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1995Vol.11No.3中国给水排水7uASB反应器常温下处理啤酒废水的生产性启动研究法正禹刘志杰胡纪萃①(清华大学)李静(北京啤酒厂)摘要北京啤酒厂的8个生产性升流厌氧污泥层(UASB)反应器总有效容积Z000m3,系统地介绍了该反应器用于常温下处理啤酒工业废水的启动过程。经过八个月的启动运行,运行效果较好的单元反应器,容积负荷可达到7.0一12.okgCOD/m3·d,水力停留时间5一6h,COD去除率高于75%。首次利用好氧活性污泥接种生产性UASB反应器获得成功。本反应器顺利启动的关键技米是适宜的污泥接种量(6.0~8.okgVSS/m3)、正确对待污泥流失及提供足够的营养和碱度。1引言升流式厌氧污泥层反应器(UASB)是现代高效厌氧反应器中应用最广泛的反应器之一。据不完全统计〔幻截止到1990年9月,仅用于处理啤酒废水的装置就有30座,容积达6o600m3。啤酒废水的治理在国内刚刚起步,全国80。余家啤酒厂中仅有十余家有废水处理设施〔8〕,且.大多采用好氧化,存在着基建投资大、治理成本高、剩余污泥量大、占地多、不能回收有用能源等问题。清华大学环境工程系在承担“七五”国家重点科技攻关项目、`高浓度有机废水厌氧生物处理技术”时,在北京啤酒厂设计了全国第一座常温下处理啤酒废水的生产性UASB反应器,于1991年10月工程竣工并投入生产性启动运行。本文将系统地介绍生产UASB反应器常温下处理啤酒废水的启动过程。2废水水质及处理工艺流程2.1水质指标北京啤酒厂的废水来自麦芽车间、发酵车间、灌装车间及部分厂区生活污水,主要含有糖类、淀粉、醇类、蛋白质、纤维素等有机物,浓度较高、可生化性较好(BOD:/c0D一。.67左右)。废水水质变化较大,水质情况见表1。表1北京啤酒厂污水站进水水质项目水温(℃)pHBODS(mg/L)COD(mg/L)一般范围1名一326.一13.5,00一23001500一4500平均值266.615002300项目SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)碱度(mgCaCO3/L)一般范围200一150025一835一17300一700平均值70043104502.2工艺流程由于该啤酒厂地处市区和占地面积等因素,决定只对啤酒废水进行一级厌氧处理,使处理后的出水水质达到排入城市污水管道系统的水质标准(CJ18一86):BODS落300mg/L,COD毛soomg/L,55镇400mg/L,pH6~9。工艺流程如图1所示。①本文作者还有俞毓馨和梁永明同志中国给水排水1995Vol.11No.32.3反应器型式UASB反应器为钢筋混凝土结构,总容积为Z000m3。为运行灵活性分隔成8个单元反应器,每个有效容积为25om3,结构相同,底面为正方形,设布水系统,上部设三角形三相分离器,沿高程设取样口。没有额外的加热系统和搅拌系统。如图2所示沼气利用一}匣三到一巨还]一巨三〕一区巫」一巨巫〕备加药剂车间来水斗亘囚一匡亘口一}三到一匹困一国巫}一巨垂」一巨呀到一排入下水道脱脱水机机机浓缩池池池污泥泵泵泵集泥井井}}}}}}}}}}}}}}}}口口```口口二上上}}}1.J」」IIIII才才才才才才才才才才才才才才才才才才训训rrr```.....夕夕夕百百百不不不户户户护护护JJJJJ``云了浪二公下万大大份林一不了州州图2反应器的结构形式2.4接种污泥处理工艺流程阶段:3.1污泥驯化期1#、2#、3#反应器于1991年11月21日投泥完毕后立即投配啤酒废水进行浸泡,污泥驯化期开始。先间歇进水,最初每h8进水smin(流量为Zm丫min·Z000m3),随后增加到lomin,待出水COD降到200一soomg/L时增加进水时间到Zomin、4omin,使污泥逐渐适应新的基质。选择两种污泥作反应器的接种污泥,一种是取自天津纪庄子污水处理厂的脱水后厌氧污泥,另一种是首都机场污水处理厂二沉池排放的好氧污泥。