UASB处理高盐制药废水的试验研究

第 38卷第 3期 2009年 3月 应 　用 　化 　工 App lied Chem ical Industry Vol. 38 No. 3 Mar. 2009 收稿日期 : 2008212226　　修改稿日期 : 2009201214 作者简介 :吴建华 (1974 - ) ,女 ,山东蓬莱人 ,苏州科技学院 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 ,主要从事水污染控制工程工作。电话 : 13862117956, E - mail: li_juanhong1@163. com UASB处理高盐制药废水的试验研究 吴建华 1 ,张贵清 2 ,李娟红 1 ,马三剑 1 (1. 苏州科技学院 环保应用技术研究所 ,江苏 苏州　215011; 2. 中海发展 (苏州 )有限公司 ,江苏 苏州　215011) 摘 　要 :利用 3 L的 UASB反应器在中温条件下处理高盐有机废水。当进水的 COD浓度为 2 000～5 000 mg/L ,容 积负荷为 2～5 kg COD / (m3 ·d)时 ,逐步提高 NaCl浓度。当 Cl- 浓度从 1 000 mg/L增加到 5 000 mg/L时 , COD去 除率从大于 90%降到 85%左右 ,但稳定在 83%以上。这证明厌氧微生物在 Cl- 浓度 5 000 mg/L时 ,通过适当驯 化 ,仍能稳定地在高去除率下运行 ,为高盐工业废水的厌氧处理技术提供了设计依据。 关键词 :高盐废水 ;颗粒污泥 ; UASB反应器 中图分类号 : X 703　　　文献标识码 : B　　　文章编号 : 1671 - 3206 (2009) 03 - 0460 - 03 The exper imental study on highly Cl- concentrated pharmaceutica l wastewater treated by UASB WU J ian2hua1 , ZHAN G Gui2qing2 , L I Juan2hong1 , MA San2jian1 (1. Institute of Environmental Protection App lication Technology, USTS, Suzhou 215011, China; 2. COBD Holdings ( Suzhou) Co. , L td, Suzhou 215011, China) Abstract: 3 L Mesophilic UASB ( Upflow Anaerobic Sludge Bed) reactor was used for the treatment of pharmaceutical wastewater with high concentration of Cl- . W hen the concentration of influent2COD was kep t between 2 000～5 000 mg COD /L and the volume2load 2～5 kg COD / (m3 d) , the concentration of Cl- is increased gradually from 1 000～5 000 mg Cl- /L , COD removal efficiency had a decrease from over 90% to about 85% , but over 83%. It p roves that mesophilic m icroorganism which is domesticated p roperly still can function stably under the condition of high removal efficiency when the concentration of chlorine reaches 5 000 mg/L. This offers the design data for engineering. Key words: highly Cl- wastewater; granular sludge; UASB 　　高含盐量有机废水常见于一些化工、食品、制 药、印染等生产过程 ,这类废水除了含有高浓度的有 机污染物 ,还含有较高浓度的无机盐组分 (Cl- 、Na+ 等 )。