UASB_氧化塘工艺处理马铃薯淀粉加工废水的实验研究_郑圣坤

科苑论谈-28-UASB-氧化塘工艺处理马铃薯淀粉加工废水的实验研究郑圣坤唐文浩(华南热带农业大学环境与植物保护学院,海南儋州571737)摘要:采用模拟试验方法研究了UASB-曝气氧化塘组合工艺处理高浓度马铃薯淀粉有机废水的技术可行性。实验结果表明,UASB-曝气氧化塘组合工艺对废水中有机物的去除效果良好,COD去除率可达到95%左右,BOD5去除率为98%,其他指标也均达到国家污水综合排放二级标准(GB8978-1996)。关键词:马铃薯淀粉废水;UASB反应器;曝气氧化塘;COD去除率1引言我国是世界马铃薯主产国之一,常年种植面积约409万平方千米,产量约5500万吨,居世界首位。以前马铃薯的加工利用相当落后,鲜食量高达90%以上,仅有一小部分用于加工马铃薯干、马铃薯片、粉丝和粉皮等[1]。近年来,随着淀粉市场需求的增加,我国的马铃薯深加工业发展很快,马铃薯淀粉、马铃薯全粉、马铃薯食品等生产企业的数量不断增加。虽然马铃薯深加工技术能增加成品的附加值,取得更大的经济效益,但是马铃薯加工废水中的有机物浓度高,直接排放会造成严重污染,目前薯类加工废水处理技术研究正日益受到国内外的关注[2]。本研究针对马铃薯淀粉生产的季节性和变动性特点,采用上流式厌氧污泥床-曝气氧化塘工艺对马铃薯淀粉废水进行了处理工艺的模拟试验,以期为实际工程设计提供参考。2材料与方法2.1试验装置。试验所用UASB反应器为一有机玻璃圆柱,内径150mm,高2000mm,总容积约为35.0L。反应器下部为污泥驯化形成的颗粒污泥膨胀床,中上部为三相分离器,沿反应器外侧不同高度设有取样口,底部进水、排泥,顶端加盖,设有集气装置。模拟曝气氧化塘为一水池,池深600mm,内径500mm。充氧器为一小型曝气机,可提供恒定的氧气量。2.2接种污泥。试验接种污泥取至某橡胶厂兼性氧化塘溢流渠中的污泥,该污泥表面呈絮凝状,颜色为黑色,在UASB反应器中填充污泥量为6.0L。2.3工艺流程。基于马铃薯淀粉废水易于生化的特性,通过对多种处理工艺的比较分析,本试验采用UASB-曝气氧化塘为核心的处理工艺,该工艺具有处理效率高,投资运行费用低、管理简单等特点。在运行过程中,马铃薯淀粉废水从UASB反应器底部进入污泥床,经厌氧处理后,再通入曝气氧化塘处理,氧化塘处理后出水达标直接排放或经过消毒后循环利用。3结果与讨论3.1UASB反应器污泥颗粒化与实验运行效果。UASB反应器能否稳定、高效地运行,关键是看能否培养出具有优良沉降性能和产甲烷菌活性高的颗粒污泥。在UASB柱状反应器内可维持很高的颗粒污泥生物量,因此保证了UASB反应器可在高负荷下稳定运行[2]。试验UASB反应器利用橡胶厂兼性塘溢流堰中的污泥接种,反应器在中温(30℃～36℃)条件下分阶段培养驯化,通过连续运行35d后,颗粒污泥形成,系统达到稳定的处理效果。污泥颗粒化过程一般可分为三个阶段:a.污泥呈现絮凝状,此阶段为微生物适应周围环境的过程;b.开始出现颗粒化污泥,但是直径较小(0.1～0.3mm);c.颗粒污泥不断增大,絮状污泥逐渐减少,此时,颗粒污泥直径在2.0～5.0mm之间。颗粒污泥密度比絮体污泥大,具有良好的沉降性能,具有很高的生物活性,并因废水生化处理阶段的不同而呈现黑色和灰色。试验UASB反应器处理模拟废水的效果见表1。表1UASB反应器稳定运行结果3.2UASB反应器运行的影响因素3.2.1水力停留时间(HRT)。在不同水力停留时间(HRT)下UASB反应器对废水中各项指标的处理试验结果见图1。图1水力停留时间(HRT)与COD、T-P去除率的关系从图1的曲线可知,随着HRT值的升高,马铃薯淀粉废水中COD的去除率也升高。但是,当水力停留时间超过2d时,废水中COD去除率的增加非常缓慢,仅仅只增加了三个百分点。T-P的去除率变化不大,说明UASB反应器中的生化过程是以生物分解为主。因此在处理高、中浓度有机废水时,可采用厌氧-好氧串联工艺,即用UASB反应器去除废水中大部分含碳有机物作为预处理,而用好氧处理设备去出残余的含碳有机物和氮、磷等物质。3.2.2酸碱平衡。pH值是影响厌氧消化微生物生命活动过程的最重要因素之一。许多研究表明,厌氧消化需要一个相对稳定的pH值,一般来说,对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程要求pH值在6.5～7.5之间。如果生长环境的pH值过高或者过低,产甲烷菌的生长和繁殖就会受到抑制,进而对整个厌氧消化过程产生严重的不利影响[3]。本试验研究的马铃薯淀粉原废水的pH值呈酸性,在进入反应器之前废水首先要进行水解酸化预处理,系统在处理过程中,pH值发生一系列的变化,其变化的规律见图2。图2反应器中废水pH值随时间的变化曲线从图2可知,第一天到第七天,反应器中废水的pH值不断升高并趋于中性。这