8个单元反应器分别投入不同的种泥,选择3个典型反应器进行说明,其污泥性能见表2。表2各反应器接种污泥的性能反反应器编号号1#反应器器2#反应器器3#反应器器污污泥种类类厌氧污泥泥厌氧污泥泥好氧污泥泥接接种泥量(kgvss/m3)))6.55514.0001.0浮浮最最大比COD去除速率率0.435550.435550.0777(((gCOD/gVSS·d)))))))))有有机组分(VSS/55)))0.40000.400003555,由于种种原因,好氧污泥接种量小,非人为确定此数启动过程及结果3个反应器的启动运行期可分为以下三个3.2逐步提高负荷期1992年2月21日开始连续运行时正值冬季,来水温度17~24℃,浓度较高(一般在2500mg/L左右),故而最初半个月进水容积负荷一直控制在1.skgCOD/m3·d以下。采用进出水的溶解性COD值为指标进行控制。表3是逐步提高负荷期(第1一7d3)的运行参数和运行情况。运行7d3后各反应器内污泥性质有了明显变化,由原来松散、绒毛状的絮体污泥开始转变成密实、光滑、有一定机械强度的颗粒污泥。至此,反应器具有了稳定运行、抗冲击负荷的能力,可以认为逐步提高负荷阶段已经完成,进入满负荷(友应器容积负荷达到工程设计指标:3.skgeOD/m3·d)运行阶段。3.3满负荷运行期这个阶段是在保证运行稳定和COD去除率的条件下,尽可能提高反应器有机物负荷,充值qé1995Vol.]1No.3中国给水排水分挖掘其潜力,这时的出水控制指标由溶解性COD改用混合COD。表4表示了这个阶段的运行情况和运行参数。表3逐步提高负荷期的运行情况及参数运行起止时间(d)l毖反应器2材反应器3#反应器F:一().5一1.skgCOD/n13·d1d5后:C()Derf3001卫g/LCOD去除率7。。。、〕80%Fv一1.5~2·skgCOD/tn3·dCODe,fZoomg/L仇(〕D85写出水清澈透明F、一0.5一1.skgCOD/m3·d1sd后:CODof、25orng/L780%Fv=0.5一1.okgCOD/m3·d处理效果较差CODeff一800一1000mg/L稳定性差Fv一1.5一2.skgCOD/m3·dCODofr15omg/L仇(〕D=87~96%Fv=1.0~2.okgCOD/m3·d30d后仇oD80%,运行稳定性差,35d后反应器污泥量有明显增长,污泥活性大幅度提高。咒一23Fv=2.0一3.okgCOD/m3·d〔二OD。:;30omg/L出水SSe,fZoonrg/L沼气中甲烷含量:CH4%一76一80%Fv一2.0~3.skgCOD/m3·dCODefl200mg/LSSelr200nrg/LCH、%=76一80%Fv一2·o~3.okgCOD/m3·dCODeff=150一soomg/LSSefr150mg/LCH4环=74~78%42一4364lFv=3.0一4.okgCOD/m3·dHRT12hSSerf=600~gOOmg/L出水污泥和反应器内部污泥相比,结构松散,颜色稍灰,vSS/55值高,一周后ssof、二25omg/L,CODeff250mg/L,决。D85%F:一3.0~4.okgCOD/m3·dHRT12h出现大量跑泥,出水发黑,SseffZoO0mg/L冲出污泥和反应器底部污泥在感观、理化指标、结构状态方面无明显区别,sd后好转,但Sseffsoomg/LFv=3·o~4.okgCOD/m3·dHRTIZhSSof,一200一400mg/LCODe`f300mg/L乳c)D83写二表4满负荷运行期的运行情况及参数运运行起止时间间1#反应器器2#反应器器3#反应器器(((d)))))))))777444Fv=3·0一7.okgCOD/m3·dddFv一3.0一7.okgCOD/m3·dddFv=3·0~4.skgCOD/m3·ddd}}}}}CODoff一150一400mg/LLLCODer,=150~400nrg/LLLCODeff二二120一700mg/LLL999444甲coD=83一93%%%甲e〔〕。