UASB处理酒精废液颗粒污泥形成过程与运行效果的研究陈玉谷

四川环境19,3年第12卷第4期一17一UASB处理酒精废液颗粒污泥形成过程与运行效果的研究陈玉谷李艳王庭放万秀林张云昭(中国科学院成都生物所成都610041)摘要:本试验未用中浪(35士l℃)UASB反应界处理酒精皮液,通过启动、运行、硕拉污泥不同时期形民过程的探索,成功地堪养出T城拉污泥,取得了有机负荷高达13~229COD/l·d,HRT15·6一22·3hr,CO氏r去除率达83.9~92.2%,沼气产气率5.1~8.71/l·d.C于I。含圣55~72%的氏好谈果。关健词:酒精皮液厌乳发肆硕拉污泥AStudyofSludgeGranulationandoperat石onerfieieneyintheTreatmentofDistilleryWastewaterbyUASBReaetorChenY、一guLiYanWangTingfa一19Wa,1Xiuli一飞ZhangYunzhao(C加.君血I月s,匆.“oIB`川。盯,A门由用扭万`门介..C触.9血)^卜straet:UAsB(upf一owAnaerobicSludgeB!anket)reaeror15ddopt记totreatdiotillerywastewater;:tmoderatetem-peratureof35士IOC10theexporimontQualifiedgraoularsludge15su。。esofullyculturedt卜rought卜eorudyofstartingandop-erationofthereacto丫aswel!asthegarnu,ationatdifferentstage·TI、eoperationresultsare:organievolumetrieloadingrate1卜22,eo氏21·d,拟T15.卜22.sh,eo瓜,remova一。frioieneys3.9一。:,2%,Biog盔pr侧uoing,t。5.1一。.7·l/一dandC下1:。ootent55~72%.Keyw时d`:莎。tillerywaste桃ter,anaerobiefenrtentation.garnulor、ludge·1前言酒情工业产生的蒸馏废液—酒精废水是一种高有机物浓度、高SS含量的酸性废水.其主要治理方法有:(1)沉淀回收法,取沉渣作为家畜饲料,(2)浓缩燃烧法,回收热能;(3)厌氧消化法,制取沼气;(4)厌氧一好氧治理法,回收沼气后达无害排放。由于第一种方法效果差.第二种方法投资太大,一般酒情厂不用,酒精废水具有高浓度有机物比校适于进行厌氧发酵,这是目前许多研究者进行研究的重点之一。由于厌氧发酵后消化液的污染负荷仍较高,COcDr可达50。。mg月以上,且有臭味,直接排放对环境仍有一定程度的污染,因此,还需进行用好氧工艺等的后处理l[`〕目前.酒精废水的厌氧消化多采用uAsB(vLT-nowAnaerobieSludgeBlanbet)反应器,它是70年代发展起来的一种高效厌氧反应器,具有滞留高浓度生物质,处理负荷高,运行稳定等优点,这种反应器的高效取决于反应器内形成沉降性好、活性高的顺粒污泥。反之.如果反应器内的污泥以松散的絮状体存在,往往易出现污泥上浮流朱,使反应器不能在较高的负荷下运行。[卜”J我们采用固液分离乓的反应舒在中温条件下处理经液1耳钾泌酮率;.有关该种废水颖粒污泥形成条件及徽生物类群研究未见报道。2试验材料和方法讼.`1`废永采源和方法试验用酒精废液取自大邑酒厂酒精蒸馏废液,经卧螺式离心机固液分离后的分离液。试验用水质见丧1。表1酒精废液成份分析酒精废液成份(ntgl/)COIkr、14000~64000BOD:9600~44000551500一1750挥发性有机酸2500~5800PH3.6~4.22.2试验装置及工艺流程试验用UASB反应器以有机玻璃制成,内径gcm,高1.3m,容积名.31,有效容积6`52.