水解酸化-UASB-AB工藝在處理酒糟廢水中的應(yīng)用

謝江 李開軍(西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川成都610031)

水解酸化-UASB-AB工藝在處理酒糟廢水中的應(yīng)用

謝江 李開軍(西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川成都610031)

針對酒糟廢水具有高濃度、可生化性好等特點(diǎn)，采用水解酸化-UASB-AB工藝處理酒糟廢水。本文介紹了工藝流程、工藝參數(shù)、運(yùn)行情況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，工藝經(jīng)過一年多的實(shí)際運(yùn)行表明，廢水CODcr由39874～40750mg/L降至203～221mg/L，BOD5由14985～15599 mg/L降至72～92mg/L，SS由25875～26278mg/L降至99～111mg/L，pH由3.9～4.4升至7.2～8.0，出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

酒糟廢水；水解酸化；UASB；AB

酒糟廢水中高濃度的可生物降解的有機(jī)物多以碳水化合物及其降解產(chǎn)物為主，可生化性好，適宜采用厭氧加好氧相結(jié)合的處理工藝[1]。針對酒糟廢水的特點(diǎn)，采用水解酸化-UASB-AB工藝對四川某白酒釀造企業(yè)產(chǎn)生的酒糟廢水進(jìn)行處理。通過一年多的運(yùn)行，實(shí)踐證明采用該工藝處理酒糟廢水穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

1 工程概況

1.1 進(jìn)水水質(zhì)

該企業(yè)產(chǎn)生的廢水量為700m3/d，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求，廢水排放執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。具體的進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)

1.2 工藝流程

針對酒糟廢水具有高濃度、可生化性好等特點(diǎn)，采用水解酸化-UASB-AB組合工藝對其進(jìn)行處理，具體工藝流程見圖1。

圖1

1.3 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備

（1）固液分離。工程采用2臺旋轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)對酒糟廢水進(jìn)行固液分離，型號為ZGC1000，配套電機(jī)功率為2 kW。固液分離能夠去除較大部分的SS，還能去除一部分的COD，經(jīng)過固液分離后的濾糟是一種高蛋白營養(yǎng)物質(zhì)，可回收作為動物飼料出售，能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）水解酸化池。工程設(shè)置1座水解酸化池，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷為1.3 m3/m2.h，設(shè)計(jì)尺寸為6 m×4.5 m×4.5 m，有效容積為108 m3，HRT為2.5 h。池體設(shè)計(jì)成矩形，采用半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；池內(nèi)填料采用立體彈性填料，填料布置在池內(nèi)設(shè)置的角鋼上；池底部設(shè)計(jì)按多槽形式設(shè)計(jì)，有利于布水均勻與克服死區(qū)，采用穿孔管進(jìn)水配水方式，出水孔口處需設(shè)置45°導(dǎo)流板。

（3）UASB反應(yīng)器。工程設(shè)計(jì)2座UASB反應(yīng)器。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為12 kgCOD/m3.d，設(shè)計(jì)尺寸為14m×8m×5.5m，單個有效容積為560 m3，HRT為7h。反應(yīng)器設(shè)置為半地下式，頂面加蓋保溫，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器共設(shè)14個三相分離器，采用穿孔管配水，鋸齒形出水槽。UASB反應(yīng)器正常運(yùn)行后，UASB產(chǎn)沼氣量為4 153 m3/d(甲烷含量為55%～65%)。兩臺反應(yīng)器各設(shè)置一個水封罐，水封罐出來的沼氣進(jìn)入氣水分離器，通過沼氣貯柜收集從分離器出來的沼氣，收集到的沼氣作為廠區(qū)鍋爐燃料。

（4）A段和B段曝氣池。AB法不設(shè)初沉池，設(shè)置A段和B段曝氣池，A段及B段各設(shè)沉淀池，污泥回流至A、B兩段曝氣池，客觀上形成兩個獨(dú)立的系統(tǒng)[2]。本工程的曝氣池采用普通曝氣池，設(shè)A段和B段曝氣池各一座，均采用單廊道式推流式，采用半地下式。其中：A段曝氣池污泥負(fù)荷為6kgBOD5/(kgMLVSS.d)，尺寸為4.5×3×3.3，有效容積為40.5m3，HRT為1.3h，A段曝氣池供氣量178.3 m3/h；B段曝氣池池污泥負(fù)荷為0.5 kgBOD5/(kgMLVSS.d)，尺寸為10×5×3.5，有效容積為150 m3，HRT為5.1 h，B段曝氣池供氣量400 m3/h。

（5）中沉池和二沉池。工程采用豎流式沉淀池，池形設(shè)計(jì)成圓形，設(shè)中沉池和二沉池各一座，均采用半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其中：中沉池的表面水力負(fù)荷為2.0 m3/m2.h，池體直徑為4.5m，池體總高度為7.5m，有效水深4.0m；二沉池的表面水力負(fù)荷為1.0 m3/m2.h，池體直徑為6.1m，池體總高度為7.4m，有效水深3.0m。

（6）污泥濃縮池。工程污泥主要產(chǎn)自UASB反應(yīng)器、中沉池、二沉池。工程設(shè)1座重力式濃縮池，池體直徑為6.5m，總高度為4.7m，采用半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

（7）污泥脫干。工程在污泥脫干車間設(shè)置2臺DY1000帶式壓濾機(jī)，配套投配系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)，組成2套脫水系統(tǒng)，污泥經(jīng)脫水后，由螺旋輸送機(jī)運(yùn)送到室外的污泥堆放場。

