脉冲上流式厌氧污泥床反应器的应用_苏玉民

第17卷第1期1996年2月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVol.17,No.1Feb.,1996脉冲上流式厌氧污泥床反应器的应用`苏玉民杨云龙王增长武丽文李晋(太原工业大学环境与市政工程系,太原030024)范建翟金慧(ilJ西医学院电镜室,太原030001)摘要将传统的连续式配水改为间歇式脉冲式配水,可改善反应器内的水力环境,促进基质与生物体之间的有效接触。脉冲配水使污泥的有机负荷COD达27.59/(L·d),HRT降到约3h,加速了污泥的颗粒化进程,47d培养出良好的颗粒污泥。脉冲配水不会造成冲击负荷和中间产物积累,也不会造成大量污泥流失。在高负荷条件下,颗粒污泥中确实出现了大量的八叠甲烷球菌凝块。关镇词厌氧消化,UASB反应器,脉冲配水,混合,污泥颗粒化,八叠甲烷球菌。在UASB反应器的起动阶段,由于担心超负荷,一般采用低负荷,此时,进水量小,产气量也很少,反应器内缺乏搅动能力。UASB反应器在最大水力负荷1m3(/mZ·h)时,雷诺数只有1.6xlo一’`,反应器内水流处于绝对层流状态,混合搅拌要完全依赖于所产生的气泡。一些微小气泡被吸附在污泥周围同污泥一起上浮(相当于气浮),上浮污泥托住下沉污泥,形成高浓度的“塞子”,造成污泥脱节。因此,在起动阶段附加外力搅拌是必要的。在国外UASB反应器大都设有机械搅拌设备,但机械搅拌剪力太大,对颗粒污泥的形成极为不利。而本研究的脉冲配水提供了柔和的水力搅拌,促进污泥和污水之间的良好接触,使污泥上附着的气泡分离,有利“水力筛分”,提高反应器的负荷,加速污泥颗粒化进程。1试验中所用材料和方法1.1基质在所有的废水中,啤酒废水最易培养出颗粒污泥。这大概由于啤酒废水含有麦芽糖、醇类以及酵酶。麦芽糖极易被分解成葡萄糖而被微生物所吸收,八叠甲烷球菌以甲醇为基质比以其它有机物为基质生长速度快l0[〕。因此,以表1太原天龙啤酒厂废水成分分析结果(mgL/)未检出未检出未检出OIPozCiNz1500一30006.5一7.0100一30025.52一107.18MgZ+27。36一123.120.23一1.71Dl,,)l日S工创SC1.NH3一N17.74一97.83硫酸盐185.42一834.39太原天龙啤酒厂的啤酒废水为基质,分见表1。根据分析结果把进水COD:N:其主要成P调整到,山西省回国留学人员基金资助项目,参加试验工作的还有:陈宏平、张东伟、白晓惠、陈红英。收稿日期:1995一06一15DOI:10.13227/j.hjkx.1996.01.0151期环境科学51200:5:1。氮用尿素,磷用KHZPO4和(NH)ZHPO4(各占1/2)。分别加入微量元素Ni0.1mg/L;Co0.05mg/L;Mo0.05mg/L。1.2脉冲UASB反应器脉冲UASB反应器用有机玻璃做成,截面方形,边长0.15m,高1.sm,有效容积28L。脉冲发生器与反应器分开,容积ZL。每次脉冲释放0.SL进水,脉冲时间间隔5一10min,根据负荷和废水浓度调整。废水进入脉冲发生器,经预热后脉冲式地配入UASB反应器(见图1)。17斗…咦6\l图1试验工艺流程1.高位水箱2.脉冲发生器3.预热毯4.UAsB反应器5.三相分离器6.污泥取样口7.恒温箱8.温控仪9.水封10.湿式气表1.3主要运行参数温度35士1℃;pH7.o一7.5;进水COD浓度1500一30oomg/L;负荷根据COD去除率调整。1.4分析方法COD、55、NH3一N、PO4、VFAs和硫酸盐根据美国公共卫生协会颁布的标准方法lj[。金属离子浓度用原子吸收分光光度计日立一1500测试;电镜观察拍照用JEOL一35C电子显微镜,泥样在临界条件下干燥,分步脱水,再用JEOLionsputterJFe一1000离子溅射仪喷金。污泥活性测试根据最大比产甲烷速率法困。2试验结果2.1接种污泥因当地无消化污泥,以太原杨家堡污水厂的二沉池回流污泥为接种污泥。先以20目筛子过筛以去除砂子和大颗粒杂质,然后倒入一容器浓缩,浓缩ld后,去除上清液。浓缩到第Zd·污泥开始发酵,再无法去除上清液,便直接接种到反应器中。2.2反应器运行效果在清水试验阶段,以ILCI为跟踪介质,对反应器中流态进行了测试。测试表明,脉冲配水能有效防止短流,去除死区,均匀配水。反应器运行到第40d底部出现颗粒污泥。1周后,污泥床全部变成颗粒污泥。颗粒污泥床占13/反应器体积,此时反应器体积(包括膨胀床部分)负荷达59/(L·d)。继续增加负荷,第60d负荷达到27.59/(L·d),HRT降到约3h。.23颗粒污泥电镜照片颗粒污泥直径1.0一5.0mm。电镜照片示于图2。颗粒污泥表面凹凸不平,几处留有沼气从内部释放后所留下的孔洞(图ZA)。颗粒污泥内部存在相当大的