图14是DOI:10.14034/j.cnki.schj.1993.04.005一18一试验装置和工艺的流程图。1.悬浮层区水污泥床区3.出水口.4原水贮器5.蟋动泵6.水封7·湿式气体流量计图1试验装置和工艺流程2.3接种污泥取四川乐至县酒厂废水厌氧处理池内絮状污泥,接种前先去除粗渣,接种量为.7lgvssl/.2.4厌氧发酵试验条件及运行2.4.1温度为中温35士10C;2.4.2进水水质及运行方法。固液分离后的酒精废液经稀释至一定浓度.以C.(OH):,调节pH值,运行前期进样pH值为6.5~7.5,后期为6.。~6.5.进样中加适量的oC卜,N尹+,M犷,F乏一等微量元素。先由低Cokrr浓度、低负荷培养驯化.培养颗拉污泥阶段,进样COL祀r浓度以不超过s000mg/z为宜[,〕,当COcDr去除率达70~80%时,可提高负荷.培养出颖粒污泥后,进行缩短HRT.提高容积负荷与CO众r去除率试验,以观察反应器的运行性能。运行初期进样方法为间歇式,从105天起,采用蠕动泵半连续进祥,每夭进样8~10小时。2.5实验中各指标的测定方法2.5.1CODer,55,TS和VSS,氛氮、碱度等采用标准方法叶几2.5.2BOD,米用日本产BODolneuba-torModel一el3一2汉J定;2.5.3气休组份未用国产SC一4型气相色语仪浏定;2.5.4挥发性有机酸采用国产SC一3型气相色语仪浏定;2.5.5pH值来用国产25型酸度计,.l定。2.6微生物计数试验中对UASB反应器内污泥进行了微生物类群的分类计数,厌氧细菌培养采用Hungate厌氧操作法〔,’,’`,、微生物计数采用M州法(MostProb-。bleNumber),3个重复。分析的几类徽生物为发酵性细菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌和产甲烷菌。培养基配方见《沼气发酵徽生物学l)[’」及文献lL`」。3试验结果及讨论.31UASB反应器内启动、颗粒污泥的形成与观察、运行效果3.1.1UASB反应器的启动本阶段进水CODtt浓度为1694~34iZmg/l,容积负荷为0.18~1一ggCOcDr/l.d(表3)。反应器COnr去除率达70~80%左右时,逐步提高负荷。经72d养驯化,反应器达启动,进入提高负荷运行期。3.1.2新拉污泥的形成观察颖粒污泥的形成一般可分为三个阶段:污泥培养期(启动运行期)、颗粒污泥出现期(提高负荷期)和顺粒污泥成熟期卜,。」。本试验中颗粒污泥培养期(启动期)为1~72d(表3)。该阶段要注意控制进样CODor浓度(2700~3400mg/l)不超过5000mg/z;并注意排泥,不回流出水中排出的污泥。本试验中颖粒污泥出现期(提高负荷期)为73~16d0(表3).经该时期运行、反应器内污泥由絮状转变为颗粒状,污泥的沉降性能也改善,cocD,去除率德定在s0%以上。160d取污泥观察,颗粒污泥粒径为。.1~Zmm。对于颖粒污泥的形成条件,已有报道L’一川。一般认为进水co玖,浓度应控制在500Omg八以下。本试验颖位污泥出现期。前50dCOcD,浓度在此范围内,后30多天出了此限度,因而我们认为该限度不是绝对的。水力负荷的控制也是形成颗粒污泥的关键因素,一般认为水力负荷达.025m,/m,·h,便可将絮状污泥与颗粒污泥分开。本试验颖污泥出现期,瞬时水力负荷最大为0.20lm,/m,·h,也可将絮状污泥与颗拉污泥分开。从另一方面考虑,试验中进水COcD,浓度超过s000mg/l,水力负荷小于0.25m,/mZ·hr或许正是颗粒污泥出现期较长的原因。控制出水中乙酸浓度低于Zoomgl/,这是研究者的公认的`”。本试验颗拉污泥出现期,出水乙酸浓度一般都在Zoomg1/以下(表2),这有利于颗粒污泥的形成。温度、pH值和微早示举每如等都对颗粒污泥的形成有影响。本试验颗污泥出现期,温度控制在35士1℃,pH为6.5~7.。,以C.