厌氧好氧工艺治理柠檬酸废水

1、厌氧好氧工艺治理柠檬酸废水柠檬酸的生产是通过发酵工艺进行的， 其排放的废水含有高浓度的可生物降解有机物，这些有机物多以碳水化合物及其降解产物为主。世界各国对于柠檬酸废水的处理大都采用厌氧好氧联合处理工艺，而这一工艺的核心厌氧处理单元， 除了采用厌氧接触工艺和厌氧滤 器外，应用最多的还是 70 年代末开始用于食品发酵工业废水处理的 UASB1999 年 10 月，某柠檬酸厂（现改名为某生化有限公司）柠檬酸废水治理工程通过了山东省环保局主持的工程验收， 工程验收期间厌氧工段 CODCr 容积负荷 Nv8.0kgCODCr/(m3 ·d) ，去除率达 93.2%，工程 CODCr总去除率达

2、 98.0%。目前运行稳定， 效果良好。现将该工程情况做简要介绍。1 水质、水量的确定根据企业现有排水管路， 所排放的废水主要包括浓废水和淡废水两部分，浓废水主要包括废糖水原液和洗糖水。 排放废水处理后要求达到污水综合排放标准 GB 89781996 味精工业二级标准，废水水质、水量及排放标准详见表 1表1废水水质、水量及排放标准排放 水量CODcrBOD5SS氨氮PH值废水 （m3/d)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)浓废7005-5.516000650045060水淡废7005.5-6.0150065040010水合计 14008750（均 3750（均 425（均35（均

3、值）值）值）值）标准6-930015020025值22.1 工艺流程由车间排放的浓废水自流至浓水调节池，调节 pH 后由污水泵提升至 UASB反应器，出水一部分回流至浓水调节池， 它与 UASB反应器形成集调节、厌氧降解为一体的处理系统； 一部分自流至曝气调节池与淡废水混合，经曝气后由污水泵提升至沉淀池形成一级好氧系统； 此时沉淀池出水已近达标， 再自流至接触氧化池、 气浮池进行好氧生化和物化处理 ( 见图 1)2.2设计参数的确定工程设计中着重强化厌氧处理单元， 同时好氧工段采用较低的负荷，以稳定剩余污泥，减少污泥排放量，改善污泥脱水性能，具体设计参数见表 23 处理效果和处理成本3.1工程

4、属省控污染治理项目， 山东省环保局委托泰安市环保监测站于 1999 年 10 月 8 日 9 日进行了为期两天的现场采样、监测。监测项目为 pH、CODCr、BOD5、SS、NH3-N、流量共 6 项，监测频率每天采样 4 次，均测单样，监测结果见表3表处理设施设计参数设施名称参数附属设备备注现石灰投浓水调节HRT h简易石灰加量池中和筛200kg/d3UASB反应 NV=8.0kgCOD/(m.d)N=7.5kw，污水泵一用一备三相分离器q=2.25-0.5m3/(m 2 .h)曝气调节HRT=.5h3池NV=3.2kgCOD/(m.d)竖流式沉HRT=3.5h淀池q=1.0m3/(m 2.

5、h)接触氧化3HRT=20hNV=1.0kgCOD/(m.d)池器均匀布水器微孔曝气器污水泵微孔曝气器组合填料溶气系统、设备自制共 300只N=7.5kw,二用一备污泥回流比R=30%-35%共 500只3共 800m气浮池3加药系统处理量 Q=60m/h等N=55kw,利机房2风机用原有建建筑面积 =200m筑物污泥浓缩3污泥浓缩因资金所有效容积 =200m池机限未上均质池3泥浆泵有效容积 =25m污泥干化2池干化面积 =200m表 3 污水处理工程监测结果监测指标监测点位5SS氨氮流量CODcr BODPH3(mg/L) (mg/L)(mg/L) （mg/L) （m/d ）最高5.89 2

6、0400816447269.0890值浓废最低4.66 11000439539149.2430水入值口平均5.43 16388655542161.0675值最高5.47 638526233926.0871淡废值水入最低4.34 18266893.9644口值平均5.212750值最高7.54 22020.91040.6971656值最低6.80 12611.2560.3381124总排 值口平均7.12 17015.6770.4651425值标准6-9 30015020025值监测结果表明，治理工程设计合理，处理效果明显，排污口废水中的污染物达到国家规定的相应排放标准

7、。3.2工程总投资 307 万元，处理成本主要包括动力费，人员工资、福利，药剂费，工程折旧和设施维修费等，其经济技术指标见表4工程工程规投资模（万3（m/d)元）表工程经济技术指标总处理 直接费COD削减工程成本用定员电耗占地总量2（元 （元 （人）（kw.h/m3)（m)3）（t/d ）m)m140030732001.200.591910.20.934工程设计中结合水力澄清池和IC 厌氧反应器的特点对进液布水2系统进行了精心的研究， 采用 8 套均匀布水系统（每套服务面积36m，可独立操作运行， 通过人工控制可灵活调节各布水系统水力负荷，也可使整个系统形成脉冲进水）；为提高局部进水点的流速，

