UASB反应器处理酒精废液颗粒污泥形成过程的研究陈玉谷

第14卷第1期环境科学学报1994年3月ACT、SCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.14,No.1Mareh.1994UASB反应器处理酒精废液颗粒污泥形成过程的研究陈玉谷李艳王庭放万秀林张云昭(中科院成都生物研究所,成都610041)摘要采用中温(35士1℃)UASB反应器处理酒精废液,通过启动、运行,成功地培养出了顺粒污泥,取得了良好的处理效果。试验在运行的不同时间对反应器污泥中不同营养类群细菌进行了分类计数;分析了顺粒污泥形成中细菌数量的变化规律;并通过扫描电镜观察了颗粒污泥的表面情况。关键词:酒精废液;厌氧发酵,顺粒污泥.1前盲酒精工业产生的蒸馏废液—酒精废液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:沉淀回收法;浓缩燃烧法;厌氧消化法;厌氧一好氧治理法.目前,多采用厌氧一好氧法治理[`一“].酒精废液的厌氧发酵多采用UASB(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)反应器,这是七十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、活性高的颗粒污泥.反之,如果污泥以松散的絮状体存在,往往容易出现上浮流失,使反应器不能在高负荷下稳定运行7[一,:].我们采用UASB反应器,在中温条件下处理经固液分离后的酒精废液.2试验材料和方法2.1试验装置、运行条件及废水水质温度为中温35士1℃.试验用UASB反应器容积8.3L,有效容积6.5L,图1为试验装置及工艺流程示意图.接种污泥取四川乐至县酒厂废水厌氧处理池内絮状污泥,接种前去粗渣,接种量为7.1g(vSS)/L.试验用水取大邑县酒厂酒精蒸馏废液,经固液分离.试验用水质见表1.进样以Ca(OH):调pH值,运行前期为.65一.75,后期为.60一.70,加适量微量元素Co么+、NiZ+、MoZ+、Fe3十.培养颗粒污泥阶段采用低CoDcr浓度(不超过S000mg/)L、低负荷,CODor去除率达70肠一80帕后可提高负荷.颗粒污泥出现后,提高负荷、缩短HRT、观察反应器的运行性能.2.2试验测定的指标与方法CoDcr、TS、VSS、55、BOD。、pH、氨氮、碱度、气体组分、挥发性有机酸,分析方法见文第一作者简介:男,60岁,研究员DOI:10.13671/j.hjkxxb.1994.01.015114环境科一学学报14卷图1试验装置和工艺流程图1。悬浮层区5.蠕动泵Fig.1Sehematie2.污泥床区6.水封diagram3.三相分离器7.湿式气体流量计4.原水贮器8。出水口oftheexperimentalUASBsystem表1酒精废液成分分析Table1TheeomPositionofthedistillerywastewater酒精废液成分mg/LCODerBOD`挥发性有机酸SSpH14000一640009600一440002500一58001500一17503。6一4。2献〔12〕.2.3微生物计数厌氧细菌培养采用Hungate厌氧操作法[’“,“],计数采用MpN法(MostprobableNumber).分析的微生物为发酵性细菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌和产甲烷菌,培养基配方见文献〔15〕、〔16〕.3试验结果与讨论3.1颗粒污泥的形成与观察、UASB运行效果3.1.1颗粒污泥的形成与观察颗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)、颗粒污泥成熟期〔8一’。1.本试验中污泥培养期(启动期)为1一7d2(表3).该期中控制进样CODor浓度(1700一3400mg/L)不超过S000mg/L,并注意排泥.颗粒污泥出现期为73一160d(表3).反应器内污泥由絮状转变为颗粒状.160d取污泥观察,颗粒泥污粒径为。.1一.2Omm.关于颗粒污泥的形成条件已有报道〔7一川.一般认为进水CODor浓度应控制在500omg/L以下,本试验中颗粒污泥出现期,前5d0CoDor浓度在此范围内,后30d超出了此限度,因而该限度不是绝对的.水力负荷的控制对形成颗粒污泥很重要,一般达。.25m3/(m“·h)便可将絮状污泥与颗粒污泥分开.本试验颗粒污泥出现期,瞬时水力负荷最大为0.201m“八mZ·h).也可将絮状污泥与颗粒污泥分开.乙酸浓度控制在200mg/L以下(表2)有利于颗粒污泥的形成〔71.此外控制适当温度、pH,添加微量元素,为1期陈玉谷等:UASB反应器处理酒精废液颗粒污泥形成过程的研究115颗粒污泥的形成提供了良好的环境条件.表2UASB反应器排出液中乙酸浓度Table2AeetateeoneentrationintheeffluentofUASBreaetor测定日期,d110129143145151165180185218232乙酸浓度,mg/L243。7151。0140。053。080。0100。6480。9280。5585。本试验中颗粒污泥成熟期为运行的161一18d5.18d5取反应器内污泥见其颗粒化程度很好,粒径0.1一6.omm,大颗粒居多.该运行期瞬时水力负荷达0.235一0.300m“/(mZ·h),促进颗粒污泥迅速成熟.试验培养出的颗粒污泥呈黑色,多为椭圆形,中部有固形物,暴露于空气中一段时间变为灰褐色.对运行第172天、185天的颗粒进行扫描电镜观察,颗粒表面主要以杆状菌占优势(图2一1)、也有球菌(图2一2)但不占优势,这种颗粒属致密的球形颗粒.低倍下观察,颗粒由更小的聚集体构成(图2一3),显现出大小不一、形状不规则的孔状亚结构,该结构可能与物质传递(如降解中产物和终产物)有关.3.1.2UABS运行效果运行参数见表3,图3、图4、图5表明运行中HRT、负荷、COD。,去除率、产气率(容积)的关系.