(OH):调节进样pH值,添加适量的F言一,C子十,C一,M二十等微量元素,为颗粒污泥的形成提供了良好的环境条件。表ZU户SB反应器排出液中乙酸浓度测测定日期(d)))ixo12,川145152一65180_155`21践.韶222乙乙砚浓度(mgI/)))0243.71511405380100.6480.9480.9585。111试验中培养出的顺粒污泥呈黑色,多为椭圆形,本试验中颗粒污泥成熟期为运行的161~中部多有固形物,在空气中暴礴一段时间后变为灰18d5。运行至18d5取反应器内污泥观察,发现污泥揭色。试验分别对运行第172天和第185夫的顺粒倾粒化程度更好,粒径0.1~6mm,且小粒径d(进行了扫描电镜观察。颗粒表面主要以杆状菌占优。.smm)籁位较少,大颖粒居多。该运行期瞬时水力势(图2一1,2一2),也有球菌,但不占优势(图2负荷为0.235~。.3m丫耐·卜,水力负荷的增大.与一3).以表面情形分,试验中培养出的颗粒污泥属致版位的污泥的迅速成熟是一致的。有关控制进水碱密的球形颗拉。低倍镜下观察,颗粒由更小的聚集体度间题,刘双江等进行了常温(16~2。℃)UASB反构成(图2一4),显现出较大的和较小的孔状亚结应器处理啤酒废水中试试验培养颖拉污泥,试验表构,这些结构可能传递物质(如降解中间产物和终产明:控制进水碱度大于100omgl/(以C’CO,计以下物),通常为不规则形状。推测颗粒的形成过程中,细同)可获得性能良好的颗粒污泥`,0)。本试验颖拉污菌先以某些固形物为核心交错缠绕生长形成较小的坦成熟期,进水碱度未达此值(162天:612mgl/,185聚集体,再由聚集体相连形成大是颗粒。经测定,颗天:4妙mg/l),出水碱度972~1569mg/1也培养出粒污泥氢化酶比活为304H2严Auol/gVSS·10,,属上了性能良好的颗粒污泥。高负荷稳定运行期,进水碱等活性范围。度可高达ls65mg/1(231天)。,3.1.3UASB运行效果试验运行参数见表3.图3表示整个试验运行中HRT、负荷及COttD去除率的变化情况.图4,5分别为启动后,CODcr去除率与容积负荷率、产气率(容积)与容积负荷率的关系图.由表3,图3,4,5可知,本试验中,UASB反应器达到了较好的运行性能,容积负荷可达13~22gCOD/l·d,进水COD舀浓度可高达14000~16000mg/1,此时HRT为15·6~22·3h,co玖r去除率稳定在83.9~蛇.2%,产气率平均可达5.1~8.71月·d,沼气中C凡含量为55~72%。经统计分析知,产气率与容积负荷率之间呈线性关系。3.2厌氧颖粒污泥形成过程中不同营养类型细菌数量的变化图2顺粒污泥表面扫描电镜图—20—农3UAsB反应器选杆指标统计值运行期进水con。:浓度m(g/l)出水浓度CODc’m(g/l)OCD去除率(%)COD春积负荷(成八·d)产气率(l八·己)HR丁〔h岁备注0.06l一2566.72000~2328572~91260。8~72,C7151694~2093409~7H57.9~81.375。7xs4s~5412414~诊,8、68.1~79.10.1己~021(〕31一r)26~510.29~0.11只O,53~1.1,门.046~0.18().300.11~056156~108顺拉污泥培养(启动运行期)52~72108ee48.7~-一-~--一一--~~一一一~,,~~..~..卜目~喇巨,叫...甲曰~.一一一—一一一一一—一—————————-一一81.30.773~991926~3305飞41~夕26全“~1邢i46念阳乃3妞59~2弘0101~2〔l100~1272066ee613净5165~6328128~1448656~1llp6145~16066。4~92.787。0尽2,4~91,889.286.0~92.387.974.5~94.42.22一`3G4.82~8779.18~13.7045.9~33.939.5~19.522.3~19.5颖粒污泥出现期(提高负荷期、24。O~19