UASBAF处理高浓度涤纶聚脂废水的试验研究

水世界-中国城镇水网处理高浓度涤纶聚脂废水的试验研究韩洪军(哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150090)摘要：采用厌氧污泥床过滤器(UASB-AF)处理高浓度涤纶聚脂废水试验，结果表明：UASB-AF反应器具有较高的处理涤纶聚脂废水的效能，稳定运行容积负荷可达10一12kgCOD／(m3·d)，水力滞留时间22-24h，COD去除率80％左右，并具有启动速度快，耐冲击负荷等特点。关键词：涤纶聚脂废水；厌氧污泥床；厌氧过滤器Abstract:OnthebaseoftreatingthepolyesterwastewaterusingUp-flowactivatedsludgebedanaerobicfiler(UASB-AF),theresultsdemonstratedthatUASB-AFreactorshasgoodeffectanditsvolumeloadingis10~12kgCOD/(m3·d),HRTis22~24h,theremovalofCODisabout80%.Thereactorhasadvantageoffaststartingandenduringpulseloading.Keywords:Dacronpolyesterwastewater;anaerobicsludgebed;anaerobicfilter涤纶聚脂工业在生产聚脂切片中排出的废水，COD浓度11000—25000mg／L，含有相当数量的难降解有机物，采用普通的好氧处理不仅COD去除率低，处理效率也不理想［1］。近年来，世界各国普遍重视高浓度有机废水采用厌氧法处理，该法与好氧法相比，具有活性污泥产率低，营养盐需要量少，勿需曝气充氧，运行费用低等特点。随着新型高效厌氧反应器的开发，厌氧处理装置效能已有很大提高［2］，在此基础上我们对处理高浓度涤纶聚脂废水进行了试验研究。水世界-中国城镇水网反应器为钢制结构，下部内径0.8m，上部内径1.1m，总高4.4m，总有效容积3.06m，反应区总高度3.4m，有效容积2.35rn3，占总有效容积的77％。反应区底部设4个布水点，反应区上部设纤维组合填料，以竖直排列方式固定在框架上，然后分块吊人反应器内部。反应器顶部是三相分离器，三相分离器组成三个集气罩，分离的气体进入集气罩通过湿式气体流量计外排。1.2废水水质试验废水取自龙涤集团涤纶聚脂生产过程中排出的高浓度涤纶聚脂废水。废水中主要含有醋酸、有机酸、乙二醇和精对苯二甲酸等，还含有少量的氨态氮、磷酸盐及其它无机盐，水质偏酸性，主要水质指标见表l。表1涤纶聚脂废水水质水温(℃)pHCOD(mg/l)BOD(mg/l)NH4-N(mg/l)PO3-4(mg/l)有机酸(mg/l)304.510000690058255701.3试验流程试验采用的试验装置及工艺流程如图1所示。由龙涤集团排出的涤纶聚脂废水进入配水槽，加入碱调节pH值，用配水泵循环搅拌均刀，使废水pH值为7～8。配好的废水经转子流量计进入UASB-AF反应器，反应器底部有污泥浓度较高的污泥区，并设有4套均刀布水装置，废水经布水器进入污泥床与颗粒污泥充分接触混合，厌氧微生物分解消化有机物产生沼气。在上升水流和产生的沼气气泡搅动下，颗粒污泥不断上下翻腾，反应器内形成水世界-中国城镇水网颗粒污泥悬浮区，悬浮区上部装有滋长生物膜的组合填料过滤器。出水经固、液、气三相分离器，颗粒污泥在重力作用下三相分离器斜壁滑回到悬浮区，澄清水从沉淀区上部溢流排出。水箱水泵UASBAF厌氧池图1UASB-AF处理涤纶聚脂废水流程图2试验结果2.1启动期厌氧反应器的启动方式有二种，高负荷低去除率和低负荷高去除率的启动，前者可缩短启动时间，但反应器出现酸性的可能性大，后者启动时间相对长一些，比较稳妥，易于控制。本试验采用低负荷高去除率的启动方式。取哈尔滨制革厂污泥浓缩池的沉淀污泥投入反应器，接种污泥浓度为15.5kgSS／m3，投泥完毕后开始污泥驯化。启动初期每天进水2次，每次进水6h，进水流量为39L/h，COD浓度控制在1200mg/L，pH值为7～8，同时缓慢加热，使水温每天升高2℃，2周后反应器内水温达到34℃，COD去除率逐渐从30％升至70％，出水pH值在7左右，表明污泥已逐渐适应涤纶废水。启动初期容积负荷为O.5kgCOD／(m3d)，水力滞留时间80h，由于进水流量小，流速较低，又没有产气，形成的污泥疏松沉降缓慢，部分污泥随水世界-中国城镇水网水流出。连续运行后，根据运行状况逐步提高负荷增大进水量，每次提高幅度为0.3kgCOD／(m3·d)。