復合厭氧生物反應器處理退漿廢水的啟動試驗研究

1、復合厭氧生物反響器處理退漿廢水的啟動試驗研究論文薄國柱【1】操家順【2】夏明芳【3】陸繼來【3】摘要：本文重點研究采用復合厭氧反響器處理難降解退漿廢水的啟動，試驗結果說明，在中溫353條件，用H2S4和Hl混合酸調(diào)節(jié)pH值8.5左右，使Dr/S42-值大于2，l-小于6g/L,有效降低了S42-和l-對復合厭氧反響器的抑制作用，在HRT為8.9h、有機負荷率13.3kgD/3.d情況下，Dr去除率到達了54%，產(chǎn)氣率到達了0.38v/v.d，含甲烷率為45.2，復合厭氧反響器運行平穩(wěn)，啟動迅速。關鍵詞：復合式厭氧反響器高pH值退漿廢水快速啟動印染廢水0前言印染退漿廢水含有大量PVA(聚乙烯醇)

2、、(羧甲基纖維素)和外表活性劑，由于PVA是高聚物，可生化性差，BD5Dr值僅0.064，且退漿廢水堿性大pH能到達14，采用傳統(tǒng)的活性污泥工藝很難到達滿意的效果【1】。上流式污泥床-過濾器(UpflBlanketFilter,簡稱UBF)是加拿大人Guit2在厭氧濾器(Anaerbiilter,簡稱AF)和上流式厭氧污泥床(UpflAnaerbiSludgeBlanket,簡稱UASB)的根底上開發(fā)的新型復合式厭氧反響器。UBF具有很高的生物固體停留時間SRT并能有效降解有毒物質(zhì)，是處理高濃度有機廢水的一種有效的、經(jīng)濟的技術。由于退漿廢水的高堿性特性，本試驗擬在高pH值8.5條件下進展復合式

3、厭氧反響器的啟動研究。1試驗材料與方法1.1試驗裝置與工藝流程UBF反響器由有機玻璃圓管制成，內(nèi)徑90，高1200，有效容積為6.3L。反響器上部三分之一處掛組合式填料。反響器采用熱水循環(huán)加熱，維持溫度在35左右，工藝流程如圖1所示。1.2接種污泥反響器接種的絮狀污泥取自鎖金村污水處理廠污泥池，用孔徑為1的濾網(wǎng)過濾去除大的雜質(zhì)，測得VSS/TSS為0.47,TSS為39.6，VSS為18.6gVSS/L。接種污泥量為2.5L。1.3試驗用水試驗用水取自吳江盛澤鎮(zhèn)某印染廠退漿廢水，其Dr為4814g/L，pH值為14，NH3N為8.2g/L。維持Dr:N:P比為200：5：1。N、P元素和微量元

4、素【3，4，5】的投加量見表1。用濃H2S4和Hl調(diào)pH值到8.5左右。1.4分析工程及分析方法D：重鉻酸鉀法；pH：pH試紙及便攜式pH計；儲藏碳酸氫鹽堿度：滴定法；揮發(fā)性脂肪酸(VFA)：滴定法；產(chǎn)氣率：濕式氣體流量計；SS：重量法；用電子顯微鏡觀察顆粒污泥性狀。表1投加營養(yǎng)元素及微量元素表Table1.Synthetiasteaterpsitin(NH4)2386g/gDal22H250g/LK2HP426g/gDFel24H240g/Ll26H210g/Lul22H20.5g/LNa42H20.5g/LNil26H20.5g/L1.5試驗啟動過程第一階段(1-19d),初期進水采用葡萄

