黎 洪 黃 偉 孫 偉

（1.崇左市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣西 南寧 530001；2.桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，廣西 桂林 541004；3.廣西環(huán)境工程與保護(hù)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004）

UASB-SBR聯(lián)合工藝處理木薯淀粉廢水研究

黎 洪1，3黃 偉2，3孫 偉2，3

（1.崇左市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣西 南寧 530001；2.桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，廣西 桂林 541004；3.廣西環(huán)境工程與保護(hù)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004）

木薯淀粉廢水是酸性高濃度有機(jī)廢水，在進(jìn)水COD 為11800－14700 mgL-1，BOD為7210－96300 mgL-1，SS為4430－5230 mgL-1，色度50倍，pH值為3.5條件下，使用UASB和SBR聯(lián)合工藝對(duì)規(guī)模100t/d的淀粉進(jìn)行處理，UASB停留5h，SBR為8h。實(shí)驗(yàn)表明，各主要指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

UASB-SBR聯(lián)合工藝；廢水處理

木薯在生產(chǎn)淀粉過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢水，廢水中有機(jī)物含量較高，若不經(jīng)過(guò)處理直接排放，其水中所含有機(jī)污染物進(jìn)入水體后迅速消耗水中的溶解氧造成水體缺氧，影響水生動(dòng)物生存，同時(shí)廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產(chǎn)生臭氣，惡化水質(zhì)，因此對(duì)木薯淀粉廢水進(jìn)行治理將有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（一）廢水水質(zhì)、水量

每生產(chǎn)1噸淀粉約產(chǎn)生10～20m3的廢水，廢水中主要成份為淀粉、蛋白質(zhì)和糖類，有機(jī)物含量較高。一般條件下，COD值為 8000～30000mg.L-1；BOD值在 5000～2000mg.L-1、SS值為 3000～5000mg.L-1；pH值為 4～6、BOD/COD為 0.625～0.66，屬于酸性高濃度可生化廢水。廢水設(shè)計(jì)規(guī)模2000m3/d，處理水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。表 1為木薯淀粉廢水治理工程進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 木薯淀粉廢水治理工程進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

（二）廢水處理工藝流程

1.處理工藝

采用調(diào)節(jié)池+UASB反應(yīng)器+SBR好氧池相結(jié)合的處理工藝處理廢水，污水及污泥處理工藝流程如圖1所示。

圖1 污水及污泥處理工藝流程

2.工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明

生產(chǎn)廢水經(jīng)機(jī)械格柵截留大塊懸浮物，進(jìn)入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)池設(shè)有機(jī)械攪拌裝置，通過(guò)酸堿劑、回流液和機(jī)械攪動(dòng)使原水混合均勻，并使廢水 pH值達(dá)到中性。出水進(jìn)入 UASB反應(yīng)器，在反應(yīng)器中產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的作用下，大部分的有機(jī)物分解為元機(jī)小分子物質(zhì)和甲烷，剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池，甲烷可以通過(guò)三向分離器收集，凈化處理后可作為能源供生產(chǎn)或排放；出水則進(jìn)入 SBR進(jìn)行好氧生物處理，以進(jìn)一步降解水的有機(jī)物。

調(diào)節(jié)池、UASB、SBR等處理單元產(chǎn)生污泥排入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，提高污泥的含固率，使污泥含水率低于95%，污泥經(jīng)濃縮后進(jìn)入污泥脫水進(jìn)行機(jī)械脫水，產(chǎn)生泥餅外運(yùn)，污泥濃縮池、上清液及機(jī)械壓濾液回流至調(diào)節(jié)池再繼續(xù)處理。

（三）各主要構(gòu)筑物

1.調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池采用矩形對(duì)角線出水，廢水由左右兩側(cè)進(jìn)入池后，經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間流到出水槽，設(shè)置機(jī)械攪拌裝置，主要阻止廢水中懸浮物質(zhì)的沉淀。調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積為500m3，停留為6h。

UASB反應(yīng)器采用半地下工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，確保池內(nèi)厭氧狀態(tài)并防止臭氣散逸，UASB池上部采用蓋板密封，出水管和出氣管分別設(shè)水封裝置。由于SBR的水回流，此時(shí)UASB水量為3000m3/d，反應(yīng)區(qū)容積為3300m3，采用3座UASB并聯(lián)運(yùn)行，處理水量為125m3/h，在常溫條件下運(yùn)行，COD容積負(fù)荷為5.0kg/(m3.d)，反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間為8.0h。

