焦珍 王暉 溫學(xué)友 高愛舫

1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院工程學(xué)院，河北石家莊 050031 2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083

UASB反應(yīng)器處理利福平淀粉混合廢水的試驗(yàn)研究

焦珍12王暉2溫學(xué)友1高愛舫1

1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院工程學(xué)院，河北石家莊 050031 2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083

利福平和淀粉廢水混合處理，可提高利福平廢水的可生化性，降低生化處理難度。采用UASB工藝處理利福平淀粉混合廢水，UASB啟動(dòng)速度快，30d啟動(dòng)完成，進(jìn)水COD濃度13650mg/L,容積負(fù)荷11.60kgCOD/m3.d，出水COD濃度1867mg/L，COD去除率可以達(dá)到85%以上。

利福平廢水；UASB

The Rifmycin wastewater；UASB

利福平廢水屬于典型的抗生素廢水，具有有機(jī)物濃度高，有很高的色度和懸浮物，含有難降解物質(zhì)和抑菌作用的抗生素，而且水質(zhì)成分復(fù)雜，產(chǎn)物排量高等特點(diǎn)[1]。目前國內(nèi)外大多采用預(yù)處理+厭氧+好氧處理工藝，使得廢水處理流程長，池容大，基建投資及運(yùn)行成本都很高，而且大多運(yùn)行不正常。對(duì)該類廢水的處理目前國內(nèi)外仍處于試驗(yàn)探索階段[2]。

針對(duì)利福平生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)，結(jié)合河北某制藥公司的實(shí)際情況，將該公司利福平生產(chǎn)車間與淀粉生產(chǎn)車間的廢水混合后作為試驗(yàn)用水，對(duì)UASB反應(yīng)器處理該混合廢水進(jìn)行研究，以期為工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行調(diào)試提供有價(jià)值的技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)水質(zhì)

河北某制藥公司利福平生產(chǎn)廢水主要有發(fā)酵廢水、沖洗廢水、萃取廢水、洗滌廢水、結(jié)晶母液廢水和其他廢水。利福平廢水與淀粉廢水排放量均為400m3/d,該公司廢水水質(zhì)情況如表1。

表1 廢水水質(zhì)狀況

1.2 試驗(yàn)流程及裝置

利福平廢水與淀粉廢水1:1混合后，調(diào)節(jié)水質(zhì)，由進(jìn)水泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB 反應(yīng)器底部， 廢水經(jīng)過UASB反應(yīng)器底部的顆粒污泥及污泥懸浮層去除大部分有機(jī)物，再經(jīng)過氣、液、固三相分離器分離后，顆粒污泥回流到污泥懸浮區(qū)，廢水從反應(yīng)器頂部出水口排入出水池，沼氣進(jìn)入沼氣收集區(qū)經(jīng)濕式氣體流量計(jì)計(jì)量后外排。

試驗(yàn)的主要裝置是UASB 反應(yīng)器，有機(jī)玻璃材質(zhì)，總高1 200m m，下部直徑6 5 m m，上部直徑8 0 m m，有效容積3.6 L。UASB反應(yīng)器外包裹保溫巖棉，采用電加熱方式，由溫度控制器控制在36～37 ℃溫度范圍內(nèi)。進(jìn)水裝置由時(shí)間繼電器控制水泵的運(yùn)行，間歇進(jìn)水。出水由出水池收集，沼氣經(jīng)水封后通過濕式氣體流量計(jì)排出。

1.3 接種污泥

UASB反應(yīng)器接種污泥為華北制藥集團(tuán)某公司制藥廢水處理廠UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥，污泥的最大比產(chǎn)甲烷速率為8 1.6ml/(g.d)，按照UASB反應(yīng)器有效容積的1/4計(jì)算，菌種添加量約0.9 L，污泥接種濃度為8g/L左右。

