UASB处理山梨醇废水的试验研究周良明

2010年第6期广东化工第37卷总第206期·41·UASB处理山梨醇废水的试验研究周良明1，廖军2，刘锋1，马三剑1(1．苏州科技学院环保应用技术研究所，江苏苏州215011；2．苏州宜科环保有限公司，江苏苏州215011)[摘要]利用厌氧反应器在中温条件下处理高COD浓度的山梨醇废水。当反应器稳定运行时，容积负荷可达到13kgCOD/(m3•d)，COD去除率可以达到96%以上，出水COD浓度小于250mg/L。通过本试验取得的良好试验效果，为利用厌氧技术处理山梨醇废水提供了设计依据。[关键词]厌氧反应器；山梨醇废水；COD[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)06-0041-02ExperimentalStudyontheTreatmentofMethanolWastewaterbyUsinganUASBReactorZhouLiangming1,LiaoJun2,LiuFeng1,MaSanjian1(1.InstituteofEnvironmentalProtectionApplicationTechnology,USTS,Suzhou215011；2.YiEnvironmentalCo.,Ltd.,Suzhou215011,China)Abstract:Aanaerobicreactorwasusedforthetreatmentofsorbitolumwastewaterwithhighconcentrations.Understeadycondition,thevolumetricCODloadingcouldreach13kgCOD/(m3·d)andCODremovalrateover96%.Theprocesswasfoundappropriatefortreatingthehigherconcentrationwastewaterofsorbitolumundertheanaerobiccondition.Keywords:anaerobicreactor；wastewaterofSorbitolum；chemicaloxygendemand随着中国经济的迅速发展，山梨醇是一种重要的大吨位医药、化工、轻工、食品工业的原料，在很多方面都有广泛的应用。国内山梨醇主要用于VC，同国外山梨醇消费相比中国山梨醇消费市场还有很大潜力[1]，因此继续开展对高浓度山梨醇废水治理的试验研究，开发简单、节能低耗、高效稳定的处理工艺是非常必要的。该课题在实验室研究的基础上，对山梨醇废水在厌氧处理下的现象、问题进行了系统的分析，进一步完善了山梨醇厌氧生物处理理论和工艺。同时力求在实验结果的指导下将数据应用于工程实践中，为现实工程中遇到的困难提供有效的解决办法，从而达到经济发展和环境保护双重利益兼顾的目的。1试验准备及试验方法1.1实验方法厌氧实验采用UASB反应器，反应系统示意见图1，反应器分为3个部分：三相分离器、悬浮污泥层区和污泥区。反应器的内径150mm，总的有效容积为3L，温度控制在(35±2)℃，废水通过蠕动泵由反应器底部注入，在顶部溢流出水，所产生的沼气经三相分离器后，由反应器顶部排出，沼气排出管上装有洗气瓶。图1实验反应装置工艺流程Fig.1Flowchartofexperimentalreactor1.2污泥接种接种污泥来自无锡某柠檬酸厂IC反应器的颗粒污泥(含水率90%，密度约为1.20×103kg/m3)，接种量为反应器体积的1/2，反应器内平均污泥浓度为30g/L。1.3废水水质试验进行人工模拟配水，确保试验数据具有较高的实际应用价值。通过计算可以得知所配水中山梨醇的含量占总COD的90%以上。1.4分析项目及方法(1)COD指标：采用重铬酸钾滴定法测定，每天厌氧反应器的进出水各测定1次，有时根据反应器的运行情况加测1～2次。(2)pH：采用pH测定仪测定，每取一次水样就测定一次水样的pH。[收稿日期]2010-03-03[作者简介]周良明(1986-)，男，江苏苏州人，在读硕士研究生，主要研究方向为水污染控制工程。PLC控制自动加水装置蠕动泵进水管三相分离器出水管水封瓶厌氧出水温度计探头加热丝厌氧反应器水浴箱广东化工2010年第6期·42·期(3)挥发性脂肪酸(VFA)指标按照滴定法测定，按照实际的运行情况确定测定次数[2]。2试验数据分析2.1污泥驯化期在污泥驯化期，通过逐步提高进水COD浓度来提高系统进水负荷，维持进水流量3L/d，进水COD浓度由1000mg/L逐步升高到4000mg/L，且利用碳酸氢钠调节pH=7.0~7.2，温度控制在(35±2)℃[3]。