UASB反應器處理造紙廢水不同高度污泥

摘要：為探討上向流污泥床(UASB)反應器不同高度處的污泥特性,研究了生產(chǎn)性UASB反應器(總高7.2 m)處理造紙廢水時(shí)不同高度的污泥外觀(guān)形態(tài)、穩定性及其產(chǎn)甲烷活性.結果顯示,VS、TS、VSS、TSS濃度隨著(zhù)在反應器中取樣高度的增加逐漸降低,并在距離反應器底部2.20 m高度處出現分層.反應器1.20 m和3.45 m高度處的溶解性COD值較大(900 mg·L-1以上).反應器1.20 m處污泥的穩定性較好(VS/TS較低),固體濃度較高(TS 136 g·L-1,VS 75 g·L-1),產(chǎn)甲烷活性較高(0.16 g·g-1·d-1,以每g VSS中的COD計),顆粒較大(平均當量直徑為308 μm).UASB反應器處理造紙廢水不同高度的污泥顆粒外觀(guān)形態(tài)雖有差異,但污泥的生物活性近似。

關(guān)鍵詞：污泥特性  產(chǎn)甲烷活性  生產(chǎn)性UASB反應器  造紙廢水

1　引言(Introduction)

上向流污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed,UASB)反應器是開(kāi)發(fā)最早、應用最普遍的高效厭氧反應器之一(van Lier, 2008). 迄今,全球安裝的UASB 反應器已經(jīng)超過(guò)3000 座,主要用于處理食品加工行業(yè)產(chǎn)生的廢水,諸如飲料、土豆、淀粉和糖類(lèi)加工行業(yè)廢水( Tchobanoglous et al. , 2003; vanLier, 2008); 其次是處理造紙行業(yè)產(chǎn)生的廢水(Habets et al. ,1985) 和生活污水,大約有10% ~15%的厭氧反應器用于處理紙漿和造紙廢水(vanLier, 2008)。

UASB 反應器處理生活污水主要應用在一些熱帶國家或地區,這些地方的生活污水溫度在24 ~27℃之間(van Haandel et al. ,1994). 水解是厭氧消化的限速步驟,在低溫(5 ~ 20 ℃)條件下水解速率大大降低,這就限制了UASB 反應器在處理低溫生活污水方面的應用。針對低溫污水的厭氧處理,反應器與厭氧消化池集成的處理系統. 該系統將UASB 反應器中的少部分污泥回流到厭氧消化池,經(jīng)過(guò)厭氧消化后,將消化污泥返回到UASB 反應器中,提高UASB 反應器中污泥的活性,從而提高UASB 反應器低溫污水的效率. Mahmoud 等(2004)研究了這種中試集成系統處理低溫污水的效率,結果表明,總COD 與懸浮COD 去除率分別達到了66%和87%,并且產(chǎn)甲烷效率從單一UASB 反應器的20%提高到了集成系統UASB 反應器的47%. 這種集成系統的應用需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題包括UASB反應器污泥回流的位置及集成系統處理低溫污水的效能,另外,消化池的污泥停留時(shí)間也是研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一. 而目前關(guān)于這種集成系統的生產(chǎn)性試驗未見(jiàn)報道.

關(guān)于UASB 反應器不同高度的污泥特性研究已經(jīng)在不同規模的反應器中有報道. Mahmoud 等(2004)研究發(fā)現,UASB 反應器(處理生活污水的中試規模)中總固體和揮發(fā)固體的濃度從底部到頂部逐漸降低,在40% 高度處出現分層,而污泥的穩定性(VS/ TS)從底部到頂部一致. An 等(2009)的研究顯示,總懸浮固體和揮發(fā)性懸浮固體濃度隨UASB反應器(處理生活污水中試規模)高度的增加逐漸降低,而反應器頂部揮發(fā)性懸浮固體與懸浮固體的比值(有機質(zhì)含量)降低是因為后續膜系統的應用使無(wú)機物在反應器頂部沉淀下來(lái). Uemura 和Harada(2000)的研究表明,UASB 反應器處理生活污水過(guò)程中,溶解性COD 隨著(zhù)反應器高度的增加逐漸降低,主要是進(jìn)水中的懸浮物在反應器底部被污泥層截留并逐漸水解導致溶解性COD 增加. 另外,Mahadevaswamy 等(2004)研究發(fā)現,處理造紙廢水的UASB 反應器中,pH 沿著(zhù)反應器的高度逐漸增加. 以上研究說(shuō)明UASB 反應器存在污泥分層現象,目前國內外關(guān)于UASB 反應器處理造紙廢水不同高度處的污泥特性報道較少. 因此,本文從污泥的形態(tài)、穩定性及其產(chǎn)甲烷活性來(lái)研究生產(chǎn)性UASB 反應器處理造紙廢水不同高度的污泥特性. 以期為集成系統中UASB 反應器污泥回流位置的選取提供參考.

2　材料與方法(Materials and methods)

2. 1　污泥樣品

實(shí)驗在荷蘭代爾夫特理工大學(xué)水處理技術(shù)實(shí)驗室完成,測試污泥來(lái)源于德國某造紙廠(chǎng). 該廠(chǎng)采用UASB 和EGSB 反應器兩條獨立的廢水處理工藝處理造紙廢水,工藝流程如圖1所示。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

廢水處理達標后排放至當地的生活污水處理廠(chǎng)進(jìn)行最終處理.UASB 反應器高7. 2 m,運行溫度35 ~37 ℃,水力停留時(shí)間6 h（重慶大學(xué)三峽庫區生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗室）

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