UASB厌氧反应器处理木薯酒精废水实验研究

云南师范大学学报(自然科学版)2018年11月38卷6期(Vol.38No.6)JournalofYunnanNormalUniversityDOI:10.7699/j.ynnu.ns-2018-071UASB厌氧反应器处理木薯酒精废水实验研究*包颖,黄伟,纪钧麟,范兴,徐良,杨红,尹芳,张无敌(云南师范大学能源与环境科学学院,云南昆明650500)摘要:采用UASB厌氧反应器处理木薯酒精废水,实验运行周期为62d.在室温条件下,进水COD浓度逐渐从5129mg/L提高到28920mg/L.实验过程中COD去除率最高达95.9%,沼气中的甲烷含量最高达到73%,池容产气率最高达4.6m3/(m3·d),反应器运行良好.UASB厌氧反应器处理木薯酒精废水的效果显著.实验对UASB反应器的工艺参数进行了研究,为规模化、工程化处理高浓度木薯酒精废水提供参考.关键词:UASB厌氧反应器;木薯酒精废水;COD去除率中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:1007-9793(2018)06-0016-061引言木薯,产量大,淀粉含量高,具备良好的经济价值,是生产燃料乙醇的常用非粮原料[1],但是酒精生产过程中会排放出大量的有机废水,每年酒精产业排放的高浓度废水高达5000万吨[2].木薯酒精废水中含有大量的悬浮物、有机化合物等,是一种高浓度并且呈酸性的有机废水[3],处理难度大,在一定程度上制约了木薯酒精产业的发展[4-5].处理高浓度废水,通常优先考虑厌氧生物法去除废水中的有机物,目前通过厌氧消化处理有机废水的厌氧反应器主要包含CSTR、UASB、EGSB和IC等.李秋园等人[4]用CSTR厌氧微生物法处理木薯酒精废水,运行温度为58℃,进水pH约为4.0~4.2,进水COD浓度达60000mg/L,COD去除率为90%,甲烷含量在54%~56%之间,处理高浓度木薯酒精废水效果良好;韦雪梅等人[6]用UASB处理木薯酒精废水,运行温度在35~40℃之间,进水pH约为4.5,进水COD浓度为30000mg/L,COD去除率为95%,容积负荷达7kgCOD/(m3·d),水力滞留时间为2d;潘玲等人[7]用EGSB处理木薯酒精废水,运行温度为38℃,进水pH在7.6~7.8之间,COD去除率达到96.9%,但进水COD浓度仅为2000~3000mg/L.陈小华等人[8]用IC处理木薯酒精废水,运行温度在50~55℃之间,进水COD浓度为7209mg/L,COD去除率为79.19%.从上述不同的厌氧反应器运行数据可看出这些反应器都能高效处理酒精废水.UASB属于第二代厌氧反应器,该反应器具有运行稳定、维护简单和投资成本较低等特点,在世界各国的污水处理行业得到广泛的应用.但是处理难度较大的有机废水时,高效反应器普遍存在启动过程耗时较长和容易酸化等问题.为此,实*收稿日期:2018-10-11基金项目:国家自然科学基金(51366015)、2016云南省大学生创新创业训练计划(201610681127)、2018云南省应用基础研究计划青年项目(2018FD018)和云南省农村能源工程重点实验室基金(2017KF03)联合资助项目.作者简介:包颖(1995-),女,云南宣威人,主要从事废弃资源能源化利用方面研究.通信作者:尹芳.E-mail:yf6709@sina.com.验采用UASB反应器处理木薯酒精废水,对反应器的启动过程和运行情况进行研究,为沼气工程的运行提供参考.2材料与方法2.1实验材料接种物:使用酒精废水长期驯化后的活性污泥,对污泥性质进行测定得到表1.木薯酒精废水:木薯原料经过正常乙醇发酵并蒸馏后的剩余物,经过固液分离后获得酒精废水,对废水的性质进行测定得到表2.表1活性污泥的主要性质Table1MaincharacteristicsofActivatedsludge接种物含水率/%悬浮物MLSS/(g/L)挥发性悬浮物MLVSS/(g/L)MLVSSMLSS/%活性污泥91.8982.1446.5556.67表2木薯酒精废水的主要特性Table2MaincharacteristicsofCassavaalcoholwastewater原料MLSS/(g/L)MLVSS/(g/L)化学需氧量(COD)/(mg/L)pH木薯酒精废水34.03~41.4330~36.4557295~632463.8~4.4配置废水5.67~20.723.51~17.025129~289204.5~7.02.2实验装置实验装置是有机玻璃制的成UASB反应器,其有效容积为1.65L,高度为41cm,直径为8cm,底部设有进料口和排泥口,反应器中部平均分布三个取样口,反应器进料口设有环形布水器以保证反应器进水均匀,减少进水过程中出现死角和短流,整套实验装