运行13d，进出水COD及去除率变化如图2。013579111315500100015002000250030003500400045000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.0运行天数/dCOD/(mg·L-1)去除率/%进水COD出水CODCOD去除率图2污泥驯化期进、出水COD变化Fig.2TheCODchangeofinfluentandeffluentinsludgeculturalstage由图2可以看出，微生物很快就对废水有了适应性，3d后COD去除率上升到80%以上，7d后COD去除率逐渐稳定在90%以上，出水COD浓度在250mg/L以下，说明了微生物在驯化后能较好的适应该废水。2.2负荷波动期为了试验厌氧反应器对山梨醇废水的耐冲击负荷，在负荷波动期，试验在14～35d使进水COD浓度从3000～5000之间变化，其去除率以及出水COD浓度的变化情况如图3。1618202224262830320.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.001000200030004000500060007000运行天数/dCOD/(mg·L-1)去除率/%进水COD出水CODCOD去除率图3水质波动期进、出水COD与去除率的变化Fig.3TherelationshipofCODwithCODremovalefficiencyinfluctuation通过变化进水COD浓度来使水质变化。由图表3可以看出，厌氧污泥经过驯化期后，活性很好，进水浓度从2000mg/L至6000mg/L剧烈波动时，处理率仍在95%以上。说明经驯化后的微生物对山梨醇的耐冲击负荷能力很强。2.3负荷提升期2.3.1进、出水COD与去除率变化通过逐步提高进水COD浓度的方法来提高系统进水负荷，维持进水流量3L/d，进水浓度由4000逐步提高到13000，每次稳定3~5后继续提高负荷，运行28d，情况见图4。由图4可以看出，从试验的第33d开始，在28d内，系统的去除率均在96%以上，出水COD在300mg/L以下，出水pH在7～7.2左右，说明厌氧反应器处于良好状态，具有稳定的去除效果。333537394143454749515355575902000400060008000100001200014000运行天数/dCOD/(mg·L-1)进水COD出水CODCOD去除率图4提升负荷期进、出水COD浓度与去除率变化Fig.4VariationsofCODandCODremovalefficiencyinloadingincreasingstage2.3.2容积负荷与COD去除率的关系容积负荷与COD去除率的变化曲线见图5。由图5可知，当反应器的容积负荷为2kgCOD/(m3·d)时，去除率为90%，随着负荷的不断提高，去除率一直能保持在90%以上。由此反映UASB反应器内厌氧微生物生长正常，产甲烷菌活性高，后续还有很大的负荷提升空间。159131721252933374145495357010203040506070809010002468101214运行天数/d/(kg·(m容积负荷3·d)-1)去除率/%反应器负荷COD去除率图5容积负荷与COD去除率之间的变化曲线Fig.5ThechargecurveofrelationbetweenVLRandCODremovalefficiency3试验讨论(1)采用中温厌氧反应器处理山梨醇废水，具有稳定及去除率高等优点，在反应器COD容积负荷在13kgCOD/(m3∙d)时，COD去除率可达到96%以上，且后续仍有很大的负荷提升空间，而且耐冲击负荷能力较强。(2)在厌氧反应器处理山梨醇废水的过程中，pH的控制是一个很重要的因素[3]。当系统在高负荷运行过程中，乙酸的积累会抑制产甲烷化过程，从而引起pH迅速下降，产生酸化。因此试验过程中需要投加一定量的碳酸氢钠或碱石灰，使反应器内的pH相对稳定。(3)厌氧反应器对于温度比较敏感，为此要确保反应器适当的温度，保持其一定的稳定性，温度波动变化控制在(35±2)℃，以利于反应器稳定高效的运行，提高有机物的去除率。参考文献[1]汪薇．山梨醇的研究开发进展[D]．中国食品添加剂．[2]国家环保局．水和废水监测分析方法[M]．北京，中国环境科学出版社，2002．.[3]贺延龄．废水的厌氧生物处理[M]．北京，中国轻工业出版社，1998．(本文文献格式：周良明，廖军，刘锋，等．UASB处理山梨醇废水的试验研究[J]．广东化工，2010，37(6)：41-42)去除率/%10090.080.070.060.050.040.030.020.010.00.0