EGSB反应器处理啤酒废水的启动研究

� � 文章编号: 1671- 5977( 2010) 01- 0133- 03 EGSB反应器处理啤酒废水的启动研究 收稿日期: 2009�11�23 作者简介:陈素云( 1978� ) ,女 ,山西朔州人, 硕士,太原大学环境工程系助教, 研究方向为水污染控制。 陈素云1,董春娟2 ( 1.太原大学 � 环境工程系,山西 � 太原 � 030009; 2.太原大学 � 科技处,山西 � 太原 � 030009) � � 摘 � 要: EGSB反应器处理模拟啤酒废水,启动实验表明: 接种消化污泥的反应器运行 2 个月能够启动成 功。为了尽快形成活性高、沉降性能好的颗粒污泥, EGSB 的启动宜采用先低后高的进水浓度, 并逐渐提高反 应器内的上升流速和有机负荷。 关键词: EGSB; 启动;颗粒污泥 中图分类号: X703 � � 文献标识码: A � � 作为第三代高效厌氧生物反应器的代表,膨 胀颗粒污泥床( EGSB)由于其自身所具有的不可 替代的优越性, 越来越受到人们的关注。反应器 的成功启动与颗粒污泥的快速培养对整个实验 的运行起着关键的作用[ 1] [ 2]。本文主要探讨了 处理模拟啤酒废水时, 接种厌氧消化污泥 EGSB 的快速启动。 1 � 试验装置及方法 1. 1 � 试验装置 试验装置如图 1所示。 1 � 回流水桶; 2 � 进水桶; 3 � 蠕动泵; 4 � 水封瓶; 5 � 颗粒污泥; 6 � 取样口; 7 � 三相分离器; 8 � 出水; 9 � 水浴锅。 图 1 � EGSB 工艺流程图 试验用的 EGSB反应器为自行设计,有机玻 璃加工而成。总容积为 18L, 其中, 反应区内径 100mm ,高径比 17: 1, 体积 12L。反应器具体尺 寸见表 1。从下往上沿反应器高度均匀分布 5个 取样口。废水经由蠕动泵从底部进入EGSB反应 器,出水一部分经蠕动泵回流进入反应器, 另一 部分排走。用水浴锅对废水进行加热, 通过调节 水温以维持反应器内温度在 35 左右。产生的 气体经由水封后由湿式气体流量计计量。 表 1 � 实验所用 EGSB 反应器的各部分尺寸 反应器 反应区 沉淀区 体积 ( L ) 高度 ( m) 体积 ( L) 高度 ( m) 内径 ( mm) 高径 比 体积 ( L) 高度 ( m) 内径 ( mm) 18. 0 2. 3 12. 0 1. 7 100 17!1 6. 0 0. 6 140 � � 1. 2 � 试验用水 实验采用自配水。每天早、晚配水, 其浓度 根据运行需要随时调节。按照 COD!N!P= 200! 5!1 的比例, 试验用水由蔗糖, 啤酒, NH4Cl, KH2PO4 配制,同时加入 Fe2+ 、Co2+ 、Ni2+ 等微量 元素,投加 NaHCO3,调节反应器内 PH 为 6. 8~ 7. 2之间,添加适量酵母膏和乙酸钙以促进颗粒 污泥的形成。 1. 3 � 接种污泥 接种消化污泥取自太原市杨家堡污水处理 厂。将污泥进行活性恢复,筛洗去除漂浮物和杂 质后, 接种到 EGSB 反应器内。污泥接种量为 15. 9gSS/ L ,其 VSS/ SS为 0. 46。 1. 4 � 分析项目与方法 COD: 采用快速密闭催化消解法[ 3] ; SS、VSS: 采用重量法; 污泥产甲烷活性: 采用血清瓶实 验[ 4] ;污泥粒径分布:采用筛分法。 2 � 运行过程 从反应器开始运行到启动成功, 整个试验运 ∀133∀ � � � � 2010年 3月第 11卷第 1期总第 41期 � � � � � � � 太原大学学报� Journal of Taiyuan University � � � � � � � � � Vol. 11No . 1 SumNo. 41� � � � 行时间为 2个月。接种厌氧消化污泥 EGSB反应 器启动运行过程主要可以分为 3 个阶段进行。 即颗粒污泥出现阶段, 形成阶段和成熟阶段。反 应器运行初期, 为了颗粒污泥尽快出现, 首先维 持较低的进水浓度( 400mg/ L 左右)和较低的上 升流速,并控制较长的废水停留时间; 随后逐渐 提高进水浓度 (启动中、后期为 1 000mg/ L 左 右) ,并通过调节进水流量和回流量逐渐提高废 水在反应器内的液体上升流速 (上升流速范围 1. 