8、增强系统布水均匀性，设计采用较小的开孔比（15%）以形成污泥与进液间充分的接触、最大限度地利用反应器内的污泥和有效容积，防止反应器内形成沟流和死角；对于三相分离器，设计成双层分离隔板，采用适宜的表面负荷q=0.25 0.5m3/(m 2·h) 和较低的出水堰负荷qL=0.08 0.16L/(m ·s) ，使三相分离器能保留尽可能多的污泥和排由于工程在设计中较好地解决了均匀布水、三相分离等问题，UASB反应器的出水水质澄清、 呈青灰色（感官与城市生活污水相似） ，COD去除率高（平均去除率达94.9%）, 启动周期短、调试迅速（三个月），污泥床内形成了颗粒污泥（质软、有韧性，

9、粒径在 0.5 1.5mm生化处理（厌氧、好氧单元）始终处于较高的处理水平，固液分离效果明显，总排口CODCr去除率达 98.5%，BOD5去除率达 99.6%，SS去除率达 97.3%，氨氮去除率达99.0%工程厌氧处理系统对温度变化适应性强。整个调试期间水温在2555 间变化，厌氧处理单元都能达到满意的处理效果。由于生产过程中排放的废水水温较高（80 ），根据气温变化，可通过调节淡废水水量将厌氧反应池内的水温控制在适宜的范围内，设计中不需另考虑工程厌氧处理系统抗冲击负荷能力强。生产过程中排放的废水量大、呈周期性变化，浓废水CODCr浓度从 40000mg/L 到 5000mg/L 不3等，

10、每班（ 8h）为一变化周期，瞬时 COD容积负荷从 3kgCOD/(m·d)到 35 kgCOD/(m3·d) 变化，但只要日平均容积负荷约为83·d) ，厌氧出水水质就能稳定在 1 000 mg/L 左右，因此，kgCOD/(mCr总排口出水水质波动不大。接触氧化池出水中有机污染物多以溶解状态存在，经气浮处理COD去除率不高（ 15%），故企业实际运行中气浮设施基本不开，只有当接触氧化池出水COD200mg/L 时才启动气浮设施，实际运行费用较表 4由于进水 COD以溶解状态存在，且绝大多数 COD是通过厌氧反应去除的，而好氧工段采用 较低的负荷，虽然调节曝气池

11、容积负荷3较高3.2 kgCOD/（m·d）, 但因活性污泥浓度较高 MLSS=6500mg/L），其污泥负荷并不高 0.49 kgCOD/（kgMLSS·d），故剩余污泥排放3量较低，沉淀池每天排放污泥20m，厌氧剩余污泥自调试以来( 半年 )3共排放 80m。5 经验与总结 柠檬酸废水浓度高，厌氧反应池处理效果的好坏是整个工程造价和运行成本高低的关键， 为此本工程采用并强化了运行稳定、 效果优良的 UASB厌氧处理技术，以最大程度 地提高厌氧处理元的 CODCr以瓜干为原料的发酵废水通过生化处理可以达到较高的 COD 去除率，但废水中的色度很难解决， 最终出水经混凝气浮

12、也难以达到满意的效果，物化工段色度去除率 30%，氯氧化或臭氧氧化因成本过高未采用，因此工程最终出水澄清但呈黄色，与淡茶水相似。柠檬酸废水 pH较低、呈酸性，在进入 UASB前（特别是调试初期）应对其进行调节，使废水呈中性。原设计采用变速中和滤塔调节来水 pH，由于企业资金紧张，故尝试在浓水调节池上改用简易石灰筛网。实践表明，该设施运行简单、 效果稳定、成本较低，宜于在中、小型废水治理工程中使用。厌氧好氧交替工艺生物除磷及活性污泥特殊染色近年来，水体磷污染状况日益严重，由此导致了水体富营养化。除磷是水污染治理的重要课题， 是克服富营养化的关键。 生物除磷比化学除磷运行费用低，不造成二次污染，除

13、磷效率高。本文以 SBR艺为手段研究了周期循环变化的厌氧好氧交替工艺（AlternationofAerobic/Anaerobic Process，简称 AAA工艺）的生物除磷技术，使其在低能耗、低成本的条件下， 既能稳定高效除磷， 又能去除有机物。对采用活性污泥直接染色， 通过显微镜镜检活性污泥细胞内PHB、Polyp 的状况，来监测生物除磷效果的方法进行了研究。1 厌氧好气交替工艺生物除磷试验1.1 实验装置（见图 1）1.2实验方法AAA法的运行可分为进水、厌氧搅拌、好氧曝气、沉淀、排水和闲置六个阶段，通过控制反应时间等条件来强化聚磷菌过量摄取过程的完成。1.3实验内容本组实验模拟 AA

