UASB反应器处理高浓度蛋白质废水启动特性的研究_叶芃铖

UASB反应器处理高浓度蛋白质废水启动特性的研究叶芃铖(江西省上高县环境保护局)摘要:采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器，以高浓度蛋白质废水为处理对象，研究了中温条件下UASB反应器的启动、颗粒污泥特性和废水处理效果。结果表明:采用接种颗粒污泥与消化污泥的混合泥进行培养，并逐步提高进水浓度，运行88d后，可实现UASB反应器的启动。当进水COD值达到7000mg/L左右，容积负荷2．00kgCOD/(m3·d)，COD去除率在80%以上;反应器内污泥实现颗粒化，且颗粒污泥的比产甲烷活性良好。关键词:UASB反应器蛋白质废水厌氧颗粒污泥上流式厌氧污泥床(up－flowanaerobicsludgebed，UASB)是荷兰Wageningen农业大学教授Lettinga·G［1］于20世纪70年代研制的一种高效厌氧水处理反应器。现今，UASB反应器已经广泛运用处理各种高浓度废水［2～5］。UASB反应器能够稳定高效运行的关键在于形成沉降性能良好，生物活性高的颗粒污泥［6］。但是采用UASB工艺处理含蛋白质废水时，由于反应器内难于形成颗粒污泥，反应器不能高效、稳定运行。某豆奶厂在生产过程中产生大量高浓度蛋白质类废水，设计采用UASB－接触氧化工艺处理生产废水。反应器接种污泥为性状良好的颗粒污泥，启动过程中发现污泥大量解体，反应器飘泥严重，致使反应器难以稳定高效运行，并极大破坏了后续的好氧处理的稳定性，造成出水水质恶化，不能达标排放。针对上述问题，本实验在实验室规模上采用UASB反应器对该废水进行处理，研究反应器启动过程中随着进水浓度的提高，反应器运行状况和污泥颗粒化的情况，以期望对废水的工程处理提供理论基础。1材料与方法1．1实验材料与装置实验所采用的UASB反应器用有机玻璃制成，内径为60mm，外径120mm，中间为保温的循环热水。柱体高580mm，底部椎体高80mm，有效容积约2．8L。实验装置如图1所示。图1UASB实验装置示意图1．2废水水质实验用水为某豆奶厂提供的高浓度生产废水。废水中含有大量的蛋白质、胶体和颗粒物，少量的洗涤剂、消毒剂和无机盐，可生化性较好。具体水质情况见表1。表1实验用水水质pHCOD(mg/L)氨氮(mg/L)总氮(mg/L)盐度(mg/L)碱度(mg/L)SS(g/L)4．5～7．66000～7000100～160300～380220～350400左右800～12001．3种泥种泥采用该厂提供的颗粒污泥和市政消化污泥的混合泥(体积比约为1:2)，投加量约为反应器容积的50%，反应器中平均污泥浓度MLVSS为10．52g/L，MLVSS/MLSS为0．61。1．4实验方法1．4．1UASB反应器的启动UASB反应器通过循环热水来保证启动温度维持在35℃。初始进水浓度为2000mg/L左右，通过在原水中添加自来水来调节进水浓度，待反应器COD处理效率达到80%以上时提高进水浓度，每次提高幅度为1000mg/L，进水为原水进水时，通过缩短水力停留时间(HRT)来提高负荷。启动期间，每天监测挥发性脂肪酸(VFA)的值，确保反应器中VFA浓度在200mg/L以下，当反应器VFA过高时投加适量碳酸氢钠以保证反应器pH维持在6．5～7．5。依据该厂经验数据，初始982011年6月UASB反应器处理高浓度蛋白质废水启动特性的研究DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuagong.2011.02.076水力停留时间设计为3．5d左右。1．4．2分析项目及方法反应器运行过程中，每天测定进出水温度、pH值、碱度和VFA;每3d测定进出水COD浓度;每7d在反应器底部取污泥测定其MLVSS和MLSS;每10d测定反应器中污泥的粒径分布百分比;在反应器启动中期和启动结束时测定各粒径区间的颗粒污泥沉降速率和污泥产甲烷活性。温度使用水银温度计测量;化学需氧量(COD)、pH值、MLVSS和MLSS均采用国标法测定［7］;VFA、碱度、产甲烷活性的测定采用贺延龄提供的方法［8］;颗粒污泥粒径测定采用湿式筛分法［8］;污泥沉降速率采用杨丽平等［9］提供的方法测定。2结果与讨论2．1UASB反应器的启动UASB反应器运行性能图见图2和图3。图2进出水COD随时间的变化状况图3反应器的OLR和COD去除率随时间运行的变化启动初期，进水COD维持在2000mg/L左右，HRT大控制在3．5～4d，COD有机负荷保持在0．6kgCOD/(m3·d)以下，由于采用了原厂运行反应器接种污泥，反应器运行较稳定，出水COD和COD去除率波动不大。但是在最初的一周内，由于反应器中存在大量市政消化污泥不能适应废水基质，出现了比较严重的污泥分层和少量飘泥现象，反应器处理效率下降。这些迹象表明，微生物对于废水基质和运行温度不是很适应。