厌氧污泥床过滤器处理涤纶废水的生产性试验

1、厌氧污泥床过滤器处理涤纶废水的生产性试验1、前言高深度有机废水的处理是迄今尚未解决的一个难题，尤其是CODcr浓度高达上万mg/L 的有机废水，一直没有很好的处理方法，涤纶工业在生产聚脂切片中排出的工艺废水， CODcr浓度达1100025000mg/L，含有相当数量的难降角有机物，处理效果也不理想。黑龙江龙涤集团是黑龙江省叭一的大型涤纶聚脂原料生产基地，采用有机酸、乙二醇和对苯二甲酸为原料聚料聚合生产聚脂切片。为处理涤沦工艺废水，龙涤集团建成一座采用厌氧污泥床过滤器（ UASBAF）法为主要工艺的处理工程， 经过一年多的生产性试验运行，积累了一些运行经验，各项水质指标均达到国家污水综合排放标

2、准。2、设计废水量及废水水质该涤纶废水采用清污分流，清洁的冷却水，洗涤水和生活污水直接排放，污染严惩的涤纶工艺废水经USABAF法处理后达标排放。涤纶废水中主要含有醋酸、有机酸、乙二醇和精对苯二甲酸等，还含有少量的氨态氮、磷酸盐及其它无机盐，水质偏酸性，设计3废水处理量 240m/d ，主要水质指标见表1。表 1涤纶废水水质水温Ph3有机酸SSCODcrBOD5 NH3-NPO4mg/L-1mg/L-1mg/L-1mg/L-1mg/L-1mg/L-1304.516900150058255708703、废水处理工艺流程涤纶废水经过处理后，出水水质指标应达到污水综合排放标准 GB8978-1996

3、中的有关规定： CODcr为 100mg/L，BOD5为 20mg/L，SS为 70mg/L，PH值 69。根据出水水质要求及涤纶废水污染程度高的实际情况，确定采用 UASBAF法为主要工艺流程的处理系统，处理流程见图1。4、处理构筑物的设计4.1 调节池涤纶废水属高浓度有机废水， CODcr浓度在 7000mg/Lmg/L之间， PH值为 37。为均衡水质水量，设计 1 座 8m×5m，有效深度2.5m 的调节池，调节时间10h。设自动投药设备1 套，由 PH测控仪控制自动投加氢氧化钠调节PH值。4.2 气浮装置涤纶废水含有一部分油份，为去除废水中的油份和悬浮物，设计中先用 2 套

4、气浮装置，气浮池直径为1.4m，有效高度 3.2m，采用硫酸铝作为混凝剂。4.3UASBAF厌氧池UASBAF厌氧池是将升流式厌氧污泥床和厌氧污泥滤池组合为一体的复合厌氧池， UASBAF厌氧池采用 2 座，钢筋混凝土结构，上部为 4 棱柱形，下部为锥体，平面尺寸 3.9m×3.9m，有效高度 6.5m。厌氧池的污泥悬浮层内设 2.0m 高的软性组合填料，底部均匀分布 4 个进水喷嘴，进水喷嘴还同污泥浓缩池相连， 为了保证厌氧池内有足够的污泥浓缩池相连， 为了保证厌氧池内有足够的污泥量， 可将二沉池浓缩污泥回流至厌氧池。 厌氧池上部设三相分离器， 污水经泥水分离后排出。4.4 接触氧

5、化池接触氧化池采用 2 座钢盘混凝土结构，平面尺寸 7m×4.2m。有效高度 2.7m，分为 3 个廊道，污水呈推流式前进，空气由罗茨风机供给，经膜片式微孔曝气器进水中， 接触氧化池内安装软性组合填料，填料层高 2.0m，占整个池体积的 75%，出水经三角堰溢流进入二沉池。4.5 二沉池二沉池采用竖流式钢结构，直径 3.8m，有效高度 3.2m，接触接化池的混合液经泥水分离后排放。4.6 砂滤罐为了保证出水水质，设计中选用2 套砂滤罐，一用一备，直径 1.4m，有效高度 2.6m，当二沉池出水含污泥絮体较多时，采用微絮凝过滤，降低出水的县浮物。5、结果与分析为考查 UASBAF厌氧池

