升流式厌氧污泥床反应器工程启动研究_石宪奎

第一作者:石宪奎,男,1967年生,在读博士,副教授,主要从事废水的厌氧生物处理方面的研究。*国家“863”资助项目(2002AA601190);2003年黑龙江省教育厅科技项目(10531144)。升流式厌氧污泥床反应器工程启动研究*石宪奎1,2倪文1江翰1(1.北京科技大学土木与环境工程系,北京100083;2.黑龙江科技学院资源与环境系,黑龙江哈尔滨150027)摘要论述生产性UASB反应器,在中温条件下处理玉米淀粉废水的启动过程,讨论了运行和颗粒污泥形成过程及影响因素;反应器稳定运行时,进水COD在6000～8000mg/L,容积负荷可达6～10kgCOD/(m3·d),出水COD降至200～450mg/L。关键词UASB淀粉废水颗粒污泥采用湿法工艺生产玉米淀粉,每处理1000kg玉米,则要排出COD为5000～6000mg/L的废水8.2～8.5m3。淀粉废水的一般组成为:总糖0.3%～0.7%,粗蛋白2.1%,固形物5%～10%,粗纤维2%～3%,脂肪酸0.1%～0.3%。淀粉生产废水属可生化性较好的高浓度有机废水。厌氧工艺处理高浓度有机废水时,虽然具有运行稳定、低能耗等特点,但单纯利用厌氧工艺不易实现废水的达标排放;因此根据同行业废水处理现状和处理技术的成熟度,本研究选择UASB与SBR相结合的处理工艺[1]。1水质与水量山东某玉米淀粉厂,年产淀粉达13万t,废水综合指标均大大超出环保标准要求,水质特性见表1。2废水处理工艺本淀粉处理工艺中设UASB两座,D=15m,有效容积为1085m3。工艺流程如图1所示。表1废水水质特性水量/(m3·d-1)COD/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)pH温度/℃20006000～80004000～50001000～22004.0～5.520～30图1处理工艺流程3接种污泥UASB反应器的接种污泥取自城市污水处理厂中的絮状消化污泥,特性指标如表2所示。表2接种污泥指标最大比甲烷活性kgCODCH4/(kgVSS·d)接种污泥量/(kgVSS·m-3)VSS/SS含水率/%SVI/(mL·g-1)0.1110.00.4584.11054UASB反应器的启动4.1污泥驯化期污泥投加完毕后,投加稀释后的淀粉废水浸泡。淀粉生产废水显酸性,在处理过程中会使甲烷菌受到抑制,因此启动前需调整pH在6.0～7.2为宜。以污泥负荷0.06kgCOD/(kgVSS·d)启动,并采用1.0∶0.5回流,进水方式为连续进水。当出水溶解性COD去除率达80%时,逐渐增加进水量直至容积负荷达到0.25kgCOD/(kgVSS·d)。4.2提高负荷期通过逐步增加进水量来提高容积负荷,容积负荷提高的条件为:COD去除率超过80%,并且出水VFA(挥发性脂肪酸)低于300mg/L。采取增加回流保证上升流速在0.5m/h条件下,一是可以提高进水pH,二是可以防止沟流现象,改善混合效果。反应器的选择压增加较快,致使部分沉降性能差的絮状污泥及质轻片状颗粒污泥被冲出反应器。·363·石宪奎等升流式厌氧污泥床反应器工程启动研究DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.2004.05.0154.3稳定运行期反应器内0.6～1.4mm的颗粒污泥占70%,抗冲击能力大大增强,产气量和出水指标比较稳定,此时反应器出水COD仅为200～450mg/L,COD去除率达90%以上。5反应器启动过程中的影响因素及控制5.1污泥接种量中温型UASB反应器的污泥接种量需稠密型污泥10～15kgVSS/m3或稀薄型污泥6kgVSS/m3。过低的接种污泥量会造成初始的污泥负荷过高,污泥量的迅速增长会使反应器内各种群数量不平衡,降低运行的稳定性,一旦控制不当便会造成反应器的酸化。较多的接种菌液可大大缩短启动所需的时间,但过多的接种污泥量没有必要。根据经验,初期絮状种泥的VSS/SS不宜过高,在本次试验中其值是合适的。5.2pH值由于产甲烷细菌对pH的敏感性,使其成为污泥颗粒化过程中很重要的一个控制因素。UASB反应器内最佳的pH为6.8～7.2,本次工程试验进水pH对COD去除率的影响结果如图2所示,说明在1.0∶0.5回流的情况下,进水pH大于6.4是最佳的。工程上多采用投加生石灰的方法来调节pH,但是此方法容易造成颗粒污泥的钙化,长期运行可能会堵塞布水管,使得UASB反应器无法正常运行,另外会增加投资及运行费用。本工程试验采用出水回流的方法用出水碱度来调节反应器内的pH,虽然进水pH有波动,但也未影响反应器的正常运行。图2pH对处理效果的影响5.3进水COD浓度在实验室条件下,许多人研究了进水COD浓度对反应器启动的影响。普遍认为当进水COD在1000～5000mg/L[2],易实现反应器的快