5、糖自配水,D為2000g/L,D:N:P為200:5:1,參加微量元素,初始水力停留時間(HRT)為48h,有機負荷率為1.0kgD/3.d,相應污泥負荷為0.1kgD/kgVSS.d.第三天出水pH值為6.0,出水Dr為2100g/L,高于進水濃度,投加一些NaH3進步水中堿度,使pH值到7.2,按1/8的遞增量參加退漿廢水,改變葡萄糖投加量,維持Dr在2000g/L左右,逐步縮短HRT,從而進步有機負荷率.到第五天反響器中有許多連續(xù)的小氣泡產(chǎn)生,但去除率只有6.8%,第10d去除率到達了41%.當HRT縮短到6.8h時,污泥床膨脹并有局部污泥洗出,故本次試驗得出最正確HRT為8.9h,此時

6、有機負荷率6.5kgD/3.d,去除率穩(wěn)定在65%左右.第二階段(20d-47d),保持HRT為8.9h不變,逐步進步Dr濃度到全部退漿水4814g/L,逐漸進步有機負荷率到13.3kgD/3.d.Dr去除率穩(wěn)定在54%左右，此時,污泥顆?；黠@,膜肥厚,認為啟動成功。整個啟動過程中反響器的有機負荷率及水力停留時間見圖2。2有機負荷率及水力停留時間圖Fig.2.DistributinfLRandHRT2試驗結果2.1顆粒污泥的形成及特征到啟動過程的后期，已經(jīng)有許多顆粒污泥形成，污泥顆粒粒徑在1.02.0之間，取顆粒污泥在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)甲烷毛狀菌屬ethansaetaspp和嗜堿產(chǎn)甲烷桿菌(

7、ethanbateriualaliphilu)占優(yōu)勢，在顆粒污泥上有大量白色附著物，可能是析出PVA被顆粒污泥吸附的結果，反響器的啟動完成時測得顆粒污泥的TSS為68.3g/L，VSS為34.5g/L。圖3Dr去除率及產(chǎn)氣率圖Fig.3.DistributinfDrevaleffiienyandbigasprdutinrate2.2Dr的去除效果Dr去除率見圖3,在初期馴化過程中，有兩天的出水Dr高于進水。產(chǎn)氣率受溫度的影響很大,20時，根本不見產(chǎn)氣，22時產(chǎn)氣率為36時的30%，到30時增加到36時的60左右，3436產(chǎn)氣率最大。本試驗采用熱水循環(huán)加熱使反響器維持在35左右，有利于厭氧菌產(chǎn)甲

8、烷的進展。在馴化的初期，產(chǎn)氣量很小，從第6d開場測產(chǎn)氣率，產(chǎn)氣率見圖3，從20d起測甲烷含率，發(fā)現(xiàn)甲烷含率隨著S42-濃度的增加而從20d時的65.1減少到47d穩(wěn)定時的45.2。3討論3.1S42-和l-的影響由于退漿廢水堿性大pH為14，工程中常用的酸中和劑有工業(yè)硫酸和鹽酸，而復合厭氧反響器中SRB對PB的抑制作用是明顯的【6】，SRB既可利用乳酸鹽或乙酸鹽，也可利用H2或NADHH復原S42-獲取生長所需的能量，這就和PB發(fā)生了明顯的競爭性基質(zhì)利用初級抑制，且SRB的最終產(chǎn)物是H2S或其他硫化物，雖有少局部溢出，剩余局部仍然會抑制甲烷菌的生長次級抑制。硫酸鹽復原作用對厭氧消化的影響也受多

9、種因素的制約，冀濱弘等【7】認為克制硫酸鹽復原作用的主要因素是Dr/S42-大于2、適宜的進水【S42-】小于4000g/L，章非娟等【8】等認為投加鐵鹽和出水回流可克制硫酸鹽復原作用的影響，楊虹等【9】認為全混流恒化器:l-4.5g/L,S2-41.8g/L；UASB:l-7.2g/L,S2-43.0g/L時根本無抑制作用。本次試驗用酸調(diào)pH值至8.5左右再進水,但全用H2S4調(diào)pH時，投加的S42-為9200g/L。D/S42-為0.52；完全用Hl時，l-為6900g/L；用H2S4和Hl混合調(diào)節(jié)時，S42-為1800g/L，l-為5330g/L，D/S42-為2.67，投加的微量元素中

