二级串联UASB反应器处理酵母废水研究于玉根

第卜Vol第4期沁.4环境污染与防治Envi拍她entalOPll吐ion&Co此orl1992年名月August1992二级串联UASB反应器处理酵母废水研究浙江省微生物研究所于玉根无锡轻工业学院发酵系伦世仪摘要:本文研究了二级申联uABs工艺厌氧处理谷绒酸等电母液生产醉母单细胞蛋白的二次废水的可行性,并对反应器的操作弹性进行了初步探讨。研究结果表明第一级UASB反应器的有机负荷(OLR)可达12kgCOD/m3.d,COD去除率为81.5~86.7%。第二级反应器OLR为2.skgCOD/m3·d,COD去除率为40~50%。二级COD总去除率达90%,产气率为0.4%ma/去除kgCOD。如将出水进行适当处理即可达排放标准。反应器操作弹性研究表明,UASB反应器具有很强的弹性,可适应实际生产应用。本文结果具有工程实际应用意义。.翻J..J`.一、月lJ舌近几年来,由于国内蛋白质资源短缺,普遍兴起了以高浓度有机废水生产单细胞蛋白的研究和生产,以解决日益增长的饲料蛋白需求。由于高浓度有机废水经酵母利用后,还残剩一些有机物、无机离子等,酵母废水COD仍残留50肠左右,达20000、40000ppm(1,。因此,随单细胞蛋白工业的发展,解决酵母废水的处理间题已迫在眉睫。本文采用二级串联UASB反应器工艺研究了酵母废水厌氧处理的可行性,以期为日益发展的单细胞蛋白工业废水处理提供参考。二、试验装置与方法1.废水水样废水水样取自无锡第三制药厂谷氨酸等电母液生产酵母后的二次废水,采取稀释一倍进样以降低废水中的有毒物质抑制。COD为1000ppm,pHS.0、6.0,废水的可生化性较好。2.试验装置与流程试验装置如图1所示。二个UASB反应器的工作容积都为700ml(直径se。,高4Oe。),总容积76oml,以有机玻璃制成。进水流量以恒流泵控制,产气量以排水集气法测得。整个装置置于37士1℃恒温室内。3.试验方法厌氧过程对环境变化相当敏感。为使经驯化后的污泥装入反应器后能适应新的生长环图11.高位槽4.贮水瓶二级串联UASB工艺试验装置2.恒流泵5.恒流泵3.第一级UASB反应器6.第二级UASB反应器境,污泥接入反应器后应通入一定浓度的废水静置一天时间。初始反应器起动应保证一定的负荷以提供适宜的营养,负荷太高会刺激产酸菌的生长,严重时导致酸化。负荷太低,又会使微生物营养缺乏、生长缓慢。因此,在起动和运行中控制负荷有重要意义。根据文献报道和经验②`3)(,),本试验中负荷增加按如下方式进行。(i)经常监测COD、pH、气体产率。一旦发现COD去除率超过80肠,pH保持正常,立即提高负荷。每次负荷提高以。.5、IkgCOD/m”·d为宜,且每阶段需有一稳定期,pH在7.0左右。如发现pH6.0,立即降低负荷,调节pH至7.。,待运行正常后再增加负荷。(2)在起动过程中,在COD去除率、气体产率(ml/去除gCOD)稳定条件下尽可能采取提高表面负荷的方法来提高有机负荷。在DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.1992.04.001运行过程中同时提高进水浓度和表面负荷来提高有机负荷。三、试验结果与讨论35天COD容积负荷达5.3kgCOD/m3·d,COD去除率为84.4肠,可以认为起动过程结束,可进行反应器运行试验。起动过程负荷增加,COD去除率等变化如图2所示。1.接种颗粒污泥富集和驯化试验污泥取自无锡第二制药厂废水处理站UASB反应器中污泥,经20目筛子除去杂物和絮状污泥。将得到的颗粒污泥置于37℃水浴中以酵母废水进行富集和驯化。二个月后颗粒污泥产甲烷活性达到0.23mlCH4/gVSS·d,可作为UASB反应器的接种污泥。G.Letitnga认为活性小于o.ZmlCH4/gVSS·d的污泥不宜作UASB的接种污泥`劫。