用UASB反应器处理高浓度人粪分离液的低温启动研究_李国平

用UASB反应器处理高浓度人粪分离液的低温启动研究李国平(第三军医大学预防医学系,重庆630038)张国政(西南师范大学生物系)摘要:本试验研究了用UASB反应器处理高浓度人粪分离液低温启动过程中,污泥量、冲击负荷与启动时间对COD去除率和产气量的影响,由此得出几个重要的回归经验公式,推导出最佳污泥拥有量。关键词:UASB反应器人粪分离液低温启动1前言人粪水的特点是有机物浓度高,这些有机物大多数可被生物降解。目前国内大多数城市公厕的粪水都采用化粪池厌氧处理,而上流式厌氧污泥床(UASB)反应器是最近十多年里迅速发展起来的一种新型高效废水厌氧处理装置,已广泛应用于多种废水处理的研究,但处理粪水方面应用尚少,仅日本GinroEndo等在中温条件下用两步UASB高效地处理了未稀释粪液,在实验室水平上容积负荷可达12kgCOD/(m3·d)[1]。因此本试验欲摸索实验室水平上UASB处理高浓度人粪分离液的一些低温启动运行参数。对UASB的运行,关键之一是启动过程。启动是厌氧处理过程中比较困难和最不稳定的一步。一般认为,启动是以反应器接种污泥为开始,以反应器中得到足够的适应于待处理废水并且能存留在反应器中的生物活性污泥为结束。有许多因素可制约和影响UASB的启动成败与时间。UASB反应器的启动历时长、难度大,一般中温条件下需2～5个月[2～4]。绝大多数关于UASB启动过程的研究都是在中温条件下进行的,仅Koster[5]研究了低温下用UASB反应器处理土豆淀粉废水,在14℃和20℃下,启动结束时容积负荷分别为3kgCOD/(m3·d)和4～5kgCOD/(m3·d)。关于UASB反应器中的污泥拥有量,并没有专门的研究,仅在一些文献中有所提及[6],如国外高负荷运行的UASB反应器内的污泥拥有量可达60%。本研究的主要目的就是选择低温启动UASB过程中最佳污泥拥有量,同时分析其他因素对低温启动的影响。2材料与方法2.1人粪分离液公厕人粪水取回后用一层纱布过滤,弃去滤渣,得人粪分离液,各项指标见表1。表1人粪分离液水质项目范围pH6.5～8.0COD(化学耗氧量,mg/L)12000～24000BOD5(生化需氧量,mg/L)10000～23000TS(总固体,mg/L)12400～24500VSS(挥发性固体,mg/L)6000～15000总氮(mg/L)1300～2100总磷(mg/L)180～240大肠菌数(个/ml)105～10710中国沼气ChinaBiogas1997,15(1)2.2工艺流程本试验流程见图1。每个UASB反应器有效容积为5升。试验控温15±1℃。图1试验装置及流程图1.粪水瓶2.蠕动泵3.UASB反应器,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的种泥量分别为1.5,2.5,3.0和4.0升。4.排水取气瓶5.接液槽2.3种泥驯化将西南师范大学沼气研究室水葫芦塘的污泥与豆制品废水厌氧处理装置内的污泥按1∶1的比例混合,得到种泥。将种泥置于一密闭的大容器中,每天加入100～200ml人粪分离液,搅拌几次,驯化培养30天。驯化后所得种泥TS为19.4%。VS为4.0%,活性较好。2.4UASB的启动实验开始最初14天,每天进料100ml,然后每天进料200ml。每周测一次进出水COD,当COD去除率达到80%以上,提高COD容积负荷约60%。实验共进行5个月。3结果与分析低温启动过程中COD去除率的变化见表2和图2,产气量的变化见图3。表2启动过程中COD去除率的变化天数进水COD(mg/L)COD容积负荷(kgCOD/m3·d)反应器ⅠCODoutCODrd反应器ⅡCODoutCODrd反应器ⅢCODoutCODrd反应器ⅣCODoutCODrdⅠⅡⅣⅢ(mg/L)(%)(mg/L)(%)(mg/L)(%)(mg/L)(%)3542566370849198105119126133140124201449414128209701516612603180511723319277243052077718361173930.500.580.560.840.600.500.720.690.770.970.830.730.700.500.580.560.840.600.500.720.691.161.461.251.101.0482549999825413253868674091005291811005712414103708715777433.5431.0141.5836.8042.7341.2144.3146.7247.8348.9250.0952.5455.30493260325234778451214140530044574572538942743399300160.2958.3862.9562.8866.2367.1570.6474.147