地沟油制生物柴油废水处理技术

Posted 2023-01-13 负荷

篇首语：今天所做之事勿候明天，自己所做之事勿候他人。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了地沟油制生物柴油废水处理技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

生物柴油的研发和使用在我国仍处于起步阶段，对生物柴油废水的处理研究报道尚少。黄琳琳等采用隔油-气浮-UASB-SBR-MBR组合工艺处理生物柴油废水，最终出水满足GB/T 18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》的排放标准，水处理运行成本为2.81元/m3。付新喜等对制生物柴油废水进行了吸附处理，当进水平均质量浓度为2 706.9 mg/L时，4级串联系统可使废水达到排放要求。

本工作采用UASB-SBR-絮凝工艺处理地沟油制生物柴油的废水，研究了厌氧-好氧生化工艺对该废水的处理能力，以期为实际工程设计及运行提供参考。

1 实验部分

1.1 废水水质

废水取自江苏某生物质能有限公司废水隔油池，COD为22 000 mg/L，TP为68 mg/L，ρ（NH3-N）为 45 mg/L，pH为4～5。

1.2 实验装置及实验方法

UASB内径95 mm，高750 mm，内置三相分离器，总有效容积约3 L，采用水浴恒温加热，温度控制在（35±2）℃。UASB接种污泥为厌氧颗粒污泥，取自苏州某酒精厂污水处理站内循环反应器，密度约1.14 g/L，粒径约为1 mm，接种污泥量为45kg/m3，VSS/SS为0.7，接种污泥体积约为UASB容积的1/3。UASB实验装置示意见图1。

SBR内径12 cm、高40 cm、有效容积约3 L。接种污泥为苏州吴中区某污水处理厂好氧污泥，接种后SBR的MLSS达4 000 mg/L。SBR实验装置示意见图2。

废水用计量泵从UASB底部泵入，经三相分离后由UASB顶部流出，反应产生的气体经洗气瓶，通过湿式气体流量计计量。通过提高进水与回流水的比例来逐步提高UASB的进水COD，同时向UASB进水中加入一定量的氯化铵作为营养物质，并适当补充UASB内的铁、钴、镍等微量元素。测定UASB出水COD、挥发性脂肪酸（VFA）浓度和碳酸氢盐碱度。

将UASB出水定量泵入SBR，采用PLC自动控制系统控制SBR的运行周期：进水30 min，曝气270min，沉淀30 min，排水15 min，静置15 min，共6 h。每天进水4次，每次进水量0.75 L，反应温度（25±1）℃，废水pH为7～8，曝气时DO为2～3 mg/L。在此运行条件下，每天测定SBR出水的COD。

1.3 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD；采用精密试纸测定pH；采用分光光度法测定ρ（NH3-N）和TP；采用联合滴定法测定VFA浓度和碳酸氢盐碱度；采用重量法测定SS 和VSS 。

2 结果与讨论

2.1 UASB的运行情况

2.1.1 UASB的启动

接种污泥后，UASB需要在较低负荷条件下进行启动。为使UASB中微生物活性快速恢复，先采用COD为1 500 mg/L的啤酒废水培养污泥，每天进水量为3 L，运行7 d后开始处理生物柴油废水。启动初期采用自来水稀释原水，启动阶段为20 d，进水COD由530 mg/L逐步提升至2 500 mg/L，容积负荷由0.53 kg/（m3·d）增加至2.50 kg/（m3·d）。用碳酸氢钠调节进水pH为7～8，按COD∶ρ（N）∶ρ（P）=（200～350）∶5∶1向废水中加入氯化铵。UASB启动阶段的进出水COD及COD去除率见图3。

