UASB处理猪粪废水启动试验研究_王阳

收稿日期:2007-01-17;修订日期:2007-03-02。作者简介:王阳,女,1968年生,高级工程师,主要从事环境工程工作。UASB处理猪粪废水启动试验研究王阳(辽宁省环境科学研究院,沈阳110031)摘要:通过UASB反应器处理猪粪废水试验,研究了UASB处理猪粪废水的启动过程。在水浴35℃时,接种处理啤酒废水的厌氧颗粒污泥,通过控制较低的表面水力负荷,经逐步驯化66d,完成了启动过程。结果表明:UASB反应器对COD的去除率为88.5%,其容积负荷达到10.9kg/(m3·d),SS去除率为90.0%或以上。试验可为农村地区资源化技术提供一定的科学依据和借鉴。关键词:UASB;处理;猪粪废水;启动试验1引言为了贯彻经济建设和环境保护必须同步发展的方针,本着提高我国污水生物质资源综合利用水平、服务“三农”、改善生态环境的根本目标,有效、经济、节能地解决高浓度有机废水的处理问题,已是当今环境工程领域中最迫切需要研究的课题[1]。随着养殖业集约化程度的提高和生产规模的不断扩大,养殖业已经对自然环境造成了严重的污染。据估算,到2010年,全国畜禽粪便的排放量将达45亿t[1]。调查发现,90%的规模化养殖场缺乏必要的污染治理设施。畜禽粪便的COD排放量已达7118万t,远远超过工业废水与生活废水COD排放量的总和,已经成为中国农村污染的主要来源,因此,畜禽养殖污染防治工作刻不容缓[2]。升流式厌氧污泥床(UASB)污水处理造价低、占地少、能耗小,又能回收利用资源,体现了3R(Re-duce,Recycle,Reuse)的现代环保思想,与好氧工艺中曝气的动力、污泥处理、设备维护费用较高相比,厌氧处理工艺具有很大的优越性,尤其是处理过程中可产生非常有价值的能源物质———沼气。所以,采用UASB工艺处理污水具有非常广阔的发展前景,是一种体现可持续发展的污水处理技术[3-5]。中温下UASB反应器负荷可以高达20kg/m3,因此UASB在畜禽粪便废水处理中具有推广应用价值。2试验装置与方法2.1试验装置及流程本试验开始时间为2006年10月10日,试验为小试规模。试验材料为有机玻璃,装置如图1所示。试验用UASB反应器均采用夹套式圆筒,内筒直径为90mm,反应区高度为1m,有效容积为6.5L;夹图1试验装置流程层内循环流动温水,用温控继电器和加热棒控制水浴恒温(35±1)℃。猪粪废水经蠕动泵由底部进入UASB反应器,在顶部溢流出水,产气经水封瓶脱硫后,由湿式气体流量计计量产气量。2.2试验原水原水为沈阳某大型养猪场冲洗猪粪的废水,其COD平均为6862mg/L,最高为7120mg/L,SS平均为2200mg/L,pH值为6.7-7.3。2.3接种污泥UASB反应器的接种污泥取自沈阳某啤酒厂IC反应器内颗粒污泥,VSS(挥发性悬浮固体浓度)与SS(污泥浓度)比值为0.7,SS浓度为41g/L。VSS浓度为28.7g/L。投加接种污泥量为3L。第23卷第2期2007年4月气象与环境学报JOURNALOFMETEOROLOGYANDENVIRONMENTVol.23No.2April20072.4试验步骤及条件驯化初期,水浴箱水温从室温20℃开始,每天早晚各升高1次温度,每次2℃[5],直到(35±1)℃。将猪粪污水COD浓度稀释到约为2000mg/L,然后进入UASB反应器,在产气量较稳定且COD去除率大于80%、挥发酸(VFA)低于400mg/L时增加反应器负荷。增加负荷的方式为交替增加进水COD浓度和进水流量。通过调节计量泵控制进水量来控制整个启动期间液体上升流速和水力停留时间。2.5分析方法本研究采用的分析方法均为国家环保总局下发的标准分析方法。分析测试的主要项目有COD、进出水的碱度、出水挥发酸和MLSS,MLVSS,pH值以及产气量等。测试方法及分析仪器见表1。表1分析方法项目方法仪器COD重铬酸钾法江苏电分析仪器厂HH-5型化学好氧测定仪碱度酸碱指示剂滴定法碱式滴定管挥发酸蒸馏滴定法[6]酸式滴定管MLSS,MLVSS质量法[7-10]重庆试验设备厂DGB/20-002台式干燥箱、江苏省医疗器械厂生电热恒温水浴锅pHpH计上海雷磁仪器厂PHS-29A型酸度计产气量湿式计量法长春仪表总厂LML-2型湿式气体流量计3试验结果与讨论3.1COD去除效果整个启动阶段进出水COD以及去除率随时间的变化过程如图2所示。由图2可知,维持进水图2进出水COD与去除率变化COD和流量不变时,COD去除率是逐步增长的,最高为88.9%;每次提高负荷,去除率都有一定的下降,随后又逐步回升。启动初期,进水COD保持在2000mg/L左右,去除率为52.0%。由于水量较小,不能将污泥冲开,造成堵塞,第8d将进水流量逐步升高至4L/d,稳定运行至第1