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低COD浓度废水启动EGSB反应器.doc

低COD浓度废水启动EGSB反应器

我亦飘零久llr
2017-09-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《低COD浓度废水启动EGSB反应器doc》,可适用于综合领域

低COD浓度废水启动EGSB反应器低COD浓度废水启动EGSB反应器第卷第期年月环境工程ChineseJournalofEnvironmentalEnVoNoApr低COD浓度废水启动EGSB反应器白玉华张代钧祖波张萍汪林(重庆大学资源及环境科学学院环境科学系,重庆重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆)摘要以厌氧活性污泥和好氧活性污泥接种于个膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中,进水流量为mLmin,回流量为mLmin,进水COD浓度在mgL左右,有机负荷率(OLR)为kgCODmd左右,污泥负荷率(SLR)为kgCODkgMLSSd左右,出水COD浓度维持在gL左右,COD去除率达以上控制温度在,,pH在,,反应器内氧化还原电位在一mV以下,水力停留时间(HRT)h,上升流速mh以及加入mgL絮凝剂(硫酸铝钾),缩短了启动时间,促进了颗粒污泥的形成分别经过d和d运行,反应器启动成功结果表明,上升流速,絮凝剂和污泥类型对颗粒污泥的形成有影响接种好氧活性污泥在低浓度COD下,合理控制负荷速率能成功启动EGSB反应器关键词EGSB反应器启动运行颗粒污泥低浓度COD中图分类号X文献标识码A文章编号()ThestartupofexpandedgranularsludgebedreactorwithlowstrengthCODBaiYuhuaZhangDaijunZuBoZhangPingWangLin(DepartmentofEnvironmentalSciences,CollegeofResourcesandEnvironmentalScience,ChongqingUniversity,ChongqingKeyLaboratoryofSouthwestChinaResourceExploitationEnvironmentalDisasterControlEngineering,MinistryofEducation,ChongqingUniversity,Chongqing)AbstractGranularsludgewasformedintwoexpandedgranularsludgebed(EGSB)reactorsinoculatedwithaerobicactivatedsludgeandanaerobicactivatedsludgeafterthestartupoperationofdandd,respectivelyUndertheconditionsthatthefluxwasmLminandthecircumfluencemLmin,theCODremovalefficiencycouldreachupwithinfluentCODconcentrationwasmgL,theorganicloadingrateuptokgCODmdandthesludgeloadingrateaboutkgCODkgMLSSdThetemperaturewascontrolledbetweenand,pHat,redoxpotentialbelow一mV:HRTwashtheupvelocitywasmhandtheflocculant(aluminiumpotassiumsulfate)wasmgL,theformationofthegranularsludgewasacceleratedResultsdemonstratedthatupvelocity,flocculantandthetypeofsludgeaffectedtheformationofgranularsludgeThestartupofthereactorwhichwasinoculatedwithaerobicsludgewassucceedediftheloadingratewascontrolledrationallyinlowstrengthCODKeywordsexpandedgranularsludgebedreactorstartupgranularsludgelowstrengthCODLettinga教授及其领导的荷兰Wageningen大学环境技术系在世纪年代开发的上流式厌氧污泥床(upflowanaerobicsludgebed,UASB)反应技术,已成功地应用于高中低浓度的各类工业和生活废水的处理特别是在世纪年代中后期以来,膨胀颗粒污泥床(extendedgranularsludgebedEGSB)反应器处理低温(,),低浓度(CODmgL)废水的COD去除率达以上并且在处理高浓度,含硫酸盐以及难降解废水方面也取得了较好的效果实际应用表明…,上流式系列厌氧反应器技术污泥浓度高(gVSSL),容积负荷率高(gCODLd),污泥产率低(gVSSgCOD),COD去除效率高(),同时可将废水中有机物转化为甲烷(LCHgCOD)要基金项目:国家自然科学基金资助项目()重庆大学研究生科技创新基金资助项目(YA)收稿日期:修订日期:作者简介:白玉华(一),女,硕士,主要从事废水生物处理技术研究工作{通讯联系人,Email:dzhangcqueducn环境工程第卷应用EGSB反应器处理各种废水,首先应完成EGSB反应器的启动工作目前,较多学者接种厌氧絮状污泥或厌氧颗粒污泥在中高浓度COD下启动EGSB反应器,而对于接种好氧活性污泥在低浓度COD下启动EGSB反应器的报道并不多见因此,笔者接种好氧污泥和厌氧污泥于个EGSB反应器中在低浓度COD下进行启动研究,分析影响EGSB反应器启动的各种因素,寻求适宜条件,为应用EGSB反应器技术提供科学依据试验装置,材料与方法试验装置与工艺流程见图本试验的EGSB反应器为有机玻璃加工而成,有效容积为L,反应区体积为L,反应区内径为mm,高径比为在反应器不同高度设置个取样口和排泥口,用导热性高的乳胶管包裹反应器反应区,用水泵将水浴锅()中的热水泵入乳胶管进行热水循环,控制反应器反应区内部温度维持在,在盛有高浓度NaOH溶液的水槽安装气体收集器,用排水吸气法收集反应器产生的气体水封瓶进进水泵图EGSB反应器装置示意图FigSchematicdiagramofEGSBreactor在本试验中采用人工合成废水,其主要组分为:葡萄糖mgL(NH)SOmgLKHPOmgLKHPOmgLNHCmgL含微量元素的溶液mLL微量元素溶液的组成:EDTAgLFeSOHOgLZnSOHOgLCoCHOgLCaCHOgLMnCHOgLCuSO'HOgLMgSO'HOgL(NH)MoOHOgLNiSO'HOgL试验时间从年月日到年月底,持续d活性污泥取自重庆市某污水处理厂消化池中的污泥和好氧活性污泥反应器接种好氧污泥,反应器接种厌氧污泥,个反应器接种污泥均为g,进水COD为mgL左右,进水流量为mLmin,回流量为mLmin,进水有机负荷率OLR为kgCODmd,污泥负荷率SLR为kgCODkgMLSSd,水力停留时间HRTh,上升流速mh实时监测和控制pH值,温度和氧化还原电位采用重铬酸钾法测定COD,精密pH计监测pH,温度和氧化还原电位,标准酸碱滴定法测定碱度,重量法测定MLSS,显微镜法测定颗粒污泥试验结果反应器l在,d,没有打开回流泵,COD基本上没有去除,COD的部分降低可能是由于异氧菌对COD的消耗,絮状污泥的颜色逐渐从好氧污泥的灰色转变为黑色,出水有较多污泥流失,三相分离极差,在反应器中加入适量(mgL)的絮凝剂(硫酸铝钾),可降低污泥的流失从,d,开启回流泵,逐步增大上升流速(从mh逐渐增大到mh),反应器中污泥的黑色变深,有部分颗粒污泥(约,mm)形成,存在一定的污泥流失,且产气量不明显,三相分离较差从,d,再次提高上升流速(从mh逐渐增大到mh),反应器中颗粒污泥粒径逐渐增大,颗粒污泥量逐渐增多,COD去除率达,可以收集到部分气体,三相分离得到改善,污泥流失量明显减少从,d,上升流速从mh逐渐增大到mh,且d后稳定控制在mh,COD去除率上升到,有大量的生物气体产生反应器下部污泥颗粒粒径为mm,上部粒径较小,基本上没有污泥流失在,d,COD去除率稳步上升到,反应器下部颗粒粒径,mm,上部粒径,mm,沉