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精細化工廢水UASB處理技術

 精細化工與我們的生活息息相關,影響著我們的衣食住行,是當今化工行業主要的創新源動力。然而,精細化工在生產過程中會使用各類化工原料及溶劑,加上其產品附加值較高,合成路線較為繁瑣,因此其會產生大量含有多種污染物種類的廢水。而且,精細化工廢水具有COD濃度高、毒性大、可生化性差及水質不穩等特點,如果不處理排放,會給環境及人類健康帶來嚴重的破壞。上流式厭氧生物反應器(UASB)具有工藝結構緊湊、厭氧污泥濃度高、處理能力大、無混合攪拌設備、水力停留時間短、抗沖擊效果好等優點,結合企業實際工況,本研究采用UASB處理工藝處理某精細化工企業擴產后的廢水。

  1、試驗材料與方法

  1.1 試驗用水

選擇某精細化工企業廢水預處理后的混合水樣為研究對象,其水質指標,如表1所示。

 1.2 主要儀器與設備

  1)電子天平,MS104TS。

  2)氣流烘干器,HG-3。

  3)pH計,雷磁pHSJ-4F。

  4)鼓風干燥箱,DHG-9203A。

  5)紫外分光光度計,UV1902PC。

  6)恒流泵,LABV6。

  7)恒溫水浴鍋,HH-4。

  8)磁力加熱攢拌器,HWCL-3。

  9)加熱器,WLD15S。

  1.3 測定方法(見表2)

1.4 UASB試驗裝置

  UASB試驗裝置分為三大部分,分別為頂部、中間和底部。其中,位于頂部的三相分離器把氣體、固體、液體三者進行有效的分類,是整個UASB裝置最核心及最至關重要的部件??梢哉f,只有具備了三相分離器這個核心部件才能稱得上是UASB,才能保證UASB正常運行。

  本次試驗裝置UASB反應器主要采用有機玻璃制作而成,裝置高1.2m,直徑50mm(外徑),總容積約8L??紤]到反應溫度對試驗影響較大,對裝置外部的筒體進行了保溫。另外,為防止后期甲烷氣體產生較多,可能導致危險,對其設置了收集裝置。本試驗流程裝置,如圖1所示。

2、UASB反應啟動裝置及試驗運行

  UASB反應裝置的啟動過程分初次啟動和再次啟動。其中,初次啟動主要是對接種的污泥進行培養、馴化,再次啟動主要是縮短UASB反應裝置整體啟動時間。根據研究及實踐經驗可知,UASB反應啟動需注意以下六點:1)保持反應器內pH在6~8,促使甲烷菌生成。2)為防止馴化失敗,需對過高COD的進水進行稀釋。3)啟動時應先提高廢水有機負荷,之后再逐步提高水力負荷。4)對懸浮物過高的廢水,應該采取沉降、氣浮等預處理手段降低懸浮物的含量。5)控制進水濃度在500mg/L~1000mg/L。6)不采用循環污泥,剩余污泥不再進入UASB反應器。另外,本試驗UASB反應啟動裝置也應注意。

  2.1 啟動方案

  污泥的培養和馴化一般有同步法和異步法兩種方法。通過對比兩種方法的優劣,結合具體情況,本試驗選擇采用加入適量廢水,讓細菌在繁殖生長中同步適應廢水的同步法。而且在試驗初期,為了能夠讓顆類污泥更有效率的形成,需要對裝置進行一定的控制,控制參數及措施,如表3所示。

2.2 污泥接種運行

  通過對UASB反應裝置處理該企業精細化工廢水的試運行可得:

  1)污泥接種初期(0d~30d)。在污泥接種初期,UASB裝置中幾乎沒有氣體產生,COD的去除效率不高,低于50%,且出水COD不穩定??赡苁怯捎谖勰嘟臃N初期微生物對底物需要有一個適應過程,大多數微生物還未適應環境條件,因此達不到正常新陳代謝水平,不能發揮應有作用。

