工业废水处理过程污泥减量化研究_陈曦

工业废水处理过程污泥减量化研究＊陈曦(重庆师范大学化学学院,重庆400047)摘要根据废水处理的工艺特点,从产生污泥的工艺单元着手减少污泥的产量,是污泥减量化的重要途径。研究表明,在高浓度酒精废水的处理过程中,通过控制厌氧反应温度,UASB反应器的结构以及污泥回流的路线,可以有效减少污水处理系统的污泥产量,并且不影响废水处理效率。该研究结果从工艺设计角度最大限度地减量化污泥的处置,对降低污泥处理运行费用,实现废水处理系统的良性运转有着积极的作用。关键词废水处理污泥处理污泥减量化＊国家高技术研究发展计划资助项目(2002AA647020)0引言工业废水生物处理过程中会产生大量的剩余污泥,这些污泥的处理和处置往往因为处理费用高、处理技术不成熟而成为污水处理系统良性运转的制约因素,导致处理系统效率降低甚至于运转不正常,并且带来二次污染[1,2]。根据废水处理工艺的特点,从污泥产生的工艺单元着手减少污泥的产量,是污泥减量化研究工作的前沿[3,4]。决定其实用性的关键是对处理效率的影响,因此需要特别的措施保证出水水质。本实验采用广汉某酒精厂废水进行了现场实验,实验研究表明,在厌氧好氧相结合的生物处理工艺中,控制厌氧进水温度、优化UASB反应器的结构以及调整污泥回流域路线都能有效地减少废水处理过程中各工艺单元的污泥产量,并且经济可行。本研究在实验基础上总结出工业废水处理过程中污泥减量化的措施,可借用此结果指导此类技术开发与应用。1实验工艺路线以四川广汉某酒精厂废水实际工艺进行现场实验,该酒精厂使用玉米和薯干作原料生产酒精,CODCr约为50000mgL,废水温度为70℃。根据酒精废水浓度高,可生化性好(BC≈0.6)等特点,酒精厂采用厌氧+好氧生物处理为主体的工艺方案。具体工艺路线如图1。根据其实际运行数据,经过三级厌氧处理后废水CODCr约为1000～1500mgL,去除率约为97%,水温降至50℃,由于是高温厌氧处理,故厌氧污泥产量较图1酒精厂废水处理工程工艺流程大,约产生绝干污泥1.5～2.0td(以CODvss计),好氧段废水处理效率约为75%,处理出水CODCr约为400mgL,水温约为30℃,绝干污泥产量约为0.7td(以CODvss计),总计绝干污泥产量为2.2～2.7td(以CODvss计)。根据废水处理工艺的特点,结合废水自身的实际情况,实验对工艺操作条件和工艺路线进行了调整,主要从厌氧进水温度、UASB的结构特点和污泥回流3个方面,研究工艺系统的污泥减量化原理。2温度对厌氧污泥产量的影响O'Rout和VanderLast[5,6]提出温度对厌氧消化过程的影响不仅限制工艺的速率,并且也影响了厌氧消化的程度。根据Arrehnius[7,8]方程,一般情况下温度升高有助于提高厌氧菌群的活跃程度。但是厌氧发酵在中温区效果最佳,通常温度在30～40℃时处理效率最高,甲烷的产率最高。而超过65℃时,厌氧污泥活性根据不同的处理对象有明显不同。该实验所研究的酒精废水进水温度高达70℃,因而有必要研究温度对厌氧菌活性的影响,找出温度对污泥减量化的方法。实验模拟了实际的工艺路线和工艺条件,分别研97环境工程2007年10月第25卷第5期DOI:10.13205/j.hjgc.2007.05.028究了不同厌氧进水温度条件下,厌氧处理单元的处理效率和污泥产率的关系,如图2、图3。图2废水处理效率(η)、厌氧处理单元出水浓度随温度(T)变化曲线图3厌氧段污泥产率与温度的关系通过图2和图3两个平行样No.1和No.2实验数据表明,在高温段,温度从70℃降低到40℃的变化范围内,厌氧段处理效率变化不大,出水水质波动范围在3000～1000mgL。而随着温度的降低,以接触氧化和UASB为主体的厌氧处理工艺污泥减少量却十分明显,根据两组对照实验数据,污泥减量约为45%(其中视温度为70℃时污泥产率SP=100%)。在高温段,厌氧菌群的活性会受到限制,主要是产甲烷八叠球菌属的活性受到抑制,产气率会有所下降,而其它如甲烷发菌属及水解酸化菌属一般不会受到影响,所以使处理效率保持稳定而污泥产量也增加,类似于好氧的情况,而温度降低到40℃附近,基本上污泥中的菌属不会受到温度的限制,产气率此时最大,温度的变化对污泥活性影响也不明显,根据公式[9]:[进水COD量]-[出水COD量]=[转化为细胞组织量]+[产气量](1)根据式(1)可知,保持相同处理效率的前提下,产气率的降低,导致污泥量的增加,因而有必要降低厌氧进水温度,这样污泥的产量将会减少一半左右。3UASB结构对污泥减量化的影响模拟的现场实验处理系统中,UASB处理单元排放的污泥量较大,主要原因是前处理单元中厌氧接触法中污泥的循环需要排出大量污泥,这样减弱了UASB的处理效率,并且不能发挥UASB污泥产生