强化型CASS工艺处理酒精生产废水特性研究

第26卷第1期2015年2月中原工学院学报JOURNALOFZHONGYUANUNIVERSITYOFTECHN0L0GYVol_26No．1Feb．，2015文章编号：1671—6906(2015)01—0079—05强化型CASS工艺处理酒精生产废水特性研究孙俊伟，李济源，曹文平，张金轮(1．安徽_T-程大学，安徽芜湖241000；2．徐州工程学院，江苏徐州221008)摘要：为了提高CASS工艺处理酒精废水的效果，将人工合成的生物填料投入CASS反应器好氧区，并以过滤膜代替滗水器，组建强化型CASS工艺。研究了运行周期内生物降解和膜滤对COD、氨氮(NHj—N)、总氮(TN)、总磷(TP)的降解效果。结果表明：强化型CASS工艺中生物降解在2～4h内对CODe、氨氮(NH+一N)、总氮(TN)、总磷(TP)降解效果明显；而膜滤(操作压力控制在0．05MPa)则是强化生物降解效果的补充，对CODc、NHj—N、TN和TP的去除均有着不同程度的效果。强化型CASS工艺能更好地净化酒精生产废水，同时，生物降解和膜滤作用达到了很好的耦合协同功能。关键词：强化型CASS工艺；生物填料；酒精生产废水；膜滤；生物降解中图分类号：X703．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1671—6906．2015．01．020我国很多酒精生产企业污水处理工艺都采用了CASS工艺u]，经过长时间的运行发现，CASS反应器存在诸多问题，比如SV值过高、出水指标偏高_2]，特别是新行业标准《发酵酒精和白酒工业污染物排放标准》(GB27631—2011)颁布实施以来，现有的CASS工艺面临着更大的挑战。因此，对原有工艺的升级改造势在必行L4j。在CASS反应器好氧区补充生物填料以提高生物浓度和生物量及生物链(网)的复杂度，有利于提高生物降解效果[5]，而且氨氧化菌喜欢吸附在填料上增殖。因为氨氮的氧化过程是生物脱氮过程的关键性步骤L6]，所以增加填料对有机物和氨氮的去除是十分有益的，甚至对总氮的去除也是十分有帮助的。与此同时，利用膜的截留作用，可提高CASS工艺系统内的污泥停留时间，提高微生物量和浓度，也可强化生物降解过程；而且膜滤对不可生物降解的颗粒物质有很好的拦截作用，可强化水质净化过程。本研究在利用生物填料和膜滤的基础上对CASS工艺进行强化和改造，研究了生物填料和膜滤对CODc、氨氮(NH4+一N)、总氮(TN)和总磷(TP)的降解效果和截留特性，并探讨了强化型CASS工艺基本运行状况(运行周期和膜滤压力等)，为酒精生产废水和相关废水处理及工艺改造提供了有益参考。1实验1．1实验装置反应器由PVC板制成，外面用钢筋加固，主体长、宽、高分别为3．2m、0．8nl、1．3rn，有效水深1．1II1，总容积3．33in。，有效容积2．80In。，前端用隔板隔出生物选择区和预反应区，生物选择区、预反应区、主反应区之间的体积之比约为1：2：17，好氧区投加直径8Omm聚丙烯悬浮球填料，投加率为30。采用污泥泵进行混合液回流；底部设置排泥管，用于排泥及放空；通过罗茨鼓风机进行曝气，进水流量和曝气量由转子流量计控制。膜分离采用超滤／反渗透卷式膜分离系统，膜组件为截留分子量5万的聚砜中空纤维膜，单支膜有效面积0．2In。。实验装置示意图如图1所示。1．2实验用污泥和水质情况实验驯化污泥取自某酒精企业CASS池，并作进收稿日期：2014—04—22基金项目：安徽高校省级自然科学研究项目(KJ2012B016)；安徽工程大学青年科研基金项目(2o13YQ39)作者简介：孙俊伟(1986-)，男，河南周口人，硕士，研究方向为水处理理论与技术。中原工学院学报2015年第26卷图1反应装置示意图一步的培养驯化。实验用水为企业厌氧UASB出水，其水质为：CODc浓度139．78～1143．27mg／L，NHj—N浓度12．43~48．18mg／L，TN浓度26．55～53．18mg／L，SS(固体悬浮物)浓度7O～331mg／L，pH7．15～7．91，温度22～38℃。1．3污泥培养和驯化阶段实验启动初期，为了减小进水对反应器的负荷冲击，进水方式为全程连续进水，排水方式为滗水器排水。运行模式为进水曝气8h、沉淀1h、排水0．5h、闲置2．5h，每天运行2个周期。2周之后将进水方式改为瞬时进水，其他运行参数不变。经过4O多天的驯化和挂膜培养，出水指标CODD逐渐稳定在100mg／I以下，填料上附着的生物膜厚度增加明显。镜检发现，生物膜上生物种类和个数均有大幅提升，其中轮虫增量尤为明显，反应器启动完成，开始实验。1．4测试方法本实验各项指标的测定主要参考国家环保局《水和废水监测分析方法》(第4版)口]。2结果与讨论2．1强化型CASS工艺系统中生物降解条件下污