工程技术人员在处理此类废水时 ,一直十分 困扰 ,如果选用好氧技术 ,面对着有机污染物浓度高 造成的投资大、运行费用高、达标困难的问题 ;如果 选用厌氧 2好氧技术 ,又缺少 Cl- 对微生物活性定量 影响的数据 ,更缺少 Cl- 浓度对 COD去除率、厌氧 过程稳定性的影响的实验数据 [ 123 ]。刘锋等 [ 4 ]在治 理柠檬酸生产过程中的水污染时发现柠檬酸生产过 程中的离子交换再生废水含较高浓度的 Cl- ,用实 验方法证明在 3 000 mg Cl- /L条件下 ,在中等有机 负荷下 ,离交水和糖水厌氧出水中 COD仍可以用厌 氧技术处理 ,其厌氧 COD去除率可以稳定在 85% 以上。某制药厂的生产废水有机污染物浓度在 5 000 mg COD /L 左右 , 并且含有较高的盐浓度 5 000 mg Cl- /L。本试验在刘锋等人的基础上 ,研 究此类废水应用厌氧技术的可行性 ,为设计、调试启 动工作提供实验数据。 1　实验部分 1. 1　实验的水量和水质 　　先对厌氧微生物进行驯化 ,以提高对 Cl- 的承 受程度 ,驯化过程中采用啤酒废水 ,在驯化过程中保 持进水的 HRT为 24 h不变 ,在驯化之前 COD去除 率保持在 90%以上 ,啤酒废水的 COD 为 2 000～ 5 000 mg/L。然后驯化微生物 ,通过人工投加 NaCl 来实现 Cl- 浓度的逐步提高 ,直至达到实际生产废 水的 Cl- 浓度。在微生物得到充分驯化之后 ,用实 际制药废水取代驯化废水 ,并且稳定。制药废水水 质 : COD 4 500～5 000 mg/L , pH为 4～6,总含 Cl- 量为 4 800～5 000 mg/L。 第 3期 吴建华等 : UASB处理高盐制药废水的试验研究 1. 2　实验方法 　　厌氧实验采用 UASB反应器 ,反应系统示意见 图 1,反应器分为 3个部分 :三相分离器、悬浮污泥 层区和污泥区。反应器的内径 90 mm,总的有效容 积为 3 L,温度控制在 ( 37 ±2) ℃,废水通过定量泵 由反应器底部注入 ,在顶部溢流出水 ,所产生的沼气 经三相分离器后 ,由反应器顶部排出 ,沼气排出管上 装有洗气瓶 ,洗后计量。 图 1　UASB反应器实验装置 Fig. 1　The UASB reactor test equipment 1. 3　污泥的来源 　　接种污泥为处理柠檬酸废水的颗粒污泥 (含水 率 90% ,密度约为 1. 20 ×103 kg/m3 ) ,接种污泥量 为 50. 5 g SS/L ,其 VSS/SS比值为 0. 63。 1. 4　分析方法 　　每天对反应器进、出水的 COD、pH、温度、氯离 子进行连续测定 ,挥发性脂肪酸根据需要不定期的 进行测定 [ 5 ]。 1. 4. 1 　 COD 指标 　采用重铬酸钾 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 法 ( GB11914—89)测定。 1. 4. 2　Cl- 指标 　采用硝酸银滴定法测定。 1. 4. 3　TSS、VSS指标 　采用标准重量法测定。 1. 4. 4　VFA指标 　采用电位滴定法测定。 2　结果与讨论 2. 1　污泥驯化过程 　　在污泥驯化之前 ,实验进水为 COD 稀释到 1 000～2 000 mg/L的啤酒废水 ,且利用碳酸氢钠调 节 pH [ 6 ]。证明中温厌氧微生物有较高活性 ,为评价 Cl- 影响提供基准。运行 20 d,进、出水 COD及去除 率变化见图 2。 　　由图 2可知 ,所填加的颗粒污泥在没有投加食 盐的情况 ,对废水中的 COD有很好的去除率 ,活性 良好。 图 2　污泥驯化期进、出水 COD变化 Fig. 2　The COD change of influent and effluent in sludge cultural stage 　　通过逐步提高进水 COD浓度的方法来提高系 统进水负荷 ,维持进水流量 3 L /d,含盐量逐步从 1 000 mg Cl- /L提升到 5 000 mg Cl- /L ,进水 COD 浓度由 1 500 mg/L逐步升高到 5 000 mg/L ,每次稳 定 14 d后继续提升负荷 ,驯化 70 d,情况见图 3。 