王書杰 鄧杰帆 曾彩明 何覺聰

(東莞市環(huán)境科學(xué)研究所,廣東東莞 523009)

UASB+生物接觸氧化處理中藥廢水的啟動馴化研究

王書杰 鄧杰帆 曾彩明 何覺聰

(東莞市環(huán)境科學(xué)研究所,廣東東莞 523009)

采用UASB+生物接觸氧化處理中藥廢水，研究啟動馴化過程中反應(yīng)器的有機物降解特性。結(jié)果表明，啟動馴化階段好氧生物接觸氧化池具有較強的抗沖擊負(fù)荷能力，馴化完成后厭氧UASB具有較高容積負(fù)荷、生物接觸氧化池對有機物去除率較高。并且，當(dāng)UASB-生物接觸氧化組合工藝HRT為24 h、進水COD穩(wěn)定在1 500～3 500 mg/L時，出水COD在80 mg/L以下，COD去除率達96.24%，中藥廢水COD能穩(wěn)定達標(biāo)排放。

中藥廢水；UASB；生物接觸氧化；啟動馴化

中藥廢水是在洗泡蒸煮藥材,原藥藥汁殘液、蒸餾、萃取,生產(chǎn)設(shè)備清洗等[1]過程中產(chǎn)生,具有污染物成分復(fù)雜、色度高、生化抑制因數(shù)復(fù)雜、含高濃度難降解有機物等[2-3]特點。加強對中藥廢水治理研究,防止中藥廢水不經(jīng)處理直接進入水體很有必要。中藥廢水處理技術(shù)包括物理化學(xué)、生物等[4]方法,UASB具有有機負(fù)荷高、無需攪拌、三相分離效果好等[5]優(yōu)點,厭氧UASB-好氧生物接觸氧化工藝兼具厭氧抗沖擊負(fù)荷能力強和好氧在低負(fù)荷下對有機物去除率高的特性[6-7]。因此,本研究采用UASB+生物接觸氧化工藝處理中藥廢水,探討該工藝啟動馴化過程有機物的降解特性,為工程應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)和運行參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 實驗裝置

本實驗采用厭氧UASB反應(yīng)器+三格好氧生物接觸氧化池,厭氧、好氧(三格總和)反應(yīng)器有效容積均為80 L。

1.2 接種污泥及水質(zhì)特征

以東莞某制藥公司廢水站沉淀池污泥作為接種污泥,UASB接種污泥量為反應(yīng)器有效體積的50%,生物接觸氧化池接種污泥使其污泥濃度(MLSS)達2 500 mg/L。

實驗用水采用東莞某制藥公司中藥廢水,COD為1 500～15 000 mg/L(常態(tài)COD為1 500～3 500 mg/L,中藥蒸煮鍋漏液、故障等特殊情況下COD為8 000～15 000 mg/L),BOD5/COD為0.3～0.45, pH6～7.5,TN、TP分別為50 mg/L、20 mg/L。

1.3 實驗方法

UASB+生物接觸氧化處理中藥廢水實驗在夏天常溫下進行,UASB、生物接觸氧化階段水力停留時間(HRT)12 h,生物接觸氧化池溶解氧(DO)控制在1.5～2.0 mg/L、污泥齡10～15 d,直接采用中藥廢水不稀釋進水。COD、pH、DO每2 d測一次,其它指標(biāo)7 d測一次。

1.4 分析方法

COD、BOD5、TN和TP均采用哈希儀器測定。pH由雷磁PHB-5筆式酸度計測定。SV30根據(jù)污泥在100 mL量筒30 min沉降情況測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 啟動馴化過程UASB運行情況

由于中藥廢水常態(tài)COD1 500～3 500 mg/L,啟動馴化過程可直接采用中藥廢水不稀釋進水。在為期51 d的啟動馴化過程,研究了反應(yīng)器中COD濃度、容積負(fù)荷的變化情況,結(jié)果如圖1所示。

圖1 厭氧段COD濃度、去除率、容積負(fù)荷變化

在啟動馴化的5～17 d,由于中藥蒸煮鍋漏液導(dǎo)致進水COD濃度15 000 mg/L,高達常態(tài)COD的5～7倍且波動大。由于進水COD大幅提升,厭氧的COD容積負(fù)荷隨之提高達最大值10.38 kg·(m-3.d-1),但是COD去除率維持在20%左右。過高的COD容積負(fù)荷使得厭氧污泥產(chǎn)酸過程與產(chǎn)甲烷過程失衡,產(chǎn)酸過程使反應(yīng)器底部pH低至5.5,產(chǎn)甲烷菌活性降低。在啟動馴化18～25 d,因產(chǎn)甲烷菌活性降低,對有機物處理能力減弱,反應(yīng)器COD容積負(fù)荷、COD去除率均降至最低值0.32 kg·(m-3.d-1)、9.52%。

