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水解酸化- UASB- SBR 工艺处理改性淀粉废水研究 陈日祥 佛山市顺德区环境保护监测站, 广东 顺德 528300 摘要 以 3种高浓度改性淀粉废水 氧化淀粉、酯化淀粉和醚化淀粉 为研究对象, 采用水解酸化-上向流厌氧生物法 UASB -活性污泥法 SBR 组合工艺, 从设计、调试、运行和技术分析来研究该工艺的可行性。 研究结果表明 该工艺 处理改性淀粉废水是可行的, 对不同种类的改性淀粉废水具有较强的适应性。 关键词 改性淀粉废水 水解酸化-UASB -SBR 工艺 颗粒污泥 1 概况 顺德高峰精细化工有限公司是以 3 种改性淀粉 为生产产品 ,3 种改性淀粉废水性质有很大区别。通 过调查该公司生产工艺各环节 ,结合该公司的生产规 模和厂方要求, 确定水量为 170 m 3 d, 并得出 3 种改 性淀粉废水原水水质 ,见表 1。 表 1 改性淀粉废水水质mg L 除 pH 外 项目氧化淀粉废水酯化淀粉废水醚化淀粉废水排放标准 pH4 . 2～ 7. 15 . 1～ 6 . 84 . 5～ 7 . 06～ 9 CODCr 2 000～ 6 0006 500 ～ 11 0007 000～ 12 5000130 BOD5 900 ～ 2 2002 400～ 5 2002 200～ 5 60060 SS900 ～ 1 3001 000～ 1 500800～ 1 400100 2 工艺流程的选定 该废水具有 CODCr、BOD5较高 , 可生化性好, SS 沉降性能好等特点 ,结合其它淀粉污水实践经验, 本 着投资低 、 运行费用低、 去除效率高原则 ,确定工艺流 程见图1 。 图 1 废水处理站工艺流程图 3 主要构筑物、设备 调节池 钢结构 调节池总容积 68 m 3 ,有效容 积为 56 m 3 , 设计流量 170 m 3 d,停留时间 8 h。 沉淀池 钢结构 沉淀池设计流量 170 m 3 d, D 3. 0 m , H 4. 5 m, 停留时间 8 h 。 水解酸化池 钢结构 水解酸化池总容积 54 m 3 ,有效容积 48 m 3 , 设计流量 170 m 3 d, 停留时间 6. 8 h ,布水系统 12 m 3 。 UASB 反应器 钢结构 UASB 池总容积190 m 3 , 有效容积 182 m 3 ,设计流量 170 m 3 d ,COD Cr容积负荷 5. 0 kg m 3d, 布水系统 28 m3 , 三相分离器 3 组 ,水封 器1 台 ,沼气产量 410 m 3 d,污泥产量 66 kg d。 SBR 反应 器 钢结 构 , 2 座 单 池 总容 积 67. 5 m 3 , 总容积135 m 3 , 设计流量 170 m 3 d, 周期进水 量 单池 28 m 3 ,污泥产量 12 kg d ,采用三叶罗茨风机 鼓风曝气, 曝气头 64 个 。 4 工程调试过程的控制方式 UASB 启动过程根据 UASB 反应器出水的 pH 值、 挥发酸 VFA 、 碱度的变化 ,同时以反应器前后 CODCr 和 BOD5变化情况 去除率 , 按照逐渐提高反应池有 机负荷的原则, 直至满负荷运行为止 。 水解酸化池的流量是根据 UASB 反应器所需的 停留时间来决定 。调试结果表明 好氧污泥厌氧化 后,水解酸化池的水解酸化菌一直保持相当高的效 力。水解酸化池的 VFA 明显升高, pH 明显下降, CODCr和 BOD5的去除率都保持一定水平 。 SBR池的启动和投入运行时间较快。设计采用 2 座相同SBR池并联使用 ,2 座 SBR 池同时调试。为 了缩短时间 ,把活性污泥的培养与驯化 2 个阶段结合 进行 。 5 运行结果 5. 1 工程调试运行结果 UASB 池和 SBR 池 CODCr和 BOD5变化情况见 图2 至图5 。 图 2 UASB厌氧池 CODCr去除率变化 18 环 境 工 程 2005年 4 月第23 卷第2 期 图 3 UASB 厌氧池 BOD5去除率变化 图4 SBR 池 CODCr去除率变化 图5 SBR 池 BOD5去除率变化 5. 2 工程验收监测结果 通过对废水进入组合工艺之前和经过组合工艺 处理后的废水进行水样监测, 从表 2 可以看出 ,经过 水解酸化- UASB-SBR 组合工艺处理后的改性淀粉废 水,pH 、 CODCr、BOD5、SS 等指标都达到了排放标准。 见表 2。 表 2 组合工艺对改性淀粉废水处理效果 日期 月. 日 水温 ℃ pHCODCr mgL- 1BOD5 mgL- 1 SS mgL- 1 进水出水进水出水进水出水进水出水 10 . 09265. 257. 826 437762 714241 26385 10 . 10324. 877. 686 187822 578281 47294 10 . 11345. 957. 745 3581052 487181 12571 10 . 12316. 127. 497 025812 820231 26868 10 . 13355. 557. 596 8571122 324261 27880 6 运行结果讨论 6. 1 pH 值对UASB 和 SBR 反应器的影响 厌氧反应器中 pH 值和其稳定是非常重要的, 产 甲烷菌 pH 最适宜 pH 值范围为 6. 8～ 7. 2。如果 pH 低于 6. 3或高于 7. 8,甲烷化速率降低 。产酸菌的 pH 范围为 4. 0 ～ 7. 0, 超过甲烷菌的最佳 pH 范围, 酸性 发酵可 能超过甲 烷发酵 , 结果 反应器内将 发生 “酸化” 。 工程运行时 UASB 曾出现酸化现象。2002 年 4 月 ,厌氧系统刚刚启动后不久 , 水解酸化池进水 CODCr为1 500 mg L, 厌氧系统去除率为 75, 由于操 作失误,过快提高进水 CODCr浓度至4 250 mg L ,导致 了 UASB 池出现酸化现象, 出水 pH 为 5. 