降性能良好,出水清澈,没有污泥流失,反应器运行稳定,反应器的启动完成,如图所示反应器中接种消化池中的污泥,其厌氧活性本身较强,反应器运行后第d,测定COD的去除率达,污泥本身已经部分是颗粒污泥(约,mm),能收集到部分气体在反应器中加入适量第期白玉华等:低COD浓度废水启动EGSB反应器图EGSB启动期运行情况FigStartupofEGSBreactor一碍(mgL)的絮凝剂(硫酸铝钾),三相分离明显改善,但仍然有少量的絮状污泥随水流出运行d后,逐渐调节上升流速,从mh逐渐上升到mh,COD的去除率逐渐上升到,有一定量的生物气体产生反应器下部颗粒粒径为,mm,上部粒径较小,有少量的絮状污泥从出水中流失在,d,上升流速稳定控制在mh,COD去除率高,大量的生物气产生,出水清澈,没有污泥流失在,d,COD去除率维持在,,反应器处于稳定状态,启动完成,如图所示lI时IhJ(d)图EGSB启动期运行情况FigStartupofEGSBreactor分析与讨论pH值的影响在试验进水中添加gL的NaHCO,实时监测pH值,发现在EGSB反应器中pH值稳定维持在,,出水碱度维持在mgL(以CaCO计)左右,获得了较好的启动效果一般来说,过高和过低的pH都会使厌氧微生物的活性受到抑制,从而限制甲烷的产量,其活性较高的pH通常为和之问鉴于低pH条件下若能运行EGSB反应器将获得巨大的经济效益,Matsumoto等用小试厌氧流化床在低pH下处理淀粉废水,结果显示系统运行的最佳pH,而pH时产甲烷过程会受到轻微抑制,但是该系统在pH下的运行时间只有d,还不能证明其长期运行的稳定性Brummeler等…的结果也显示,在pH为时以乙酸,丙酸混合物为进水可以成功启动运行UASB反应器,但是对COD的去除率不高凌雪峰等将EGSB反应器控制在pH,负荷为kgmd时,COD去除率为,但也存在污泥流失严重的问题因此,将pH值控制在一个适宜的范围,以避免对反应器产生负面影响,是反应器成功启动的前提氧化还原电位(Eh)的影响有报道…认为氧化还原电位对于厌氧消化过程有强烈的影响通过pH计实时监测发现本试验启动过程中反应器内氧化还原电位一般在一mV左右,污泥颜色逐渐由浅变深,收集到的生物气体亦逐渐增多,反应器启动运行情况良好但也有报道指出甲烷菌最佳比生长速率和比产甲烷速率是在Eh为一,一mV,而在Eh为一,一mV急剧下降Fetzerh等研究则发现,的溶氧(Eh为mV)即可抑制甲烷菌Methanosarcinabarkeri从甲醇产生甲烷Fetzer的结果却表明,溶解氧的存在对EGSB反应器的运行没有明显影响可见,氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件的重要因素,但不是唯一因素因为挥发性有机酸的增减,pH值的升降以及铵离子浓度的高低等因素均影响系统的还原强度一般认为在厌氧肖化过程中,产甲烷阶段氧化还原电位的临界值为低于一V温度的影响实验中采用中温条件,利用热水循环控制反应器内温度在,,反应器稳定启动这是因为厌氧消化像其他的生物处理工艺一样依赖于温度,温度下降使微生物的比生长速率和底物利用速率降低,且产甲烷过程的半饱和常数对温度很敏感,当温度从降至,乙酸盐转化为甲烷的值从mgL增加到mgL,这将对出水水质和生物活性产生很大的影响…Bohn等试验也表明,乙酸和丙酸的降解速率随温度降低而下降Zinder等的研究则得出在乙酸化产甲烷菌(Methanosarcinasp)中,对以上温度变化特别敏感因而,微生物令人满意的产甲烷活性,其最佳舳如舳如O一I,:五『一一醉笾舳加如们如如O舳如踟们如O一矗Ic一cu环境工程第卷代谢温度仍在中温范围(,),表明厌氧产甲烷菌的主要菌群仍是嗜温菌絮凝剂的影响试验启动初期,污泥活性较差,部分流失,为了改善此种状况,向反应器中加入mgL的絮凝剂(硫酸铝钾),污泥沉降性能明显提高,稳定在反应区中,从而加速了污泥颗粒化,且促进了产甲烷活性,进而有利于提高有机物去除率和系统的负荷能力,缩短了启动时间研究表明在EGSB反应器中会发生污泥的白絮凝现象,但若仅依靠系统内的絮凝细菌自然絮凝成絮凝体,启动时间将过于漫长为此,在不影响生物活性的前提下,可往系统中投加絮凝剂促使生物絮体快速形成,以改进污泥颗粒的沉降性能和产甲烷活性EiMamouni等和Kalogo等分别研究了壳聚糖和天然高分子絮凝剂