=80~92%%%仇oD=70~94%%%999555处理水量1100一1250m3/dddFv=6一gkgCOD/nr3·dddFv=5~7kgCOD/m3·ddd}}}}}HRT一4.2一6.ohhh污泥流失更为严重重HRT二8~15hhhlll222Fv一9.0一16kgCOD/m3·dddCOD.,,=300~一20omg/LLL污泥冲出量较少,出水感观好好最最最高Fv=18kg/COD/m3·ddd乳()。=50一90%%%CODeff一200~1000mg/LLL由由由于高负荷冲击,造成大量絮体污污污火oD=50~90%%%泥泥泥的进一步流失,导致出水感观不不不不佳佳佳佳佳佳CCCCCODe,f一300一l000mg/LLLLLLL仇仇仇。。一50一89%%%%%%%1112333Fv一7.0一1ZkgCOD/m3·dddFv=4~7.okgCOD/m3·dddFv一3一skgCOD/m3·ddd{{{{{CODof,soomg/IIIHRT一8~12hhhCO玖ffsoomg/LLL1115000仇()o一75~88%%%CODeff50omg/LLL乳oD=70~93%%%运运运行稳定定乳〔)D=70~93写写运行稳定定运运运运行稳定定定图3和图4所示为3个反应器1992年2月沮日后的生产性启动连续运行主要参数的变化情况。4分析和讨论影响启动的因素很多,也很复杂。从宏观来讲接种污泥、启动形式、水质情况、环境因素,都会对启动时间和效果产生直接影响。4.1接种污泥对启动的影响a.接种污泥的性质一般来说,用处理同样性质废水的厌氧反应器中的污泥作种泥是最有利的,但是在没有同类型污泥时,寻找合适的种泥便成了能否启动成功的关键之一。本次用天津纪庄子污水厂脱水后的厌氧污泥作为接种污泥投入1#、2#}自中国给·水排水1995Vol.11No.3反应器,}司日寸取好氰活性污泥投入3#反应器.以探i、}一活性了,泥作为接种污泥在生:`性决试:.J应器中应用的可行性。由于种种原因,好氧污泥绪种景偏小。j并丝砌口O切饪ū匕à洲姿口O奋书书到实七叹运行时间(d)】00~次ù旅炎湘口O口叨胡f7)60T八厂V钓。少八子子、平一不诊二兀再r石、了飞玄、\厂广·,一以去除率é尸ùJ十卜、、」(叭黑了二告(扣妇丫如肠川(进水弋OD浓度勺份一少汗一跳写日妓”尸川尔比川1人沙阮,!`浓度铂ē工勺ó书书湘瞬仓决){川、、`冬全_土一一一上一声1“}3(、14016毖凡(i生05060t)8`)弓()100运行时间d()一一亡n一Uù日1、一,ǐ价馥邢口O妙加60.汕一汾少嘴`丫扩爪沙衣户扩少州8。111:f,`;:::不一_一一山,州,.一~一夕”\犷丫卜(、「厂卡协盯洲味J日了ii.l训旧测刚é叨任ù倒华。0é长们川沸ǐ二侧爪月边人吵、卜1()乙(J506幻7〔!、2(、13(J14f)马()16t飞运行时臼J(d、一图3进出水c00及其去除率的变化曲线1995Vol.11No.中国给水排水二à1名买卫闷习角州5吸),4(1一冲刊鱿{一而。P·川已一口O嚼名ù但以彩体侧维侧.ē运行{少问`d)ǎì二à卜比二卜L乃Jq、少峪j习,卜刀T,,,,4叮一月爪自一卜..r`Ln曰试.容积负荷艾水力停留时间孔乍川一、性竺1“汤(一{i(〕7t一8`j卜Z了`成片ó口ì日{__沪匕宝-厂粉一、一__竺f夕]`12()一甲价任口O谧例à担叮ù脚仲礼13()11吸J15tJIt;()运行时问。d)少刀特时六一命一胃人补一?、.护.%ō,ùù。一,-、衬一勺ù刊ǎ二à民二产:`…{一朴\{、神食I!打户}`护,,本_一:;,f阵。一今,什人、.万.协福。`,ùù!水ù、产户ù声ǐ,协一”扩入勺二,卜`、`、份Z补犷万践扩二犷、入犷二`犷`石、尹扮一{犷{。乞了、万`片卜卜仁ǎ?ǐ任00谧艺坦以彩钟补)t)6(
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