水力循环UASB反应器处理柠檬酸废水_王新华

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）是由Let-tinga等人在20世纪70年代开发的。UASB反应器作为第二代厌氧反应器的代表，是目前应用最广泛的厌氧反应器。但UASB反应器在运行中会出现短流、死角和堵塞等问题[1]，为了解决这些问题，开发了具有第三代反应器特点的水力循环UASB反应器（专利号：ZL200320106116.0）。水力循环UASB反应器的优越性已经在实验室规模得到了验证[2-3]，为了进一步考察其性能，将其应用到了日照泰山结晶生化有限公司的柠檬酸废水处理系统中。日照泰山结晶生化有限公司以薯干为原料生产柠檬酸，生产规模为年产柠檬酸2.5万吨，已经建设了以UASB-接触氧化为主流线的污水处理系统。但原有UASB系统达不到设计负荷，运行不够稳定，酸化问题严重，造成出水不达标。为了解决这一问题，决定新建6座7容积为700m3的水力循环UASB反应器，并保留容积为1200m3和2000m3的普通UASB反应器各1座。本实验设6座水力循环UASB反应器，每座直径8m，高14m，总容积为700m3，有效容积520m3。反应器由一个承载板分为两个反应区，下部为粗处理区，上部为精处理区，并且采用了循环系统。反应器的基本构造如图1所示。反应器为圆柱状，采用碳钢现场制作，并进行防腐和保温处理。反应器设进水流量监测、温度监测和取样管。工艺流程如图2所示。本实验采用柠檬酸生产的实际废水，包括柠檬酸生产过程中各工段排放的生产废水，可简单分为高浓度废水和低浓度废水。高浓度废水主要为发酵滤液沉淀提取柠檬酸钙后的浓糖废水，主要含有粗蛋白、粗脂肪、单糖、多糖、维生素和有机酸等物质；低浓度废水包括洗糖水、过滤水等。废水的可生化性王新华1，管锡珺1，徐世杰2，殷其中2(1.青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛266033；2.山东环保产业股份公司，山东济南250014)采用水力循环UASB反应器进行柠檬酸废水处理现场试验。在絮状污泥接种和在未产生颗粒污泥的稳定运行情况下，COD容积负荷平均为7.22kg/m3·d，去除率达到70%～80%，VFA为400～600mg/L。水力循环UASB反应器比传统UASB反应器启动快；具有更高的容积负荷，是同期运行的UASB反应器负荷的1.97倍；有平衡酸化的能力，运行稳定。水力循环UASB反应器；柠檬酸；COD容积负荷；VFAX703.1A1000-3770(2006)11-0061-05收稿日期：2005-10-14作者简介：王新华（1981-），男，硕士研究生，研究方向为水污染控制；联系电话：13969809480；Email：georgewxh@sohu.com。Fig.1StructureofhydrauliccycleUASBreactor���������������������������������第32卷第11期2006年11月Vol.32No.11Nov.,200661DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2006.11.017好，基本不含抑制微生物生长的物质。水质和水量情况见表1。柠檬酸废水的水温为35!45，不需外加热源，温度就可以达到30#40$，满足中温厌氧的要求；pH值为4.5%5.0，采用出水回流的方式来调节pH，控制在6.0左右。由于柠檬酸废水中富含N、P等营养元素，可以满足微生物生长的需要，所以试验过程中不需外加营养元素。接种污泥取自青岛李村河污水处理厂的消化污泥，污泥VSS/TSS约为0.5，污泥浓度为10&30g/m3。接种污泥拉到厂后的第三天投入反应器，投加量为120m3。COD：标准酸性重铬酸钾法；pH值：pHS-2型酸度计；温度：温度计；VFA：滴定法；流量：电磁流量计；TSS、VSS：重量法。厌氧系统的运行控制包括进出液的COD浓度、进液流量、水温、进出液pH值、SS等。除这些控制指标外，挥发性脂肪酸（VFA）在反应器控制中被认为是最重要的参数。VFA是厌氧消化过程的中间产物，甲烷菌主要利用VFA形成甲烷，只有少部分由CO2和H2生成，但CO2和H2的生成也要经过高分子有机物分解为VFA的中间过程。所以，VFA在厌氧反应器中的积累能反映出甲烷菌的不活跃状态或反应器操作条件的恶化，可以较为快速和灵敏地反映反应器运行状况。因此本试验在调试过程中，采用VFA作为整个厌氧系统是否正常运行的基本指标，同时参照出水各物质的去除情况和系统产气状况作为控制和调整试验进度和运行状况的指标。反应器持续运行91d，以5号反应器为例进行讨论，其实验结果见图3和图4。根据UASB反应器运行期间污泥形态的变化情况和运行控制条件的差异，启动过程可分为污泥驯化期、逐步提高负荷期和满负荷运行期三个阶段[4]。结合本实验实际情况，将实验过程分为污泥驯化阶段、提高负荷阶段和异常