发酵甘油废水的处理工艺刘建伟

第23卷第6期2004年11月无锡轻工大学学报urnalofWuxiUnivesrityofLightIndustryVol.23Nov.N0.62004oJ文章编号:1009一038X(2004)06一0064一04发酵甘油废水的处理工艺刘建伟,诸葛斌,张一波,诸葛健`(江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214036)摘要:针时发酵甘油生产过程中的淀粉质原料浸泡废水固体悬浮物质量浓度高和提取废水难以生物降解的特性,分别采用沉淀法和Fenton试剂法对其进行预处理,再与发酵废水混合后,采用UAS仔SBR组合工艺进行处理、结果表明:当进水COD为6800~7360mg/L时,处理后出水COD可降到100mg/L以下,出水NH3一N降到15mg/L以下,系统出水可以达标排放.关键词:上流式厌氧污泥床(UASB);序批式活性污泥法(SBR);发酵甘油生产废水;废水处理中图分类号:X79文献标识码:AResearehonTreatmentProeessforWastewaterfromGlyeerolFermentationLIUJia介wei,ZHUGEBin,ZHANGYi一bo,ZHUGEJian’(SehoolofBioteehnology,KeyLabofIndustrialBioteehnology,MinistryofdEueation,oSuthenrYangtzeUniversity,Wu劝214036,China)Abstraet:GlyeerolProduetionbyfermentation15anewly一develoPinghigh一teehindustry.There15agreatdiffereneebetweenwastewaterfromglyeerolproduetionandwastewaterfromotherindustries.Inthisstudy,wastewaterfromrawmaterialsdipping一inproeesswithahigheoneentrationof55andwastewaterfromglyeerolextraetionproeesswithun一biodegradablesubstaneeswerepretreatedbythemethodofpreeipitationandFentonreagent,respeetively.Thewastewaterwasthenmixedwithwastewaterfromfermentationproeess,andtreatedbyUASB-SBRproeess.Theresultsshowedthat:theeffluentCODdeereasedbelow100mg/L,fromtheinfluentCOD6800一7360mg/L,andtheeffluentNH3一Ndeereasedbelow15mg/L.TheeffluentCODeontentmeetthenationaldisehargestandardo.Keywords:upflowanaerobiesludgeblanket(UASB);SequeneingBatehReaetor(SBR);wastewaterfrornglyeerolproduetion;wastewatertreatment甘油的发酵法生产在国内已经实现了工业化.备冲洗水、发酵废水、提取废水.废水成分主要为淀发酵甘油的生产经过原料预处理、淀粉糖化、发酵、粉、糖类、脂类、色素类、焦糖化和美拉德反应产物甘油提取、精制等几个工序,主要生产原料为芭蕉等,属于高质量浓度有机废水.在发酵甘油的生产芋淀粉,产生的废水即为淀粉质原料浸泡废水、设过程中,原材料消耗较大,大部分残留在废水和废收稿日期:2003一12一24;修回日期:2004一07一08.作者简介:刘建伟(1979一,男,山东济宁人,环境工程硕士研究生;*通讯作者第6期刘建伟等:发酵甘油废水的处理工艺渣里,废水水质复杂,特别是提取废水,质量浓度很高、色度大,成分主要为较复杂的焦糖化反应和美拉德反应产物ltj,生化处理前需要预处理.对于此种废水,国内外研究尚不多见.针对发酵甘油生产废水的特点,分别采用沉淀法和Fenotn试剂法对发酵甘油生产过程中的淀粉质原料浸泡废水和提取废水进行预处理,然后并人发酵废水,进行中温厌氧消化,厌氧出水再和设备冲洗水混合利用序批式活性污泥法(SBR)好氧生物处理,出水即可达标排放.1材料与方法1.1废水水质试验用水来自发酵甘油生产过程中的原料浸泡废水、设备冲洗水、发酵废水、提取废水,试验用水的水质见表1,试验时几种废水体积比为20,4’4:1.表1发酵甘油生产废水水质Tab.1Qualityofwastewaterfromglyceorlfemrentation废水类别COD质量浓度/(mg/L)BO玖质量浓度/(nrg/L)NH3一N质量浓度/(mg/L)固体悬浮物质量浓度/(mg/L)应器选用有机玻璃加工而成,总高度1200mm,反应器总有效容积为1.ZL、反应器温度控制在(35+l)℃.废水经蠕动泵由反应器底部注人,顶部溢流出水.由湿式气体流量计计量产气量.1..33序批式活性污泥法(SBR)试验装置与运行方式试验装置:SBR反应器为有机玻璃制成,圆柱形,直径12cm,高20cm,有效容积1.SL;内置曝气用烧结砂芯,由空气泵产生的压缩空气进行曝气充氧;供气量使用流量计控制;反应器排水利用橡皮管虹吸法.共6个SBR反应器以进行对比试验.试验在30℃的恒温室内进行.运行方式:进水期:采用瞬时进水后闲置lh的方式,进水体积IL,有效体积1.SL;反应期:由试验确定;沉淀期:lh;排水期:0.sh,排水IL;闲置期:闲置时段可有弹性的调节,但不应超过20h,以免缺氧时间过长降低污泥活性.1.4分析项目及方法化学需氧量(COD):COD快速测定仪法;生化需氧量(BOD。):稀释接种法图;总固体(TS)S和挥发性固体(VS)S:标准法圈;产气量:B5仆。.5湿式气体流量计测量;碱度:滴定法川;NH3一N:纳氏试剂法〔幻.