此后啟動馴化過程進水COD穩(wěn)定在1 500～2 500mg/L,厭氧反應(yīng)器出水COD為500～1 000mg/L, COD去除率由13.27%提高至74.70%,COD容積負(fù)荷逐步提高并穩(wěn)定在2.5～3.5 kg·(m-3.d-1)。

2.2 啟動馴化過程生物接觸氧化運行情況

厭氧UASB出水直接進入三格的生物接觸氧化池,啟動馴化過程研究了生物接觸氧化池中COD濃度、容積負(fù)荷的變化情況,結(jié)果如圖2所示。

圖2 好氧段COD濃度、去除率、容積負(fù)荷變化

在啟動馴化的前19 d,進水COD濃度較高,三格生物接觸氧化池COD容積負(fù)荷最高達13.22 kg· (m-3.d-1),但隨后迅速降至4.82 kg·(m-3.d-1),COD去除率由79.32%降至35.78%。結(jié)合圖1、2可知,啟動馴化階段,進水COD濃度突然升高時,好氧段COD容積負(fù)荷提高較多,對有機物去除率較高,具有較強的抗沖擊負(fù)荷能力,但厭氧、好氧階段COD容積負(fù)荷基本相同。

啟動馴化20～51 d,進入好氧生物接觸氧化池的COD濃度穩(wěn)定在450～1 000 mg/L。在進水COD恢復(fù)正常后,好氧經(jīng)過5 d馴化COD去除率快速由35.78%逐步提高至88.21%,出水COD穩(wěn)定在80 mg/L以下,能穩(wěn)定達標(biāo)排放。

2.3 工藝總體運行情況

UASB+生物接觸氧化處理中藥廢水,進出水COD變化情況如下圖3所示。

圖3 UASB+生物解除氧化工藝運行COD變化

馴化完成后,進水COD穩(wěn)定在1 500～3 500 mg/L時,出水COD在馴化41 d開始達80 mg/L以下, COD去除率達96.24%,中藥廢水COD能穩(wěn)定達標(biāo)排放。此時,厭氧、好氧COD容積負(fù)荷比約為(2～3)∶1,厭氧去除大部分COD。另外,由于進水TP濃度較高,出水TP為2.51 mg/L,需增加化學(xué)除磷工藝,確保TP達標(biāo)排放。

3 結(jié)語

1)啟動馴化階段好氧段具有較強的抗沖擊負(fù)荷能力,馴化完成后厭氧UASB具有較高容積負(fù)荷、生物接觸氧化池對有機物去除率較高。

2)馴化完成后,UASB+生物接觸氧化組合工藝HRT為24 h、進水COD穩(wěn)定在1 500～3 500 mg/L時,出水COD在80 mg/L以下,COD去除率達96.24%,中藥廢水COD能穩(wěn)定達標(biāo)排放。

[1] 祝堅.中藥廢水污染特點和處理研究進展[J].能源環(huán)境保護,2007,21(5):15-17.

[2] 林海龍,李偉光,閆險鋒,等.中藥廢水污泥群落結(jié)構(gòu)解析中PCR-DGGE引物的選擇與評價[J].環(huán)境科學(xué),2011,32(5):1505-1510.

[3] 李曉婷.水解酸化+接觸氧化+絮凝沉淀工藝處理中藥廢水實例[J].工業(yè)水處理,2014,34(9):80-83.

[4] 李弘.電催化氧化法用于制藥廢水預(yù)處理與深度處理的實驗研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.

[5] 丁凱,詹忠慶.UASB-兩級生物接觸氧化工藝處理制藥廢水[J].安徽化工,2006,(4):47-48.

[6] 徐森,胡曉東,鄭秋輝.生物組合工藝處理抗生素廢水現(xiàn)狀及展望[J].工業(yè)水處理,2011,31(2):5-8.

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Start-up and Acclimation of UASB+Bio-contact Oxidation Process for Treatment of Chinese Medicine Waste Water

WANG Shu-jie DENG Jie-fan ZENG Ca i-m ing HE Jue-c ong
(Institute of Environment Science Research,Dongguan 523009,China)

An Upflow Anaerobic Sludge Blanket(UASB)reactor+bio-contact oxidation process is used for the Chinese medicine waste water,to investigate the characteristics of the organic matter degradation.The results show that,the bio-contact oxidation process hold strong anti-shock loading capability in the phase of start-up and acclimation.When the influent COD stabilized at1 500～3 500 mg/L,the effluent COD is under80mg/L,the anaerobic/aerobic ratio of COD volume load is(2～3):1,the outlet of Chinese medicine waste water could meet the discharge standard after the successful start-up.

chinese medicine waste water;UASB;bio-contact oxidation;start-up and acclimation

X703

A

1009-0312(2015)01-068-03

2014-06-23

東莞市科技計劃項目(2012108102015)。

王書杰(1986—),女,湖北襄陽人,碩士,主要從事水污染控制工程研究。