厭氧+SBR處理醬油模擬廢水的研究

鄂睿峰，左金龍，賈德生，劉志維

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)環(huán)境工程系，哈爾濱150076;2.吉林省遼源環(huán)境衛(wèi)生管理處，吉林遼源136200)

醬油是中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品，在我國(guó)有著悠久的生產(chǎn)歷史，深受我國(guó)人民喜愛(ài)［1］.在滿足人們飲食需要的同時(shí)，也帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題［2－3］.到2010年底，我國(guó)的醬油產(chǎn)量達(dá)到 595.7萬(wàn)t［4－6］.而生產(chǎn)1 t醬油需要耗費(fèi)7～10 t的自來(lái)水［7］，產(chǎn)生6～9 t的醬油廢水［8］.其具有色度高、鹽度高、污水成分及數(shù)量變化大等特點(diǎn)［9－11］.

SBR法處理廢水具有調(diào)節(jié)、生物降解、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)［12］.但是，醬油廢水質(zhì)量濃度較高，對(duì)SBR處理工藝具有較大的沖擊負(fù)荷，處理效果不穩(wěn)定.針對(duì)醬油廢水的特點(diǎn)［13］，本實(shí)驗(yàn)采用厭氧－SBR法處理醬油廢水.經(jīng)厭氧－SBR法處理后，采用聚合氯化鋁(PAC)與粉末活性炭聯(lián)用的方法，進(jìn)一步對(duì)醬油廢水進(jìn)行脫色處理.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用水采用模擬的醬油廢水，具體水質(zhì)參數(shù)如表1所示.

表1 進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

厭氧反應(yīng)器包括2 L燒杯一個(gè)，磁力攪拌器一臺(tái)，加熱棒保證反應(yīng)器內(nèi)溫度在25℃左右.好氧反應(yīng)器包括WT600－2J蠕動(dòng)泵兩臺(tái)，ACO系列電磁式空氣泵一臺(tái).

具體的工藝流程圖如圖1所示.

圖1 實(shí)驗(yàn)示意圖

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采取瞬時(shí)進(jìn)水，曝氣砂頭作為微孔曝氣器.每個(gè)周期分為5個(gè)部分:瞬時(shí)進(jìn)水，厭氧攪拌(約16 h)，好氧曝氣(約3 h)，靜置沉淀(約2 h)，潷水排放和待機(jī)［14－15］.

1.3 分析檢測(cè)項(xiàng)目

1.4 參數(shù)控制

厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在(35±1)℃，采用中溫厭氧反應(yīng)溫度［16］;好氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在25℃［17］.厭氧反應(yīng)器中的pH值控制在7.2左右，好氧反應(yīng)器內(nèi)的pH值控制在6.5～8.5范圍內(nèi).

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 COD的去除效果

由圖2可知，原水進(jìn)水的COD在1 900～2 350 mg/L之間，厭氧出水的COD在800～970 mg/L之間，去除率在57%左右.

厭氧反應(yīng)器出水后經(jīng)過(guò)SBR反應(yīng)器處理，SBR段出水的COD在80～100 mg/L之間，好氧段去除率在91%左右，總出去效率在96%左右.

圖2 原水進(jìn)水、厭氧出水和好氧出水的COD質(zhì)量濃度

2.2 氨氮的去除效果

由圖3可知，廢水中的氨氮主要是通過(guò)各種微生物的硝化反應(yīng)，達(dá)到去除氨氮的目的.本實(shí)驗(yàn)中，醬油廢水通過(guò)厭氧－SBR的處理，原水進(jìn)水的氨氮質(zhì)量濃度在74～99 mg/L之間，厭氧出水的氨氮質(zhì)量濃度在54～71 mg/L之間，去除效率在25%左右.

圖3 原水進(jìn)水、厭氧出水和好氧出水的氨氮質(zhì)量濃度

厭氧反應(yīng)器的出水作為SBR反應(yīng)器的進(jìn)水，進(jìn)一步處理，SBR段的出水氨氮質(zhì)量濃度在2.8～5.3 mg/L之間，SBR段的去除效率在93%左右，平均的出水氨氮質(zhì)量濃度在4.2 mg/L左右，總?cè)コ试?5%左右.