2, VFA 为 1 520 mg L ,后来采取取出部分污泥 ,同时加入新鲜污 泥和一部分碳酸氢钠, 通过 12 d 的污泥驯化 ,UASB 酸化得到控制。 在工程调试中, 由于不同品种的改性淀粉废水水 质的不同 , 其后续 SBR 工艺出水出现了不同情况。 在醚化淀粉废水处理调试时, UASB 后续工艺 SBR 出 水出现 pH 值偏低, pH 值为 5. 8, 导致出水 CODCr升 高,后来通过投加少量石灰水到 SBR 调节 pH 值到 7. 0～ 7. 5,出水 CODCr浓度很快降低,达到排放标准。 在酯化淀粉废水处理调试时出现了另一种情况 UASB 后续工艺 SBR出水出现 pH 值偏高, 导致出水 CODCr浓度也升高。后来通过逐渐减少 UASB 进水石 灰的投加量 ,最后尽可能通过出水回流来控制 UASB 出水碱度, UASB 出水 pH 值变化不大, 但 SBR 出水 pH 值降到了 7. 0～ 7. 5, 出水 CODCr稳定达标。 通过控制 UASB 反应器进水和出水的 pH 值来保 持UASB 反应器处理效果的稳定性。进水 pH 值控制 可采用往水解酸化池出水投加 NaHCO3和 UASB 回流 的方式结合进行 。本工程运行时, 除 UASB 出现以上 酸化现象外 ,其余时间都把 UASB 进水 pH 值控制在 6. 4～ 7. 2, 出水 pH 值控制在 6. 8 ～ 7. 5。SBR 运行结 果表明 SBR 进水的 pH 值 6. 5 ～ 7. 3, 出水的 pH 值 7. 0～ 7. 5 时,SBR 能保持高的去除效率 。 6. 2 接种污泥的类型对颗粒化的影响 在本实验中 ,采用佛山市镇安污水处理厂的好氧 活性污泥作为接种污泥, 并成功实现污泥颗粒化。实 践表明 由于好氧污泥中缺乏大量的厌氧菌种, 在连 续进料前应进行一定时间驯化 也可同时与低浓度的 废水驯化 ,以实现污泥中的微生物由好氧菌群占优 势到厌氧菌群占优势的转化。同时从颗粒化进程来 看,好氧污泥远没有厌氧硝化污泥生长迅速。 6. 3 水力负荷对颗粒化的影响 适时调整水力负荷, 对促进颗粒污泥的形成是重 要的 。水力负荷对 UASB 反应器的影响主要是水力 选择作用, 高水力负荷可以淘汰沉降性能差的絮状污 泥,而保留沉降性能好的污泥 。 本工程调试启动初期采用较小的水力负荷,有利 于形成颗粒污泥的初生体。当出现一定数量的颗粒 污泥后 ,提高水力负荷可冲出部分絮状污泥 ,而使密 度较大的颗粒污泥沉降到反应器底部,形成颗粒污泥 层。这部分污泥可首先获得充足的营养而较快地增 19 环 境 工 程 2005年 4 月第23 卷第2 期 长; 水力负荷提高到 0. 5 m 3 m2h,可以冲走大部分的 絮状污泥 ,污泥能够实现颗粒化。提高水力负荷不能 过快 ,否则大量絮状污泥的过早淘汰会导致污泥负荷 过高 ,影响反应器的稳定运行 ,并有产生酸化的危险。 6. 4 污泥跑失分析 UASB 启动过程必须充分地洗出污泥中较轻的污 泥,保存较重的污泥, 以推动颗粒污泥的过程。本工 程实际调试出现了 2 种不同污泥跑失现象 一种是污 泥本身的性质不好 ,在低负荷运行时发生流失 ; 另一 种则是在水力负荷、容积负荷太高的情况下引起污泥 膨胀 。污泥流失其沉降性能差 ,应该让它们流失或主 动排放,这些污泥是不利于颗粒化进程 。而膨胀跑泥 是由于水力负荷过高或污泥负荷过高, 而被冲出反 应器 。 6. 5 UASB 反应器产气情况 厌氧反应器 UASB 的产气情况可用来评价废水 中CODCr的去除情况。随着系统进水有机负荷的不 断提高,厌氧反应器的产气量也在不断增加。在实验 的进行过程中, 产气状况的好坏主要取决两个方面 处理负荷和去除情况 。根据产气情况的好坏可以反 推出厌氧系统处理的状况 。本工程在进入负荷稳定 运行阶段后,UASB 的产气负荷约 5. 60 m 3 m3d。 6. 6 UASB 反应器 CODCr去除率与有机负荷变化 关系 系统稳定运行后 ,以改变有机负荷来考察 UASB 反应器CODCr去除率的变化 。见图 6。 图 6 UASB 反应器 CODCr去除率与容积负荷关系 由图 6可知 在一定的有机负荷范围内, 有机负 荷的改变对UASB 反应器 CODCr, 去除率影响不大 ,但 超出系统的最大负荷时 ,CODCr去除率下降得很快。 由于是第 1 次处理改性淀粉废水, 本工程 UASB 设计 CODCr负荷为 5. 0 kg m 3d, 设计运行结果表明 COD Cr 有机负荷可以达到 8. 0 kg m 3d, 当超出 8. 0 kg m3d 时,CODCr去除率下降得很快。 6. 7 温度对工程运行结果的影响 水温对水解酸化池 、 UASB 池和 SBR 池中的细菌 微生物有着较大的影响。整个工程运行期间 ,改性淀 粉原水水温在 15～ 43 ℃之间变换 ,原水通过调节池 后,反应器的去除效率表明 原水水温在此范围内变 化对整个实验进行影响不大。由于工程运行期较短, 并没有经过冬季的变化, 因此对整个系统在低温下运 行应该继续进行研究 。 7 结论 1 将水解酸化、UASB 和 SBR 处理单元进行组 合,使处理流程简洁。采用该工艺既降低处理成本, 运行费用也较低 。 2 顺德高峰精细化工有限公司的废水处理工程 调试完毕后, 从长时间的正常运行监测结果看 , 其 CODCr、 BOD5、 SS 等指标都达到国家和广东省地方废 水污染物的二级排放标准 。 3 综合研究和实践结果表明 采用水解酸化- UASB -SBR 处理改性淀粉废水是可行的 , 对 CODCr、 BOD5和SS 等具有较好的去除效果 ,为以后更多品种 的改性淀粉废水处理提供了参考和借鉴 。 4 不同生产品种废水性质变化较大 ,而且调试 是采用好氧活性污泥来培养颗粒污泥,导致整个调试 时间较长 约 150 d 。本实验中醚化淀粉废水处理出 现了适应慢 、 处理效果差现象 ,建议深入研究原因 ,对 其机理作一定的探讨 。 5 采用厌氧活性污泥和颗粒污泥进行两相厌氧 的启动 ,争取缩短启动时间 , 同时深入研究 UASB 反 应池的运行特点和处理效果。 参考文献 1 邓宇. 淀粉化学品及其应用. 