屠宰廢水處理厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用

前言

肉類加工屠宰廢水顏色深.懸浮物和有機(jī)物含量高。因?yàn)檫@種污水主要來自生豬的屠宰和加工階段，所以有大量的豬血.油脂.肉渣等污染物，這種有機(jī)質(zhì)不易降解，難以處理。目前，處理難降解有機(jī)物的厭氧工藝較多，包括IC反應(yīng)器.厭氧折流板反應(yīng)器及UASB反應(yīng)器等。厭氧污水處理過程復(fù)雜，得到廣泛認(rèn)可“三階段理論”即廢水先后水解酸化菌.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌的作用可以處理。產(chǎn)甲烷菌的作用是厭氧過程的關(guān)鍵階段，也是受外部條件影響最大的階段。.H2和CO產(chǎn)甲烷菌群代謝后才能使用。然而，水解酸化菌.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌各有相應(yīng)的生活環(huán)境，因此Ghosh和Pohland提出了兩相厭氧發(fā)酵原理，即將產(chǎn)酸和甲烷串聯(lián)在反應(yīng)器中，形成兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，提高了廢水處理能力，得到了廣泛的應(yīng)用。

因此，基于兩相厭氧發(fā)酵的研究基礎(chǔ)，建議開發(fā)一種新型的高效厭氧反應(yīng)器——多段循環(huán)厭氧反應(yīng)器(multi-internal-circleanaerobicreactor)，其基本原理是在反應(yīng)器垂直方向設(shè)置三個(gè)反應(yīng)室，每個(gè)反應(yīng)室分別產(chǎn)酸.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸.產(chǎn)生甲烷反應(yīng)，反應(yīng)室通過設(shè)計(jì)折疊板自動(dòng)產(chǎn)生液體循環(huán)，確保顆粒污泥處于膨脹流化狀態(tài)，提高污泥之間的傳質(zhì)作用。我們的研究小組已經(jīng)獲得了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，并根據(jù)氣流液場(chǎng)模擬的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了加工和生產(chǎn)。作者研究了高濃度有機(jī)廢水的可行性。

2.材料和方法

2.1實(shí)驗(yàn)裝置

多段循環(huán)厭氧反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，垂直圓柱形，總規(guī)格800mm×4000mm(φ×H)，其有效體積為1.75m3.產(chǎn)酸反應(yīng)室(第一反應(yīng)室)自上而下設(shè)置3個(gè)反應(yīng)室.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)室(第二反應(yīng)室)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)室(第三反應(yīng)室)的有效容積比為1∶1∶1.5.污水取樣口設(shè)置在每個(gè)反應(yīng)室的上部，污泥取樣口設(shè)置在底部。每個(gè)反應(yīng)室的頂部都有一個(gè)微孔曝氣盤，設(shè)備的頂部排氣口。根據(jù)氣流液場(chǎng)模擬的結(jié)果，改進(jìn)了該裝置的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖見圖1。

2.2廢水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)源水取自深圳某屠宰場(chǎng)。COD800~3500濃度分布mg/L之間，波動(dòng)性更大。COD對(duì)去除效果的評(píng)價(jià)是本試驗(yàn)的重要參數(shù)，因此在試驗(yàn)的特定階段使用稀釋法進(jìn)行維護(hù)COD濃度接近。

2.3接種污泥

接種污泥來自屠宰場(chǎng)的污泥濃縮池。接種污泥的體積按反應(yīng)器有效體積的50%計(jì)算。.二.三反應(yīng)室接種的污泥體積分別為0.25.0.25和0.38m3。

2.4水質(zhì)分析

確定每個(gè)反應(yīng)室COD.pH.溫度.VFA并收集產(chǎn)氣量。COD：重鉻酸鉀法；pH：便攜式pH計(jì)；溫度：溫度表；VFA：蒸餾法：氣體：濕氣流計(jì)。

2.5試驗(yàn)方法

厭氧反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)階段。第一階段是低負(fù)荷啟動(dòng)和控制COD容積負(fù)荷為0.5kgCOD/(m3?d)；成功啟動(dòng)后，通過減少水力停留時(shí)間，進(jìn)入第二階段COD體積負(fù)荷，以確定最佳水力停留時(shí)間；第三階段，在一定的水力停留時(shí)間內(nèi)計(jì)劃改善進(jìn)水COD同時(shí)測(cè)量各反應(yīng)室的濃度COD去除率.VFA及產(chǎn)氣量。