当COD容积负荷达到3kgCOD／(m3·d)时，进水COD浓度提高到8000mg／L，水力滞留时间24h，COD去除率维持在80％左右。此时反应器内有气泡上升，观察污泥呈黑色，含有大量甲烷八叠球菌，污泥中出现少量lmm颗粒状污泥，认为启动期结束。2.2负荷提高期负荷提高期是反应启动后达到稳定运行的过渡阶段，也是使反应器尽快达到设计容积负荷的关键。在负荷提高期，逐渐增加进水量和加大进水COD浓度来提高反应器的容积负荷，每次负荷提高幅度为O.6kgCOD／(m3·d)，控制COD去除率达到75％以上稳定运行一周。当容积负荷达到12kgCOD／(m3·d)，反应器内污泥沉降性能良好，有l～2mm的颗粒污泥出现时，COD去除率为80％，此时基本达到设计要求。2.3稳定运行期稳定运行期是在设计负荷条件下考察反应器的运行状况和反应器处理高浓度涤纶聚脂废水的效能。稳定运行期间，进水流量l00L／h，水力滞留时间22h，进水COD为8000～10000mg／L，COD容积负荷变化范围10～12kgCOD／(m3·d)，COD去除率稳定在80％以上。污泥床区污泥分布呈现颗粒污泥层和污泥悬浮层，每层有比较明显的界限，颗粒污泥沉降性能良好。填料区填料表面生物相丰富，存活着大量高活性的甲烷杆菌、甲烷螺菌和甲烷球菌。3结果与分析3.1碱度UASB-AF反应器内保持产酸菌与甲烷菌的绝对平衡是不可能的，运行水世界-中国城镇水网时要求混合液具有一定的缓冲能力，当有机酸有少量积累时，pH值不会变动。启动初期颗粒污泥没有形成，对pH值极为敏感，一旦pH值低于7.0时，产气菌便不活跃，当把pH值调整到7.0～7.5时，产气明显增加。因此，UASB—AF反应器最好维持在重碳酸盐碱度环境中启动。3.2负荷率当反应器的容积确定后，微生物降解有机物的量是有一定限度的，污泥浓度和COD去除率一定时，容积负荷有一定的限度。随着进水流量和进水浓度的增加，反应器的容积负荷随之由0.5kgCOD／(m3·d)，逐渐增加至12kgCOD／(m3·d)。每次增加容积负荷初期，COD去除率都会暂时下降，但经过一段稳定运行后，去除率会慢慢稳定在75％以上。容积负荷与COD去除率关系见图2。由图可见，在一定运行状况下逐步提高容积负荷，不会对反应器的运行造成不良影响。图2容积负荷与COD去除率的关系3.3进水浓度进水浓度的变化直接影响反应器的容积负荷，试验中进水COD浓度从l000mg／L，逐步增加到10000mg／L，出水COD的变化不大，基本维持在水世界-中国城镇水网／L左右，如图3。由于进水COD变化幅度比较平衡，对反应器的运行影响较小。图3进水浓度与出水浓度变化曲线3.4pH值反应器在启动阶段，pH值是非常重要的控制指标。启动初期，由于反应时间短，产甲烷细菌数量较少，主要处于产酸阶段，出水pH值低于进水pH值，pH值为5.5～6.5之间，COD去除率只有30％，如图4。随着产甲烷细菌大量繁殖，与产酸细菌能够保持一定的平衡状态，使出水pH值随进水酸碱的改变变化很小，稳定在7.0左右，此时污泥已经成熟，反应器的处理效果稳定，COD去除率基本保持在80％。水世界-中国城镇水网微生物量微生物量是影响反应器效能的重要因素，UASB-AF反应器的微生物由污泥床和填料层两部分构成。试验初期反应器内接种污泥量为15.5kgss／m3，启动阶段微生物生长速度随容积负荷的提高而加快，由于进水流量较小，增长的污泥和废水中大部分悬浮物保留在污泥床中，使污泥量增加。负荷提高阶段，由于水力负荷逐渐增加，较轻的污泥和大部分悬浮物随水流走，污泥床的污泥量减少。稳定运行阶段，水力负荷和容积负荷稳定，污泥床出现颗粒污泥，污泥床的污泥量逐渐增加，污泥床的污泥浓度稳定在19.57kgSS／m3左右。4结论(1)采用UASBAF反应器处理涤纶聚脂废水，当进水COD浓度为8000～10000mg／L时，COD去除率达到80％，容积负荷为lO～12kgC0D／m3·d)。(2)投入接种污泥，采用低负荷高去除率启动方式，启动条件容易控制，污泥很快实现颗粒化，减少启动期的时间。(3)在污泥悬浮层内填充组合填料，对微生物有良好的截留吸附性能，可很快滋生高活性的微生物膜，填料层的生物膜量可达9.7kg／m3，C0D去除率46.2％，占反应器的总去除率的17.6％。(4)UASBAF反应器同时具有厌氧污泥床和厌氧过滤器的特点，污泥床聚集大量活性的颗粒污泥，填料层改善反应器内的水流状态，启动时期可以吸附截留污泥，避免污泥流失，缩短启动时间，提高反应器的耐冲击负荷。参考文献：．水世界-中国城镇水网[1]姚刚．上流式厌氧污泥床性能的研究．中国给水排水，1994，lO(1)：7[2]苏玉民．脉冲上流式厌氧污泥床反应器的应用．环境科学，1996，17(1)：50