一、隨著我國食品工業(yè)的發(fā)展壯大，馬鈴薯加工產(chǎn)生的大量生產(chǎn)廢水組分變得更加復(fù)雜多樣化,廢水中含有淀粉、各種糖類、多種氨基酸、脂肪、有機(jī)酸、維生素以及酶類、茄素等,每加工1 t 淀粉,需要加入0.5～1.5 倍的軟化水,直接排入水體危害生態(tài)環(huán)境,為此馬鈴薯廢水處理備受環(huán)保人員的重視。目前國內(nèi)外對于馬鈴薯加工廢水處理有以下幾種方法:純氧曝氣法、自然處理法及生化處理法。純氧曝氣由于成本相對較高、停留時間長,限制了其推廣;自然處理法需要較大的用地,且受到自然因素的影響。由于馬鈴薯加工廢水有機(jī)物濃度較高、生化性良好,采用生化法處理具有良好的效果,并且應(yīng)優(yōu)先考慮采用厭氧生物法作為去除有機(jī)物的主要手段。厭氧處理不僅可以去除大量的有機(jī)污染物,同時能夠回收大量的沼氣能量。采用UASB反應(yīng)器(升流式厭氧污泥床) 在中溫條件下運(yùn)行,具有較高的負(fù)荷及去除率,該試驗(yàn)旨在為馬鈴薯加工廢水處理工業(yè)化裝置提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)情況

二、試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)：1、試驗(yàn)裝置　厭氧試驗(yàn)采用UASB 反應(yīng)器,其系統(tǒng)構(gòu)造見圖1 ,共分為3 個部分:三相分離器、懸浮污泥層區(qū)和污泥區(qū)。反應(yīng)器的內(nèi)徑90 mm,總有效容積為3 L ,溫度控制在(37 ±2) ℃,廢水通過定量泵由反應(yīng)器底部注入,自頂部溢流出水,所產(chǎn)生的沼氣流經(jīng)三相分離器自反應(yīng)器頂部沼氣排出管排出,經(jīng)洗氣瓶洗后計(jì)量。

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)： 2、試驗(yàn)方法

2.1污泥接種。接種污泥為處理檸檬酸廢水的顆粒污泥(含水率= 90 %,密度約為1.20×103 kg/ m3) ,接種量為反應(yīng)器容積的1/3。

2.2廢水處理。馬鈴薯加工廢水水質(zhì):COD、BOD5 、NH3-N、TP分別為:30 000～40 000、20 000～30 000、48～64、60～85 mg/ L ,pH值為5～6。由于原水的水質(zhì)還不能夠滿足UASB 進(jìn)水要求,故需要調(diào)節(jié)pH值來對原水進(jìn)行處理。

2.3分析項(xiàng)目與方法。COD 采用重鉻酸鉀法測定;pH 值采用玻璃電極法測定;溫度用溫度計(jì)測量;堿度采用滴定法測定。每天只對反應(yīng)器的進(jìn)出水COD、pH 值、溫度進(jìn)行連續(xù)測定,揮發(fā)性脂肪酸依據(jù)需要不定期地進(jìn)行測定。

3、結(jié)果與分析

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)： 3.1進(jìn)出水COD 去除率與時間的關(guān)系　由于原水的COD為30000～40000 mg/ L 且pH 值為5～6 ,較高的有機(jī)物濃度和微偏酸性容易使微生物在厭氧處理過程中受到抑制,為了保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行,試驗(yàn)初期將馬鈴薯廢水COD 稀釋到5000 mg/ L ,且利用碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 值為7～8 ,水力停留時間控制在24 h ,為了維持中溫厭氧微生物的較高活性,溫度用溫度控制器控制在(37 ±2)°C。試驗(yàn)中期通過增大進(jìn)水濃度來提高負(fù)荷,整個試驗(yàn)進(jìn)出水COD 濃度及去除率變化曲線見圖2。

由圖2 可知,厭氧的進(jìn)水COD逐步由5000 mg/ L 增加到30000 mg/ L ,盡管反應(yīng)器的進(jìn)水流量不穩(wěn)定,但是整體廢水COD 的去除率一直保持在85 %以上,并且在該范圍內(nèi),出水的揮發(fā)酸(VFA) 變化很小,低于3 mmol/ L。由此可見,高濃度的馬鈴薯廢水是適合厭氧菌生長的,接種厭氧顆粒污泥,UASB 可以實(shí)現(xiàn)快速啟動,并能夠保持較高的厭氧效果。

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)： 3.2進(jìn)出水pH值變化　pH值是影響厭氧產(chǎn)甲烷菌生長和繁殖的一個重要因素,由于馬鈴薯廢水呈酸性,在系統(tǒng)初期的運(yùn)行過程中為了保證產(chǎn)甲烷菌的生存環(huán)境,進(jìn)水時每天加入5g 的碳酸氫鈉調(diào)節(jié)進(jìn)水pH 值為6. 8～7. 2 ,測定出水pH值為7. 0～8. 0。由圖3可知,隨著污泥對馬鈴薯廢水適應(yīng)性的增強(qiáng),在后期運(yùn)行過程中進(jìn)水的pH 值< 6. 5 ,系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn)酸堿度之間的平衡,維持了產(chǎn)甲烷菌的生存環(huán)境,節(jié)省藥劑投加。

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)： 3.3容積負(fù)荷與產(chǎn)氣量的關(guān)系　當(dāng)反應(yīng)器的容積負(fù)荷COD為5 kg/ (m3?d) ,日產(chǎn)氣量約為8. 8 L ,隨著負(fù)荷的不斷提高,日產(chǎn)氣量也不斷地增加,當(dāng)UASB 容積負(fù)荷COD 增至30kg/ (m3?d) 時,產(chǎn)生沼氣也升高到了55.6 L/ d。由此可見,反應(yīng)器內(nèi)厭氧微生物生長正常,產(chǎn)甲烷菌活性高,產(chǎn)氣能力較強(qiáng),對于高濃度馬鈴薯廢水具有較好的降解效果。在35～40℃,每去除1 kg 的COD 產(chǎn)生的沼氣量為0. 60～0. 69 m3 ,大量的沼氣產(chǎn)出也為工程應(yīng)用提供了經(jīng)濟(jì)參考價值。容積負(fù)荷與產(chǎn)氣量的變化關(guān)系見圖4。

馬鈴薯加工廢水水質(zhì)： 4、結(jié)論與討論

(1) 采用中溫UASB反應(yīng)器處理馬鈴薯加工廢水,具有容積負(fù)荷高及去除率高等優(yōu)點(diǎn)。在反應(yīng)器進(jìn)水濃度COD 容積負(fù)荷保持在30 kg/ (m3?d) ) 以上時,COD去除率仍可達(dá)到85 %以上,為后續(xù)處理打下良好的基礎(chǔ)。

(2) 馬鈴薯廢水偏酸性,當(dāng)UASB達(dá)到高的有機(jī)負(fù)荷時,厭氧反應(yīng)器可以利用自身的調(diào)節(jié)作用維持堿度平衡,減少了廢水調(diào)節(jié)pH值的費(fèi)用。

(3) 對于該試驗(yàn)來說,關(guān)鍵在于產(chǎn)甲烷過程,從試驗(yàn)的反應(yīng)情況來看,只有當(dāng)產(chǎn)甲烷菌活性達(dá)到較高水平的情況下,COD 的去除率明顯提高。

(4) 通過該試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可以用來進(jìn)行厭氧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

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