1.4 分析項(xiàng)目與方法

分析項(xiàng)目為進(jìn)水流量、溫度、p H、CODCr、BOD5、氣體產(chǎn)量等。氣體產(chǎn)量采用濕式氣體流量計(jì)測(cè)量，其他分析方法采用標(biāo)準(zhǔn)方法。根據(jù)分析結(jié)果隨時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及試驗(yàn)進(jìn)度。

2 試驗(yàn)過程與結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)過程中，每天對(duì)UASB反應(yīng)器的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以很直觀地看出UASB反應(yīng)器運(yùn)行的情況。根據(jù)反應(yīng)器COD去除率調(diào)整工藝控制參數(shù)，以使反應(yīng)器在最佳的工藝控制條件下運(yùn)行。

(1) UASB啟動(dòng)期

試驗(yàn)用水為利福平與淀粉混合廢水，為了使接種污泥盡快適應(yīng)廢水水質(zhì)，反應(yīng)器啟動(dòng)負(fù)荷為1.0kgCOD/m3.d，COD去除率提高到80%以上時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行3～5天。通過增加進(jìn)水時(shí)間來提高反應(yīng)器負(fù)荷，提高幅度為0.5kgCOD/m3.d左右。當(dāng)負(fù)荷提高到3.5kgCOD/m3.d左右，并且COD去除率達(dá)到85%時(shí)，反應(yīng)器中接種污泥適應(yīng)了所處理廢水水質(zhì)，啟動(dòng)階段結(jié)束。

該階段運(yùn)行所起的作用不僅使接種污泥適應(yīng)了所處理的廢水水質(zhì)，還隨著接種污泥對(duì)所處理廢水的逐漸適宜，負(fù)荷(水力和有機(jī)負(fù)荷)的逐步提高，對(duì)接種污泥起到了一個(gè)初步篩選的作用。

(2) 負(fù)荷提高期

啟動(dòng)成功后，采用提高進(jìn)水COD濃度的方式來提高厭氧反應(yīng)器的負(fù)荷，具體控制條件：該階段進(jìn)水COD濃度由3175mg/L逐步增加到5872mg/L，反應(yīng)器容積負(fù)荷由3.5kgCOD/m3.d提高到5.5kgCOD/m3.d。COD去除率大于85%，穩(wěn)定運(yùn)行3～5天，負(fù)荷提高幅度為1kgCOD/m3.d。在運(yùn)行過程中，定期觀察反應(yīng)器中污泥特性及污泥濃度的變化情況。

為考察UASB反應(yīng)器處理該廢水承受負(fù)荷的能力，逐步加大運(yùn)行負(fù)荷，觀察反應(yīng)器運(yùn)行狀況的變化情況。在11天時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)器負(fù)荷由5.57kgCOD/m3.d逐步提高到11.60 kgCOD/m3.d，進(jìn)水COD濃度最高達(dá)到13650mg/L，實(shí)現(xiàn)原水連續(xù)進(jìn)水，在此期間COD去除率維持在85%左右，沒有明顯上升趨勢(shì)，因此停止沖擊負(fù)荷試驗(yàn)。

UASB反應(yīng)器r進(jìn)出水COD變化情況如圖2。

3 結(jié)果分析

3.1 容積負(fù)荷

容積負(fù)荷是厭氧反應(yīng)器運(yùn)行的主要控制參數(shù)之一，它直接反映了基質(zhì)與微生物之間的平衡關(guān)系。在恒定生物量的反應(yīng)器中，微生物降解有機(jī)物有一個(gè)限度，反應(yīng)器運(yùn)行負(fù)荷必須控制在該范圍內(nèi)，才可以保證反應(yīng)器的正常運(yùn)行[3]。

在UASB啟動(dòng)期，保持進(jìn)水COD濃度基本恒定，采用控制HRT來逐步提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷。由圖2 顯示，反應(yīng)器啟動(dòng)期進(jìn)水CODCr濃度在3820mg/L以下范圍時(shí)，隨著進(jìn)水水量的增加，容積負(fù)荷逐漸增高，出水C O D C r總體保持穩(wěn)定，最終維持在800mg/L左右，說明污泥能很快適應(yīng)該種廢水，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了快速啟動(dòng)。