图 3　提升负荷期 Cl- 与 COD去除率变化 Fig. 3　The relationship of COD removal efficiency with Cl- in loading increasing stage 　　由图 3可知 ,逐步提升进水 Cl- 浓度 ,废水中 COD去除率由 90%下降到 83% ,但是 COD去除率 下降的趋势趋于平缓 ;总体进出水 Cl- 浓度并没有 明显的变化 ,说明厌氧微生物对 Cl- 没有降解的功 能。通过以上的实验可以看出 ,在 Cl- 浓度逐步提 升过程中 , Cl- 对厌氧污泥影响不大 ,污泥活性良 好 , COD的去除率稳定 ,可以进行下一步实际废水 实验。 2. 2　实际废水的实验结果 2. 2. 1　UASB进、出水 COD与去除率变化关系 　 驯化完成之后开始用制药厂的实际废水进行实验 , 运行 30 d后 ,进出水 COD的去除率变化见图 4。 　　由图 4可知 , UASB反应器进水 COD的浓度由 1 500 mg/L 逐渐提升到原水浓度时且 Cl- = 4 928 mg/L , 出水 COD在 900 mg/L左右 ,去除率稳 定在 80%以上 ,表明反应器系统对高浓度高盐度的 实际废水具有一定的承受能力 ,可以保证实际废水 164 应用化工 第 38卷 的厌氧处理过程。 图 4　制药废水处理阶段进、出水 COD及去除率的变化 Fig. 4　Variations of COD and COD removal efficiency in the treating pharmaceutical wastewater stage 2. 2. 2　UASB进、出水 pH及 VFA变化 　pH值是 影响厌氧产甲烷菌生长和繁殖的一个重要因素 ,由 于该制药废水呈酸性 ,在系统初期的运行过程中 ,为 了保证产甲烷菌的生存环境 ,利用碳酸氢钠调节进 水 pH约为 6. 8～7. 2,见图 5。 图 5　制药废水处理阶段进水、出水 pH 以及出水 VFA曲线 Fig. 5　Variations of pH and VFA in the treating pharmaceutical wastewater stage 　　由图 5可知 ,随着污泥对该类废水的适应性增 强 ,在后期运行过程中 ,进水的 pH < 6. 5,在系统的 自身调节也可以实现酸碱度之间的平衡 ,维持了产 甲烷菌的生存环境 ,节省药剂投加。在整个稳定运 行阶段 ,出水 VFA始终保持在 1～3 mmol/L ,出水 pH持续维持在 7. 2～8. 0,从而有利的保证了厌氧 的稳定运行。 2. 2. 3　容积负荷与产气量的关系 　容积负荷与产 气量的变化曲线见图 6。 　　由 图 6 可 知 , 当 反 应 器 的 容 积 负 荷 为 1. 5 kg COD / (m3 ·d) ,日产气量大约为 2. 2 L ,随着 负荷的不断提高 ,日产气量也不断的增加 ,当 UASB 容积负荷增至 4. 5 kg COD / (m3 ·d)时 ,产生沼气 也升高到了 7. 5 L /d。由此反映 UASB反应器内厌 氧微生物生长正常 ,产甲烷菌活性高 ,产气能力较 强 ,对于该高盐分制药废水具有较好的降解效果。 在此中温条件下 ,利用 UASB处理该制药废水 ,每去 除 1 kg的 COD产生的沼气量约为 0. 6～0. 68 m3 ,大 量的沼气产出也为工程应用提供了经济参考价值。 图 6　容积负荷与产气量之间的变化曲线 Fig. 6　The charge curve of relation between VLR and biogas p roduce 3　结论 　　 (1)当进水 COD浓度在 2 000～5 000 mg/L, Cl- 的浓度在 2 000～5 000 mg/L , COD的去除率在 83%以上。整个系统运行稳定 ,微生物对废水的降 解率较高 ,处理效果良好 ,为后续处理打下良好的基 础。 ( 2 ) 制药厂生产废水 COD 浓度 4 500 ～ 5 000 mg/L ,容积负荷在 4. 5～5 kg COD / (m3 ·d) , 经过 30 d运行 , COD去除率稳定 80%以上 ,同时产 生具有效益的沼气 ,每去除 1 kg的 COD产生的沼 气量约为 0. 6～0. 68 m3 ,为工程应用提供了较高的 经济价值。 (3) 制药废水偏酸性 ,当 UASB达到高的有机 负荷时 ,厌氧反应器可以利用自身的调节作用维持 碱度平衡 ,减少了废水调节 pH的费用。 参考文献 : [ 1 ] 　Smythe G. 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