处理污凝水的研究杨学富

第14卷第1期1996年6月北京轻工业学院学报JOURNALOFBEI」ING】卜侣rlllUTEOF以GHT】NDUSI卫YVOI.14No.1uJn.19%处理污凝水的研究杨学富董银卯梁云洲(北京轻工业学院化学工程系,北京100037)摘要通过静态实验研究,证明了某硫酸盐纸浆厂污冷凝水的可厌氧降解性;发现了污冷凝水中有机物降解速率与其浓度的一次方成正比,速率常数幻n为.024h一’.在17L的UASB反应器内对此废水进行了动态厌氧处理研究.结果表明,COD去除率可达72%~85%,还发现了反应器中有颗拉污泥出现.关键词UASB反应器;污冷凝水;硫酸盐纸浆分类号X793对硫酸盐纸浆厂污冷凝水往往采取回用与处理相结合的措施,即把污染程度较低和温度较高的蒸发器冷凝水用于洗涤未漂浆或用于苛化工序,把污染严重的蒸发器冷凝水与蒸煮锅喷放蒸汽的冷凝水进行处理.国外从七十年代初才重视对污冷凝水处理的研究,继而出现了一些处理装置.处理方法中采用较多的是汽提法,按所用介质的不同又分为空气汽提法与蒸汽汽提法.前者设备简单,基建费用低,动力消耗少,硫化物去除率90%,但BOD,去除率仅为10%一20%,且不能回收松节油,故蒸汽汽提法得到了广泛的应用.如日本与北美的一些工厂先后建起了蒸汽汽提装置,不仅可去除95%的硫化物与60%一85%的其它有机物,并将这些污染物浓缩到可燃烧的浓度,还可回收部分松节油,但其耗能高,设备复杂,汽提塔常因纤维堆积造成堵塞;污冷凝水易起泡,给操作带来困难.近年来,北欧及日本等国家开始探索用厌氧消化法处理污冷凝水的新途径.J.Nol刀lan等应用厌氧膨胀床处理硫酸盐浆厂污冷凝水取得了一定的效果【’],但容积负荷仅为0.12一0.329COD/.Ld;A.A.oCicc等应用了先厌氧消化后汽提的二步法I’],处理含有较多有机物与硫化物的污冷凝水,连续9个月的实践表明,仄氧滤池效果不够稳定,在加酵母情况下COD去除率才达到70%一80%,不加酵母时仅达40%;M.M.eBnja而n等用厌氧一好氧法处理污冷凝水【3],采用没有三相分离器的升流式仄氧污泥床反应器,污泥在反应器外部的沉淀池中沉降,厌氧阶段的COD去除率只有50%上下.本研究中,首先对北京某硫酸盐纸浆厂污冷凝水的可厌氧性进行了静态实验评价,并探索其厌氧降解动力学规律,然后通过长时间的运行实验考察了在标准UASB反应器中处理此污凝水的可行性.收稿日期:1男5一11一23第14卷第1期杨学富等:处理污凝水的研究1.1实验与结果主要材料及药品1.污冷凝水:取自北京某硫酸盐制浆厂,p:H.89,碱度:800一2O00mg/L(以aCCO3计),COD:1000一2000叱瓜,醇类:200一1000硼/L,酚类:l一15毗/L,VFA:450~600gnI/L,K一N:40~l0()mg/L,T·P:0.6一21119/L.2.污泥:取自天津某水处理厂,经淘洗与离心脱水,vss:12.5g/L.3.(NHZ)ZCO、NaZllPO4,2H20及aNcA均为化学纯药品,使用前用蒸馏水配成水溶液.LZ实验方法与结果1.2.1厌氧降解性及毒性研究向5个有效容积为120IllL的锥形反应瓶内,分别投人0(空白)、20、40、60、801llL的污冷凝水及相同量的aNcA(相当于CH4的理沦产量为25inl的量);加人不同量的(NHZ)ZCO及aNZPHO;,使各瓶内的COD:N:P=350:5:1.用19rnL污泥为各反应瓶接种.再向各瓶加人不同量的蒸馏水,使它们的反应混合物体积均为10011止.盖紧瓶塞,由塞上的玻璃管所接的软管使反应瓶与装有11.sg/LaNOH的史氏管相通.将反应瓶置干39士1℃的振荡水浴上.厌氧反应产生的气体经史氏管内aNOH吸收后,进人了此管上部计量空间内,随时可读出产气(CH4)量.24h实验结果表明,各瓶的净产气量(即投加污冷凝水的反应瓶的产气量与空白瓶的产气量之差)分别为3.1、.60、.94、1.2sn1L.可见净产气量与反应瓶内所加污冷凝水量(20、40、60及80血L)近似于成正比.而且与空白瓶比较,各反应瓶产气均无滞后现象.由上述结果可以认为所用的污冷凝水对污泥没有毒性作用,否则,加人污冷凝水越多,进人反应来拍勺毒物越多,产气量通常不会成比例递增,这表明所用污冷凝水有很好的厌氧降解性.1..22动力学研究在有效容积为SL的反应瓶内,加人污泥及污冷凝水各.25L,VSS为.598g/L,置于39士1℃恒温水浴内,振荡反应瓶,使物料处于完全混合状态,进行厌氧反应,每4h取样分析COD浓度.实验结果如下表1,表中S。与S,分别表示反应瓶内初始COD浓度与t时刻的COD浓度.表1COD随时间的变化t(h)04812162024Sr(mg/L)1854.0947.0(S。一S。)t(吨/L·h一’)226名634.5476,715241148383.991.9321.5238.476.667.3将上表1中的S。,S:及t数据,按基于Monod方程推导出的完全混合式曝气池中基质好氧降解速率方程式【4:](S。一S:)/t=K。S`作线性回归.结果得到:K一.024h一’,相关系数为.098.