否则,造成起动缓慢,污泥流失。2.接种颗粒污泥量和接种污泥性质每个反应器内的污泥浓度为52.g4DSS1/,总污泥量为36.68gDSS,25.68gVSS。经后来的试验证明这个浓度是合适的,过高的污泥浓度会产生严重的操作问题。接种颗粒污泥的SVS。为20.8肠,SVI为22.4ml/gDSS,具有很好的沉降性。接种污泥的粤黑琴为。.78,户J“;U川,,山o伪”,1切v.“书MLSS/动””一’Vma二e,;`为3.25ml/gVSS·d,V。:axeon为0.239COD/gVSS·d。3.起动过程按上述试验方法逐步提高有机负荷,到第`ppz飞1)图2起动过程4.二级串联UASB运行试验(1)有机负荷试验结果如表1所示。当有机负荷从5.3kgCOD/m3·d上升到12.okgCOD/m3·d时,COD去除率稳定在81.5~86.7肠之间。当有机负荷继续增至14.okgCOD/m3·d时,COD去除率才下降至75.6肠。虽然负荷从5.3kgCOD/。”·d增加到12.okgCOD/m3·d,在29天时间内增加了一倍多,但COD去除率都在80肠以上。第二级有机负荷在1.4、4.olcgCOD/m”·d之间,COD去除率仅为40~50肠,然有机负荷表1二级串联UASB厌氛处理运行情况里{1564,…1436、…1627{{{1编编编运行行一级UASB运行情况况二级UASB运行情况况况号号号天数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数数(((((d)))停留时间间有机负荷荷进水水CODDD产气率率停留时间间有机负荷荷进水水CODDD产气率率二级总总(((((((d)))(kgCODDDCODDD去除率率(m3/kggg(d)))(kgCODDDCODDD去除率率(m3///去除率率/////////砂.d)))(PPm)))(%)))COD)))))/ms.d)))(PPm)))(%)))kgCOD)))(%)))111115{1.5556。888{{{JJJlllIJJJ1。4441564…52.5550.4977792。77711111111102366681。5550。504441。122222222222厂厂厂}!!!7_``QR义`_QQQ}}}0_凡1111}}}1_弓弓}}}0_味n气气}}};;;;;)1_、、、、只6_7777700凡凡凡1`:`」;,_,,,Q穷_诀诀气气气气}`.““{`’---夕,.口,少,.户.户户{~’二二,.,,.........羔羔}一””-一’一’“’““」“.,’~~~1111111注注QQQQ1IA,111Q月```、魂立QQQQQ1``}}},,{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{n月a弓弓{{{{{{{{{{{0.幼幼1几,Jlll。,.。一一}二,.777{{{一1.u{{{一几u山`{J`.,,}}}}}}}。。~}}}}.。。。日,,月护...}}}{。,,。。{{{{{{{,,,,一一任任任任lu·’,,IU一UUU,0了)))OJ一000U一〕1``U一yooo1且01。!。U·。。U。4,000,1。了了.....lll}_____}}}{_...J、.曰、】....}。_.一一}.J二__{__-----}}}知知知4!u·,555IU。了了IUll666吕沙。444U。4,ZZZU。,乙乙1。6661621!4吕·9990.49吕吕91。吕吕!!!!!!!}}}{{{{{{(((...一-一一一一一一{{{iii主主主兰兰0.922212。000110333381。7770.498880。9999l。99919244446·4…o·5100090.666}}}}}}}}}l——之之lllll((((((((((((777774441。