3.結(jié)果及分析

3.1啟動(dòng)階段

啟動(dòng)階段溫度分布36~38℃，控制總進(jìn)水COD濃度為1000mg/L，HRT為48h，COD容積負(fù)荷為0.5kgCOD/(m3?d)，連續(xù)運(yùn)行16d。圖1是啟動(dòng)期COD每日總?cè)コ省Ｔ谇?天，COD總?cè)コ实陀?0%。考慮到水力停留時(shí)間長(zhǎng)，污泥物理可能會(huì)吸附廢水有機(jī)物.截流，可以推斷反應(yīng)器厭氧效果幾乎為零。隨著啟動(dòng)時(shí)間的增加，COD總?cè)コ手饾u九天，總?cè)コ手饾u增加，COD總?cè)コ蔬_(dá)到60%，接下來的幾天COD總?cè)コ试黾樱?4天去除率達(dá)到75%，增長(zhǎng)緩慢，第16天去除率達(dá)到83%。考慮到厭氧微生物在低負(fù)荷環(huán)境下所能使用的有機(jī)物有限，且由于水力停留時(shí)間長(zhǎng)，可能無法提供有效的水力攪拌效果，容易造成污泥沉積沉降。因此，反應(yīng)器在16天后停止低負(fù)荷運(yùn)行，即進(jìn)入第二階段。

3.2不同的水力停留時(shí)間COD去除率的影響

控制總進(jìn)水COD濃度為1000mg/L，逐漸降低HRT，HRT35、30、25、20、15和12h，對(duì)應(yīng)的COD體積負(fù)荷分別為0.69，0.80，0.96，1.21，1.58和2.0kgCOD/(m3?d)。本研究階段的溫度分布為36~38℃內(nèi)，每2天測(cè)量一次COD。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，HRT為35h，COD容積負(fù)荷0.69kgCOD/(m3?d)運(yùn)行24天，COD總?cè)コ蕪?3%提高到81%，仍有上升趨勢(shì)，從25天開始HRT降低至30h，由于進(jìn)水量的突然增加，厭氧微生物的適應(yīng)性較弱，促使前幾天COD經(jīng)過22天的運(yùn)行，厭氧微生物的清除能力降低到60%以下。COD總?cè)コ蔬_(dá)到88%。然后，進(jìn)一步HRT減少至25h，本階段反應(yīng)器共運(yùn)行22d，在第22d時(shí)COD與總?cè)コ氏啾龋側(cè)コ蔬_(dá)到91%HRT=30h，這一階段對(duì)應(yīng)COD去除率的增長(zhǎng)率明顯較快，這可能是由于水力負(fù)荷較高，流量較好，為厭氧污泥與污水的充分接觸奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)HRT忽然縮短至20d，容積負(fù)荷為1.2kgCOD/(m3?d)時(shí)，COD去除率也急劇下降到76%。與前幾個(gè)階段相比，厭氧污泥的抗沖擊性明顯增強(qiáng)，COD去除率可達(dá)93%。為了進(jìn)一步驗(yàn)證高水力負(fù)荷有利于反應(yīng)器的運(yùn)行，將HRT降低至15h，這時(shí)出現(xiàn)了相反的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，COD去除率降至75%，去除率不穩(wěn)定。當(dāng)HRT降低到12h時(shí)，COD去除率進(jìn)一步降低，逐漸降低，說明反應(yīng)器在水力負(fù)荷下不再適合運(yùn)行。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，HRT=12h當(dāng)反應(yīng)器的出水?dāng)y帶部分污泥時(shí)，表明反應(yīng)器有污泥流失。

因此，現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)最佳水力停留時(shí)間為20h，當(dāng)COD容積負(fù)荷為1.21kgCOD/(m3?d)時(shí)，COD去除率穩(wěn)步達(dá)到93%。

3.3不同COD容積負(fù)荷對(duì)COD去除率的影響

由于第二階段污泥流失，各反應(yīng)室再次接種適量污泥并控制HRT為20h，進(jìn)水COD濃度為1000mg/L，恢復(fù)反應(yīng)器需要27天。第三階段溫度為34~36℃，各自研究進(jìn)水COD濃度為1400，2000，2600，3000，3400mg/L(各階段COD容積負(fù)荷為1.68，2.40，3.12，3.60和4.00kgCOD/(m3?d))在這種情況下，每個(gè)反應(yīng)室都COD第三反應(yīng)室的去除能力、總產(chǎn)氣量和去除能力VFA含量。