厌氧颗粒污泥保活脱水方法与应用的初步研究_王瑞明

收稿日期:2001-10-09作者简介:王瑞明(1962-),男,山东省诸城市人,硕士,在读博士,山东轻工业学院副教授,硕士生导师。主要从事工业微生物教学与研究工作,已发表学术论文20余篇,完成三项山东省科委下达课题。厌氧颗粒污泥保活脱水方法与应用的初步研究王瑞明1,于洪波2,韩明林2,贾士儒3(1.山东轻工业学院食品工程系,山东济南250100;2.山东德州又一村酿酒有限公司,山东德州253009;3.天津轻工业学院生物工程系,天津300200)摘要:将来自UASB反应器的厌氧颗粒污泥经过滤后在55～58℃条件下干燥至含水量为6%,用该干燥球型颗粒污泥为种泥启动UASB反应器,可以使反应器在25d达到稳定运行状态。关键词:厌氧反应器;有机废水;厌氧颗粒污泥;脱水;种泥中图法分类号:X172文献标识码:A文章编号:1004-4280(2001)04-0049-03上流式厌氧污泥床(UASB)是在所有高速反应器中应用最为广泛的反应器。主要的优点在于①基础投资少;②操作成本低;③占地面积少;④有机物去除效率高;⑤污泥生成量小;⑥通过生产沼气而有正值的能量效益。以上优点都基于反应器内高浓度的活性污泥〔1〕。UASB反应器存在主要缺点之一是初次启动(FirstStart-up)的过程缓慢,一般需要8～12周的时间,这主要由于厌氧细菌增殖较慢和污泥颗粒化条件不易掌握所致〔2〕。许多工厂由于厌氧反应器不能如期启动使大量的有机废水直接排放。另外,由于污泥颗粒化条件没有掌握,反应器内形成不了颗粒污泥,使反应器的性能达不到设计要求,影响了废水处理效果。利用运转正常的UASB反应器所排出的厌氧颗粒污泥作为种泥直接接种到厌氧反应器中可以加速反应的启动,但这种措施往往受时间和空间的限制,不能有效的加以利用。将反应器排出的优质的颗粒污泥进行保活脱水可以长期保存,随时使用。以达到厌氧反应器加快初次启动的目的,同时利用该脱水活性污泥改善运转出现异常的反应器,也可以应用脱水厌氧颗粒污泥接种达到加快反应器二次启动(SecondaryStart-up)的目的。1材料与方法厌氧颗粒污泥:由德州酒厂1号厌氧反应罐提供。UASB反应器:Υ120×1400mm。废水:经固液分离的玉米酒精糟液废水,CODCr21000～25000mg/L。1.1实验方法1.1.1化学需氧量CODCr测定重铬酸钾法(GB11914-89)。第15卷第4期2001年12月山东轻工业学院学报JOURNALOFSHANDONGINSTITUTEOFLIGHTINDUSTRYVol.15No.4Dec.2001图1UASB反应器1.2.2挥发酸的测定《废水的厌氧的生物处理》。1.2.3甲烷浓度的测定〔3〕1.2.4厌氧颗粒污泥的过滤与干燥将成熟的厌氧颗粒污泥(直径0.5～2.0mm)用二氧化碳脱氧清洗两次,然后55℃的条件下培养24h,冷却至室温用滤纸过滤,将滤饼中加入15%的中性烘干灭菌的轻质碳酸钙,搅拌均匀,置于55～58℃鼓风干燥箱中脱水至6%,密封并置于4℃的冰箱保存。2实验过程与步骤将固液分离后的玉米酒精糟液适当稀释至COD为5000mg/L,在反应器中加入脱水球型厌氧颗粒污泥450g,在另一反应器中加入过滤后的厌氧颗粒污泥滤饼910g(与脱水球型厌氧颗粒污泥干菌体量相当),用恒流泵输送糟液进反应器,控制出液的挥发酸的浓度为180～230mg/L,反应温度55℃,测定流出液的COD和沼气含量以及沼气中甲烷的浓度。实验装置如图1所示。3结果与讨论3.1厌氧颗粒污泥保活脱水的条件图2脱水厌氧颗粒污泥与过滤污泥对反应器启动的比较由于厌氧颗粒污泥中的甲烷菌有比较高的耐氧性〔4〕,同时在脱氧水的保护下消耗掉细胞内的营养成分,使菌体处于近休眠状态也增加了干燥过程的抗氧性。在厌氧颗粒污泥中加入碳酸钙增加了颗粒污泥的分散性便于迅速脱水,干燥的碳酸钙膜也可以隔氧保护细胞的目的。最优化的条件可在今后的研究中探讨。3.2利用脱水厌氧颗粒污泥接种反应器与接种鲜厌氧颗粒污泥的比较3.2.1对启动速度的影响由于反应器始终控制在比较低的出水挥发酸浓度,反应器不会因过度酸化而使反应器反应状况恶化,因此反应器的COD去除率反映了反应器的启动状况。去除率的计算:去除率(kg/d·m3)=(进水COD-出水COD)×进水量(kg/d)50山东轻工业学院学报第15卷图3反应器生成沼气甲烷含量比较脱水厌氧颗粒污泥作为种泥接种到UASB反应器中,有较快的复活速度,与新鲜的厌氧颗粒污泥相比除开始几天COD去除率较低外,其对反应器的启动表现与新鲜厌氧颗粒污泥比较接近,尤其从第20天开始与新鲜厌氧颗粒污泥差别十分微小(见图2)。3.2.2沼气中甲烷浓度的比较分别取第40～45天的沼气测甲烷的含量。从图3的测量数据分析,沼气中每天的甲烷含