2.SBR反應(yīng)器

采用兩個(gè)SBR反應(yīng)器并聯(lián)進(jìn)行，一個(gè)反應(yīng)池進(jìn)水完成后，停止進(jìn)水，在進(jìn)行曝氣、沉淀、出水等工藝時(shí)，另一反應(yīng)池進(jìn)行水，反應(yīng)池容量為 1500m3，BOD污泥負(fù)荷0.3kg/kg.d，運(yùn)行周期為8h，其中進(jìn)水為4h，曝氣為3h，沉淀為0.5h，排水為0.5h。曝氣階段每池供氧量10kg/h，排出比約為1/4。

3.工程啟動(dòng)及運(yùn)行

（1）UASB的啟動(dòng)

接種污泥取自城市污水廠的消化污泥，污泥體積 50m3，經(jīng)過(guò)濾投入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，注入淀粉廢水浸泡，在啟動(dòng)開始采用間歇進(jìn)水，同時(shí)由于甲烷菌活性在酸性條件下會(huì)受到抑制，UASB反應(yīng)器內(nèi)的最佳pH值為6.8~7.2，在啟動(dòng)開始應(yīng)投入酸堿劑進(jìn)行調(diào)節(jié)控制pH值和回流比，待出水COD去除率達(dá)到80%左右，再增加進(jìn)水量和進(jìn)水頻率?？刂?COD容積負(fù)荷由2.2kgCOD/(m3.d)逐步提高到5kg/(m3.d)。當(dāng)出水COD去除率7d內(nèi)穩(wěn)定在80%左右時(shí)，才可進(jìn)入下一階段提高負(fù)荷。運(yùn)行1個(gè)月后，反應(yīng)器內(nèi)污泥的質(zhì)量濃度逐漸增大，產(chǎn)氣量穩(wěn)定，COD去除率穩(wěn)定在80%～90%之間。

（2）SBR的啟動(dòng)

SBR啟動(dòng)時(shí)接種污泥也采用城市污水廠污泥，污泥的質(zhì)量濃度為3000mg/L-1，連續(xù)投加營(yíng)養(yǎng)劑，悶曝至污泥呈現(xiàn)黃褐色后逐步增加水量，每曝10h后靜置2h，排出1/3的上清液再補(bǔ)充新鮮污水，經(jīng)2個(gè)多月調(diào)試后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期。

（3）工程運(yùn)行情況

經(jīng)過(guò)約 5個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行，出水水質(zhì)較好，工程驗(yàn)收對(duì)各單元處理結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)（表 2），出水結(jié)果 COD為 59～93mgL-1，BOD 為 11～14 mgL-1，SS 為 27～28 mgL-1，色度為 20倍，pH值為7.5～7.6 ，主要指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 處理后水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

（四）運(yùn)行結(jié)果討論

1.COD容積負(fù)荷的選擇

UASB對(duì)COD的容積負(fù)荷理論上可以達(dá)到6kg/(m3.d)，但絕大多數(shù)木薯淀粉企業(yè)屬季節(jié)性生產(chǎn)企業(yè)，每個(gè)榨季只生產(chǎn)三個(gè)月甚至更短的時(shí)間，并且是在冬季生產(chǎn)。由于企業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間短，環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行不穩(wěn)定；冬天氣溫較低，影響菌種活性；作為新建的生化處理設(shè)施，各設(shè)季間的參數(shù)匹配有待進(jìn)一步完善，污泥菌種的馴化有待進(jìn)一步成熟。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，UASB的容積負(fù)荷普遍穩(wěn)定在3～4kg/(m3.d)。因此，為了確保淀粉廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在UASB設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮其實(shí)際所能達(dá)到的容積負(fù)荷。

2.pH值對(duì)UASB和SBR反應(yīng)器的影響

厭氧反應(yīng)器中 pH值穩(wěn)定非常重要，產(chǎn)甲烷菌最適宜 pH值范圍為6.8~7.2。如果pH低于6.3或高于7.8，甲烷化速率降低。產(chǎn)酸菌的pH范圍為4.0～7.0，超過(guò)甲烷菌最佳pH范圍，酸性發(fā)酵可能超過(guò)甲烷發(fā)酵，反應(yīng)器內(nèi)將發(fā)生“酸化”。

