超高浓度酒精废水厌氧工程工艺过程研究袁旭峰

InternationalConfereneconBiomassEnergyTeehno、ogiesD亡e.3·5.20()8Studyonfull一scaleanaerobicProcesstreatingultra一higheoneentrationaleoholWastewaterYu^Nxu一fengl,LINehang一songl,zHu认a/n一Binl,似NGxiao一fenl,eH阴0xul,G^0Rui一fangl,LIANoJin一guangZ,eulzong一un’(1CenterofBiomassEngineering,ChinaAgrieultuarlUniversity/CoIlegeofAgronomyandBioteehnoIogy,ChinaAgrieulturalUnivesrity,Beijing100193,China:ZGuangxiBijiaMieroo电anismsEngineeringCo.,Ltd.,Nanning530003.China)AbStI’8Ct:InordertoevaluatetheoPeratingeharaeteristiesofananaerobietreatmentsystemforultra·higheoneentrationaleoholwastewaterandimProvetheoPeratingeiffeiencyoftheProgram,thisresearehhasea厅iedoninsPeetiontoaetualPoreessingeffeetoftheentieranaeorbieteratmentsystemwhiehcanteratultra·higheoneentrationaleoholwastewater(COD:40000mg/L~110000mgL/))effeetivelyinTiandongeount尽,GuangxiProvinee.hTorughthedetemrinationofCOD,PH,volatileeomPonenst,eelluloseandhemieellu!oseinthePoreessofanaerobieteraltnentsystem,theeharacteristiesofthesystemwasanalyezd.Full一sealeexPerimentersu!tsshowedthatwheninfluentCODeoneentartionwasat42873~100632mg/L,theCODeliminationrateofwholesystemstabilizesbewteen70一85%;hTeCODvolume一loadingrateeouldreach13.0~18.17kgCOD/(m3.d);However,theemuentCODeoneentrationofseeonda叮sedimentationtankermainedbewteen6990and27036mg/L,50thatsomeeffortshouldbedonetoenhaneethetreatingabiliytofthesystem.ThesamPlingersultsofthesystemProeessesindieatedthattheerasonofhigheiffuentCODeoneentrationinseeondayrsedimentationtankwasthemassiveexisteneesofhemieellulose、glyeerinandPorPionieaCid.Keywords:ultra一higheoneen湘tionaleoholwastewater:anaerobietreatment:anaerobiedigester超高浓度酒精废水厌氧工程工艺过程研究袁旭峰’,林长松’,王小芬’,朱万斌’,程序’,高瑞芳’,梁近光’,崔宗均’(l中国农业大学生物质工程中心/中国农业大学农学与生物技术学院,北京100193;2广西必佳微生物.T程有限责任公司,南宁530003)摘要:为了评价一超高浓度酒精废水厌氧处理系统的运行特点,提出进一步改进运行效率的方案,木研究对广西田东酒精厂超高浓度酒精废水(cO:D40000m叭一110o00m创)L的厌氧甲烷发醉处理系统为对象,通过对厌氧处理系统运行过程中coD、pH、挥发性成分、纤维素及半纤维素含量的测定分析了该系统运行特点。结果表明:在原水COD为42873~loo632m叭的情况下,整个厌氧处理系统能够稳定运行,COD去除率稳定在70一85%之间,厌氧反应器的eon容积负荷可达一3.0~15.2kgeoD/(m3·d);但二沉池出水eoD仍保持在6990一27036m叭之间,故有待进一步提高系统的处理能力。对该系统流程中各环节的物质分析结果表明:二沉池出水中半纤维素、甘油和丙酸的含量仍接近进水中含量,因而认为其为COD居高不下的主要原因。关键词:超高浓度酒精废水;厌氧处理;厌氧反应器中图分类号:文献标识码:A文章编号:近年来,环境和能源问题越来越得到人们的普遍重视。新能源资源的开发和利用已经成为目前研究的热点。生物质能是唯一可再生的碳源,是解决未来能源危机最有潜力的途径之一木薯是全球三大薯类作物之一,也是热带、亚热带地区最重要的作物之一【’】,世界木薯鲜薯总产为2.02亿t,中国木薯的总产量为42.02万lltz。糖蜜是糖厂制糖过程中产生的副产品,我国日榨甘蔗soot以上规模的糖厂约有70%以上都设有糖蜜制酒精车间131。)`一西是我国木薯、甘蔗生产大省,以木薯和甘蔗制糖副产品糖蜜为原料生产酒精的过程中,产生了大量的高浓度有机废水。根据行业统计,每生产1吨酒精可产生约12一巧吨废水,J’`西全省侮年排放废水量达2.5亿吨,废水中COD含星高达20000·30o00mgL/左右,生产现场eon浓度可达60000mgL/以上,BoD含量5000一o000mg几左右,对当地生态环境和居民生活健康产生严重影响141。