常温下EGSB反应器处理环氧树脂生产废水

Posted 2023-01-15 反应器

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厌氧膨胀颗粒污泥床反应器( Expanded Granu2lar Sludge Bed,简称EGSB)是荷兰Wageningen农业大学的Lettinga教授等人在上流式厌氧污泥床反应器(Up - flow Anaerobic Sludge Blanket,简称UASB)的研究基础上开发的第三代高效厌氧反应器,因其具有占地面积小、混合和传质效果好、抗冲击能力强等优点[1] ,正是具有这些独特的技术优势, EGSB反应器已经广泛应用于处理低温低浓度污水、中高浓度有机废水、含硫酸盐废水、有毒、难降解废水以及麦芽发酵废水和酸油废水等[2-5] 。环氧树脂生产废水是一种难处理的工业废水,其生化性较差,不能直接进行好氧处理,须先进行厌氧处理。在厌氧情况下,其结构中的大分子好氧难降解物质转化为小分子物质,提高了废水的可生化性的同时,也为后续处理提供有利的条件。经过厌氧处理后,合成的环氧树脂分子在酸化菌作用下,分子间的分子链被转变为单链分子,存在于废水中的大量无机盐和溶解性有机物在产酸菌和嗜氢甲烷菌的作用下转化为以CH4、CO2 为主的末端产物。

因EGSB反应器处理废水的启动对颗粒污泥的要求较高,目前大多采用UASB 反应器中培养的颗粒污泥[6]。本次试验采用中试规模的EGSB反应器,研究投加UASB 颗粒污泥的EGSB 反应器在处理环氧树脂生产废水时的运行规律。

1　试验装置、材料和方法

1.1　试验装置
试验用的EGSB 反应器采用圆形有机玻璃制成,反应器中反应区高度为3000mm,直径为200mm,反应器总有效容积为112 L,其中三相分离器部分的容积18 L,反应区容积为94 L,沿反应器高度设置10个采样口。废水经计量泵由底部进入EGSB反应器,并从其顶部的三相分离器出水口流出,所产生的气体先经过水封后再由湿式气体流量计计量。

1.2　原水水质
本次处理的废水来自某化工公司,废水的pH为7. 8, COD 在7 500 mg/L 之间, Cl- 为100 ～174mg/L。

1.3　接种污泥
本次试验的接种污泥来自某污水处理厂成熟的UASB反应器中,其SS为37 g/L,VSS为29 g/L。

1.4　试验方法
将试验污泥放入EGSB 反应器中,然后用COD为2 000 mg/L的原水稀释水将其充满,在试验过程中,采用逐步降低对原水的稀释倍数与适当提高进水少量相结合的方法,考察反应器的运行效果。

1.5　分析方法
pH值使用pHS - 3C型精密数显pH计测定;COD采用重铬酸钾法测定;悬浮固体(SS)和挥发性悬浮固体(VSS)采用标准重量法[7] 。

2　结果分析与讨论

2.1　EGSB反应器的运行过程和结果

由于废水的浓度很高(COD = 7 500 mg/L) ,在反应器的启动初期( 1～15 d)为了使污泥对废水有一定的适应性,进水浓度维持在2 500 ～3 000 mg/L,并保持水力负荷在0. 8～1 m /h。在启动初期,由于部分絮状和颗粒污泥的洗出导致COD去除率较低,只有60%左右。随着污泥对废水的适应,在后续运行中逐渐提高水力负荷至3 m /h,废水的COD去除效率保持在80%以上,出水浓度达到1 100 mg/L以下,说明水力负荷在0. 8～3 m /h的范围内完全能够稳定运行,反应器运行变化情况如图1所示。

2.2　污泥负荷与污泥量

反应器投加了SS为37 g/L 的颗粒污泥1. 92kg,污泥负荷为0. 23 kgCOD / ( kgSS·d) ,运行到第25 d时,污泥量为1. 18 kg,减少了38. 5% ,污泥负荷也上升到0. 62 kgCOD / ( kgSS·d) 。此时发现污泥负荷过大, EGSB反应器的处理效果不理想,为了避免污泥流失严重影响试验效果,所以逐步降低污泥负荷在0. 4 kgCOD / ( kgSS·d)左右。但反应器处理效果趋于稳定后,结果发现,污泥流失量开始减少,反应器内部的污泥床清晰可见,同时在有较好出水的情况下,污泥也在相应增长,达到第90天的2.15 kg,污泥负荷和污泥量的变化见图2。