这表明在本研究系统中,污冷凝水8北京轻工业学院学报1卯6年6月中有机物仄氧降解平均速率,即(S。一5.)/t,与水中有机物浓度成正比.即与完全混合式曝气池中基质好氧降解动力学规律相同,也表明此污冷凝水中没有不可厌氧降解的有机物.1..23USAB反应器中的仄氧处理研究有机玻璃制成的USAB反应器,高1.7m,直径0.lln,有效容积17.OL,置于保温箱内,污冷凝水中蠕动泵经过置于45士l℃恒温水浴中的不锈钢蛇管打人UASB中.维持反应温度为39士1℃,水中加人营养盐,保持COD:N:P=350:5二1.由UASB反应器进水与出水的COD分析数据计算出COD去除率及容积负荷,由湿式流量计记录累计产气量.表2给出了在连续实验中不同负荷下的一些典型实验结果.表2UASB反应器连续运行中的典型数据容积负荷(日)(g/L)1.211.83.24.5一0.0COD去除率(%)85807927572每克COD产气量(标态)(nlI/g)0.240.220.190.170.16实验结果表明,当容积负荷(日)成.45g/L时,COD去除率为75%~85%,在运行的最后一周,容积负荷(日)增加到10g/L,COD去除率下降幅度较大,其原因可能是:①由于容积负荷增加,停留时间下降幅度较大,使有机物与微生物来不及充分接触;②由于在较短的时间内负荷增加较大,微生物不能适应环境的急骤变化,使其代谢功能受到一定程度的抑制.在UASB反应器运行7ld时,污泥床中出现了颗粒污泥.而且随着运行时间的增长,污泥颗粒化程度在增加,污泥指数由运行初期的68下降到38以下,表明污泥沉降性能越来越好.污泥颗粒化大大改善了三相分离器的分离效果,在颗粒污泥内可能形成较为密实的生物膜,保护甲烷菌使其不易流失,从而使反应器运行变得更稳定.目前对厌氧消化过程中颗粒污泥形成机理及影响因素尚不十分清楚.但是,与相似条件下的石灰草浆废液厌氧消化处理相比,似乎废水水质是决定能否形成颗粒污泥的一个至关重要的因素.污冷凝水中有机物容易降解,悬浮物含量很少,在UASB反应器中厌氧处理,容易出现颗粒污泥;石灰草浆废液中含有较多的纤维素等不易降解的有机物,且悬浮物含量较多,因此在UASB反应器中处理此废水时,没有颗料污泥出现.2结论北京某硫酸盐浆厂污冷凝水中的有机物具有很好的可厌氧性,其降解规律为(S。一S,)/t=K.S,.在USAB反应中处理污冷凝水是可行的,在容积负荷(日)小于.4sg/L时去除率可达75%一85%,而且能形成颗粒污泥.可见此法容积负荷较高,COD去除率也令人满意,还具有运行稳定等特点,其费用较低,副产CH4,是一种有前途的方法.第14卷第1期杨学富等:处理污凝水的研究参考文献Norrlr.nJ.八刀aeorbictJ份Unentofatyl邓ZC懈iof血de币如】℃月cotsr.WatSicblackliquorevaPomotrcondensaetformakmftimllintheerT沉】1,1983,15:247一259AA八刀aeorbict.份切阴ntofkarftof川condeans馏.aTppiEnvu’omenatl助nference,tAlan:atTA卫PIP代ss,1985,67一823氏njanllnMM.T氏么itllentofsulPhietevaPoarotrcondensaetiwhtananaeorbieaercotr,aTPPiEnvimE哈natl伪旧勘印沈,A血nat:T月PPIP喘,1987,1024高廷扭.水污染控制工程(下).北京:高教出版社.1卯1STUDYONTREATM田NTOFKRAFTFOULaYngX滋日hCONDEDongiYnlr坦。NSATESLiangYu几htou(De拜Zron,tofhC翻icalD动n“洲ng,Be红ingln硕utetofLihotnIdus妙,B可ign100037)肋s住.ctT七15paPerdaeisiwththehobarotrystUdioofaanoeribct获么tn坦ntofikaftofulcodnen`a招fIDmakalftnjIll.BachtxePeirn珍ntsn污ultssilowhtathtecondensat巴canbeit℃a初aanoerbica勿.hTeikneti。叫auitonofhted铭ardationofograniccom-Poundsinhtecondensa姗hasb沈nofundbyourxePenn犯nts.Rateofdegardation15indi众沱tPmPortionotconcen加iotnofhteogra川ecomPouds.hteiknetioconsatntK.is0.24h一’.nAUSABarecotrawsusdeintraeitngtheofulcodne理洛治inthestudy.COD犯找旧vaialteawsabeut72~85%,八刀dsPec币cCH`s(atnda记satet)porduciton腮foundotbe0.18~.024Lg/CODerrnovedinhte溉ot.rKeywo欢15USAB嘟ctor;foulcondesna曲;kmft