  2)接種污泥形成期(31d~60d)。在此階段,厭氧細菌得到了有效的生長和繁殖,并有少量的氣體產生,COD去除率不斷提高,可達60%~70%,且出水COD逐漸穩定??赡苁怯捎谖勰嘟涍^上一個階段的馴化過后,體系內的顆類較小和沉降性能較差的污泥基本被淘汰,厭氧細菌得到了有效的生長和繁殖,其通過正常的生長代謝不斷分解并降低COD。

  3)接種污泥成熟期(61d~94d)。在接種污泥成熟期內的第80天,在廢水中原有的及由產酸菌產生的VFA合并分解作用下,COD的去除效率較高,可達到75%~85%,且出水COD已基本穩定??赡苁怯捎谖勰嘟涍^前兩個階段的不斷馴化及生長繁殖,體系中產甲烷的細菌和產乙酸的細菌達到一種平衡狀態,而在這種狀態下,對廢水的處理效果最好。

  2.3 影響COD去除的因素分析

  在試驗期間,對影響COD去除的因素進行了研究,結果如下。

  1)水力停留時間(HRT)。

  本試驗考察了HRT為12h、18h、24h、30h、36h時COD的去除率。結果表明,初期的12h,COD去除率較低,約為60%。當HRT從12h增加到24h,COD去除率上升較快,升至75%。之后,隨著HRT的不斷增大,COD去除率變化不大??赡苁且驗楫斔νA魰r間較短,污染物與活性污泥接觸不充分,甲烷化還沒有完成,因此COD去除率較低??紤]到時間效率,綜合各種因素,確定最佳水力停留時間HRT為24h。

  2)溫度。

  本試驗考察了溫度為20℃、30℃、35℃、40℃時COD的去除率。結果表明,在20℃~35℃,COD的去除率隨溫度的升高而逐漸增大,之后變化不明顯??赡苁且驗槲覀冄芯康氖侵袦貐^域的厭氧細菌,溫度太低厭氧細菌處于凝膠狀態,失去活性,溫度升至35℃時,此時反應內產酸菌和甲烷菌相對平衡,系統有效運行,COD去除率約75%。因此,最終確定最適溫度為35℃。

  3)堿度。

  本試驗考察了堿度為500、800、1100、1400、1700、2000mg/L時COD的去除率。結果表明,COD的去除率隨堿度的升高呈“凸”型拋物線形狀,堿度在1100mg/L時,COD去除率最大,約為75%??赡苁且驗閴A度較低時,不僅甲烷菌的生長受到了抑制,產甲烷菌和產酸菌比例失衡,而且會因緩沖能力不夠而使反應器內消化液的數值偏低,因此COD去除率較低。而堿度較高時,pH值也同步升高,不利于產酸菌的生長,進而得體系失衡,影響去除率。因此,確定最佳堿度為1100mg/L。

  4)pH值。

  本試驗考察了pH值為6、6.5、7、7.5、8時COD的去除率。結果表明,COD的去除率隨pH值的升高也呈“凸”型拋物線形狀,pH值在7時,COD去除率最大,約為75%??赡苁且驗閜H值的變化會影響體系內的微生物生長環境,進而影響生物酶的活性,導致微生物細胞內的代謝發生異常,造成COD去除率較低。由于pH值為7~8時,拋物線右端較高緩,因此,選擇最適宜的pH值是7~8。

  3、工程運行結果

  本次試驗結束之后,經過調試后,最佳運行參數條件為水力停留時間(HRT)為24h,溫度為35℃,堿度為1100mg/L,pH值在7~8時,體系正常運行,UASB運行后COD去除率保持70%以上,平均74.3%,且好氧出水COD皆在300mg/L(國家廢水排放標準)以下,可以達標排放。

  4、結論

  本試驗在某精細化工企業原有工藝基礎上采用UASB工藝,得出如下結論:

  1)找出的最佳參數條件是水力停留時間(HRT)為24h,溫度為35℃,堿度為1100mg/L,pH值在7~8。

  2)本試驗構建的UASB工藝,出水COD<300mg/L(國家廢水排放標準),可以達標排放。

  3)本試驗可靠,可以進一步實踐研究及推廣運行。(來源:山西省長治市環境監測站)

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