2.3　水力负荷对运行效果的影响

在EGSB反应器处理废水的过程中,水力负荷是影响废水污染物去除效果的一个重要因素。近年来国内外有一些研究报道,一般认为在通常的条件下采用EGSB反应器处理废水时,控制上升流速在3～5. 5 m /h为宜,这是因为上升流速过高致使污泥流失,影响反应器的处理效果。但是有的反应器在水力负荷在8～10 m /h时,也能稳定运行[ 8 - 11 ] 。本试验在运行中,控制水力负荷在0. 8～3 m /h范围内。按水力负荷0. 8 m /h启动运行后出现颗粒及絮状污泥的流失,流出的颗粒大多中空。在半月后水力负荷提高到2 m /h,出水变清但有少量的中空颗粒, 但水力负荷逐步增加到3 m /h时,反应器的处理效果基本保持在80%以上。由此可见,反应器在处理废水时,相对提高水力负荷有利于提高反应器处理效果。

2.4　反应器内颗粒污泥的变化情况
EGSB反应器由于不同于UASB的水力状态,提高水力负荷,容易使颗粒污泥破碎流失,所以水力负荷不宜过高,应当控制在一定的范围内,以保持反应器内颗粒污泥的结构稳定。所以控制反应器中的水力负荷及污泥负荷是控制颗粒污泥结构的最为有效的方法[2] 。

在反应器启动初期,洗出大量的中空颗粒污泥和部分絮状污泥;当负荷提高到2 m /h,反应器内污泥颗粒由初期的黑色或灰黑色变成主要为灰色的颗粒污泥;当反应器继续反应时,颗粒污泥中较小颗粒以灰白色为主,较大颗粒则基本上为黑色;在反应后期发现反应器内的污泥颗粒呈灰黑且光滑,形状结构较紧密近似球状,粒径在0. 8～2. 5 mm之间,细菌组成主要是杆菌、丝状菌和部分球菌。因此,反应器内的水力负荷及污泥负荷的有效控制会大大改善污泥颗粒的结构。

3　结论

(1)在常温下,采用EGSB反应器处理环氧树脂生产废水,水力负荷在0. 8～3 m /h,进水COD浓度在2 500～7 500 mg/L的范围内, COD的去除率基本在80%以上,反应器能够达到快速启动的效果。

(2)运行时反应器内的污泥负荷稳定在0. 4 kg2COD / ( kgSS·D)左右,通过提高水力负荷,反应器内污泥量增加明显,从第25天的1. 18 kg增加到2.15 kg。

(3)反应器内的水力负荷可以改善污泥颗粒的生长,使污泥快速适应EGSB 反应器的运行环境需要先对投加的种泥进行适应性和生物性选择。

参考文献:

[ 1 ] G. Lettinga, J. Field. Advanced Anaerobic WastewaterTreatment in TheNear Future[J ].Wat Sci Tech. 1997 (35) : 5 - 12.
[ 2 ]石宪奎,倪文,王凯军. EGSB处理玉米淀粉生产废水中试研究[ J ]. 环境工程, 2005, 23 (1) : 17 - 19.
[ 3 ]Mario T. Kato, J im A. Field. The anaerobic treatmentof low strength wastewaters in UASB and EGSB reactors [ J ].Wat. Sci. Tech. 1997 (36) : 375 - 382.
[ 4 ]Van Der Last A. R. M. , Lettinga G. . Anaerobic treat2ment of domestic sewage undermoderate Climatic (Dutch) condi2tions using upflow reactors at increased superficial velocities[ J ].Wat Sci Tech. , 1992, 25 (7) : 167 - 178.
[ 5 ] Rebac S, et al. . High - rate anaerobic treatment ofmalting wastewater in a p ilot - scale EGSB system under p sy2chrophilic conditions[ J ]. Chem Tech Biotechnol. , 1997, 68: 135- 146.
[ 6 ]左剑恶,王妍春,陈浩. 膨胀颗粒污泥床( EGSB)反应器的研究进展[ J ]. 中国沼气, 2000, 18 (4) : 3 - 8.
[ 7 ]国家环境保护局. 水和废水检测分析方法(第四版)[M ]. 北京:中国环境科学出版社, 2002.
[ 8 ]左剑恶,王妍春,陈浩,等. 膨胀颗粒污泥床( EGSB)反应器处理高浓度自配水的试验研究[ J ]. 中国沼气, 2001,19 (2) : 8 - 11.
[ 9 ]李克勋,徐智华,张振家. 水力作用对颗粒污泥形成的影响[ J ]. 中国沼气, 2003, 21 (1) : 12 - 14.
[ 10 ] Zoutberg G R, Frankin R. Anaerobic treatment ofchemical and brewery wastewater with a new type of anaerobicreactor: the Biobed EGSB reactor [ J ]. Wat Sci Tech. 1996, 34(5 /6) : 375 - 381.
[ 11 ]Nunez L A. Anaerobia treatment of slaughtee housewastewater in an expanded granular sludge bed ( EGSB ) reactor[ J ]. Wat Sci Tech, 1999, 40 (8) : 99 - 106. 来源：黄健