WEMOS对厌氧污泥颗粒化的影响,发现其均具有明显的促进作用郭晓磊等,wu等的实验也分别证实了这一点ShowKY等利用个UASB反应进行正交实验,每个反应器中加入不同浓度的絮凝剂(,,,和mgL),结果表明,在加入mgL絮凝剂的反应器,加速了污泥颗粒化()上升流速()液体表面上升流速影响EGSB中颗粒污泥床膨胀程度,从而成为影响反应器运行的稳定性的一个重要参数由试验结果可见,逐渐增大进水的上升流速,可以逐步提高COD去除率,减少絮状污泥的流失当启动阶段上升流速提高到mh,并维持到这一速度时,污泥颗粒层的膨胀率达到,,混合强度好,进水和微生物接触充分同时将水力剪切作用于絮状厌氧污泥上,加速了颗粒污泥的形成也有报道认为,随着运行时间和上升流速的增加,颗粒污泥粒径逐渐增大但也有进一步的研究表明,当Vop大于等于mh时,污泥流失较严重,不利于系统的稳定性故而只有适宜的上升流速才可强化基质与污泥颗粒间的传质效mh果,试验结果表明,当控制在,范围内,反应器COD去除率大于,处理效果比较好负荷率控制进水COD浓度约mgL,有机容积负荷率和污泥负荷率分别为kgCODmd和kgCODkgMLSSd左右,启动成功后,颗粒污泥的沉降性能和强度均良好,COD去除率可达结果表明,在低浓度COD下,合理控制负荷率能成功启动EGSB反应器GhangrekarMM等研究结果也表明,利用絮状污泥启动UASB反应器,有机负荷率和污泥负荷率分别在,kgCODmd和,kgCODkgVSSd时,可以获得性能良好的颗粒污泥和较高的COD去除率KatoMT等进行了EGSB反应器处理低浓度废水的试验,在下运行当进水COD分别为,IngL和,ITIgL,进水有机负荷率分别达kgCODmd和,gCODLd时,COD去除率分别为,和,,从而进一步证明EGSB反应器处理低浓度废水是适用的结论()以厌氧活性污泥和好氧活性污泥接种于个膨胀颗粒污泥床反应器中,进水流量为mLmin,回流量为mLmin,进水COD浓度在IngL左右,有机负荷率OLR和污泥负荷率SLR分别为kgCODmd左右和kgCODkgMLSSd左右,出水COD维持在约IngL,COD去除率达以上控制温度在,,pH在,,反应器内氧化还原电位在一mV以下,水力停留时间h,上升流速mh以及加,入mgL絮凝剂(硫酸铝钾),进而缩短了启动时间,促进了颗粒污泥的形成分别经过d和d运行,反应器启动成功()试验结果表明,上升流速,絮凝剂和污泥类型对颗粒污泥的形成有明显影响接种好氧活性污泥在低浓度COD下,合理控制负荷率仍能成功启动EGSB反应器参考文献,,=薹一岬训一诅:,rU,,一,,,一一一一一,,一,,,,,一,,一,一,,一一一一一,一一一一一一一一姒一第期白玉华等:低COD浓度废水启动EGSB反应器FullscaleexperienceswithanaerbicaerbictreatmentplantsinthefoodandbeverageindustryWatSciTech,,():,DriesJ,DeSmulA,GoethalsL,etaHighratebiologicaltreatmentofsul~terichwastewaterinanacetatefedEGSBreactorBiodegradation,,:,DeSmulA,DriesJ,GoethalsL,etaHighratesofmicrobialsulphatereductioninmesophilicethanolfedexpandedgranularsludgeblanketreactorMicrobioBiotechno,,:,ZoutbergGRThebiobedEGSB(expandedgranularsludgebed)systemcoversshortcomingsoftheupflowanaerobicsludgeblanketreactorinthechemicalindustryWatSeiTech,,():,l左剑恶,王妍春,陈浩,等EGSB反应器的启动运行研究给水排水,,():,郭晓燕,张振家EGSB反应器处理米酒废水的启动方法研究环境污染与防治,,():,MatsumotoA,SakamotoM,NoikeTAnewoperationofcarbohydratecontainingwastewatertreatmentinananaerobicfluidizedbedsystemWatSciTech,,(,):BrummelerET,HulshoffPLW,DolfingJ,etaMethangenesisinanupflowanaerobicsludgeblanketreactoratpHonanacetatepropionatemixtureAppEnvMicro,,():,凌雪峰,左剑恶,顾夏声pH酸性条件下产甲烷EGSB反应器的运行研究环境科学,,():,胡纪萃,周孟津,左剑恶,等废水厌氧生物处理理论与技术北京:中国建筑工业出版社,,HaeSJ,NaomichiN,ShiroNInfluenceofredoxpotentialonbiomethanationofH,andCO,bymethanobacteriumthermauttrDhicuminEhstatbatchculturesJournalofGenernalAppliedandMicrobiology,,:,FetzerS,ConradREffectofredoxpotentialonmethanogenesisbyMethanosarcinaBarkeriArchMicrobio,,:,NozhevnikovaAN,HolligerC,AmmannA,etaPsychrophilicmenogenesinsedimentsofdeeplakesWatSciTech,,:,斯皮思RE着,李亚新译工业废水的厌氧生物处理技术北京:中国建筑工业出版社,,BohnI,SiverssonB,BatstoneD,etaAnaerobicdigestionofagricultureresiduesunderpsychrophlilicconditionsArhingBKProceedingsofthethWorldCongressAnaerobicDigestionLiege:IWAAntwerpen,,ZinderSH,AnguishT,CardwellSCEffectoftemperatureonmethanogenesisinathermophilic()anaerobicdigesterAppEnvMicro,,:,初里冰,杨凤林,张兴文低温厌氧处理低浓度废水研究进展环境污染治理技术与设备,,():,EiMamouniR,LeducR,GuiotSRInfluenceofsyntheticandnaturalpolymersontheanaerobicgranuhionprocessWatSciTech,,:,KalogoY,SekaAM,VerstraeteWEnhancingthestartupofaUASBreactortreatingdemesticwastewaterbyaddingawaterextractofMoringaolemseedsAppMicrobioBiotech,,:,郭晓磊,胡勇有低浓度污水厌氧污泥颗粒化促进技术研究中国给水排水,,():,wuY,WangYH,WangLSGranulationinUASBreactorbyaddingbentoniteandpolyacrylamideEnvironmentProtectionScience,,():,ShowKY,WangY,FoongSF,etaAcceleratedstartupandenhancedgranulationinUASBreactorsWatRes,,():,王妍春,左剑恶,肖晶华EGSB反应器内厌氧颗粒污泥性质的研究中国沼气,,():,任洪强,丁丽丽,陈坚,等EGSB反应器中颗粒污泥床工作状况及污泥性质研究环境科学研究,,():,GhangrekarMM,AsolekarSR,RanganathanKR,etaExperiencewithUASBreactorstartupunderdifferentoperatingconditionsWatSciTech,,(,):,KatoMT,FieldJA,LettingaLTheanaerobictreatmentoflowstrengthwastewaterinUASBandEGSBreactorsWatSciTech,,(,):,

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