UASB-絮凝-SBR处理烟草废水

Posted 2023-01-12 反应器

篇首语：不傲才以骄人，不以宠而作威。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了UASB-絮凝-SBR处理烟草废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

为提高处理烟草生产中排放废水的效果，采用UASB(上流式厌氧污泥床)-絮凝-SBR(序批式反应器)工艺处理烟草废水。结果表明：UASB反应器运行稳定时在进水化学需氧量(COD)为18500mg/L，容积负荷18.5kg/(m3.d)时，出水COD为2200mg/L，COD去除率达88%，出水挥发性脂肪酸(VFA)为3mmol/L左右，产气量26L/d左右。按1LUASB反应器厌氧出水中投放125mgFeCl3和25mgPAM，出水COD由2200mg/L降至1093mg/L，去除率为50.3%；SBR反应器处理经絮凝后的UASB反应器厌氧出水上清液，当反应器负荷为1.3kg/(m3.d)时，出水COD在200mg/L以下，去除率稳定在80%左右，出水达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准。
烟草生产中排放的废水中污染物浓度和色度都比较高，成分比较复杂，水质水量波动大，BOD/COD的值平均为0.026，小于0.3，可生化性较差，是一种比较难处理的废水。如果直接排放，对水体污染比较严重。因此对烟草废水综合治理已经刻不容缓了。
在烟草废水处理方面，国内已采用的方法包括水解/曝气生物滤池/纤维过滤工艺、生物接触氧化/气浮工艺、射流曝气/气浮/过滤工艺、膜生物反应器/反渗透工艺、厌氧/好氧/沉淀工艺等。生化处理方法是目前运用最广、技术最成熟、投资和运行费用较低的污水处理方法。UASB-SBR(序批式反应器)工艺具有投资少、操作简单、运行费用低和系统稳定性好等优点[8-12]，本试验采用UASB-絮凝-SBR工艺处理烟草废水，使用FeCl3+PAM絮凝剂去除废水固体悬浮物(SS)、色度和残留的难降解大分子有机物，探讨絮凝剂的合理投加点，旨在为该类废水工程处理设计、调试及运行提供参考。
1.材料与方法
1.1废水水质
烟草废水取自太仓某烟草公司，COD(重铬酸钾法)92800mg/L，pH值4.8，色度(色度稀释倍数法)1000倍。试验所用试剂为分析纯。
1.2试验方法与装置
1.2.1厌氧试验
按COD∶N∶P2O5=(200～350)∶5∶1(质量比)的比例向废水中加入碳酸氢铵和磷酸二氢钾，同时加入一定量的微量元素。用碳酸氢钠、醋酸等调节进水pH值为6.5～7.5。废水通过计量泵从UASB底部注入，经处理后由反应器上部溢流出水，产生的沼气由反应器顶部排出。反应器分为三相分离器、悬浮污泥层区和污泥区。反应器内径为90mm，总高700mm，其中三相分离器部分高度为80mm，总有效容积为3L，其流程图如图1所示。

反应器中接种的污泥取自无锡某柠檬酸厂IC反应器的颗粒污泥(含水率90%，密度1.2g/L)，粒径均匀，呈黑色，接种污泥量15kg/m3，接种的污泥体积占UASB反应器容积的1/3。本试验采用中温厌氧，UASB反应器放在中温水浴箱中，温度控制在(37±2)℃，水力停留时间控制为24h。
1.2.2好氧试验
SBR反应器高40cm，直径12cm，有效容积3L。接种污泥取自苏州新区污水处理厂氧化沟污泥，好氧反应流程图如图2所示。

通过曝气使SBR反应器中的溶解氧(DO)控制在2～3mg/L。经过调整SBR反应器进水30min，曝气240min，搅拌30min，沉淀120min，排水30min，闲置30min。SBR反应器温度用加热棒控制在25℃。
2.结果与分析
2.1UASB反应器的除污效果
2.1.1UASB反应器的启动
在UASB启动时需对污泥进行培训，提高污泥中微生物的活性。用啤酒-自来水配制3LCOD为1000mg/L的溶液来培养污泥，7d后开始放入烟草废水。启动阶段21d，COD从500mg/L逐步提高至2300mg/L，COD容积负荷由0.50kg/(m3.d)提高到2.30kg/(m3.d)。此阶段进出水COD、出水VFA(挥发性脂肪酸)和产气量的变化情况分别如图3和图4所示。

由图3可知，反应器启动初期厌氧微生物活性还没有恢复，化学需氧量去除率较低。随着厌氧微生物活性的逐步恢复，反应器启动12～22d，出水的COD基本在200mg/L以下，COD去除率基本在90%以上。由图4可知，出水的VFA逐渐降到3mmol/L以下，产气量稳步提升。可见经过21d的驯化，UASB反应器中的微生物对该废水有很好的适应，反应器启动成功。
2.1.2容积负荷提升对UASB反应器的除污效果
稳定运行2～3d后再提升容积负荷，UASB反应器容积负荷提升阶段进水COD和出水VFA、产气量的变化分别如图5、图6所示。