9~ 2. 9m/ h) ,使得污泥层充分膨胀, 有利于优 势颗粒污泥的形成和筛选;反应器运行后期为了 提高颗粒污泥的产甲烷活性,逐渐降低废水停留 时间并提高了进水的有机负荷, 结果发现反应器 对COD的去除率一直稳定在 90%以上, 说明颗 粒污泥长势良好,反应器启动成功。 3 � 结果分析与讨论 3. 1 � 进水浓度对 COD去除率的影响 图 2是反应器进水浓度对 COD去除效果的 影响。反应器启动运行初期, 污泥优胜劣汰, 质 量差的絮状污泥随水流出反应器, COD去除率较 低,只有 40%左右。随着反应进行, 反应器内颗 粒污泥逐渐形成, COD去除效果明显增加, 达到 80%左右。启动后期, 当进水浓度变化幅度为 759~ 1 241mg/ L 时, COD去除率并没有随进水 浓度的大幅度变化而变化,实验中也没有颗粒污 泥流失现象,说明颗粒污泥沉降性能好,活性高。 3. 2 � 有机负荷对 COD去除率的影响 有机负荷对COD去除率的影响如图 3所示。 反应器启动初期的 3 周内,随着进水浓度的逐渐 增加, 有机负荷增加较快, 从最初的 2. 5kgCOD/ m3∀d升至 7. 2kgCOD/ m3∀d,其对 COD的去除率 稳步提高, 说明颗粒污泥驯化一段时间后, 已经 适应了啤酒污水的特征。为了改善颗粒污泥的 性能, 接着增大进水浓度, 中期, 改变进水浓度和 进水量的方式继续提高有机负荷, 其对 COD的 处理效果有先小幅下降随后上升的过程, 其变化 幅度很小, 说明颗粒污泥有了一定的抗负荷冲击 能力。启动后期,反应器的有机负荷有了几次较 为明显的变化, 从 10. 6kgCOD/ m3 ∀ d 升至 16. 3kgCOD/ m3∀d再降为 12. 1kgCOD/ m3∀d时, 从图中可以看出, 尽管有机负荷变化幅度较大, 但COD去除率仍保持在 90%以上, 没有明显降 低,说明EGSB反应器具有良好的抗冲击能力,反 应器启动成功。 图 2 � 进水浓度对 COD去除率的影响 图 3 � 有机负荷对 COD去除率的影响 3. 3 � HRT 和液体上升流速对 COD 去除率 的影响 上升流速影响颗粒污泥床膨胀程度, 为反应 器稳定运行的重要参数。反应器运行期间上升 流速和 HRT 的变化如图 4所示。在试验进行过 程中,为了优势颗粒污泥的筛选和快速培养, 在 保证没有污泥大量流失的情况下, 尽可能的提高 废水上升流速。通过调节进水流量和浓度,使反 应器内液体上升流速逐渐从 1. 9m/ h 提高至 2. 9m/ h,相应的 HRT 从 6h 逐渐降低到 2. 3h,随 着颗粒污泥的形成并趋于成熟, 运行中、后期 COD的去除率稳定维持在 90%左右, 反应器出 水清澈,说明污泥沉降性能好。继续提高上升流 速发现污泥有流失趋势, 因此, 启动期间, 为了维 持反应器内有足够的污泥浓度, 应保持其上升流 速不超过 3m/ h。 图 4� 液体上升流速和 HRT 3. 4 � 颗粒污泥的变化及其产甲烷活性 反应器运行过程中, 随时观察反应器状况, 关注反应器内颗粒污泥形成和变化趋势。启动 初期, 反应器内不时有絮状物质冲出,运行 21天 ∀134∀ 后,从反应器底部取样口取泥, 发现开始有颗粒 污泥出现, 但观察到的污泥颗粒大多数比较细 小,反应器内泥水界面混和不清。运行至 39天 时,在反应器的底部有大量颗粒污泥出现,同时, 反应器中间取样口也出现了较小的颗粒污泥。 这些颗粒尽管性状比较 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ,但是大多数表面比 较粗糙,而且稳定性、沉降性较差。55天时, 再行 取样发现颗粒污泥表面光滑、规则, 具有光泽。 颗粒污泥产气明显,并具有良好的沉降性能, 此 时反应器内泥水界面清晰。此时测定污泥量及 污泥产甲烷活性, 污泥浓度为 19. 5gSS/ L , VSS/ SS= 0. 72, 对 COD的去除率维持在 90%左右,污 泥达到培养要求。 