2 工程調(diào)試及運(yùn)行

2.1 水解酸化池的調(diào)試及運(yùn)行

該工程于2008年5月建成投入使用。水解酸化池不僅能把廢水中復(fù)雜的不溶性和大顆粒有機(jī)物水解成可溶性和簡單的有機(jī)物，并且廢水的pH值反而有所提高，對下一步廢水的厭氧消化極為有利[3]。工程在水解酸化池內(nèi)加掛彈性立體填料，以確保水解酸化池內(nèi)有足夠的酸化菌群和較好的去除效果。水解酸化池內(nèi)酸化菌培養(yǎng)采用自然富集的方式進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行，彈性立體填料在15d左右就有較好的掛膜效果，CODCr去除率顯著提高，20d左右達(dá)到峰值。

2.2 UASB反應(yīng)器的調(diào)試及運(yùn)行

UASB反應(yīng)器的啟動過程可分為3個階段：污泥馴化期、提高負(fù)荷期和滿負(fù)荷運(yùn)行期[4]。

UASB反應(yīng)器開始投加某城市污水處理廠中的消化污泥。工程啟動在夏天進(jìn)行，UASB采取中溫發(fā)酵，接種污泥量為6.0 kgvss/m3，采取連續(xù)進(jìn)水，定期在污泥中加入酒糟廢水，同時經(jīng)常進(jìn)行攪拌，加入的廢水水量逐漸由少到多。經(jīng)過近一個月的培養(yǎng)馴化，厭氧污泥的活性逐漸適應(yīng)性并達(dá)到了要求。

在UASB啟動過程中先加入水，使反應(yīng)器內(nèi)水位達(dá)到滿水位狀態(tài)，然后泵入需處理的廢水，通過加入NaOH將pH調(diào)節(jié)至中性。CODCr容積負(fù)荷從0.5kg/m3.d逐漸提高，容積負(fù)荷每次提升0.5kg/m3.d，每提高一次容積負(fù)荷，需穩(wěn)定3～5d，經(jīng)過近3個月的調(diào)試，CODCr容積負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)的滿負(fù)荷狀態(tài)，即12kg/m3.d。在啟動調(diào)試過程中，通過電磁流量計(jì)監(jiān)測，從而調(diào)節(jié)閥門的大小，較好地控制了進(jìn)水量。當(dāng)反應(yīng)器達(dá)到滿容積負(fù)荷時，從反應(yīng)器底部取泥發(fā)現(xiàn)有細(xì)小黑色顆粒污泥。穩(wěn)定運(yùn)行3個月后，取泥發(fā)現(xiàn)污泥已實(shí)現(xiàn)顆粒化，污泥顆粒色黑且光滑，形狀近似球狀，粒徑主要分布在0.8～1.3mm之間。穩(wěn)定運(yùn)行后CODCr去除率超過80%，pH值7.0～8.0，厭氧出水的CODCr比較穩(wěn)定。

2.3 AB（兩段曝氣）的調(diào)試及運(yùn)行

UASB反應(yīng)器出水進(jìn)入A段曝氣池與中沉池回流的污泥充分混合后進(jìn)行曝氣，曝氣強(qiáng)度呈階梯狀降低以便細(xì)菌能完全利用，從而能有效消化去除COD，廢水在A段以高負(fù)荷運(yùn)行，泥齡較短，水力停留時間為1.3h。A段出水進(jìn)入中沉池進(jìn)行污泥沉降。中沉池出水進(jìn)入B段曝氣池利用生物膜對廢水進(jìn)一步消化，B段曝氣池池體積相對較大、鼓風(fēng)風(fēng)壓較小，以滿足生物膜處理較慢且膜片易脫落的特點(diǎn)，B段污泥負(fù)荷較低，泥齡較長，廢水在池中水力停留時間為5.1h。B段出水進(jìn)入二沉池，生物膜片在二沉池中除去脫落。CODcr在A段的去除60%～65%，在B段的去除率在80%～85%。

3 處理效果

該工程經(jīng)過半年的連續(xù)運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定并優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。從2008年10月開始對出水進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，每2個月監(jiān)測一次。監(jiān)測結(jié)果見表2。

由表2看出，經(jīng)過處理后廢水出水水質(zhì)的CODCr降至203～251mg/L、BOD5降至72～92mg/L、SS降至97～112mg/L，pH由3.9～4.4 L至7.2～8.0 L，各項(xiàng)指標(biāo)去除率均在99%以上，出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

（1）經(jīng)過一年多的運(yùn)行表明，采用水解酸化-UASB–AB工藝處理酒糟廢水效果良好，CODCr、BOD5、SS的去除率均在99%以上，出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

表2 出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

（2）對高濃度廢水進(jìn)行水解酸化預(yù)處理，能保證UASB反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定，有利于后續(xù)處理設(shè)施的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。

（3）固液分離機(jī)后的糟渣可作為高蛋白動物飼料外售，UASB產(chǎn)生的沼氣經(jīng)收集后作為鍋爐中燃燒。工程運(yùn)行能獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]胡紀(jì)萃.廢水厭氧生物處理理論與技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]年躍剛,顧國維.A B工藝的運(yùn)行機(jī)理[J].給水排水,1995.7(10):5-7.

[3]黃武.水解酸化-UASB處理高濃度釀酒廢水.[J]環(huán)境工程,2001.10(5):50-51.

[4]張傳兵.李東艷.王慧芳.UASB反應(yīng)器處理啤酒廢水啟動運(yùn)行研究.[J]水處理技術(shù),2010.7(36):43-45.