10、含有42-，42-既作為RB的營養(yǎng)物又對SRB有抑制作用【10】，從試驗運行情況看，全用H2S4調(diào)pH時對產(chǎn)甲烷有明顯抑制作用，用UASB反響器做平行試驗發(fā)現(xiàn)連續(xù)十天沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣，Dr去除率在20以下。全用Hl調(diào)pH時，Dr去除率在40左右，比用混合酸時的去除率低，說明用混合酸調(diào)節(jié)pH值有效降低了S42-和l-對復合厭氧反響器的抑制作用。3.2pH值的影響一般認為產(chǎn)甲烷菌最適宜的pH值范圍為6.87.2之間【11】，但也有一些在偏堿環(huán)境中生長的產(chǎn)甲烷菌，如嗜堿產(chǎn)甲烷桿菌ethanbateriualaliphilu，其最適pH值為8.19.1，織里嗜鹽產(chǎn)甲烷菌ethanhalphiluszhil

11、inae的最適pH為9.2，由于退漿廢水堿性大pH為14,故需要加酸調(diào)節(jié)pH值，厭氧反響器在高pH值8.5左右下仍有良好的去除效果，啟動后期，產(chǎn)氣率到達了0.38v/v.d，含甲烷率為45.2，堿性產(chǎn)甲烷菌發(fā)揮了決定性的作用。出水pH值一直穩(wěn)定在7.8左右.由于退漿水堿度大(4000g/L左右，以a計),一般不會出現(xiàn)VFA的積累酸化現(xiàn)象。實測VFA維持在350g/L左右，儲藏碳酸氫鹽堿度在1000g/L左右，實際運行情況沒有出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。3.3反響器的重新啟動第48d起，停車10天后重新啟動，進水負荷維持停車前不變，水力停留時間延長到12小時，沒有生物固體洗出，第一天去除率為31，比停車前低，

12、但4d以后恢復到了停車以前的程度，且略有進步。4結語4.1UBF厭氧反響器具有啟動快、運行平穩(wěn)的特點，對于處理難生物降解的退漿廢水，在中溫353條件下，系統(tǒng)在進水Dr為4814g/L、HRT8.9h、有機負荷13.3kgD/3.d情況下，Dr去除率為54。4.2用H2S4和Hl混合酸調(diào)節(jié)pH值，保證Dr/S42-大于2，l-小于6g/L，有效降低了S42-和l-對厭氧生物反響器的抑制作用，保證了產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷的反響活性。4.3UBF厭氧反響器在進水高pH值8.5左右下啟動成功，產(chǎn)氣率到達了0.38v/v.d，含甲烷率為45.2，證明了UBF厭氧反響器處理高堿度難生物降解退漿廢水的可行性。參考文

13、獻1LinSHLFentnpressfrtreatentfdesizingasteaterat.Res，199731(8)：205020562Guit.S.R.andVandenBergL.,Perfraneandbiassretentinfanupflanaerbireatrbiningasludgeblanketandfilter,Bitehnl.Lett.,1984,6,1611643周洪波等，UASB和EGSB反響器中厭氧顆粒污泥生物學特性的比擬，應用與環(huán)境生物學報，2000，65,4734764Hutan，.Drtil，Lrafkv,JDer,JBuday,parisnfstartupandanaerbiasteatertreatentinUASB,hybridandbaffledreatr,BipressEngineering,21(1999),4394455S.Sen.andGNDeirer,AnaerbiTreatentfSynthetiTextileasteaterntainingaReativeAzDye,EnvirnentalEngineering,2022,15(7),5956016.陳業(yè)鋼祁佩時劉云芝程樹輝，硫酸鹽對抗生素廢水厭氧生物處理的影響，中國給水排水，2002，18，18227.冀濱弘章非娟史平，克制硫酸鹽復原作用對厭氧消化影響規(guī)律的