吸收-消化工艺处理薯蓣皂素废水的研究

第32卷第5期西北农林科技大学学报(自然科学版)Vol.32No.52004年5月Jour.ofNorthwestSci2TechUniv.ofAgri.andFor.(Nat.Sci.Ed.)May2004吸收-消化工艺处理薯蓣皂素废水的研究Ξ王惠丰,呼世斌(西北农林科技大学生命科学学院,陕西杨凌712100)[摘要]为解决薯蓣皂素废水治理工程的技术、经济和运行管理难题,试验开发了吸收2消化工艺。利用污泥对单糖的快速吸收(单次吸收率为20%～35%)特性,通过污泥沉降完成污染物与水的分离,然后对污泥进行集中消化。单次模拟和运行模拟试验结果表明,一般经6～9个周期的吸收,污染物分离效率可达90%左右,污泥消化反应时间平均为96～106h,与理想反应时间持平,无明显生化抑制现象,运行稳定性、经济性高于传统工艺。[关键词]薯蓣皂素生产废水;SBR;吸收2消化[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]167129387(2004)0520089203皂素,学名皂甙元,是一种具有独特生理活性的甾体类化合物,广泛用于医疗和农业等领域,以它为原料可以合成200余种价值较高的激素药物[1]。皂素广泛存在于天然动植物体内,其中薯蓣属植物因其皂素含量较高而被作为皂素的主要来源。薯蓣皂素生产有良好的社会效益和经济效益,但也带来了环境压力。每生产1t薯蓣皂素会产生pH=1～2、化学需氧量(COD)>10g�L的废水721t[2]。按我国年产量1800t计算,皂素行业每年将产生高浓度、强酸性废水130万t。目前这些废水大多只经过简单的中和、沉淀就排放到环境中,对企业周围的水体和土壤生态系统造成严重污染。随着环境管理力度的加大,大部分皂素企业面临着关闭停产危机。因此,合理解决皂素废水处理问题,是皂素产业可持续发展的关键。本试验针对皂素废水治理的技术、资金和生产周期特点,预选了SBR(序批式活性污泥反应器)工艺,并在试验基础上开发了吸收2消化工艺,以期为皂素废水治理的工程实践提供参考。1废水处理工艺应考虑因素1.1皂素生产排污特点皂素废水水质pH=1～2,CODCr=10～30g�L;易生化,生化需氧量�化学需氧量(BOD5�CODCr)=0.57～0.7;悬浮固体(SS)、氮、磷及油类等指标较低;色度达数千。污水排放量每天约100m3,并集中在2～3h内排完,周期内水质水量变化极大。1.2影响因素[3]1.2.1技术皂素生产的排污特点要求污水处理工艺应具有良好的耐高负荷能力和耐冲击负荷能力。传统的好氧及厌氧活性污泥工艺的该两项性能均较差,无法应用于皂素废水处理项目。1.2.2资金皂素行业九成以上的薯蓣加工厂是年产值约1000～2500万元的小企业,资金来源有限。部分废水处理方法就是因为固定投资太大[4,5]而缺乏实际应用价值。1.2.3生产周期皂素生产为间歇工艺,大部分企业每年只生产300d左右,且有时会因原料短缺而不定期停产。UASB(上流式厌氧污泥反应器)和生物滤池等工艺虽能取得良好效果[6],但因停车后再启动困难,无法适应生产的周期性特点,因而不具有实际应用价值。1.2.4工艺预选综上所述,由于传统好氧或厌氧活性污泥、物化和UASB等后续处理工艺及资源综合利用工艺均难以适应皂素废水治理工程特点,因而无法应用于实际生产。相反,SBR工艺具有良好的耐冲击负荷能力,固定投资可比传统工艺节省20%～30%,且为间歇式工艺[7],能很好地适应皂素生产周期特点,因此,预选SBR工艺作为皂素废水Ξ[收稿日期]2003211226[作者简介]王惠丰(1977-),男,辽宁丹东人,在读硕士,主要从事水污染控制研究。[通讯作者]呼世斌(1955-),男,陕西铜川人,教授,硕士生导师,主要从事环境毒理及清洁生产研究。处理的核心工艺。2材料与方法2.1材料与设备试验用水取自西北植物化学工程中心杨凌化工厂,CODCr=13～25g�L,pH=1～2;活性污泥采自西安污水处理厂污泥回流池,为土黄色絮体;试验装置为圆柱形有机玻璃废水生物处理模型,有效容积50L;采用仪器(江分HH26)速测化学需氧量。2.2试验方法2.2.1SBR工艺反应时间是SBR工艺的核心,它不但是工艺设计的重要参数[7],而且是自动控制的中心概念[8]。本试验以反应时间为主要指标,在试验确定的最佳参数条件下,逐步提高进水的浓度,进行运行试验。低浓度条件下,反应时间与进水浓度呈线性关系,据此外推得到理想反应时间。实际反应时间的确定采用过程监测法,即监测底物浓度随时间的变化过程,当底物浓度不再改变时达到完全降解,此刻的时间为实际反应时间。理想反应时间是假设高浓度不产生抑制的理想状态的反应时间,它与实际反应时间之差表征了SBR工艺中的生化反应受抑制程度。分别在曝气量q=25m3�h和q=37.5m