厭氧法－好氧法對豆奶廢水處理的效果影響

李 彪，左金龍，劉志維，唐含清，閆 飛，李 輝

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心，哈爾濱 150076;2.國家教育部 抗腫瘤天然藥物工程研究中心，哈爾濱 150076)

大豆?fàn)I養(yǎng)豐富，保健功能強(qiáng)，大豆中含有大量的蛋白質(zhì)，且氨基酸組成合理，并具有生理活性功能，因此大豆制品越來越受廣大消費(fèi)者的歡迎，豆奶更因?yàn)槠錉I養(yǎng)豐富且極易被消化吸收的優(yōu)點(diǎn)倍受消費(fèi)者喜愛，因此人們對豆奶的需求的越來越大，產(chǎn)生的廢水排放量隨之也越來越大［1－2］，所以對豆奶廢水的處理顯得非常重要［3－6］.國內(nèi)外處理豆奶廢水主要采用的生物處理法有活性污泥法、UASB、接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤等工藝［7－11］.但這些處理豆奶廢水方法中大多有設(shè)備耗資大，管理要求高，且伴有異味產(chǎn)生及占地面積大等弊端，SBR 法處理豆奶廢水具有工藝簡單、處理能力強(qiáng)、占地面積少、運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的處理工藝［12－13］.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)廢水來自某豆奶粉加工廠，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

厭氧反應(yīng)器包括2 L 燒杯一個(gè)，磁力攪拌器一臺，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 蠕動泵兩臺，ACO 系列電磁式空氣泵一臺.具體工藝流程圖如圖1所示.

圖1 實(shí)驗(yàn)示意圖

1.3 分析檢測項(xiàng)目

1.4 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件

本實(shí)驗(yàn)采用厭氧－好氧的運(yùn)行方式，實(shí)驗(yàn)共運(yùn)行60 d.污泥培養(yǎng)馴化階段，每天4個(gè)周期，每個(gè)周期6 h.每周期由以下部分組成:進(jìn)水、缺氧攪拌、好氧曝氣、靜止沉淀、排水和閑置待機(jī)(不同工況下各個(gè)階段時(shí)間不同).1個(gè)周期運(yùn)行的時(shí)間包括:瞬時(shí)進(jìn)水8 min、缺氧攪拌0.5 h、好氧曝氣3 h、沉淀2 h、出水8 min，其余時(shí)間為待機(jī).系統(tǒng)正式運(yùn)行期間，每天一個(gè)周期，每周期20 h，每周期厭氧攪拌16 h、厭氧靜沉1 h、厭氧排水8 min(400 mL)、好氧曝氣3 h，其余為待機(jī)時(shí)間.每周期結(jié)束后排放一定體積的泥水混合液，一般為30 mL，控制系統(tǒng)的污泥齡在10～15 d，MLSS 控制在2 500～3 000 mg/L.

1.5 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［14－15］;好氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在25 ℃.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 結(jié)果與討論

本試驗(yàn)重點(diǎn)考察了曝氣時(shí)間、進(jìn)水COD 質(zhì)量濃度在特定反應(yīng)條件下對厭氧－好氧法處理豆制品廢水的影響，主要分析了及COD 質(zhì)量濃度在一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的降解情況.

2.1 好氧曝氣時(shí)間對好氧運(yùn)行效果的影響

2.1.1 好氧曝氣時(shí)間對系統(tǒng)中COD 去除效果的影響

如圖2所示，好氧進(jìn)水后，系統(tǒng)中的COD 質(zhì)量濃度迅速下降，主要是由于將廢水加入反應(yīng)器后，COD 在反應(yīng)器中瞬間稀釋所產(chǎn)生的效果.由圖2可見COD 在整個(gè)反應(yīng)過程一直呈下降的趨勢，是因?yàn)槲⑸镌谡麄€(gè)反應(yīng)周期將利用有機(jī)物提供自身的生長代謝以及去除N、P 的能量.曝氣1 h 時(shí)COD 去除率可達(dá)到75%左右，曝氣2 h 時(shí)COD 的去除率為80 %左右，曝氣3 h 時(shí)去除率為82%～85%左右，從COD 去除率角度分析，在曝氣時(shí)間3 h 時(shí)的COD 去除率最高且去除效果非常明顯.