2.3 正磷酸鹽的去除效果

一般認(rèn)為，在厭氧條件下，聚磷微生物利用分解胞內(nèi)聚磷(同時(shí)釋放磷)產(chǎn)生能量吸收廢水中的有機(jī)物(以短鏈脂肪酸為主)，并且在胞內(nèi)合成聚羥基丁酸，好氧條件下，聚磷微生物利用分解胞內(nèi)的聚羥基丁酸產(chǎn)生的能量吸收磷，在運(yùn)行穩(wěn)定的工藝系統(tǒng)中，微生物的吸收磷量將超過(guò)釋放磷的量.

由圖4可知，原水進(jìn)水的正磷酸鹽質(zhì)量濃度在8.4～12 mg/L之間，厭氧出水的正磷酸鹽質(zhì)量濃度在13.2～19 mg/L之間.

圖4 原水進(jìn)水、厭氧出水和好氧出水的磷酸鹽質(zhì)量濃度

厭氧反應(yīng)器的出水進(jìn)入SBR反應(yīng)器，SBR段的出水正磷酸鹽質(zhì)量濃度在0.2～0.6 mg/L之間，平均的出水氨氮質(zhì)量濃度在0.42 mg/L左右，總?cè)コ试?7%左右.

2.4 醬油廢水色度的去除

廢水中的色素物質(zhì)和其他有機(jī)污染物降解的中間產(chǎn)物，會(huì)在好氧條件下，通過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)途徑，重新生成新的色素物質(zhì)，即伴隨著一級(jí)SBR池中COD的降低，會(huì)有色度升高的不同步去除問(wèn)題［9］; SBR殘余的COD和色度需要通過(guò)混凝氣浮工藝去除，其操作較復(fù)雜，產(chǎn)生的浮泥較難脫水處理.因此，色度的去除是實(shí)現(xiàn)醬油廢水高效處理的關(guān)鍵.

醬油廢水經(jīng)厭氧－好氧法處理后的出水色度為200倍，并不滿足國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)中采用聚合氯化鋁和活性炭聯(lián)用的方法進(jìn)行脫色，并以100 mL廢水為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行脫色處理，聚合氯化鋁(PAC)的投加范圍在10～40 mg左右，pH值在3左右，活性炭在1.5～3.0 g.

選取聚合氯化鋁投加量范圍在10～40 mg，做4組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)使用廢水體積為100 mL.表2為不同的聚合氯化鋁(PAC)投加量對(duì)色度的去除效果.

表2 不同的PAC投加量對(duì)色度的去除效果

如表2所示，單純用聚合氯化鋁(PAC)對(duì)醬油廢水進(jìn)行脫色，不能達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn).所以，又對(duì)這4組投加了不同量的活性炭.表3為不同的活性炭投加量度色度的去除效果.

表3 不同的活性炭投加量對(duì)色度的去除效果

如表3所示，經(jīng)進(jìn)一步脫色處理后，出水水質(zhì)全部達(dá)標(biāo)，色度均小于50倍，達(dá)到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn).

3 結(jié)論

1)采用厭氧 －SBR法處理醬油廢水，進(jìn)水COD、氨氮質(zhì)量濃度、正磷酸鹽質(zhì)量濃度在1900～2350、74～99、8.4～12 mg/L，經(jīng)處理后，其質(zhì)量濃度分別在80～100、2.8～5.3、0.2～0.6 mg/L，處理效率分別是96%、95%、97%，其出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，其中，COD排放標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ級(jí)，氨氮和磷均達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn).

2)采用聚合氯化鋁和粉末活性炭聯(lián)用的方法，能夠很好的解決醬油廢水的高色度的問(wèn)題，醬油廢水的色度在200倍左右，處理后，色度均降到50倍以下.

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