在負(fù)荷提高期，保持一定的H R T，采用逐步提高進(jìn)水COD濃度的方式提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷。進(jìn)水CODCr濃度由4383mg/L提高到13650mg/L時(shí)，隨著進(jìn)水濃度的增加，出水濃度有所增高，但能穩(wěn)定1600mg/L左右，不會(huì)對(duì)后續(xù)的好氧生化處理造成沖擊。負(fù)荷提高試驗(yàn)表明污泥對(duì)較高濃度利福平與淀粉混合廢水的適應(yīng)性較強(qiáng)。

3.2 堿度和pH值

厭氧體系中，堿度反映了反應(yīng)體系的緩沖能力，足夠的堿度為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造生存所需的弱堿性環(huán)境[4]。在反應(yīng)器恒定生物量、生物活性條件下，超過了反應(yīng)器的負(fù)荷限值，將會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器運(yùn)行狀況惡化，消化液PH降低。甲烷菌生長、繁殖最適宜的pH值為6.8～7.2，超出6.6～7.6這個(gè)范圍，消化效果明顯變差[3]。

試驗(yàn)用水為偏酸性廢水，pH值為4～5。在反應(yīng)器運(yùn)行中，消化液pH維持在7以上。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到11.60 kgCOD/m3.d時(shí)，消化液pH值降至7.01，未出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，屬厭氧消化的正常范圍，COD去除率基本保持穩(wěn)定。

4 結(jié)論

(1) 在該公司利福平與淀粉混合廢水的厭氧生化試驗(yàn)中，以高活性顆粒污泥為接種污泥、溫度控制在中溫36.5 ～37.5 ℃的范圍內(nèi)，采用較低啟動(dòng)負(fù)荷與間歇進(jìn)水方式，實(shí)現(xiàn)了UASB 反應(yīng)器的快速啟動(dòng)。

(2)試驗(yàn)結(jié)果表明, 在反應(yīng)器COD容積負(fù)荷達(dá)到11.60 kg/ (m3.d)時(shí),COD 去除率可達(dá)到85%左右。因此用UASB反應(yīng)器處理利福平與淀粉混合廢水時(shí)，COD容積負(fù)荷可以提高到11.6 kg/ (m3.d)，并且能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行，為后續(xù)處理打下良好基礎(chǔ)。

[1]史敬偉，楊曉東.鐵炭微電解法預(yù)處理制藥廢水的研究[J].遼寧化工.2006，4，35（4）：211-213

[2]周麗娜，張志軍. 微電解法預(yù)處理利福平制藥廢水的試驗(yàn)研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué).2008，3 4（3）：4 4-4 6

[3]楊景亮，劉翠英，劉三學(xué)，等.U A S B反應(yīng)器處理維生素B12淀粉混合廢水的研究[J].環(huán)境科學(xué).1996，17（6）：63-65

[4]周群英，王士芬. 環(huán)境工程微生物學(xué)[M].北京: 高等教育出版社.2008 :317

Experimental Research on Rifmycin and Starch Wastewater Treatment with UASB Reactor

Jiao Zhen12Wang Hui2Wen Xueyou1Gao Aifang1
1.Engineering School, Shijiazhuang University of Economics, Shijiazhuang 050031, China 2. School of Civil Engineering and Environmental Engine，erBinegijing University of Science and Technolo，gyBeijing 100083，China

The Rifmycin wastewater mixed with Starch wastewater can raise his ability of biodegradation ,and the difficulty of Rifmycin wastewater treatment will be decreased. The application of the type of anaerobic reactor UASB is achieved, whose starting-up is achieved in a short period about 30d. On the condition of the volume loading rate (VLR) about11.60kgCOD/（m3.d）, COD of end wastewater declines from 13650mg/L to 1867mg/L,removing rate of the system's COD can reach upwards of 85%.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.075

河北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目資助（Z2009454）石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院資金資助項(xiàng)目(XN0907)