北京 化学工业出版社, 2002. 3 1 . 2 王凯军等著. UASB 工艺的理论与工程实践. 北京 中国环境出版 社, 2000. 12 1 143. 3 [ 美] R. E.斯皮思著, 李亚新译. 工业废水的厌氧生物技术. 北京 中国建筑工业出版社,2001. 4 1 97～ 98. 4 陈明东. 强化 UASB 处理效率的研究. 工业水处理, 1999. 19 1 . 5 贺晓红, 祝万鹏, 杨志华. 常温纵向折流套筒式厌氧污泥床反应器 处理淀粉废水研究. 中国给水排水, 1998. 24 03 . 作者通讯处 陈日祥 528300 广东佛山市顺德区大良新宁路 55 号 顺德环境监测站 电话 0757 22380390 E -mail ri8290sohu. com 2004- 08-25 收稿 20 环 境 工 程 2005年 4 月第23 卷第2 期 RESEARCH ON TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED YELLOW RIVER WATER USING A COMBINED PROCESSXie Shuguang et al7 Abstract The treatment of slightly polluted Yellow River water was investigated using a combined process. CODMnand UV254could be effectively reduced by biological pretreatment unit and conventional treatment unit. Addition of ozone could greatly improve CODMnand UV254 removal efficiency by advanced treatment unit. Moreover, each unit of the combined process could effectively remove alga, chlorophyll a Chla and chloro precursors. Ammonia removal by bio -ceramic filter was high. During the period of ozone addition ammonia removal by advanced treatment unit became worse. The final effuent nitrite remained less than 0. 003 mg L, sometimes even below detection limit. Keywords combined process, the Yellow River, biological pretreatment, advanced treatment and ozonation TREATING BIO-PHARMACEUTICAL WASTEWATER BY HYDROLYTIC -ACIDIFICATION AND TWO-STAGE CONTACT OXIDATIONYu Hongbing et al9 Abstract This paper prsents exploratory results on the association of hydrolytic -acidification as a pre -treatment and two -stage contact- oxidation for treatment of bio -pharmaceutical wastewater. The system has been operated for two years, during which the mean removal efficiency in term of CODCr, BOD5and SS were respectively 90. 7, 92. 4 and 87. 6. The final effluent presents the following mean characteristics CODCr80. 6 mg L, BOD515. 1mg L, SS23. 7mg L. The results demonstrate thathydrolytic -acidification and two -stage contact -oxidation can be a system of being operated for a longtime and stably. Keywords hydrolytic -acidification, two -stage, contact -oxidation and biopharmaceutical APPLICATIONOFTWO-STAGEBIOLOGICALAERATEDFILTERINWASTEWATER TREATMENT PLANT OF SHENGYANG FAIRY RIVERLiang Yanqiu et al 11 Abstract The process of two -stage biological aerated filter is applied in wastewater treatment plant of Shenyang Fairy River, which hasmany advantages, such as small volume, high treatment efficiency, better quality of effluent, simple technique; bio -logical oxidation and absorbing SS can be done in the same location. Not only can this process