改进型折流式厌氧反应器处理嘧啶废水的启动研究吴立

技术与应用水工业市场2009年第10期一、前言嘧啶废水中难降解的物质为乙酰嘧啶，它作为重要的药物中间体，在多种抗生素，抗菌素的生产中，有着广泛的应用。但由于其在环境中持续时间长，降解困难，国外已基本停止了该类物质的生产，并主要转移至我国，从而使我国的嘧啶生产占世界生产总量的80%以上，极大的破坏我国的生态环境，严重影响了人们的身心健康。嘧啶废水的COD值极高,氨氮和盐份浓度高，国内外学者大多采用物化法处理[1-3]，笔者采用自行设计的复合型内循环折流式厌氧反应器[4]对其进行处理，本文重点对其启动情况进行考查研究。二、试验材料与试验装置本试验用水为某维生素B1制药厂生产过程中嘧啶段的废水,水量为5m3/d,其水质及分析方法[5]见表1。试验装置为HLABR反应器见图1，它有10个隔室，其中包括1个酸化隔室，8个普通隔室和1个沉淀室，其中前7个隔室为本实验所用。下流室与上流室的水平宽度比为l:1，其中降流区内均置有一定的生物膜，折流挡板底部折角为45o，反应器总有效容积28.7L，有效容积18.4L。上面的是水样取样口，下面的是污泥取样口。本试验的工艺流程图见图2。三、HLABR反应器的启动1、HLABR的污泥接种实验接种种泥是由天津市某污水处理厂好氧段污泥回流处的活性污泥，于实验室内的UASB中进行厌氧驯化、培养约3个月时间，静沉一周，接种到HLABR内，其高度为有效高度的1/2，使各隔室的污泥浓度VSS达22g/L左右，污泥参数见表2。加入少量嘧啶稀释水浸泡，静置，以期恢复污泥活性，之后开始反应器的启动。2、HLABR的启动由于HLABR可以看作由多个UASB反应器串联而成，因此HLABR的启动过程与UASB类似，主要有低负荷启动和高负荷启动两种。根据实验所处理污水可生化性差等特点，本实验采用低负荷启动方式，启动负荷COD负荷为0.75kgCOD/(m3d)，HRT=96h，采用固定流量增加COD方式将负荷逐步提高10.06kgCOD/(m3d)，直至COD去除率稳定在50%以上，经历80d，启动完成。整个启动过程改进型折流式厌氧反应器处理嘧啶废水的启动研究文/吴立1,2孙力平1,2*衣雪松1,2（1天津城市建设学院　环境与市政工程系，天津，300384)(2天津城市建设学院水质科学与技术重点实验室，天津，300384）　　摘要：本实验采用自行设计的改进型折流式厌氧反应器（HLABR反应器），其较传统的折流式厌氧反应器增加了内循环，实验采用低负荷启动方式，启动负荷为0.75kgCOD/(m3•d)，HRT=96h，T=28℃~32℃。采用固定HRT，逐渐增加COD方式，将有机负荷逐步提高到10.06kgCOD/(m3•d)，直至COD去除率稳定在50%以上。经历80天启动完成，为其他常见厌氧工艺启动时间的50%左右。　　　　关键词：嘧啶废水　HLABR　启动38水工业市场2009年第10期历经启动初期、提高负荷期和稳定运行期三个阶段，其日期分布如图3。3、启动运行结果(1)HLABR的启动运行时的pH变化pH值是反应器启动成功与否的重要判据之一，由于产甲烷菌昀佳活性的pH范围为6.8~7.2，范围非常窄，因此需要每天对pH进行监测。因本实验废水的特殊性，碱度（20000mgCaCO3/L）过高，同时伴有碱度的缓慢释放，使反应器“酸化”的可能性大大降低。但一旦水解酸化过度仍可能导致整个反应器的“酸化”，使反应器启动失败，因此是对酸化隔室及时检测并调节，将对HLABR的启动成功与否起着至关重要的作用。图4，图5给出了启动期进、出水及酸化隔室中泥相、水相的pH关系。从图中我们可以看出，系统启动过程中，进水pH值较为平稳的情况下，其出水的pH值也较为平稳，基本稳定在6.7～7.5之间，仅当提升负荷的昀后阶段，因进水pH值及碱度极高（调节力度不够），才出现了pH较高的情况；此外，还可以看出，酸化隔室污泥相的pH较上清液的pH值低，所以为防止反应器的“酸化”[6,7]，昀好以污泥相作为pH值的监测区域。在HLABR系统启动的过程中，还观察到系统的污泥浓度逐渐减小，这可能是由于在系统启动过程中随着负荷的逐渐提高，微生物受到一定的影响，一部分微生物因不适应环境的变化而死亡，表现为细小的污泥随出水流出反应器，污泥的洗出量增加，从而使得污泥浓度降低[8]。此外，整个启动阶段未能观察到污泥的出现，但随着污泥浓度稳定增加，反应器耐冲击负荷的能力增强，反应器进入稳定运行阶段。(2)HLABR的启动运行时的COD变化图6给出了系统启动过程的进水COD浓度、出水COD浓度和COD去除率随时间的变化情况。