6、的净化功能， 对 UASBAF厌氧池的启动，进水 CODcr，窖负荷，处理效果等运行指标跟踪观测，运行结果如下。5.1UASBAF厌氧池的启动厌氧反应器的启动方式有 2 种，高负荷低去除率和低负荷高去除率的启动，前者可缩短启动时间， 但反应器出现酸性的可能性大，后者启动时间相对长一些，比较稳妥，易于控制，试验中采用低负荷高去除率的启动方式。 取天津经庄子污水处理厂消化脱水污泥投入反应器，接种污泥浓度为15.5kg/m 3，投泥完毕后开始污泥驯化。启动3初期每天进水 2 次，每次进水 6h，进水流量为 4m/h ，CODcr浓度控制在 1200mg/L，PH值 78，同时缓慢加热，使水温每天升高

7、 2，2周后反应器内水温达到 34，CODcr去除率从 30%升至 70%，出水 PH 值在 7 左右，表明污泥已逐渐适应涤纶废水。启动初期空积负荷为 0.5kg/m 3·d，水力停留时间 80h，由于进水流量小，流速较低，又没有产气，形成的污泥疏松沉降缓慢，部分污泥随水流出出。 边疆运行后，根据运行状况逐步提高负荷增大进水量，每次提高幅度为 0.3kg/m 3·d，当 CODcr空积负荷达到 3kg/m3·d，时，进水 CODcr去除率维持在 80%左右。此时反应器内有气泡上升，观察污泥呈黑色， 含有大量甲烷八叠球菌， 污泥中出现少量 1mm颗粒状污泥，认为启动

8、动期结束。5.2PH 值厌氧反应器在启动阶段， PH值是非常重要的控制指标，启动初期，由于反应时间短，产甲烷细菌数量较少，主要处于产酸阶段，出水 PH值低于进水 PH值， PH值为 5.5 6.5 之间， CODcr去除率只有 30%，如图 2。随着产甲烷细菌大量繁殖，与产酸细菌能保持一定的平衡状态，使出水 PH值随进水酸碱的改变变化很小，稳定在 7 左右，此时污泥已经成熟，反应器的处理效果稳定， CODcr去除率基本保持在 80%。5.3 容积负荷当厌氧反应器的容积确定后，微生物降解有机物的量是有一定限度的，污泥浓度和 CODcr去除率一定时， 容积负荷也有一定的限底。随着进水流量和进水浓度

9、的增加，反应器的容积负荷随之由0.5kg/m 3·d，逐渐增加至 8.2kg/m 3·d。每次增加窖负荷初其CODcr去除率都会暂下降，但经过一段稳定运行后，去除率会慢慢稳定在75%以上，容积负荷与CODcr去除率关系见图3，由图 3 可见，在一定运行状态下逐步提高容积负荷，不会对反应器的运行造成不良影响。5.4 进水浓度进水浓度的变化直接影响反应器的容积负荷，试验中进水CODcr浓度从 1000mg/L，逐步增加到 10000 mg/L，出水 CODcr的变化水大，基本维持在 700mg/L 左右，如图 4，由于进水 CODcr变化幅度比较平稳，对反应器的运行影响较小。5

10、.5CODcr 玫解规律UASBAF厌氧池和接触氧化池稳定运行后，进水CODcr浓度为39500mg/L12000mg/L，进水流量为 240m/d ，经处理后出水 CODcr浓度为 60mg/L，左右见附表，达到污水综合排放标准。6、结论高浓度涤纶废水处理的生产性试验和效果分析证明，采用UASBAF法为主要工艺流程的处理系统处理涤纶废水是可行的，经处理后的出水符合污水综合排放标准。投入接种污泥，采用高负荷低去除率的启动方式，启动条件容易控制，污泥很快实现颗粒化，减少启动期的时间。UASBAF厌氧池运行稳定时，容积负荷为 8.2kg/m 3·d，污泥浓度稳定在 19.75kg/m 3