00012。9888129800078·3}0·492220.99992。55525799945·710·5044489。222444440.977712。333119477780·,{0·,08880.99992。55523988847。5550.497的选择应以第一级反应器为依据,可控制第一级反应器负荷10、ZOkgCOD/二3·d,第二级反应器2.skgCOD/m3·d,在此条件下,COD总去除率在89.2、93.2%。如图3所示。乙OD去除率(%)9LJ一.—.~一~。一一一。~~。~~~厂~~一总COD去除率第一级COD去除率第二级COD去除率5。}一“一~对~~~1()了214有习t负荷(k只COD厂22飞泞·d)图3有机负荷与COO去除率关系(2)产气率厌氧微生物通过消化有机物产生沼气。产生气体量随COD去除量增加而增加。一般,有机负荷高,COD去除率大,则产气量大,但每去除kgCOD所产生的气量比较稳定,试验中产气率为o.496m3/去除kgCOD。从表1可知,在负荷为10~iZkgCOD/m3·d时,每处理lm”稀释一倍的酵母废水可获沼气5.lm3。也即每处理lm”酵母废水可获沼气lo.Zmao5.反应器操作弹性试验反应器的操作弹性实际上直接反映了反应器的适应环境能力,在实际工程中有重要意/广.义。本研究对UASB反应器的主要控制参数有机负荷、温度、水力停留时间作了冲击试验。实验结果如图4所示。结果表明UASB反应器对有机负荷、温度、水力停留时间的冲击有较强的抗性。短期的冲击不会影响反应器的正常运行。有机负荷提高一倍,冲击一天后,4天恢复正常运行。温度高低变化,三天内也可恢复。水力停留时间减少到0.5天,二天内也基本恢复。因此,UASB反应器对酵母废水的厌氧处理操作具有较强的操作弹性,适合于实际生产应用。四、结论1.试验研究表明采用本工艺处理酵母二次废水具有高效、节能的优点。本工艺投资省,操作费用低,沼气可综合利用,污泥处理费用低。如对出水再进行好氧深度处理即可达国家排放标准。在目前我国还没有成熟的彻底治理单细胞蛋白废水工艺的情况下有重要参考意义。2.以驯化的颗粒污泥接种第二代高效厌氧消化反应器处理工业废水具有比传统厌氧工艺更大的高负荷、高效率的优点。3.本试验中第一级UASB有机负荷达10、12kgCOD/m3·d,水力停留时间20~26hr,COD去除率大于80肠。第二级UASB有机负荷2.skgCOD/m3·d,COD去除率50肠。二级串联总COD去除率达90肠,总有机负荷13、iskgCOD/m3·d,总水力停留时间4shr。产气率为0.496m3/去除kgCOD。4.二级串联工艺具有比单级处理体积小、投资省、效率高的特点。在生产中既可串联,又可改成并联应用,适应性强。5.反应器操作弹性研究表明,在正常操作条件下UASB反应器对有机负荷、温度、水力停留时间冲击均有较强的抗性。短时间的冲击,反应器可很快恢复。6.本工艺适合于以其他原料生产单细胞蛋白的废水,并具实用意义。参考文献〔l〕全国新蛋白质资源开发与利用学术讨论会资料,无锡,1989。12〔2〕徐国强,上流式污泥床处理丙丁废醛的研究,化工环保,1989。90价U八Un曰0门U00Qù门口门Jn乙11曰“Ràt-哥丝报。.0(下门日/ao口助去但召牟尽护~40划洲阴〔3〕仁4〕Wbllemde;UASBreaetoZeeuw&Lettinga,Start一uPofr,AWWT,1983泵盗擎鳌以滞留生物质能力为基础的厌氧废点讨论UASB工艺,第四届国际厌né010匕」879.0246810时间(天)截消化讨论会,广州,”85.11〔5〕G.eLttinga,Design,oPerationandǎPù卜洲口ofaenrobiet代atmentWat.Sei.Teeh.,肠Pe血agen,1982economyVol。15,图4冲击试验曲线