新型厌氧反应器_厌氧MBR处理乳品废水的实验研究_王吉

科研开发化工科技,2010,18(2):44～47SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY收稿日期:2009-11-30作者简介:王吉(1984-),男,辽宁沈阳人,东华大学硕士研究生,主要从事污水处理研究。新型厌氧反应器+厌氧MBR处理乳品废水的实验研究王吉,刘振鸿(东华大学环境科学与工程学院,上海201620)摘要:开发了新型复合式厌氧工艺,它由新型厌氧反应器和厌氧膜生物反应器(MBR)两个单元组成,实验用水经过新型厌氧反应器的前处理再经过厌氧MBR的深度处理,检测后排放。实验中以人工配制乳品废水作为进水,对整套系统的运行状况及特性进行了分析,结果表明,人工配置乳品废水在经过新型厌氧反应器+厌氧MBR的系统处理作用后出水水质得到大幅度改善,系统运行稳定,处理效果较好。实验通过对两种废水处理工艺进行效益对比,得出新型厌氧反应器+厌氧MBR无论在经济效益方面还是在社会环境效益方面,都具有一定的竞争优势。关键词:厌氧工艺;新型厌氧反应器;乳品废水;厌氧膜生物反应器中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1008-0511(2010)02-0044-04厌氧生物处理技术是利用厌氧微生物的代谢特性分解有机污染物,在不需要提供外源能量的条件下,以被还原有机物作为氢受体,同时产生有能源价值的甲烷气体的一种水处理技术。它是环境工程和能源工程领域的一项重要技术,尤其对于高浓度废水是一种行之有效的处理方式[1,2]。1实验部分1.1实验装置实验系统的主体装置新型厌氧反应器采用有机玻璃材料制成,截面矩形,长宽均为30cm,高为50cm,反应器总有效容积约为40L,且产酸相反应器与产甲烷相反应器的容积之比为1∶5,内部结构及分区见图1。膜分离器由抗污型改进性进口聚丙烯(PP)中空纤维微孔膜材料构成(杭州凯洁膜分离技术有限公司提供),膜的中空纤维管两端汇集于一出口,膜孔径为0.1～0.2μm,膜壁厚40～50μm,膜内径350～370μm。为满足实验系统对温度的要求,实验室配有辅助加热源。为方便实验中时间的控制,必要设备电源与定时器相连。图1新型厌氧反应装置内部结构分区图1.2实验用水实验用水为自配乳品废水,主要由奶粉配制而成,水样中加入适量的营养元素N、P,保证正常运行中满足ρ(COD)∶ρ(N)∶ρ(P)=(200～300)∶5∶1,为保证厌氧反应的正常运行,配水时加入适量碳酸氢钠,以满足pH及碱度的要求。为促进厌氧菌主要是甲烷菌的良性生长,加入了一定量的微量元素,主要有Mg、Ca、Fe、Ni、Co等元素[3,4]。DOI:10.16664/j.cnki.issn1008-0511.2010.02.0181.3实验流程实验流程图见图2。图2实验流程图废水通过蠕动计量泵从反应器底部进入反应器,由于水的向上流动和产生气体的上升运动形成了良好的自然搅拌作用,使得进水与微生物充分混合接触并进行厌氧分解。沉淀性能良好的污泥形成了厌氧污泥床层,一部分沉降性能差的污泥在气体搅拌作用下,在污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。随着水流的上升,泥、水混合液通过折流板进入产甲烷相反应区,通过甲烷菌降解有机物,产生的气体通过集气管被收集于集气瓶,处理后的水经出水堰排出,进入厌氧MBR反应系统,经过该步骤的深度处理后排出。1.4实验方法实验测定各阶段负荷下厌氧工艺系统进出水的COD浓度及去除率变化,探讨该厌氧工艺处理乳品废水的稳定性及可行性。COD测定:采用重铬酸钾法测定;pH测定:DELTA320pH计,上海摩速科学器材有限公司。2结果与讨论采用连续进水稳步提高有机负荷的运行方式,进水流量保证在24.5L/d,每次进水COD提高约为500mg/L,进水COD浓度由初始的1000mg/L逐步升至3000mg/L,有机负荷由启动期的0.608kgCOD/m3·d逐步提高到1.84kgCOD/m3·d。为满足水力停留时间要求,增加出水回流过程,回流体积比为3∶7。初次进水时,直接把人工配制乳品废水倒入进水桶中,废水依次通过新型厌氧反应器和厌氧MBR处理工艺,膜生物反应器系统采取间歇运行方式,t1=13min,t2=2min。新型反应器段进出水COD浓度及去除率的变化曲线见图3。由于每次增加进水COD浓度后,运行系统都有一个自身调节适应阶段,出水COD的值都有一个先高后低的过程,因此图3中各出水COD的值都是在系统适应进水浓度后,平稳运行时所测取的。由图3可知,在整个运行过程中有机物的去除率基本稳定在60%～75%之间。t/d图3新型反应器段进出水COD浓度及去除率的变化曲线新型厌氧反应器的出水比较浑浊,水体呈轻微的乳白色,并且水中也较多的悬浮颗粒及微小的絮状体,因此出水要通过厌氧MBR段,进行进一步的处理。MBR处理系统的有机物去除效