工程運(yùn)行時(shí)UASB曾出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。如操作失誤，過(guò)快提高進(jìn)水COD 濃度導(dǎo)致了UASB池出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，應(yīng)取出部分污泥，同時(shí)加入新鮮污泥和一部分碳酸氫鈉，通過(guò)污泥馴化，UASB酸化得到控制。

UASB后續(xù)工藝SBR出水出現(xiàn)pH值偏低，通過(guò)投加少量石灰水到SBR調(diào)節(jié)pH值為7.0～7.5，出水CODCr濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.水力負(fù)荷對(duì)顆?；挠绊?/p>

適時(shí)調(diào)整水力負(fù)荷，對(duì)促進(jìn)顆粒污泥的形成是重要的。高水力負(fù)荷可以淘汰沉降性能差的絮狀污泥，而保留沉降性能好的污泥。

本工程調(diào)試啟動(dòng)初期采用較小的水力負(fù)荷，有利于形成顆粒污泥的初生體。當(dāng)出現(xiàn)一定數(shù)量的顆粒污泥后，提高水力負(fù)荷可沖出部分絮狀污泥，使密度較大的顆粒污泥沉降到反應(yīng)器底部，形成顆粒污泥層。這部分污泥可首先獲得充足的營(yíng)養(yǎng)而較快地增長(zhǎng)，污泥能夠?qū)崿F(xiàn)顆?；?。

4.溫度對(duì)工程運(yùn)行結(jié)果的影響

水溫對(duì) UASB池和 SBR池中的細(xì)菌微生物有著較大的影響。整個(gè)工程運(yùn)行期間，淀粉原水水溫在15℃～43℃之間變換，原水通過(guò)調(diào)節(jié)池后，原水水溫在此范圍內(nèi)變化。由于工程運(yùn)行期較短，并經(jīng)過(guò)冬季的變化，因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)在低溫下長(zhǎng)期運(yùn)行還需進(jìn)一步。

5.UASB和SBR的啟動(dòng)時(shí)間比較長(zhǎng)，主要是為了對(duì)污泥、菌種進(jìn)行培養(yǎng)

淀粉企業(yè)作為季節(jié)性生產(chǎn)企業(yè)，每年只生產(chǎn)約三個(gè)月的時(shí)間，所以在停榨期間，必需持續(xù)加強(qiáng)對(duì)設(shè)施維護(hù)，保持菌種的活性，以保證新榨季來(lái)臨時(shí)，環(huán)保設(shè)施能最快地調(diào)試正常。避免因設(shè)施的啟動(dòng)調(diào)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造碭 或者錯(cuò)過(guò)開榨時(shí)機(jī)，或者廢水得不到有效處理而超標(biāo)排放。

（五）結(jié)論

1.UASB-SBR聯(lián)合工藝可有效處理木薯淀粉生產(chǎn)廢水，在對(duì)UASB的容積負(fù)荷按3～4kg/(m3.d)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，并可使出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.酸堿劑投加比例及投加量對(duì)各單元 COD去除率有較大影響，在工程運(yùn)行實(shí)踐中，需研究最優(yōu)投加比和投加量。

3.UASB運(yùn)行過(guò)程，在保證 pH 值適宜甲烷菌的范圍內(nèi)，也需考慮控制溫度，在溫度低時(shí)，厭氧菌活性降低甚至發(fā)生死亡。因此在冬季運(yùn)行時(shí)需控制UASB反應(yīng)器的溫度，由于過(guò)度使用酸堿劑，SBR需經(jīng)常補(bǔ)充好氧菌所需營(yíng)養(yǎng)劑。

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X703

A

1008-1151(2011)06-0085-02

2011-03-29

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“發(fā)酵工業(yè)高濃度有機(jī)廢水治理設(shè)備研究”（桂科能0443002－09）、“木薯酒精高濃度有機(jī)廢水綜合治理技術(shù)研究”（桂科能0803Z018）項(xiàng)目資助

黎洪（1968－），女，廣西南寧人，崇左市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)及環(huán)境影響評(píng)價(jià)。