UASB工艺处理木薯酒精废水的厌氧研究

徐富,等:UASB工艺处理木薯酒精废水的厌氧研究3实验分析3.1UASB有机负荷、CODcr去除率与时间关系UASB反应器启动完成后,逐渐增加进水质量浓度和进水量来提高有机负荷。厌氧进水CODcr质量浓度从3000mg/L增加到20000mg/L过程中,进水量从3L/d增加到3.75L/d,使进水有机负荷增加到25kg/(m3·d),厌氧出水在400～2800mg/L之间,CODcr去除率一直保持在85%以上。UASB有机负荷、CODcr去除率随时间变化关系见图2。从图2可知,木薯酒精废水是适合厌氧菌生长的,接种一定量的厌氧颗粒污泥,UASB可以实现快速启动,并能够保持很高的厌氧效果。3.2UASB进水、出水pH变化用UASB处理碳氢化合物废水时,当NH4+转化成有机氮形成颗粒污泥时失去碱度。随着VFA的产生引起VFA的积累使酸度增加而碱度减少,这使产酸作用和产甲烷作用在下部活性区域实现部分相分离,NH4+的减小和VFA的积累使pH下降。在颗粒污泥床的上部活性区域内VFA转化为甲烷,因此酸度降低,又有碱度产生,pH升高[5]。在厌氧体系中,碱度表明了反应体系的缓冲能力,如碱度低,体系缓冲能力小,因此足够的碱度是维持体系pH值基本稳定的保证。由于酒精废水呈酸性,会使厌氧过程受到压抑。在污泥启动和驯化阶段,为了维持厌氧系统的缓冲性能,进水时每天加入5mL厌氧营养母液调节进水pH约为6.8～7.2,出水pH约为7.5～8.8。在运行第61d时,UASB进水的pH约为5.2时,CODcr去除率略有下降,影响了产甲烷菌的活性,初步判断反应器内碱度偏低,缓冲能力不足,造成游离态挥发酸的不断积累。为防止酸化,加大厌氧营养母液量,提高反应器的碱度,以促进甲烷菌活性恢复。随着污泥的逐步驯化,可以通过系统的自身调节实现酸碱度之间的平衡,省去投加的药剂。当UASB有机负荷在25kg/(m3·d)时,进水的pH不需要调节,直接把原水与UASB出水混合,进水pH在5.5～6.0之间运行20多d,出水仍然在8.0～8.5之间。UASB进水、出水pH与时间变化曲线图见图3。3.3UASB产沼气率的确定在实际废水处理中,常采用BOD5或CODcr来表示有机物的含量,用CODcr指标代表废水中有机物含量更加方便,1kgCODcr厌氧发酵产生的甲烷量,如不考虑微生物合成,则可按1kg葡萄糖完全氧化所含的CODcr进行计算,1kg葡萄糖相当于1.067kgCODcr,通过计算每去除1kgCODcr可产生标准状态下的沼气0.70m3。确定有机物·51·中国城镇水网www.chinacitywater.org承德石油高等专科学校学报2006年第8卷第4期厌氧转化沼气的理论值,对科学研究和生产实践有理论指导意义,可以估算厌氧消化工程产沼气量[4]。UASB有机负荷在4kg/(m3·d)时,去除CODcr为9g/d,开始计量产沼气的体积,产生沼气约为613L/d。增大有机负荷,产沼气量不断增大,稳定到25kg/(m3·d)时,去除CODcr65.3g/d,产生沼气约为45.1L/d。产沼气量与厌氧去除CODcr的关系图见图4。图4中曲线的斜率即为产沼率,通过计算,在35～40℃之间,每去除1kg的CODcr产生的沼气量为0.6～0.69m3,实验研究与理论计算相似。一个3万t/a木薯酒精厂采用UASB工艺,去除CODcr为34～36t/d,产生2.1×104～2.4104m3/d沼气,沼气可用于燃烧加热、发电等,相当于节省20～22t/d标煤,或发电3×104～3.3×104kW·h/d。4结束语1)在温度为37℃±1℃的环境下,采用UASB工艺处理木薯酒精废水,厌氧菌有很强的适应性和降解能力,效果显著。UASB有机负荷在25.0kg/(m3·d),HRT为24h时,CODcr去除率仍在85%以上,运行稳定。2)木薯酒精废水微酸性,当UASB达到高的有机负荷时,UASB维持很好的碱度,可以用UASB出水与原废水混合,减少了废水调节pH的费用。3)产沼气量与去除CODcr的量关系密切,每去除1kg的CODcr产生的沼气量为0.60～0.69m3。一个3万t/a木薯酒精厂采用UASB工艺,产生2.1×104～2.4×104m3/d沼气,具有很好的经济效益。参考文献:[1]龚敏,赵九旭,蒲仕,等.铁、炭填料水解池预处理木薯酒糟废水[J].北京:中国给水排水,2003,(19):68-69.[2]叶盛英,岑超平,罗树灿,等.木薯酒精废水初沉物调理过滤脱水的研究[J].北京:农业工程学报,2001,17(4):123-125.[3]王凯军,秦人伟.发酵工业废水处理[M].北京:化学工业出版社,2000.[4]胡纪萃,周孟津,左剑恶,等.废水厌氧生物处理理论与技术[M].北京:中国建