14、A工艺生物除磷技术， 采用葡萄糖基质作为唯一碳源，在不同碳磷比下的实验结果，见表1。表 1 不同碳磷比生物除磷数据 mg·L-1好好序厌氧 厌氧 厌氧 厌氧 好氧 好氧氧氧出指标配水0.0h0.5h1.0h1.5h1.0h2.0h3.04.0号水hhCOD256.225.216.152.140.55.747.443.39.37.5103704813-12.914.019.523.314.26.85.76.4PO4P9.12776099.78118COD506.450.432.343.297.153.95.666.61.60.08571757523-14.515.215.218.020

15、.811.04.92.42.2PO4P2176548.36458COD560.444.151.56.754.351.147.645.46.46.80060033-12.512.919.423.824.317.110.34.31.81.6PO4P80670061554 COD392.319.242.232.70.360.543.437.33.33.75428303-10.213.414.316.53.31.31.0PO -41.008.046.23P1323260取表 1 中第 1、3 组数据的厌氧段作图为图2。试验结果表明，经过1.5h 厌氧后，磷的释放基本达到最大，此时 COD降解也基本完成

16、。好氧阶段在 34h 内就可以达到最大的磷吸收量，以后再增加好氧时间，出水磷浓度不再降低，这说明此时无论是污泥的内源基质还是外源基质均已消耗殆尽。 由此综合考虑除磷效果和经济指标，本实验确定厌氧时间为 1.5h ，好氧时间为 4h。2 活性污泥直接特殊染色监测研究在活性污泥法中， 聚磷菌是生物除磷的主要完成者，许多研究者都发现聚磷菌体内能聚集聚磷（Poly phosphate ）即 Poly p 和聚羟基丁酸（ poly hydroxybutyrate）即 PHB（细菌细胞内储存能量的脂质内含物）。通常，在厌氧条件下，污泥菌胶团的聚磷逐渐消失， PHB逐渐增多。在好氧条件下，PHB迅速减少，聚

17、磷迅速增加。厌氧条件下合成的PHB越多，则好氧条件下聚磷合成量越大，除磷效果越佳 1 。在厌氧条件下， 活性污泥聚磷菌细胞体内有大量PHB迅速合成。进入好氧区内， 聚磷菌消耗大量内含物 PHB颗粒和外源机质，产生细菌质子移动力，简称 pmf。pmf 在释磷和吸磷时，即磷在细胞内外的转移过程中起决定性作用。 为了维持 pmf 的恒定，聚磷菌通过消耗 pmf 把胞外的磷以中性或电阳性的形式主动运输到细胞内合成三磷酸腺甙（ ATP），合成聚磷酸盐。在好氧状态下，细胞储存的 PHB降解代谢，为生物合成提供碳， 并通过 TCA循环（三羧酸循环）产生 ATP，为合成细胞物质及细胞活动和聚磷酸盐的大量合成提

18、供能量。因而在好氧条件下，活性污泥聚磷菌细胞吸收磷，使废水中磷高效去除。活性污泥聚磷菌细胞中的 PHB和 Poly p 颗粒在生物除磷中发挥了重要的作用，在生物除磷工艺中， 对活性污泥样品中的 PHB和 Poly y 颗粒进行染色，发现在厌氧区（氧化还原电位在 -140mV以下）污泥细胞内 PHB颗粒迅速、大量增加，聚磷酸盐颗粒迅速减少；在好氧区（氧化还原电位在 100mV以上）污泥细胞内 PHB颗粒迅速减少，聚磷酸盐颗粒迅速增加。 因此可以通过对活性污泥直接染色， 观测活性污泥细胞的 PHB和聚磷颗粒的变化，从而判断生物除磷效果。细胞是无色、透明的，在光学显微镜下，不易看清细菌的形态和结构，

19、故通常要对活性污泥进行分高纯化，然后用染料染色，以增强菌体与背景的反差，便于在光学显微镜下观察，步骤繁琐，时间长且成本高。PHB和聚磷作为细菌细胞的内含物在光学显微镜下无法观察，但由于其在生物除磷系统中的重要作用， 本实验采用了一种特殊的染色方法，可将活性污泥直接染色， 在光学显微镜下清楚地观测到活性污泥细胞内的 PHB及聚磷颗粒。2.1 PHB 染色取活性污泥于载玻片上制成膜，用0.3 的乙烯乙二醇苏丹黑溶液染色 515min；冲洗并风干；在二甲苯溶液中浸沾数次，提出并风干；用 0.5 的碱性藏红染料溶液反染色510s；冲洗、风干，显微镜观察。PHB染色结果为显示兰黑色颗粒，其细胞质部分显粉红色，镜检照片见图 3。2.2 Polyp 染色取活性污泥于载玻片上制成膜，用甲基蓝溶液染色1030s；自来水冲洗，风干，显微镜观察。Poly p 染色结果为显示深蓝色颗粒，其细胞质部分显示为浅蓝色，镜检照片见图4。2.3活性污泥直接染色结果对活性污泥直接染色的研究结果表明，在好氧厌氧交替生物除磷中，污泥吸收和释放磷的基本情况与污水中的溶解氧及氧化还原电位有着一定的关系。在厌氧过程中，当氧化还原电位低于-140mV此时污水中溶解氧含量很低，对污水中活性污泥进行染色能发现大量的PHB存在，