温度对常温UASB运行的影响_傅金祥

收稿日期:2007-03-06基金项目:辽宁省自然科学基金(20022007)作者简介:傅金祥(1955—),男,教授,博士后,博士生导师,主要从事水处理理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2007)06-0990-04温度对常温UASB运行的影响傅金祥,宋奇,李璐(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:目的分析常温条件下温度对UASB运行的影响规律,为北方寒冷地区运用常温UASB处理污水提供实验数据和理论基础.方法用常温UASB反应器处理高浓度有机废水,维持进水COD浓度、HRT和pH值一定,考察不同温度段对UASB运行的影响.结果通过对8～10℃、11～14℃、15～17℃、18～23℃4组温度区间去除效果的对比,验证了随温度上升厌氧微生物的活性增强的理论.温度升到14℃以上去除率呈明显上升趋势.对于温度短期的突变,日平均去除率变化不大,表明UASB厌氧反应器对温度的突变有一定的调节适应能力.结论不同的微生物生长需要不同的温度范围,根据温度对厌氧微生物代谢速率的影响,理论上不宜选用低温厌氧,但是只要对反应器酸化进行严格的控制,微生物仍然具有较高的代谢速率,对于一些温度较低的废水,当需要消耗很多能量使水温升高时,低温厌氧是可以选择的.关键词:UASB反应器;常温运行;低温地区;沼气中图分类号:X703.1文献标识码:A升流式厌氧污泥床(UASB)是近年来应用最为广泛的高效厌氧反应器,具有节约能耗和投资、回收能源、产生的剩余污泥少等优点,是一种可持续发展的污水处理技术,具有广阔的发展前景[1].目前,中温(30～35℃)、高温(50～55℃)UASB反应器被广泛的应用于高浓度有机废水的处理,取得了很多成果,但北方地区一些废水温度较低,启动及运行过程多采用加热废水的方式.将其加热到中温、高温要耗费很多能量,权衡其经济性,加热废水是不经济的.因此低温工艺也是可供选择的方案.但是在低温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,这就是厌氧反应器的酸化现象[2-6].针对这一现象,笔者对反应器酸化进行了严格的控制,使反应器能稳定高效地运行,研究了温度对UASB低温运行效果的影响,为在寒冷地区的应用提供试验依据和方法.1试验方法1.1试验装置试验装置见图1.试验用UASB反应器采用内径为90mm有机玻璃圆柱,高2.35m,总容积15L,有效容积12L,从污泥区底部开始每隔20cm设1个污泥取样口,共7个.废水经计量蠕动泵由底部进入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.图1试验装置流程图1.2试验原水试验用水采用自配高浓度有机废水,并按ρ(COD)∶ρ(N)∶ρ(P)=100∶2.5∶0.5加入葡萄糖、2007年11月第23卷第6期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Nov.2007Vol.23,No.6尿素和磷酸二氢钾,同时加入一定量的微量元素.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/Lρ(葡萄糖)ρ(尿素)ρ(KH2PO4)ρ(MgSO4·7H2O)ρ(FeSO4·7H2O)ρ(CaCl2(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/Lρ(ZnCl2)ρ((NH4)Mo7O24·4H2O)ρ(AlCl3)ρ(CuCl2)ρ(HBO3)ρ(CoCl2·6H2O)ρ(NiCl2)ρ(MnSO4·H2O)55555555注: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1gCOD加入微量元素营养液0.1mL,用NaHCO3调节碱度.1.3试验过程在运行期间,将UASB进水COD质量浓度维持在5g/L,水力停留时间为24h,选取8～10℃、11～14℃、15～17℃、18～23℃4个温度段进行平行试验,考察各种温度对UASB反应器产气率、体系PH值和COD去除率的影响,通过产气率变化来表征运行过程中厌氧微生物的活性.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;水温采用水温计;碱度采用溴甲酚绿-甲基红指示剂滴定法,结果以CaCO3mg/L计;挥发性脂肪酸VFA采用蒸馏法;气体产量用湿式气体流量计计量.2结果与讨论2.1温度对厌氧微生物宏观活性的影响厌氧菌对外界的温度变化极为敏感,有机物经过厌氧消化后基本上转化为以CH4和CO2为主的沼气,根据Buswell经典方程[7],每mg有机碳有机物理论的气体产量为2.1ml,由经典方程可以看到,当反应受到外界影响时最直观的表象就是沼气产量的变化,沼气产量可以表