摘 要：為選擇有高濃度的生物量以及高沖擊負荷耐受度最佳處理高濃度白酒廢水的厭氧反應(yīng)器，分別設(shè)計目前高濃度廢水處理中應(yīng)用相對廣泛的UASB、EGSB、IC厭氧反應(yīng)器中試裝置，以高濃度白酒廢水為研究對象，采用絮狀污泥探究溫度、pH值對厭氧反應(yīng)器的效果影響，并對3種厭氧反應(yīng)器進行比較分析。結(jié)果表明，當采用絮狀污泥時，UASB厭氧反應(yīng)器COD去除率最高且運行穩(wěn)定，去除率可穩(wěn)定達到80%以上。如果厭氧污泥為絮狀污泥，那么可選擇UASB厭氧反應(yīng)器處理高濃度廢水。

關(guān)鍵詞：UASB；EGSB；IC；厭氧反應(yīng)器；白酒廢水

中圖分類號：TS 26 文獻標志碼：A

白酒生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生污染環(huán)境的廢水，但其污染成分隨著釀造階段的不同而有所差異，污染廢水主要源自于蒸餾階段的鍋底水、發(fā)酵階段的窖底水和清洗階段的清洗廢水。其中，又以鍋底水含量最高，這部分廢水CODCr濃度高，pH值較低[1]。針對高濃度有機廢水的處理，一般采用厭氧消化與好氧生物處理相結(jié)合的工藝。

目前，白酒行業(yè)中應(yīng)用較成熟的厭氧處理工藝主要包括升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）、厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）等工藝。本文以德陽某酒廠廢水進行研究，采用廠區(qū)絮狀污泥，探究UASB、IC、EGSB反應(yīng)器的處理效果，并對各自的優(yōu)缺點進行比較，為白酒行業(yè)厭氧處理工藝的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗廢水性質(zhì)

本試驗廢水取自德陽某酒廠廢水站收集池出水，試驗水質(zhì)指標見表1。

1.2 試驗污泥

取自某酒廠污水站絮狀厭氧污泥進行接種馴化，其中水解酸化池接種污泥量為有效池容的10%，3種厭氧反應(yīng)器接種污泥量為有效池容的60%，控制厭氧反應(yīng)器中的污泥濃度，監(jiān)測系統(tǒng)的運行情況和出水各項指標的變化規(guī)律。

1.3 試驗裝置及運行工況

1.3.1 工藝路線

首先，從某酒廠廢水站收集池引水至中試裝置調(diào)節(jié)池儲罐中均勻水質(zhì)。其次，進入水解酸化池進行預(yù)處理，減少有機負荷，提高生物降解能力。再次，進入?yún)捬醴磻?yīng)器中進一步厭氧消化，厭氧反應(yīng)器出水進入沉淀池中。最后，出水回至酒廠廢水站調(diào)節(jié)池。

1.3.2 試驗裝置

厭氧反應(yīng)器工藝試驗裝置采用SUS304不銹鋼制成，選用3種厭氧反應(yīng)器（UASB、EGSB、IC）進行對比，有效容積分別為4.0m3、2.0m3、1.67m3，3組厭氧反應(yīng)器進水均取用某酒廠廢水站收集池，經(jīng)調(diào)節(jié)池、水解酸化池后利用微型隔膜泵提升至厭氧反應(yīng)器，3種厭氧反應(yīng)器試驗裝置如圖1所示。

1.4 分析方法

分析測試是中試試驗的重要內(nèi)容，是中試試驗的重要組成部分，本試驗主要測試項目COD采用重鉻酸鉀法，pH值采用pH計直接測定，VFA采用酸化蒸餾滴定法測定。

COD測定數(shù)據(jù)分析如下：將污染物測定的吸光度代入標準曲線圖所得擬合方程，得到相應(yīng)污染物的濃度，污染物去除率如公式（1）所示。

（1）

式中：C0為某種污染物進水濃度；Ce為某種污染物出水濃度；η為去除率。

1.5 試驗方法

3種厭氧反應(yīng)器運行初期，接種德陽某酒廠絮狀厭氧污泥進行調(diào)試運行，UASB厭氧反應(yīng)器進水COD10000mg/L，容積負荷3kgCOD/（m3·d），有效容積4m3，罐內(nèi)上升流速0.03m/h。IC厭氧反應(yīng)器第一反應(yīng)室容積負荷20kgCOD/（m3·d），第二反應(yīng)室容積負荷5kgCOD/（m3·d），高徑比取4，EGSB厭氧反應(yīng)器容積負荷15kgCOD/（m3·d），罐內(nèi)上升流速3m/h。監(jiān)測系統(tǒng)的運行情況和出水各項指標的變化規(guī)律，比較IC反應(yīng)器、UASB反應(yīng)器、EGSB反應(yīng)器在處理釀酒廢水時的去除效率和穩(wěn)定性，以系統(tǒng)運行穩(wěn)定后出水COD、pH值、VFA為評價指標。

2 結(jié)果分析

2.1 UASB反應(yīng)器運行分析

產(chǎn)甲烷菌適應(yīng)pH值范圍為6.5～7.5，如果反應(yīng)器內(nèi)pH值超出此范圍，甲烷菌受到抑制，有機酸積累，導(dǎo)致反應(yīng)器酸化。VFA含量可以優(yōu)先判斷系統(tǒng)內(nèi)堿度的變化趨勢，防止反應(yīng)器酸化。