从图 5可以看出,与接种污泥相比, EGSB启 动成功后, 颗粒污泥粒径分布有了明显的不同。 形成的颗粒污泥粒径基本成正态分布, 主要以 0. 8~ 1. 25mm 的较大颗粒构成。污泥粒径的增 大使得颗粒污泥的沉降速度相应提高, 粒径介于 0. 8~ 1. 25mm 的颗粒污泥平均沉速可以达到 45m/ h,而粒径大于 1. 6mm 的粒径最大沉降速度 可以达到 97m/ h, 就连粒径小于 0. 45 的小颗粒 污泥平均沉降速度也达到了 14m / h。这说明启动 成功后颗粒污泥的结构密实,因此,后期运行中,在 有机负荷和上升流速双重冲击下,颗粒污泥也不会 破碎、流失,反应器保持了较高的 COD去除效果。 图 5� 颗粒污泥质量分布变化 � � 图 6为启动成功后颗粒污泥与接种污泥的 产甲烷活性比较图。从中可以看出, 启动成功后 的颗粒污泥产甲烷活性有了很大的提高, 与接种 污泥相比,产气量大约提高了一倍。颗粒污泥的 产甲烷活性随其在反应器内高度分布不同而变 化,反应器底部的颗粒污泥浓度最高、产甲烷活 性最大。 图 6� 启动成功后污泥产甲烷活性变化 4 � 结论 ( 1)接种消化污泥启动 EGSB反应器,经过 2 个月就可培育出性能好、产甲烷活性高的颗粒污泥。 ( 2)启动过程中, 最初以低浓度进水; 随后, 提高进水浓度和进水量, 降低废水的停留时间, 反应器内维持较大的上升流速和较高的有机负 荷有利于颗粒污泥的快速形成。 参考文献: [ 1]左剑恶,王妍春, 陈浩,等. EGSB 反应器的启动运行研 究[ J] .给水排水, 2001, 27( 8) : 26�30. [ 2]刘永峰,周兴求. EGSB 反应器快速培养厌氧颗粒污泥 [ J] .环境工程, 2008, 26( 3) : 32�35. [ 3]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会. 水 和废水监测分析方法[ M ] . 北京: 中国环境科学出版社, 2002. [ 4]贺延龄.废水的厌氧生物处理[ M ] . 北京:中国轻工业 出版社, 1998. [责任编辑:王启军] Study on Starting�up of EGSB Reactor Treating Brewery Wastewater CHEN Su�yun1, DONG Chun�juan2 ( 1. Department of Envir onment Eng ineering, Taiyuan Univ ersity, T aiyuan, 030009, China; 2. Science and Technolo gy Office, T aiyuan University , T aiyuan, 030003, China) Abstract: EGSB reactor can be used to t reat the simulatedly brewery waste�water. T he starting up experiment shows that af� ter two months of operating , the reactor which is used to digest sludge can be star ted up successfully. In order to form the g ranular sludge of high activity and nice settlement as quickly as possible, it is necessary for t he star ting�up of EGSB to use fist t he intake water with low density and later that w ith high densit y, and gradually r aise the rising current velocity and org anic loads w ithin the reactor. Key words: EGSB; starting�up; gr anular sludge ∀135∀