酸化-SBR法處理啤酒廢糟液
論文作者：霍明昕 崔玉波 李曉君 王翠蘭 王海東 林英姿 韓相奎
摘要：通過酸化-SBR法在不同溫度和堿度條件下處理高濃度啤酒廢糟液試驗結果 分析 及其動力學 研究 ，得出該法是一種處理中、高濃度有機廢水的有效 方法 。 對運行條件和參數(shù)進行了較為深入的探討，提出堿度是酸化處理制約因素的觀點。
關鍵詞：酸化 SBR法 有機污水
在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點：①由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積小;②不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大;③對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時，經(jīng)水解反應后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物對基質的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。
1 試驗裝置、材料和方法
1.1 試驗裝置
試驗裝置如圖1。
1.2 材料和方法
酸化柱由有機玻璃制成，內(nèi)裝有益于酸化菌附著生長的彈性立體填料;SBR反應器由有機塑 料制成。首先進行污泥的接種與馴化，在酸化柱和SBR反應器內(nèi)接種某汽車廠污水處理廠的 回流污泥;每日在高位水箱中加入新鮮啤酒廢糟液，其水質條件為：
COD4000～6000mg/L，BOD51650～3600mg/L;同時用Na2CO3調節(jié) 廢水的pH值7～10。廢水經(jīng)高位水箱進入酸化柱(酸化柱有溫控裝置)，在柱內(nèi)停留4h左右，酸化出水經(jīng)收集后定時定量進入SBR反應器停留18h。對酸化柱和SBR反應 器進行監(jiān)測，檢測其進出水COD和污泥情況，同時檢測酸化柱進出水堿度和pH值，15d后效果基本穩(wěn)定，培養(yǎng)馴化完成，進入正式運行階段。試驗表明，廢水酸化效果并非隨廢水在酸 化柱內(nèi)停留時間的延長而增強，停留時間超過4h，COD去除率有所下降，故最佳酸化效果的 停留時間約為4h。
1.3 試驗方案
1.3.1 酸化的試驗方案
試驗主要考察酸化在三個不同溫度(20、24、28℃)和不同進水堿度(500、750、1000mg/L，以CaCO3計，下同)共九種條件下酸化效果和COD去除情況。
1.3.2 SBR反應器試驗方案
COD的去除主要集中在SBR反應器中，該段共設置3個反應溫度：20℃、24℃、28℃。運行參數(shù)分別是：進水0.5 h;曝氣18 h;沉淀1.5h;排水與閑置4.0h。
2 結果分析和討論
2.1 酸化的結果分析與討論
2.1.1 酸化對COD的去除情況
在給定溫度和堿度組合下，酸化對進水COD均有一定的去除率。在4h停留時間內(nèi)，平均每小時去除COD250mg/L左右，整個酸化階段COD去除率達12%～25%。在所試驗的三個不同溫度條件下，達到酸化效果的最佳堿度是750mg/L，而最佳溫度是24℃。
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日期
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水箱水
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酸化柱出水
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SBR反應器出水
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COD(mg/L)
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BOD5(mg/L)
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BOD5/COD
|
COD(mg/L)
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BOD5(mg/L)
|
BOD5/COD
|
COD(mg/L)
|
BOD5(mg/L)
|
BOD5/COD
|
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1998-04-27
|
4488.3
|
2421.3
|
0.539
|
3019.1
|
2704.5
|
0.896
|
96.9
|
20.4
|
0.211
|
|
1998-05-03
|
4393.8
|
2279.1
|
0.519
|
3109.8
|
21138
|
0.680
|
81.8
|
29.2
|
0.387
|
|
1998-05-12
|
4338.6
|
2056.4
|
0.474
|
3249.7
|
2308.6
|
0.710
|
79.4
|
11.6
|
0.146
|
|
1998-05-22
|
5417.9
|
2902.5
|
0.536
|
4179.3
|
2670.7
|
0.639
|