經(jīng)過前期調(diào)試運行，UASB系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，控制反應(yīng)器進水量為108L/h左右，混合液回流量為58L/h，控制pH值為6.5～7.5。由圖2可知，前5d水溫控制在（20±2）℃，系統(tǒng)內(nèi)COD去除率為50%～60%，去除效果較差，后6d將系統(tǒng)內(nèi)水加熱并采取保溫措施，水溫控制在（35±2）℃，系統(tǒng)內(nèi)COD去除率逐漸升高，并穩(wěn)定在80%～90%，出水COD濃度穩(wěn)定在400mg/L～800mg/L，說明水溫對UASB厭氧反應(yīng)器的影響較大，系統(tǒng)內(nèi)微生物只有在其所屬溫度帶寬內(nèi)才能發(fā)揮最優(yōu)的處理效能[2]。試驗證明UASB系統(tǒng)運行狀況良好，具有穩(wěn)定的去除效果。

由圖3可知，在穩(wěn)定運行階段，水溫控制在（20±2）℃，出水VFA的質(zhì)量濃度為612.14mg/L，當水溫控制在（35±2）℃時，出水VFA的質(zhì)量濃度降至295.64mg/L，系統(tǒng)內(nèi)pH值為6.9～7.4，由此說明水溫對UASB厭氧反應(yīng)器的處理效果起著至關(guān)重要的作用。

2.2 IC反應(yīng)器運行分析

經(jīng)過前期調(diào)試運行，IC反應(yīng)器運行穩(wěn)定后，進水量為180L/h，混合液回流量為110L/h，接種絮狀污泥量為有效池容的60％，后間歇進水，由于甲烷菌活性在酸性條件下會受到抑制，有機酸積累，導(dǎo)致反應(yīng)器酸化，因此IC反應(yīng)器內(nèi)的最佳pH值為6.8～7.2，水溫控制在（35±2）℃。由圖4可知，系統(tǒng)內(nèi)pH值還是存在波動，說明反應(yīng)器內(nèi)沒有緩沖系統(tǒng)，抗pH沖擊能力差。但大部分天數(shù)pH值控制在6.8～7.2，從圖5看出系統(tǒng)內(nèi)COD的去除效率依然很差，去除率基本在10%～50%，結(jié)合現(xiàn)場中試試驗裝置現(xiàn)象分析，可能是因為IC厭氧反應(yīng)器污泥接種的是絮狀污泥，絮狀污泥較輕，出水不斷夾帶出沉降性能較差的污泥流，跑泥現(xiàn)象嚴重。此外，IC厭氧反應(yīng)器的試驗在冬季，氣溫降低，雖然采取了加熱保溫措施，但微生物生長還是有限，對COD的去除有一定的影響。同時，本次試驗未改變進水負荷，進水負荷也對系統(tǒng)內(nèi)COD的去除有一定的影響。

2.3 EGSB反應(yīng)器運行分析

經(jīng)過前期調(diào)試運行，EGSB反應(yīng)器運行穩(wěn)定后，進水量為40L/h，接種絮狀厭氧污泥，接種污泥量為有效池容的60％，將進水 pH 值控制在6.5～7.5，水溫控制在（35±2）℃，連續(xù)進水。

由圖6、圖7可知，系統(tǒng)內(nèi)COD去除率和pH值的變化曲線趨勢也接近一致，當pH值為7.1～7.4時，COD去除率達到35%以上，運行后期系統(tǒng)內(nèi)pH值逐漸降低，主要原因是反應(yīng)器內(nèi)的有機物質(zhì)被迅速降解，產(chǎn)生了大量的酸性物質(zhì)，反應(yīng)器內(nèi)的微生物活性受到破壞，不能有效地利用這些酸類物質(zhì)，又由于有機物中存在蛋白質(zhì)，因此導(dǎo)致pH值下降[3]。同時，由于系統(tǒng)內(nèi)呈酸性，不適合厭氧微生物生存，因此系統(tǒng)COD的去除率也較差。

2.4 3種厭氧反應(yīng)器比較分析

結(jié)合IC、UASB、EGSB反應(yīng)器中試試驗情況以及各方面指標要求，對3種厭氧反應(yīng)器性能進行比較分析。由表2可知，3種反應(yīng)器均有各自的優(yōu)缺點，在不同的指標方面，3種反應(yīng)器優(yōu)缺點各不相同。

本次中試試驗3種厭氧反應(yīng)器均采用的絮狀污泥進行試驗，根據(jù)已研究的試驗數(shù)據(jù)可知，UASB反應(yīng)器COD去除效果最好，且運行穩(wěn)定，其次是EGSB反應(yīng)器，效果最差的是IC反應(yīng)器。但根據(jù)表2可知，IC反應(yīng)器和EGSB反應(yīng)器適用污泥為顆粒污泥，本試驗采用的絮狀污泥，對去除效果也有一定的影響。厭氧污泥采用絮狀污泥則UASB的性能更好，白酒企業(yè)可根據(jù)自身情況及采用的厭氧污泥情況酌情選用適合的厭氧工藝。

3 結(jié)語

根據(jù)厭氧反應(yīng)器中試試驗結(jié)果可知，UASB反應(yīng)器COD去除率最高且運行穩(wěn)定，去除率可穩(wěn)定達到80%以上；其次是EGSB反應(yīng)器，COD去除率為50%～70%；效果最差的是IC反應(yīng)器，COD去除率為20%～50%。

針對3種厭氧反應(yīng)的各項性能指標比較，結(jié)合中試試驗數(shù)據(jù)分析，3種厭氧反應(yīng)器均有各自的優(yōu)缺點，但厭氧污泥采用絮狀污泥則UASB的性能更好，白酒企業(yè)可根據(jù)自身情況及采用的厭氧污泥情況酌情選用適合的厭氧工藝。

參考文獻

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[3]鄭展耀.基于EGSB反應(yīng)器的木薯酒精廢水產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷研究[D].昆明：云南師范大學(xué)，2020.