糖蜜酒精废水的两级UASB处理技术研究

DOI：10．13995／j．cnki．II一1802／ts．201706005糖蜜酒精废水的两级UASB处理技术研究陈阳，赵明星，阮文权1(江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡，214122)2(江苏省厌氧生物技术重点实验室，江苏无锡，214122)3(江苏省水处理技术与材料协同创新中t5，江苏苏州，215009)摘要研究了两级上流式厌氧污泥床(Up—flowAnaerobicSludgeBed，UASB)反应器处理糖蜜酒精废水的效果。进水COD负荷为28kg／(m·d)时，污泥中微生物活性受到一定抑制，反应器运行效果变差，但仍能稳定运行。糖蜜酒精废水经稀释后进入一级UASB反应器，一级厌氧出水直接作为二级UASB反应器的进水。试验结果表明，经过两级厌氧消化，废水的COD和硫酸根总去除率分别稳定在65％和88％左右，二级厌氧出水COD浓度为9000mg／L左右，硫酸根浓度为300mg／L。一级厌氧处理对COD和硫酸根的去除贡献较大，去除率分别为45％和70％左右，产气效果也较好，日产气量达到35L左右，甲烷含量70％左右。出水硫化物浓度随进水硫酸根浓度增加而升高，最终一级厌氧出水达到568．8mg／L，二级厌氧出水达到720mg／L。MPB电子流所占比重随进水COD负荷提升而增大，最大为85．8％。关键词上流式厌氧污泥床(UASB)；糖蜜酒精废水；两级厌氧；硫酸根；硫化物废糖蜜中含有丰富的有机物，是酒精发酵的理想原料。在进行酒精发酵前，需对废糖蜜进行一系列的预处理，如酸化离心和添加营养盐等，发酵结束后产生成熟的发酵料液，并输送到蒸馏塔蒸馏，通过逆流多级蒸馏获得酒精，而蒸馏后的废水就是糖蜜酒精废水。糖蜜酒精废水有机物浓度和硫酸根浓度高，并且色度较大，其化学需氧量(COD)为8万～12万mg／L，硫酸根浓度达到6000～10000mg／L。每生产1t酒精排出约15t废液⋯。目前，国内外研究了多种糖蜜酒精废水处理或资源化利用的工艺及技术，如厌氧法、好氧法、农灌法和制作饲料法等，其中厌氧生物法具有处理负荷高，占地面积小，能耗低等优点，在废水厌氧处理上得到了广泛的应用。经过厌氧消化处理后的糖蜜酒精废水仍含有难降解的有机物，并且色度较高，未能达到排放标准，需进行后续处理，如采用催化氧化法等。李辰等使用再生的载铜活性炭催化剂处理糖蜜酒精废液，COD去除率达到76．81％，脱色率为71．44％。UASB反应器是一种高效的厌氧装置，具有抗冲击负荷能力强，运行稳定，管理方便，运行成本低等优点，被广泛应用于糖蜜酒精废水的处理中。但是糖蜜第一作者：硕士研究生(赵明星副教授为通讯作者，Emailmxzhao@jiangnan．edu．cn)。基金项目：国家科技支撑计划项目(2014BAC25B01)收稿日期：2017—01—24，改回日期：2017—02—24酒精废水中高浓度的硫酸盐会对厌氧消化处理效果产生不利影响，一方面硫酸根会被硫酸盐还原菌(sulfate-reducingbacteria，SRB)还原生成毒性较大的硫化物，导致污泥中的产甲烷菌(methaneproducingbacteria，MPB)和SRB活性受到抑制，另一方面SRB在还原硫酸根的过程中利用底物，从而与MPB产生竞争作用。硫酸根的还原产物硫化物能结合废水中的H生成H，s，这会导致沼气量大幅下降，甚至会使厌氧处理过程失败。而且，在单级厌氧反应器中，由于SRB对MPB存在初级抑制和次级抑制作用，往往会使反应器运转产生不利影响甚至导致运行失败。因此，糖蜜酒精废水的处理需要采用多级处理工艺，仅通过单级厌氧处理很难取得较好的效果。本试验采用两级UASB反应器处理糖蜜酒精废水，研究了不同进水COD负荷下，一级和二级厌氧消化过程对糖蜜酒精废水的处理效果，分析了硫酸根还原产物硫化物对微生物活性和反应器运行性能的影响1材料与方法1．1接种污泥和试验用水接种污泥为厌氧颗粒污泥(TS：12．2％，VS：9．5％)取自无锡某食品厂厌氧UASB反应器，颗粒污泥直径1—3mm；实验用水为广西某糖厂的糖蜜酒精2017年第43卷第6期(总第354期2．2废水COD的降解情况废水COD的降解情况如图3所示。由图3(a)可知，随着进水COD浓度的提高，一级厌氧消化过程中COD的去除率先升高后降低并逐渐稳定在45％左右。反应器运行初期一级厌氧过程COD去除率较低，这可能是污泥中微生物还未适应糖蜜酒精废水；反应器运行至第9天时，一级COD去除率上升到58．3％，说明微生物已基本适应废水，能够有效地利用废水中的有机物进行代谢活动；反应器运行至第18天时，一级COD去除率达到最大为71％。进水硫酸根浓度随着负荷的提升而增大，SRB还原硫酸根产生的硫化物浓度变大，对系统内的微生物活性产生抑制，这导致COD一级去除率降低；