厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器( Expanded Granu2lar Sludge Bed,簡稱EGSB)是荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga教授等人在上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(Up - flow Anaerobic Sludge Blanket,簡稱UASB)的研究基礎(chǔ)上開發(fā)的第三代高效厭氧反應(yīng)器,因其具有占地面積小、混合和傳質(zhì)效果好、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1] ,正是具有這些獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢, EGSB反應(yīng)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于處理低溫低濃度污水、中高濃度有機(jī)廢水、含硫酸鹽廢水、有毒、難降解廢水以及麥芽發(fā)酵廢水和酸油廢水等[2-5] 。環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廢水是一種難處理的工業(yè)廢水,其生化性較差,不能直接進(jìn)行好氧處理,須先進(jìn)行厭氧處理。在厭氧情況下,其結(jié)構(gòu)中的大分子好氧難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì),提高了廢水的可生化性的同時,也為后續(xù)處理提供有利的條件。經(jīng)過厭氧處理后,合成的環(huán)氧樹脂分子在酸化菌作用下,分子間的分子鏈被轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂湻肿?存在于廢水中的大量無機(jī)鹽和溶解性有機(jī)物在產(chǎn)酸菌和嗜氫甲烷菌的作用下轉(zhuǎn)化為以CH4、CO2 為主的末端產(chǎn)物。

因EGSB反應(yīng)器處理廢水的啟動對顆粒污泥的要求較高,目前大多采用UASB 反應(yīng)器中培養(yǎng)的顆粒污泥[6]。本次試驗(yàn)采用中試規(guī)模的EGSB反應(yīng)器,研究投加UASB 顆粒污泥的EGSB 反應(yīng)器在處理環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廢水時的運(yùn)行規(guī)律。

1　試驗(yàn)裝置、材料和方法

1.1　試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)用的EGSB 反應(yīng)器采用圓形有機(jī)玻璃制成,反應(yīng)器中反應(yīng)區(qū)高度為3000mm,直徑為200mm,反應(yīng)器總有效容積為112 L,其中三相分離器部分的容積18 L,反應(yīng)區(qū)容積為94 L,沿反應(yīng)器高度設(shè)置10個采樣口。廢水經(jīng)計(jì)量泵由底部進(jìn)入EGSB反應(yīng)器,并從其頂部的三相分離器出水口流出,所產(chǎn)生的氣體先經(jīng)過水封后再由濕式氣體流量計(jì)計(jì)量。

1.2　原水水質(zhì)
本次處理的廢水來自某化工公司,廢水的pH為7. 8, COD 在7 500 mg/L 之間, Cl- 為100 ～174mg/L。

1.3　接種污泥
本次試驗(yàn)的接種污泥來自某污水處理廠成熟的UASB反應(yīng)器中,其SS為37 g/L,VSS為29 g/L。

1.4　試驗(yàn)方法
將試驗(yàn)污泥放入EGSB 反應(yīng)器中,然后用COD為2 000 mg/L的原水稀釋水將其充滿,在試驗(yàn)過程中,采用逐步降低對原水的稀釋倍數(shù)與適當(dāng)提高進(jìn)水少量相結(jié)合的方法,考察反應(yīng)器的運(yùn)行效果。

1.5　分析方法
pH值使用pHS - 3C型精密數(shù)顯pH計(jì)測定;COD采用重鉻酸鉀法測定;懸浮固體(SS)和揮發(fā)性懸浮固體(VSS)采用標(biāo)準(zhǔn)重量法[7] 。

2　結(jié)果分析與討論

2.1　EGSB反應(yīng)器的運(yùn)行過程和結(jié)果

由于廢水的濃度很高(COD = 7 500 mg/L) ,在反應(yīng)器的啟動初期( 1～15 d)為了使污泥對廢水有一定的適應(yīng)性,進(jìn)水濃度維持在2 500 ～3 000 mg/L,并保持水力負(fù)荷在0. 8～1 m /h。在啟動初期,由于部分絮狀和顆粒污泥的洗出導(dǎo)致COD去除率較低,只有60%左右。隨著污泥對廢水的適應(yīng),在后續(xù)運(yùn)行中逐漸提高水力負(fù)荷至3 m /h,廢水的COD去除效率保持在80%以上,出水濃度達(dá)到1 100 mg/L以下,說明水力負(fù)荷在0. 8～3 m /h的范圍內(nèi)完全能夠穩(wěn)定運(yùn)行,反應(yīng)器運(yùn)行變化情況如圖1所示。