11、，CODcr去除率达到 80%。接触氧化池可以在填料表面滋生活性良好的生物膜， CODcr 去除率达到 90%左右。经过 1a 多的生产性试验表明， 龙涤集团的涤纶废水处理采用 UASBAF处理是可行的，处理效果稳定，达到污水综合排放标准的要求。附图处理系统的 CODcr去除效果日气浮装置UASBAF厌氧池接触氧化池砂滤池期去去去去进出进水出水除进水出水除进水出水除除d率率水水率率mg·L-1%mg·L-1%mg·L-1%mg·L-1%停停550004200 16 4200 2300 45 2300 1500 35止止206450540017540022

12、10412210128042停停止止408600645025645014847714841548915475498011650 8271298271157281157295949546511609460705026705014807914807495744243厌氧序批式反应器预处理焦化废水研究焦化废水是在生产焦炭、 煤气、焦油及其它焦化产品的过程中产生的废水。由于焦化废水含高浓度的氨氮和许多难生物降解有机物，对环境危害较大。厌氧预处理可以将焦化废水中难以生物降解的有机物转化为一些易于生物降解的有机物， 为后续的好氧生物降解创造良好条件，从而提高整个系统的处理效率 1 。本课题研究厌氧序批式反

13、应器（ ASBR）对焦化废水进行预处理的可行性及工艺特性。1 试验材料与方法1.1 ASBR 反应器实验运行系统小试规模 ASBR反应器置于 35恒温室中。实验用水取自太原市煤气公司焦化厂经过除油、 蒸氨工序之后的焦化废水。 实验装置如图1 所示。1.2生物化学甲烷势（ BMP）测定方法容积为 500mL的葡萄糖瓶作为生物化学甲烷势（BMP）测定用反应器。BMP的测定步骤：取 100mL颗粒污泥置于500mL的葡萄糖瓶中，加适量的背景无机营养液和350mL的焦化废水中（ (CODcr)=800mg/L），用氮气吹走葡萄糖瓶中的空气以保证厌氧状态并用医用橡皮塞密封瓶口。将葡萄糖瓶置于35的环境中

14、进行培养。同时进行空白测定： 即在另一葡萄糖瓶中只加入100mL的颗粒污泥，而不加入焦化废水，其它步骤同上。每日分别记录水样和空白的甲烷产气量，直至产气停止。 由于葡萄糖瓶中排出的气体包含有甲烷和 CO2，而 CO2不能代表厌氧条件下 CODcr的相应减少量，故应将产生的 CO2用 0.1mol/L 的 NaOH吸收。当水样和空白都不再产气时， BMP测定结束。此时，水样总产气量减去空白总产气量就是BMP的测定结果。1.3实验内容用焦化废水对ASBR反应器中的以蔗糖为基质培养的厌氧颗粒污泥进行驯化；测定焦化废水的BMP；研究 ASBR工艺厌氧预处理焦化废水的工艺条件和工艺特性。2 结果与讨论2

15、.1驯化过程实验中采用逐步增加以蔗糖为基质的进水中焦化废水所占CODcr的比例，同时逐步降低有机负荷的方法对以蔗糖为基质培养出来的接种厌氧颗粒污泥进行驯化， 使微生物逐步适应低浓度有毒难降解的焦化废水的特性。驯化历时共225d。驯化后颗粒污泥稳定。2.2 BMP 的测定对颗粒污泥经 175d 处理焦化废水的驯化后，取少量的颗粒污泥对焦化废水进行 BMP测定。用 BMP来评价厌氧工艺对焦化废水可能达到的最大处理效率。应该指出， BMP和 BOD5一样，是废水中有机污染物生物转化的评价指标， BMP不等于厌氧工艺中所能去除的有机物数量，只有在动态工艺试验中， 才能最终确定有多少有机污染物可以转化为