由图3可见：UASB启动10 d时，COD去除率升至80%以上；UASB启动16 d后，COD去除率稳定在90%以上，出水VFA浓度稳定在2～3 mmol/L。

COD去除率的逐步上升表明微生物在驯化后能较好地适应该废水。

2.1.2 UASB的负荷提升

通过提高进水COD来提升UASB负荷。保持UASB每天的进水量为3 L，逐步增加进水中原水的比例，每当UASB的COD去除率稳定2～3 d后继续提升容积负荷。UASB负荷提升阶段的进出水COD和COD去除率见图4。由图4可见，当进水COD从2 500 mg/L提升至15 000 mg/L时，UASB容积负荷从2.5 kg/（m3·d）提升至15.0 kg/（m3·d），COD去除率稳定在80%以上，此时UASB的VFA浓度为6.5 mmol/L，UASB产气丰富，说明COD的降解产物主要以甲烷为主，VFA有一定积累，推测为长链脂肪酸水解时，丙酸、丁酸等不易甲烷化的挥发性脂肪酸的积累，系统已有一定的酸化迹象。当进水COD提升至16 000 mg/L时，容积负荷达到16.0kg/（m3·d），UASB出水中携带了大量解体厌氧污泥，出水中VFA浓度升高至9.4 mmol/L，UASB内的pH平衡被打破。可见，UASB处理该废水的最佳容积负荷为15.0 kg/（m3·d）。

2.1.3 UASB的稳定运行

UASB稳定运行阶段的容积负荷和COD去除率见图5。UASB进入稳定运行阶段后，停止向UASB进原水3 d，并补加部分颗粒污泥。从运行86d开始，向UASB内进水，先维持容积负荷在10.0 kg/（m3·d）左右，并逐步提升至15.0 kg/（m3·d），采用厌氧出水稀释原水，此时进水COD控制在15 000mg/L左右，水力停留时间12 h，COD去除率均在87%左右，出水COD在2 500 mg/L以下。UASB稳定运行阶段的VFA浓度和碳酸氢盐碱度见图6。由图6可见，出水VFA浓度稳定在4～6 mmol/L，出水碳酸氢盐碱度呈逐渐上升趋势，并最终稳定在37 mmol/L，VFA浓度与碳酸氢盐碱度的比值小于0.20，表明UASB处于稳定运行状态。此时UASB的平均产气量为16.8 L/d，每去除1 kg COD能产生约430 L沼气。

2.2 SBR的运行情况

稳定运行的UASB出水中COD为1 900～2 200mg/L，ρ（NH3-N）为30～35 mg/L，TP为45～50 mg/L，尚不能满足CJ343-2010《污水排入城市下水道水质标准》A级的要求，需要进行后续的好氧工艺处理。将UASB出水泵入SBR，逐步提高进水中废水的比例，提高进水COD， SBR的进出水COD和COD去除率见图7。由图7可见， SBR进水COD从234 mg/L提升至1 528 mg/L，容积负荷最终为1.5 kg/（m3·d），污泥负荷约为0.5 kg/（kg·d），并稳定运行，COD去除率在83%以上，出水COD在200 mg/L左右，ρ（NH3-N）稳定在5 mg/L以下，TP约为25 mg/L。

2.3 絮凝处理效果

采用絮凝法除磷。向SBR出水中加入质量分数为5%的聚合氯化铝，加入量为5 mL/L，处理后废水TP稳定在4～6 mg/L。至此，废水的COD、ρ（NH3-N）和TP均达到了CJ343-2010《污水排入城市下水道水质标准》A级要求。。

3 结论

a）采用UASB-SBR-絮凝工艺处理地沟油制生物柴油废水。UASB稳定运行阶段进水COD控制在15 000 mg/L左右，水力停留时间12 h，COD去除率约为87%，出水COD在2 500 mg/L以下，出水VFA浓度为4～6 mmol/L。UASB处理该废水的最佳容积负荷为15.0 kg/（m3·d），VFA浓度与碳酸氢盐碱度的比值小于0.20，表明UASB处于稳定运行状态。

b）采用SBR处理UASB出水，SBR进水COD从234 mg/L提升至1 528 mg/L，容积负荷最终为1.5kg/（m3·d），污泥负荷约为0.5 kg/（kg·d），COD去除率在83%以上，出水COD在200 mg/L左右，ρ（NH3-N）稳定在5 mg/L以下， TP约为25 mg/L。

c）向SBR出水中加入质量分数为5%的聚合氯化铝进行化学除磷，加入量为5 mL/L，处理后废水TP为4～6 mg/L。废水的COD、ρ（NH3-N）和TP均达到了CJ343-2010《污水排入城市下水道水质标准》A级要求。