88.6
|
16.7
|
0.188
|
|
1998-05-28
|
4505.9
|
2587.9
|
0.547
|
3443.8
|
2271.5
|
0.660
|
83.6
|
6.50
|
0.077
|
|
1998-06-02
|
4715.6
|
2145.6
|
0.455
|
3289.4
|
2332.7
|
0.709
|
74.7
|
10.5
|
0.141
|
|
1998-06-15
|
4693.1
|
2182.1
|
0.465
|
3129.3
|
2476.2
|
0.791
|
76.6
|
8.40
|
0.110
|
|
1998-06-30
|
4430.7
|
2673.4
|
0.603
|
3188.6
|
2704.4
|
0.848
|
76.2
|
19.8
|
0.260
|
|
1998-07-09
|
4931.3
|
2342.9
|
0.475
|
3692.7
|
2761.2
|
0.748
|
98.6
|
21.3
|
0.216
|
|
平均值
|
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|
0.520
|
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0.740
|
|
|
0.190
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2.1.2 堿度對酸化效果的 影響
酸化效果也可以通過檢測進出水堿度的變化情況來觀察。進水堿度越大，出水堿度越小，說明酸化效果越好。不同溫度、不同進水堿度條件下出水堿度的變化情況如圖2。
可見，在進水堿度<500mg/L時，隨著進水堿度的增大出水堿度減小。當進水堿度超過500mg/L時，隨進水堿度增大，出水堿度亦增大。本試驗最佳堿度范圍是500～750mg/L，在此堿度范圍之內(nèi)，酸化效果比較理想。堿度過高反而使酸化系統(tǒng)運行不好，甚至導致酸化菌死亡。原因可能是微生物對含氮有機物同化的氨化作用起到了 自然 的緩沖作用。此外，溫度對酸化效果也有一定影響，溫度過高、過低均不利于酸化，本試驗最適宜溫度是24℃。
由表1可見，酸化柱進水的平均BOD5/COD=0.52,酸化柱出水的平均BOD5/COD=0.74，通過酸化可生化性提高了0.22，而廢水在酸化柱內(nèi)的停留時間僅有4h，酸化效果是較理想的，這就為后續(xù)的SBR生物處理創(chuàng)造了非常有利的條件。
2.2 SBR反應器結果分析
2.2.1 SBR反應器對進水COD的去除
本試驗條件下，SBR反應器進出水COD隨時間的變化曲線如圖3所示。
由圖3可見，雖然進水有機物濃度變化幅度較大，但出水較為穩(wěn)定，波動較小，系統(tǒng)耐沖擊負荷能力較強。
在本試驗的容積負荷3.60～6.24kg/(m3·d)范圍內(nèi),COD的去除率變化在94%～99%之間。這說明用酸化—SBR法處理啤酒廢糟液效果比較理想，雖然進水濃度在4000～6000 mg/L之間波動很大，但出水的達標率仍然較高[執(zhí)行標準：污水綜合排放國家標準(GB8978—1996)一級標準]。然而當COD負荷超過6.24kg/(m3·d)后，COD去除率偏低，出水COD達標率低的趨勢也較明顯。
2.2.2 酸化效果對SBR反應器處理效果的影響
試驗中，SBR反應器對進水COD去除率的好壞直接受酸化效果的影響，酸化效果好，去除率高，反之就低。其去除率最大值出現(xiàn)在：T=24℃，堿度500～750mg/L，此時去除率超過99%。
3 結論
①酸化—SBR法處理高濃度啤酒廢糟液效果比較理想，去除率均在94%以上，最高達99%以上。
②酸化—SBR法處理中高濃度啤酒廢糟液，酸化至關重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性;其二是對有機物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接 影響 SBR反應器的處理效果，有機物去 除主要集中在SBR反應器中。
③酸化—SBR法處理啤酒廢糟液受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度是24℃，最佳堿度范圍是500～750mg/L。視原水水質情況，如堿度不足，采取預調堿度 方法 進行本工藝處理;若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調整，若溫度差別較大，視具體情況而定。
參考 文獻 ：
[1]Griffiths P.High Performance Nutrient Removal without Prefermentat ion[A].IAWQ 19th Biennial International Conference[C].Vancouver,1998.
[2]陳新宇等.水解酸化—生物接觸氧化法處理難降解丁苯橡膠廢水的 研究 [J ].給水排水，1997，(2)：32-35.
[3]張森林等.酸化—序列活性污泥法處理TMP生產(chǎn)廢水[J].給水排水，1995，(8)：20-21.
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