从图中我们可以看到，系统从启动开始，就表现出较强的处理能力，其原因是：所采用的接种污泥取自本实验室处理同样废水的UASB系统，在启动第一阶段的20天内，进水COD基本保持3000mg/L不变，而出水的COD值则呈现逐渐降低的趋势，并且COD的去除率也逐渐提高。随着进水COD浓度的升高，出水COD出现波动，表明一部分微生物可能因不适应环境的激变而被淘汰，从而导致COD的去除率不稳定，其中，第44天出水COD值为2146.3mg/L，COD去除率达到了56.9%。这表明，污泥经过驯化后其活性得到了恢复使得出水COD浓度降低，COD去除率提高。第60～70天这段期间，进水COD浓度的骤然提高及pH、碱度的加大，使得出水COD浓度较高，COD去除率跌至18.5%，其主要原因是由于碱度过高，抑制了产酸菌的水解作用[9,10]。第70天后，及时进行了pH的调节，降低了碱度，从而使得水解酸化作用得以顺利进行，其COD的去除率迅速得到提高，并稳定在50%左右。由此可见，当HLABR的启动负荷为0.75kgCOD/(m3d)，固定HRT=96h，温度控制在30士2℃时，逐渐加大COD浓度，直至COD浓度达到10000mg/L。经过80天的驯化培养，系统的COD去除率稳定在50%左右，出水的pH值稳定在7.00左右，表明系统的启动顺利完成。四、结论1、接种处理同类废水UASB反应器内厌氧污泥，控制启动负荷在0.81kgCOD/(m3d)~2.55kgCOD/(m3d)之间，在80天内可成功完成HLABR系统启项目数值分析方法COD/(mg/L)120000～160000GB11914～89重铬酸钾法BOD/(mg/L)2000～2500LovibondBOD5氨氮/(mg/L)400钠氏试剂分光光度法色度/（倍）2000稀释倍数法pH9.3～9.8电极法（TI2100pH计）表1　试验废水水质及分析方法课题来源：国家水体污染控制与治理科技重大专项经费资助，课题编号：2008ZX07314指标体积（L）MLSS（g/L）VSS（g/L）VSS/MLSS接种量14.132.1521.950.56表2　接种污泥指标技术与应用水工业市场2009年第10期图1HLABR反应器示意图图2HLABR实验流程图1.进水箱2.进水泵3.酸化室4.普通室5.沉淀室6.出水箱7.回流泵8.储水箱图4启动期HLABR水相的pH值变化曲线图6启动期系统COD变化曲线图3HLABR启动的日期分布图5启动期水相、泥相的pH值变化曲线动，为其它常见厌氧工艺启动时间的50%左右。2、因本实验废水的特殊性，需对进水的pH值进行调整以降低进水碱度。因此，反应器“酸化”的可能性大大减低。参考文献[1]冯雷雨,孙力平.生物铁法去除维生素B1生产废水中COD的试验研究.环境污染治理技术与设备[J].2006.7(4):124-127[2]衣雪松,孙力平,路远等.混凝沉淀及高级氧化工艺处理嘧啶废水的研究.水处理技术[J].2009,35(1):87-90[3]楼菊青，制药废水处理进展综述，重庆科技学院学报(自然科学版)，2006，8(4)：13-15[4]戴友芝，冀静平，施汉昌厌氧折流板反应器对有毒废水20(3)，285-289[5]国家环保局，水与废水监测分析方法(第四版)，北京：中国环境科学出版社，2002[6]McCartyP.L.OnehundredYearsofAnaerobicTreatmenAnaerobicDigestion.ElsevierBiomedicalPressB.V1982：3-22[7]TaylorGT.TheMethanogenicBacteria，ProgressinIndustrialMicrobiology，BullM.J.Ed.1989：231[8]赵丹，厌氧折流板反应器(ABR)特性及微生物生理生态学研究，博士论文，2003，6：15-17[9]BatberW.P.TheUseofBiomassinaHybridAnaerobicBaffledReactor(HABR)forWastewaterTreatment：AReview.Wat.Res.1999，33(7)：1559-1578[10]王宝贞，沈耀良，水解酸化-好氧工艺处理渗滤液与城市污水混合废水的研究，哈尔滨建筑大学学报，1999，32(1)：57-61作者简介及联系方式吴立，女，江西上饶人研究方向：污水资源化通讯地址：天津城市建设学院07市政研，300384联系电话：[phone]E-mail:[e-mail]参考文献