由图5可知，COD容积负荷从2.90kg/(m3.d)提升到21.2kg/(m3.d)，随着容积负荷的提升出水COD越来越高。在负荷提升初期，微生物对该种废水适应性良好，出水COD在27～43d均在1200mg/L以下，COD去除率一直保持在85%以上。出水COD在44～77d维持在3900mg/L以下，但COD去除率下降至80%。运行25d时COD去除率突然大幅度下降，这是因为反应器的负荷冲击过大引起反应器运行不稳定。为防止此问题的再发生接下来的运行中通过延长负荷稳定运行时间和降低负荷提升率来控制。由图6知，在反应器运行22～73d时，COD容积负荷从2.90kg/(m3.d)提升到18.5kg/(m3.d)，出水pH值维持在7.3～8.2，出水VFA维持在3mmol/L左右，产气量由3.9L/d稳步提升到26.3L/d，反应器运行稳定。当COD容积负荷提升至21.2kg/(m3.d)时，出水pH下降到5.7，出水VFA急剧上升8.9mmol/L，产气量剧烈下降至9.4L/d，反应器开始酸化。
2.1.3UASB反应器稳定运行期的除污效果
用厌氧回流水稀释进水使进水COD在18500mg/L左右，进水量为3L/d，水力停留时间为24h。运行20d，产甲烷菌活性逐渐恢复，出水COD均稳定在2200mg/L左右，此阶段出水COD、VFA和产气量的变化如图7、图8所示。

图7、图8显示，稳定运行期内，容积负荷维持在18.5kg/(m3.d)，反应器的COD去除率从前期的80%左右逐渐上升到88%。出水pH值稳定在7.8左右，出水VFA逐步从最初的8.9mmol/L降至3.0mmol/L左右，反应器缓冲效果良好，产气量稳定在26L/d左右，反应器运行稳定。2.2UASB反应器出水经絮凝处理后SBR反应器的除污效果
2.2.1UASB反应器出水直接进入SBR反应器的除污效果
烟草废水经UASB处理后的出水指标为COD为2200mg/L，色度达到1000倍。用SBR反应器处理UASB反应器出水时，首先对SBR反应器中的好氧活性污泥用COD为200mg/L的啤酒废水培养7d，待好氧活性污泥中的微生物活性恢复后加入经自来水稀释的UASB反应器出水，SBR反应器中COD的变化如图9。

由图9可知，当进水COD浓度为1120mL/L时，出水COD为874mg/L，且有持续上升趋势，COD的去除率只有22%。经分析，由于进水中难降解的有机物加重了SBR反应器的负担，使好氧除污效果下降，出水不达标。
2.2.2UASB反应器出水经絮凝后进入SBR反应器的除污效果
采用4种常用的无机絮凝剂FeCl3、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3、KAl(SO4)2分别加复配PAM，对UASB反应器出水进行物化絮凝试验，上述絮凝剂浓度均为5g/L。由图10可以看出，随着絮凝剂加入量的增加，废水COD的去除率明显上升，当FeCl3、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3、KAl(SO4)2加入量达到3.0mL复配0.5mL的PAM处理后，上清液COD分别为1093、1232、1364、1408mg/L，其去除率分别为50.3%、44.0%、38.0%、32.7%。可见，铁系絮凝剂明显优于铝系絮凝剂。继续增加絮凝剂量，COD去除率上升缓慢且有下降的趋势。

由图11可见，UASB反应器出水经絮凝后，SBR反应器进水COD由200mg/L逐渐提升至1300mg/L时，进水负荷从0.2kg/(m3.d)提高至1.3kg/(m3.d)，出水COD在200mg/L以下，COD去除率稳定在80%左右，出水水质达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准。

3.结论
采用UASB-絮凝-SBR工艺处理烟草废水，出水COD达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准。UASB反应器处理烟草废水，能在较高容积负荷条件下维持较高的COD去除率，当反应器COD容积负荷为18.5kg/(m3.d)，COD去除率达88%，出水VFA为3mmol/L，产气量26L/d左右。UASB反应器厌氧出水按1L投放150mgFeCl3和25mgPAM，COD去除率达到50.3%。SBR反应器更能适应经絮凝沉淀后的UASB反应器厌氧出水，用SBR反应器处理经絮凝的UASB反应器出水，当进水COD为1300mg/L，进水负荷为1.3kg/(m3.d)时，出水COD在200mg/L以下，COD去除率稳定在80%左右。