八énU八曰nú00今妇八J口/D00八曰né加口OnUCU诀ó尸OQ`左占1玉,ó0)0240(“拟50951招浸泡废水冲洗水发酵废水提取废水152.335009~107~93~55~71.2工艺流程工艺流程见图1冲洗水臀臀一{瓢一}疆}一匪}一富黯图1个发酵废水发酵甘油废水处理工艺流程iFgIT卿tm即tPr此e朋forwastewaterfromglycerolfe卜mentation1.3试验装置与方法1.3.1Fenotn试剂法预处理试验方法取水样100mL于500mL三角烧瓶,投加绿矾后,再按一定比例投加双氧水,置于摇床内振荡,振荡速度200r/min,反应Zh后用109/L的NaOH溶液调pH值至9一10,静置30min,过滤,取样分析.1.3.2上流式厌氧污泥床(UASB)试验装置反2结果与讨论2.1原料浸泡废水的沉淀法预处理UASB反应器不适宜干处理悬浮物含量很高的废水川.由于原料浸泡水中固体悬浮物(55)含量较高,若直接进入反应器中,在底部污泥区会使污泥粘接在一起或占据一部分有效容积,影响厌氧污泥与废水的混合接触,使系统负荷承受能力下降,同时在出水区会出现污泥流失,从而降低了厌氧污泥的活性.而且,过多的厌氧污泥进人后续好氧池,会对好氧活性污泥产生抑制,影响好氧处理的正常反应.因此,在UASB反应器前增设沉淀池是必要的,以去除废水中大量的55.试验表明,原料浸泡水经沉淀池预处理后可去除30%一35%的55和25纬一30%的BOD。与COD.2.2提取废水的Fenotn试荆法预处理发酵甘油提取废水是一种高浓度、高色度、生物难降解的废水,可生化性较差,在其并人其它工段废水进行生化处理前,试验采用了eFnotn试剂法对其进行预处理,使得废水中的大分子难降解有机物发生氧化、偶合、断链,生成小分子物质,从而改变它们的可溶解性和混凝沉淀性,以利于其接人水门l川圳1废一化妇一取、一拿翻一`提ù|曰坦无锡轻工大学学报第23卷后续的生物处理单元.试验结果表明:在H:O:用量按H:02/COD质量比为2.0投加,绿矾用量按F矛十/H202摩尔比为0.3投加,反应时间为Zh,HZOZ投加次数为2的反应条件下,Fenotn试剂法可使提取废水中的COD从13500mg/L降至4030mg/L,废水COD去除率达70.1%,废水的BOD。/COD值从0.202提高至0.568,废水的可生化性得到较大提高,为后续处理创造了条件.2.3UASB试验对预处理后的淀粉质原料浸泡废水、预处理提取后的废水和发酵废水按比例混合后,进人UASB反应器,进行中温消化,UASB反应器的运行分为启动和菌种驯化阶段、负荷运行阶段和稳定运行阶段.2.3.1启动和菌种驯化阶段厌氧反应器的启动阶段所要达到的主要目的是使污泥经过培养驯化逐渐适应新基质,提高污泥活性,使反应器顺利进人负荷运行阶段.此阶段反应器进水COD为2535.5一3354mg/L.启动开始采用稀释后的发酵甘油生产废水,逐步增加废水质量浓度,直至原水进料.经53d的驯化过程后,进水的COD质量浓度达3354mg/L,COD容积负荷由初始的0.3一0.5kg(/m3·d)提高到1.3一1.4kg/(m3·d),COD去除率达97.8%,沼气产生量正常,出水水质稳定,表明污泥已完成驯化,反应可进人提高负荷期.2.3.2负荷运行阶段经启动阶段后,厌氧污泥已基本适应了发酵甘油生产废水的水质条件,进人负荷运行期.由表2可以看出,经过76d运行,反应器进水COD达6692一6958mg/L,COD去除率达到85.6%,出水COD为977.3mg/L,反应器沼气产率达2.42m,(/m3·d),反应器水力停留时间由运行阶段开始时的59.4h减少到11.3h,反应器容积负荷达到14.44kg(/m3·d).继续提高负荷到第83天,当反应器进水COD为6852一6958mg/L时,COD去除率达到81.6写,出水COD为1268.5mg/L,反应器沼气产率达3.10m3(/m3·d),反应器水力停留时间减少到9.3h,反应器容积负荷达17.83kg(/耐·d).由于继续提高负荷,COD去除率会继续降低,低于80师,试验中没有再继续提高负荷.表2反应器提高负荷阶段运行情况Tab.2ThePefrormaneeoftheUASB理actorduringthePeriodofinereasingthevolumetrieCODloading运行时间/d进水C()D质量浓度/(mg/L)范围进水C()D质量浓度/(mg/L)均值出水COD质量浓度/(mg/L)C()D去除率/%C()D负荷/〔kg/(m3·d)〕C()D负荷/〔kg/(m3·d)〕沼气容积产率/〔m3/〔m3·d)〕水力停留时间/h1~63345~3365334998.47~134334~435014~204946~507243415005147.6170.197.196.61.34~1.3?1.79~1.8236810.4505296.62.01~2.082.040.6421~276151~6187615897.52.47~2,502.4928~346151~61876180153.9228.70.8335~416691~67276705328.542~486920~69436929471.249~556844~69206882536.856~626464~72626717638.163~696692一70726831792.470~766692~69586787977.377~836852~695868941268.596.395.13.33~3.344.67~4.803371052458.858,558.559.444.434393.292.26.06~6.117.