口甩二月口日润目日日脚犷时间厄图不同脱水率对颗粒污泥活性影响污泥活性损失最大,系统中有机物的残留量最高脱水率的颗粒污泥活性损失最小,系统中有机物的残留量最低。脱水率颗粒污泥活性的影响并不是单纯的线性关系,高脱水率和低脱水率均不利于保持颗粒污泥的活性。最佳脱水率的确定图为系统中残去除率与颗粒污泥脱水率之间的关系图。由图可知,经过个周期的活性恢复试验,所有颗粒污泥对有机物的降解效果都有所提高,以脱水率的颗粒污泥活性最高,恢复最快。因此兼顾方便运输和节约成本,我们认为的脱水率为颗粒污泥最佳脱水率。量都发生了变化含量增加了近倍,、元素含量为接种污泥的倍,、、元素含量有所降低。可以认为,颗粒污泥的颜色由黑色变为灰色与元素含量减少有关。此外,颗粒污泥中元素的分布情况与所处理的水质也密切相关。反应器启动结束后,颗粒污泥的粒径变大,且粒径越大,沉降速度越快,粒径越小,沉降速度越慢。经过分析计算,沉降速度在的颗粒污泥占以上。保存时间越短,颗粒污泥活性损失越小。低温有利于保持颗粒污泥活性。脱水率对颗粒污泥活性的影响并不是单纯的线性关系,高脱水率和低脱水率均不利于保持颗粒污泥的活性。因此兼顾方便运输和节约成本,我们认为的脱水率为颗粒污泥最佳脱水率。参考文献飞罗脱水率图颗粒污泥最佳脱水率结论低温一℃培养的污泥为灰黑色、浅灰色球形,以一居多,最大粒径达到。颗粒污泥表面较光滑,有孔隙显微镜下观察可见,颗粒污泥主要以甲烷杆菌为主污泥表面菌体排列较紧密,菌体较饱满,颗粒污泥中心有明显的空洞。颗粒污泥的形成离不开,,,,,等金属离子的存在,虽然、、等元素含量甚微,但是其在颗粒污泥形成过程中的作用也是不可忽视的。启动后颗粒污泥灰分中大部分化学元素含工业废水的厌氧生物技术北京中国建筑工业出版社,王长辉微量元素在厌氧生化处理中的应用福建环境,,,,眼州卜扒吃飞,,一一,眼一爪,,一段而,飞魂飞,,陈玉,刘峰,王健晨上流式厌氧污泥床处理制药废水的研究环境科学,,肖本益反应器的启动及厌氧颗粒污泥的特性研究仁学位论文〕天津天津轻工业学院衣通讯处甘肃省兰州市段家滩邵电话刊增眼元收稿日期一一给水排水