remove organic pollutants efficiently, but also remove nitrogen. For this process needs no secondary settling pond, so investment is lower, and operation is autocontrol, so running cost is lower too. Keywords biological aerated filter, wastewater teatment plant and denitrogenation PROJECTEXAMPLEOFTREATINGPRINTEDCIRCUITBOARDWASTEWATERBY ELECTROCHEMICAL -CONTACT OXIDATION PROCESSHuang Debing et al 13 Abstract It is introduced that a project example of treating the wastewater of printed circuit board PCBby electrochemical -biocontact oxidation. The running results show that the removal rates of Cu2 and CODCrare over 99 and 87 respectively after the wastewater is treated by this process. The process features simple operation and stable running ,whose effluent can meet the standard. Keywords electrochemical technique, biocontact oxidation, PCB wastewater, acidification treatment and coagulation by piping TREATMENT OF DYEINGWASTEWATER BYPHYSICOHEMICAL THREE - STAGE BIOCHEMICALPHYSICOCHEMICAL PROCESSJi Jianhong 16 Abstract The wastewater from a printery featureshigh concentration, high colority and high content of organics difficult to degrade. The use of only chemical or biological does not give good results of treatment. A physicochemical three -stage biochemical physicochemical processwas used in a printery in Jiangyin to treat the wastewater from the dyeing process with a design capacity of 360 m3 d. If the CODCr, BOD5, SS and colourity of the inluentwere 2 000～ 3 000 mg L, 600～ 700mg L, 350～ 500mg L and 500～ 1 000 times respectively, the effluent can steadily meet the first-class of wastewater discharge standard after treatment. Keywords wastewater from dyeing process, treatment of wastewater, chemical coagulation, hydrolytic acidification, activated slude and contact oxidation STUDYONTREATMENTOFMODIFIED -STARCHWASTEWATERBYHYDROLYTIC ACIDIFICATION -UPFLOWANAEROBICSLUDGEBED -SEQUENCINGBATCHREACTOR PROCESSCheng Rixiang 18 Abstract In this paper, the hydrolytic acidification-UASB -SBR process was used to treat three kinds of modified -starch wastewaters oxidized starch, esterified starch and etherified starch. The feasibility of this process was researched from design, debugging , operation and technical analysis. The result showed that the process is feasible in modified-starch wastewater treatment and it has a high adaptability to different kinds of modified-starch wastewaters. Keywords modified-starch wastewater, hydrolytic acidification-UASB -SBR process and particulate sludge 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 2,Apr. ,2005