上流式厌氧污泥床处理生物柴油废水特性研究_张建国

生物柴油是一种新型的可再生的生物质能源，是目前极具发展潜力的替代能源之一。但生物柴油生产也伴随着废水污染问题。生物柴油废水主要产生于水洗阶段，是一种集悬浮油、乳化油、溶解性有机物及盐于一体的多相体系，主要污染物包括油、COD、硫化物、碱、盐、醇、烃类、悬浮物以及氨氮等[1]。废水处理难度很大，尤其是硫酸盐含量高时，会严重影响生化处理效果。上流式厌氧污泥床（UASB）工艺是一种具有很大应用前景的生物柴油污水处理技术，具有运行费用低、剩余污泥量少和有机负荷高等优点[2]。但也存在反应速度较慢、反应时间较长、处理构筑物容积大、耐高含量硫酸盐能力差、有机酸积累快和启动周期长等问题[3-5]。为解决上述问题，本研究通过UASB处理生物柴油废水的实验，分析UASB工艺在投加填料前后对生物柴油废水的处理效果和运行规律，以期为类似废水的处理提供技术支持。1实验部分1.1实验目的实验在北方某生物柴油废水处理厂进行。处理用水为该厂经过预处理的含油污水，由生产废水（包括原料杂水、工艺生产水、工艺生产甘油、浓硫酸）、冲刷废水、锅炉房废水和生活污水组成。生产废水（COD高达500～600g/L)是主要废水，其中含硫酸、甘油的质量分数分别为10%、40%，甲醇、短链有机物、脂肪酸、脂肪酸甲酯、油脂等合计质量分数2%。实验通过投加一定比例、一定粒径的颗粒化填料作为厌氧微生物的载体，来快速提高UASB装置中微生物的活性和数量，从而提高UASB装置对生物柴油废水中污染物的去除效果，以及UASB反应装置的容积负荷，并优化工艺参数，进而降低UASB装置的投资成本。1.2实验装置实验装置如图1所示。实验装置主体由有机玻璃管制成，以利于观察UASB装置运行过程中发生的现象。厌氧反应柱直径200mm，总高约2m。顶部设置三相分离器、出水口和沼气收集装置，以利于气、液、固三相的分离，沼气收集装置与气体流量计相连；中间筒体进废水和图1实验装置Fig.1Experimentaldevicediagram上流式厌氧污泥床处理生物柴油废水特性研究张建国（中交上海航道局江苏分公司，江苏南京210000）摘要：为了提高上流式厌氧污泥床（UASB）处理生物柴油废水的效果和容积负荷，研究了UASB在投加填料前后对生物柴油废水的处理效果和运行变化规律。结果表明，当进水COD为59.18g/L时，填料装填体积比为5%时，UASB装置对COD的去除率为88.6%，此时COD容积负荷可达12.9kg/(m3·d)；当进水COD为18.27g/L时，填料装填体积比为5%时，产沼气量可达11.88L/d。随进水COD的增加，出水有机酸含量基本呈现上升的趋势，出水pH呈现逐步下降的趋势。关键词：上流式厌氧污泥床；生物柴油废水；运行特性中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2019)02-0102-003收稿日期：2018-08-24作者简介：张建国（1979－），男，博士，高级工程师，从事水处理技术研究；联系电话：15365082595；电子邮件：zhangjianguo790825@163.com第45卷第2期2019年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.45No.2Feb.,2019DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2019.02.021102外循环加热水；底部设置进水箱和外循环水加热箱，进水分别通过泵自动控制。外循环系统通过泵调控UASB装置中废水的上升流速。1.3实验过程将厌氧污泥（取自该厂一期UASB厌氧污泥，污泥接种量36g/L）和颗粒填料（投加量为装置有效容积的5%，具体参数如表1所示）先后装入UASB反应装置，控制循环上升流速为0.2m/h、温度为35℃，对比填料投加前、后UASB装置对污染物的去除效果。实验过程中废水由进水箱通过泵进入UASB反应装置后，在反应区与微生物进行反应后进入三相分离器进行气、水、泥的三相分离，产气量通过气体流量计测量，出水通过出水口排出，污泥下降返回反应区继续进行废水处理。装置反应温度控制为35℃，通入加热箱加热外循环水进入筒体来控制UASB的反应温度。为了提高废水的处理效果，通过泵调节UASB外循环流速来控制废水的上升流速。1.4分析方法水质分析项目为COD、产沼气量、有机酸含量和pH。其中COD通过重铬酸钾法测定，产沼气量通过气体流量计读数测量，有机酸含量采用化学滴定法检测，pH采用pH计测定。2结果与讨论2.1COD的去除效果进行了UASB装置加装填料（进水体积流量2.4L/d）和不加装填料（进水体积流量0.8L/d）情况下COD去除效果的对比实验，结果如图2和图3所示。从图2和图3可以看出，出水COD随着进水COD的增大而增大，COD去除率总体上随着容积负荷