低温UASB反应器内挥发酸升高的原因与控制措施_李璐

收稿日期:2006-09-15基金项目:辽宁省自然科学基金(20022007)作者简介:李璐(1979—),女,硕士研究生,主要从事水处理理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2007)05-0836-05低温UASB反应器内挥发酸升高的原因与控制措施李璐,傅金祥,宋奇,孙文章(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:目的分析低温条件下UASB厌氧反应器内挥发酸居高不下的原因和掌握降低挥发酸的有效措施.方法采用动态小试试验,处理高质量浓度的COD(约4000mg/L)有机废水,分析挥发酸累积的原因.结果在低温下控制适当的进水碱度、微量金属元素、回流比、有机负荷,即能使出水挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度低于400mg/L,不致产生挥发酸的积累.结论低温下UASB反应器内挥发酸质量浓度可以得到有效地控制,反应器能稳定高效地运行.关键词:UASB;低温;挥发性脂肪酸(VFA);碱度中图分类号:TU991.2文献标识码:AUASB厌氧反应器是目前最为广泛研究和应用的厌氧生物处理技术[1].但是在运行的过程中发现出水COD质量浓度太大、pH值下降,反应器污泥上浮或是污泥洗出等现象,这就是常说的厌氧反应器的酸化.长期以来,厌氧反应器的酸化已成为厌氧生物处理技术推广应用的限制因素之一.尽管目前有许多关于UASB工艺运用可行性和处理效率等方面的研究,也有一些关于反应器酸化问题的报道[2-5],但很少有针对性的专门研究.发展和应用各种措施防止厌氧反应器酸化的同时,积极开发一些有效的酸化后恢复措施对于废水厌氧生物处理技术的进一步发展具有重要作用.笔者对反应器酸化后的状态及恢复措施进行了初步的探讨,由此得出低温下UASB反应器内挥发酸质量浓度可以得到有效地控制,反应器能稳定高效地运行.1试验装置及方法1.1试验装置试验用UASB反应器采用内径为90mm有机玻璃圆柱,高2.36m,总容积15L,有效容积12L.废水经计量泵由底部进入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.1.2试验原水模拟废水母液和微量元素营养液的质量浓度配料见表1和表2.表1模拟废水母液质量浓度配料表g/L葡萄糖尿素KH2PO4MgSO4·7H2OFeSO4·7H2OCaCl2(无水)80141.6411.5表2模拟废水微量元素营养液的质量浓度配料表g/LZnCl2(NH4)Mo7O24·4H2OAlCl3CuCl2HBO3CoCl2·6H2ONiCl2MnSO4·H2O55555555试验用水采用自配高浓度有机废水,并按ρ(COD):ρ(N):ρ(P)=200:5:1加入葡萄糖、尿2007年09月第23卷第5期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Sep.2007Vol.23,No.5素和磷酸二氢钾,同时加入一定量的微量元素.根据进水COD的质量浓度取一定量的母液进行稀释,同时按照每克COD加入微量元素营养液0.1mL,用NaHCO3调节碱度.1.3试验方法在自然室温条件下,采用已启动成功的UASB反应器进行动态小试试验研究处理高质量浓度有机废水,控制进水COD质量浓度在4000mg/L左右、流量0.85L/h、HRT14.1h,观测反应器的运行过程中出水挥发性脂肪酸(VFA)升高的现象,从中找出使挥发酸累计的原因及降低出水VFA有效可行的措施.1.4分析项目COD测定采用HH-5型化学耗氧测定仪;pH采用TPX-90ipH计;碱度采用溴甲酚绿-甲基红指示剂滴定法,结果以CaCO3mg/L计;VFA采用蒸馏法;气体产量采用湿式气体流量计计量.2挥发酸积累的影响因素分析VFA是反映UASB运行状况的一个重要指标,在许多研究中一直作为厌氧生物过程的抑制性物质考虑,它直接反映了厌氧反应器内部挥发酸的积累状况.VFA突然变大说明反应器内的产酸———产甲烷代谢平衡被破坏,有机酸开始积累,运行稳定的反应器一般有一定的缓冲能力,这时pH值不一定变化;当pH值已经明显降低时,实际上反应器内部己经严重酸化了.VFA比pH值更能“及时”地反映反应器内部的酸碱变化.低温运行无控制措施阶段出水VFA质量浓度及pH值见图1.图1出水VFA和pH值随时间的变化曲线图1中温度为11℃,进水COD的质量浓度为4000mg/L左右不变,反应器内部VFA质量浓度保持较高,均高于800mg/L,最高达到1800mg/L,有恶化的趋势,但出水pH值开始几天一直在7.3～7.8波动,3d后pH值才降低到6.2.此时出水呈乳白色,出水COD的质量浓度高达2100mg/L.这说明pH值与挥发酸相比变化是比较缓慢的,是持续较高的挥发酸积累导致了pH值的降低,并使反应器运