16、甲烷 2 。BMP测定表明，厌氧处理焦化废水时，CODcr的最大甲烷化率为41.9 。2.3 ASBR 最佳工艺参数的正交试验根据驯化过程的经验， 可以确定影响CODcr去除率的 3 个重要因素分别为：进水时间与反应时间的比值（t f /t r ）、沼气搅拌强度和间歇搅拌方式。为了选择出最佳的ASBR运行条件，完成驯化后，对进水时间与反应时间的比值、 搅拌强度、间歇搅拌方式这3 个对处理效率影响明显的运行条件通过正交试验做出选择。实验中运行周期为24h，进水 pH 控制在 7.0 8.0 ，沉淀时间为 1h。选择的进水时间与反应时间比值为3 个水平 0.3 ，0.5 和 1.0 。考虑到搅拌对

17、实验的影响程度，搅拌太弱时，搅拌不均匀；但搅拌太强时，对颗粒污泥剪切力太大，造成颗粒污泥解体，选取沼气搅拌强度的 3 个水平为 200，300，400mL/min；间歇搅拌方式为 30s/30min 、 30s/20min ，100s/45min 。最后根据要做的实验中的因子数（ 3 个）及水平数（ 3 个）选择正交表为 L9（34）正交试验分配及分析见表 1。表1 ASBR正交试验结果及分析水ABCD平进水时数据y因搅拌硬间歇搅间/反应空白子度拌方式合计Y时间实验t f /trmL/mins/minCODcr去除率 /号16.616.316.210.320030/2011766.279261

18、6.016.116.120.330030/30214.462.7792615.915.116.116.230.3400100/45363.6899440.520030/30329.622.724.923.4 100.7237233.938.536.033.350.5300100/451141.87217727.828.125.326.760.540030/202108.14753918.418.923.021.071.0200100/45281.48782118.920.419.081.030030/20318.677.0994622.324.926.625.991.040030/301100

19、.041643M =192. M =248. M =251. M =308.T=801.911121314M164475188M2 M21=350. M22=281. M23=263. M24=252.73735339M31=258. M32=271. M33=286. M34=241.M361789541m11=64.2 m12=82.8 m13=83.8 m14=102.m112373m =116.m =93.9 m =87.8 m =84.121222324m291143m =86.2m =90.5 m =95.6 m =80.431323334m30957jR极 158.0933.26

20、35.4566.77差S1=1050. S2=48.5S3=54.1S4=213.ST=1447jS857665.1采用表 L9（34）所做的 9 次实验的结果来分析各因子水平改变对实验的影响，结果见表1。由表 1，因子 A（t f /t r 比值）的平均值mij 分别为： m11=64.21 ，m21=116.91，m31=86.20 。这 3 个均值差别较大，这种差别反应了因子A（tf /tr 比值）的3 个不同水平的改变对实验CODcr去除率的影响。可以看出，m21=116.91最大，说明因子A 取A2 水平最好，即t f /tr 取0.5 时试验结果最好。同理m22 值大于 m12 和

21、 m32，说明搅拌强度在取300mL/min 时试验结果最佳； m33 值大于 m13 和 m23，说明间歇搅拌方式取 100s/45min 时实验结果最好。由上述分析可以得出实验的最佳工艺条件为 A2B2C3，即为第 5 号实验。 ASBR厌氧预处理焦化废水的最佳运行条件为： t f /t r 值为 0.5 ；搅拌强度为 300mL/min；间歇搅拌方式为 100s/45min 。在上述正交试验所选定的最佳工艺参数下稳定运行了53d。ASBR反应器进水焦化废水CODcr的质量浓度为 4161304mg/L，进水氨氮的质量浓度为 230668mg/L，进水碱度为 500840mg/L，进水 pH 值为 7.0 8.0 。每次新取的水样稳定运行23d 后，CODcr去除率可稳定在 30 40，与 BMP测定结果吻合。2.4颗粒污泥状态接种颗粒污泥粒径一般为23mm。在用焦化废水对颗粒污泥进行驯化时，随着有机负荷的不断降低及进水中焦化废水比例的不断增加，颗粒污泥形状变为近似椭球形，粒径减小，其中粒径多为1.7 ×1.5mm的个体。 ASBR反应器中接