2.2　污泥負(fù)荷與污泥量

反應(yīng)器投加了SS為37 g/L 的顆粒污泥1. 92kg,污泥負(fù)荷為0. 23 kgCOD / ( kgSS·d) ,運(yùn)行到第25 d時,污泥量為1. 18 kg,減少了38. 5% ,污泥負(fù)荷也上升到0. 62 kgCOD / ( kgSS·d) 。此時發(fā)現(xiàn)污泥負(fù)荷過大, EGSB反應(yīng)器的處理效果不理想,為了避免污泥流失嚴(yán)重影響試驗(yàn)效果,所以逐步降低污泥負(fù)荷在0. 4 kgCOD / ( kgSS·d)左右。但反應(yīng)器處理效果趨于穩(wěn)定后,結(jié)果發(fā)現(xiàn),污泥流失量開始減少,反應(yīng)器內(nèi)部的污泥床清晰可見,同時在有較好出水的情況下,污泥也在相應(yīng)增長,達(dá)到第90天的2.15 kg,污泥負(fù)荷和污泥量的變化見圖2。

2.3　水力負(fù)荷對運(yùn)行效果的影響

在EGSB反應(yīng)器處理廢水的過程中,水力負(fù)荷是影響廢水污染物去除效果的一個重要因素。近年來國內(nèi)外有一些研究報(bào)道,一般認(rèn)為在通常的條件下采用EGSB反應(yīng)器處理廢水時,控制上升流速在3～5. 5 m /h為宜,這是因?yàn)樯仙魉龠^高致使污泥流失,影響反應(yīng)器的處理效果。但是有的反應(yīng)器在水力負(fù)荷在8～10 m /h時,也能穩(wěn)定運(yùn)行[ 8 - 11 ] 。本試驗(yàn)在運(yùn)行中,控制水力負(fù)荷在0. 8～3 m /h范圍內(nèi)。按水力負(fù)荷0. 8 m /h啟動運(yùn)行后出現(xiàn)顆粒及絮狀污泥的流失,流出的顆粒大多中空。在半月后水力負(fù)荷提高到2 m /h,出水變清但有少量的中空顆粒, 但水力負(fù)荷逐步增加到3 m /h時,反應(yīng)器的處理效果基本保持在80%以上。由此可見,反應(yīng)器在處理廢水時,相對提高水力負(fù)荷有利于提高反應(yīng)器處理效果。

2.4　反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的變化情況
EGSB反應(yīng)器由于不同于UASB的水力狀態(tài),提高水力負(fù)荷,容易使顆粒污泥破碎流失,所以水力負(fù)荷不宜過高,應(yīng)當(dāng)控制在一定的范圍內(nèi),以保持反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。所以控制反應(yīng)器中的水力負(fù)荷及污泥負(fù)荷是控制顆粒污泥結(jié)構(gòu)的最為有效的方法[2] 。

在反應(yīng)器啟動初期,洗出大量的中空顆粒污泥和部分絮狀污泥;當(dāng)負(fù)荷提高到2 m /h,反應(yīng)器內(nèi)污泥顆粒由初期的黑色或灰黑色變成主要為灰色的顆粒污泥;當(dāng)反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)時,顆粒污泥中較小顆粒以灰白色為主,較大顆粒則基本上為黑色;在反應(yīng)后期發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的污泥顆粒呈灰黑且光滑,形狀結(jié)構(gòu)較緊密近似球狀,粒徑在0. 8～2. 5 mm之間,細(xì)菌組成主要是桿菌、絲狀菌和部分球菌。因此,反應(yīng)器內(nèi)的水力負(fù)荷及污泥負(fù)荷的有效控制會大大改善污泥顆粒的結(jié)構(gòu)。

3　結(jié)論

(1)在常溫下,采用EGSB反應(yīng)器處理環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廢水,水力負(fù)荷在0. 8～3 m /h,進(jìn)水COD濃度在2 500～7 500 mg/L的范圍內(nèi), COD的去除率基本在80%以上,反應(yīng)器能夠達(dá)到快速啟動的效果。

(2)運(yùn)行時反應(yīng)器內(nèi)的污泥負(fù)荷穩(wěn)定在0. 4 kg2COD / ( kgSS·D)左右,通過提高水力負(fù)荷,反應(yīng)器內(nèi)污泥量增加明顯,從第25天的1. 18 kg增加到2.15 kg。

(3)反應(yīng)器內(nèi)的水力負(fù)荷可以改善污泥顆粒的生長,使污泥快速適應(yīng)EGSB 反應(yīng)器的運(yùn)行環(huán)境需要先對投加的種泥進(jìn)行適應(yīng)性和生物性選擇。

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