目前,有关酒精生产高浓度有机废水的生产性规模厌氧处理在我国报道很少,多数研究仍停留在实验室阶段,若t项目:国家“十一五”支撑计tIJ项目(Zoo7e^075助7);农业部“948”计划项目(2以巧一224)作者筒介:衷旭峰(1983一),男,博士研究生,主要研究方向为生物质能源与工程,-Emial;taDiteyx贬耍,h00com`n.通讯联系人.E一mial:acu哟@cau.deucnIniemationalConfereneeonBiomassEnergyl七chnologiesDec.3一,2008少部分研究者进行了中试研究。王汉林等在实验室条件下,对影响UASB反应器处理木薯淀粉废水的因素进行了分析,得出水力停留时间为13.hs、进水容积负荷coD在9一14kg/(m,.d)时,c0D去除率最好,并随着上升流速的增加而升高st]:任洪强等利用UASB一CASs技术对酒精废水进行了生产性研究,达到了较好的效果,但系统进水coD最高仅为46700mgL/6[];冼萍等在实验室条件下,采用两段uAsB厌氧反应器为主体的工艺处理木薯淀粉废水,在温度为20℃左右、进水为COD为6000一800m0叭的反应条件下二次启动后稳定运行,COD去除率累计达85%以上vl]。实验采用已经成功启动运行的本实验室参与建设的废水厌氧处理系统,对广西田东县某木薯、糖蜜酒精厂超高浓度有机废水(COD:40000一11000m0gL/)进行生产性规模化处理,以检测此系统的实际处理能力,并为工业化大规模处理超高浓度有机废水积累经验,提供参考依据。1材料与方法Ll废水水质本生产性实验所处理废水为广西田东县某木薯、糖蜜酒精厂的混合酒精废醒液,主要来源于酒精生产过程中的蒸馏工序。其水质主要特征如表1所示。表1废水水质介ble1Charaeetirsitesofwastewater项目水温(℃)PH值COD(mgL/)55(m创L)数值86~9635一4342873~10063265X()~55(湘旧因生产过程中原料(木薯和糖蜜)的配比和生产情况的变化,整个实验过程中原水水质变化很大,COD总体上呈上升趋势,由第ld的42873mgL/增加至第5d0的100632mgL/。1.2工艺流程及主要设备实验所采用工艺流程见图1所示。酒精废水经过初级沉淀池沉降净化,实现部分固液分离。在提升泵的作用下将废水泵入酸化池(预处理池),完成废水的自然酸化处理。经过调节池的过渡调节(主要调节pH值和去除部分悬浮物)后,进入厌氧消化阶段。初沉池、酸化池、调节池的设计容积分别为50om3、500耐、50m,。厌氧反应器下部进水、上部出水,下部为悬浮污泥区,上部设置三相分离装置,产生气体通过水封装置后进入储气柜。厌氧反应器为广西必佳微生物工程有限公司专利产品一TLP厌氧反应器,其总体积为8伽腼3,有效体积为780m3,设计负荷为20kgcoDm/,.d,c0D去除率90%。厌氧消化后的废水进入回流罐,回流罐的部分废水和污泥回流于厌氧反应器。回流罐出水最终进入二沉池再度沉降后,排入氧化塘。I一初沉池;n一酸化池;m一调节池;W一厌氧反应器:V一回流皓;VI一二沉池(A)污水泵:(B)抽渣泵:(C)调节池进水泵;(D)加药系统;(E)厌氧反应器进水泵;()F加热系统;(G)水封相:(H)气体流最计图1厌氧处理系统工艺流程Fig.1hTeflowehartofanaeorbieetraitnentsystem13取样点厌氧处理系统整体运行效果实验取样点为:废水原水、酸化池出水、厌氧反应器出水、二沉池出水。实验第50d,深入分析系统处理能力的取样点如表2所示。表2实验第50d取样点几ble1SamDlin.加访始ofhet50htdav取样点编号取样点初沉池出口酸化池出口调节池出口厌氧反应器底部取样点编号取样点厌氧反应器中部厌氧反应器上部出口回流峨出口二沉池出口心J矛七,声.汽石-八乙自,ù4IntemationalConeferneeonBiomsasEne卿TcehnologiesDee.3·5,20081.4测定项目与方法L4.lpH值的测定pH值的测定方法:每天早、中、晚取样三次,用日本HOIUBA公司产-B1Z2型微量pH云}测定。1..42COD的测定每天早、中、晚取样三次,采用标准重铬酸钾法测定151.1..43厌氧处理系统流程中挥发性产物测定(l)样品预处理:取出水样3ml,加入等量1%的甲酸溶液(体积比),其pH值在2一3之间俘’01,然后过.02林m滤膜,在礴。℃冰冻下保存,待样品收集全后,用岛津公司生产的Q2P2010型Gc一Ms测定。(2)测定条乎!::分析柱为eP·Chiarsil·DexCB(25mx0.25mm)毛细管柱;柱箱温度50℃(1min)、一00℃(一min),7℃m/in叶195,C(2min),18,C/min,共14min;进样口温度190,C;检测器温度230,C:载气He(60kPa),流童34mLnIPin;分流比一2/2;监测器电压一5kv;进样量2林L。对测定的数据、利用NlsT数据库进行定性分析。根据出峰物的定性分析结果,配制相应标准样品的稀释液作为标准物进样,用于该物质的定量分析t川。1..44其他测定项目与方法纤维素、半纤维素和木质素的测定采用范式洗涤分析法I川。可溶性搪和淀粉采用慈酮比色法lsl。2结果与讨论2.1厌氧处理系统整体运行效果2.1.1COO、COD去除率和容积负荷的变化以成功启动、连续运行的厌氧处理系统,进行为期50d的处理超高浓度有机废水的实验。在原水COD不断升高的过程中,考察整个厌氧处理系统处理能力以及各参数的动态变化。如图2所示,原水COD由第ld的42873m叭逐渐升高,并在第50d(甘蔗榨季结束前)达到最高值100632m岁L.原水经过初沉池、酸化池的沉降和自然酸化作用后,酸化