结果表明,UASB反应器达到了较好的运行性能,表3UASB反应器运行参数Table3PerformaneeoftheUASBreaetor进水CODer运行期,d浓度,mg/L出水CODer浓度,mg/LCODe,容积负荷,g/(L一d)产气率,L/(L·d)HRT-形备注.............~..~......~...~,..,.................峨..一一.一一一~~~~~66。70。061一252000一2328572一91260。8一72。60。18一0。21260。071。526一511694一2093409一71457。8一81。30。29一0。48156。0一108。052一721848一34124一4一79875。768。1一79。20。53一1。190。031一0。1000。080。046一0。1150。300。11一0。56108。0一48。7污泥培养期(启动运行期)`,,曰.`,户月,..,.......一———一一-~~~一~一一~~~~~~~~~一81。30。7073一791926一3305141一7261。01一2。1145。9一33。9100一1272066一6133264一10612。22一6。5639。5一19。5128一1445165一632习462一7534。82一8。7722。3一19。5颗粒污泥出现期(提高负荷期)145一1608656一11106459一234066.4一92。787。082.6一92,889。086。0一92。387。974。5一94。49。18一13。700。48一1。081。890。98一3。623。462。77一4。005。324。00一6。4624。0一19。5161一1854477一7716148一65094。088。8一97。l6。89一11。33。662。30一5。3817。3一13。093。93。0186一2013401一9864287一53392。9一94。65。2一15。2202一20614348一159841122。292。2017。2一22。12Q7一2348458一16405773一317183。975。0一91。613。0一17。92。00一5。235。135。08一5。386。233。35一8。7715。615。6稳定运行期22。3ee15。61期陈玉谷等:UASB反应器处理酒精废液颗粒污泥形成过程的研究115颗粒污泥的形成提供了良好的环境条件.表2UASB反应器排出液中乙酸浓度Table2AeetateeoneentrationintheeffluentofUASBreaetor测定日期,d110129143145151165180185218232乙酸浓度,mg/L243。7151。0140。053。080。0100。6480。9280。5585。本试验中颗粒污泥成熟期为运行的161一18d5.18d5取反应器内污泥见其颗粒化程度很好,粒径0.1一6.omm,大颗粒居多.该运行期瞬时水力负荷达0.235一0.300m“/(mZ·h),促进颗粒污泥迅速成熟.试验培养出的颗粒污泥呈黑色,多为椭圆形,中部有固形物,暴露于空气中一段时间变为灰褐色.对运行第172天、185天的颗粒进行扫描电镜观察,颗粒表面主要以杆状菌占优势(图2一1)、也有球菌(图2一2)但不占优势,这种颗粒属致密的球形颗粒.低倍下观察,颗粒由更小的聚集体构成(图2一3),显现出大小不一、形状不规则的孔状亚结构,该结构可能与物质传递(如降解中产物和终产物)有关.3.1.2UABS运行效果运行参数见表3,图3、图4、图5表明运行中HRT、负荷、COD。,去除率、产气率(容积)的关系.结果表明,UASB反应器达到了较好的运行性能,表3UASB反应器运行参数Table3PerformaneeoftheUASBreaetor进水CODer运行期,d浓度,mg/L出水CODer浓度,mg/LCODe,容积负荷,g/(L一d)产气率,L/(L·d)HRT-形备注.............~..~......~...~,..,.................峨..一一.一一一~~~~~66。70。061一252000一2328572一91260。8一72。60。18一0。21260。071。526一511694一2093409一71457。8一81。30。29一0。48156。0一108。052一721848一34124一4一79875。768。1一79。20。53一1。190。031一0。1000。080。046一0。1150。300。11一0。56108。0一48。7污泥培养期(启动运行期)`,,曰.`,户月,..,.......一———一一-~~~一~一一~~~~~~~~~一81。30。7073一791926一3305141一7261。01一2。1145。9一33。9100一1272066一6133264一10612。22一6。5639。5一19。5128一1445165一632习462一7534。82一8。7722。3一19。5颗粒污泥出现期(提高负荷期)145一1608656一11106459一234066.4一92。787。082.6一92,889。086。0一92。387。974。5一94。49。18一13。700。48一1。081。890。98一3。623。462。77一4。005。324。00一6。4624。0一19。5161一1854477一7716148一65094。088。8一97。l6。89一11。33。662。30一5。3817。3一13。093。93。0186一2013401一9864287一53392。9一94。65。2一15。2202一20614348一159841122。292。2017。2一22。12Q7一2348458一16405773一317183。975。0一91。613。0一17。92。00一5。235。135。08一5。386。233。35一8。7715。615。6稳定运行期22。3ee15。61期陈玉谷等:UASB反应器处理酒精废液颗粒污泥