圖2 曝氣時(shí)間對COD 的去除效果

如圖3所示，好氧進(jìn)水后氨氮在反應(yīng)初期迅速下降，主要原因是進(jìn)入反應(yīng)器后迅速被稀釋.進(jìn)入硝化階段后，系統(tǒng)中的硝化細(xì)菌地將氧化為亞硝酸鹽或者硝酸鹽，系統(tǒng)中的下降很快.圖3 中的變化趨勢符合理論的變化趨勢，即在進(jìn)水后質(zhì)量濃度迅速下降，曝氣1 h 后開始平緩下降，但圖3中下降的幅度并不相同，反映于系統(tǒng)對的去除率.在曝氣時(shí)間為1 h 時(shí)，去除率不是很穩(wěn)定，在60%～70% 之間，但去除效果還是非常明顯.曝氣2 h 時(shí)去除率達(dá)到了90%左右，曝氣3 h 時(shí)去除率達(dá)到了95%以上.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在曝氣在3 h 時(shí)去除率達(dá)到95%以上，去除效果非常明顯.

圖3 曝氣時(shí)間對的去除效果

圖4 曝氣時(shí)間對的去除效果

3 結(jié)論

1)采用SBR 法處理豆奶廢水，當(dāng)廢水COD 質(zhì)量濃度在2 000～2 500 mg/L，對廢水中的COD 具有較好的降解能力，處理效果穩(wěn)定，且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，具有可行性.

2)綜合分析了在好氧段不同的曝氣時(shí)間對氨氮、磷酸鹽及COD 的去除率的影響，在曝氣3 h時(shí)，COD 的去除率達(dá)到82%～85%，氨氮的去除率達(dá)到95%以上，磷酸鹽的去除率95%以上.

3)實(shí)驗(yàn)廢水來自某豆奶粉加工廠，實(shí)踐中需要進(jìn)一步驗(yàn)證，從而為豆奶廢水處理提供一種有效、可行的方法.

［1］石彥國.大豆制品工藝學(xué)［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，1993:74－84.

［2］汪大新，徐新華，宋 爽.工業(yè)廢水中專項(xiàng)污染物處理手冊［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000:67－126.

［3］陳 亮，朱 錚.AB 活性污泥法處理豆制品廢水的工藝研究［J］.上海:環(huán)境科學(xué)出版社.1997，16(2):19－21.

［4］HUANG L，JU L K.Sludge settling and online NAD(P)H fluorescence profiles in wastewater treatment bioreactors operated at low dissolved oxygen concentrations［J］.Wat.Res.，2007，41:1877－1884.

［5］王凱軍，左劍惡，甘海南，等.UASB 工藝的理論與工程實(shí)踐［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.2000:16－21.

［6］彭永臻，高 凱，余政哲.兩段SBR 法處理石油化工廢水［J］.給水排水，1996，22(6):26－28.

［7］彭永臻.SBR 法的五大優(yōu)點(diǎn)［J］.中國給水排水，1993，9(2):29－31.

［8］HELLIGA C，SCHELLEN A A，MULDER J W，et al.The SHARON Process:An Innovative Method for Nitrogen Removal From Ammonium－Rich Wastewater［J］.Wat.Sci.Tech.，1998，37(9):135－142.

［9］HYUNGSEOK Y.Nitrogen Removal from Synthetic Wastewater by Simultaneous Nitrification and Denitrification via Nitrite in an Intermittently－Aeated Reactor［J］.Wat.Res.，1999，33(1):146－152.

［10］傅鴻運(yùn).活性污泥污水處理方法［J］.中國釀造，1999(6):36－38.

［11］顧國維.水污染治理技術(shù)研究［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1997.

［12］［日］橋本獎(jiǎng)，須藤隆一.新活性污泥法［M］.李至?xí)r，譯.北京:學(xué)術(shù)書刊出版社.1990.

［13］沈耀良.廢水生物處理新技術(shù)理論與應(yīng)用［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.2000.

［14］曾 科，卜秋平，陸少鴻.污水處理廠設(shè)計(jì)與運(yùn)行［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.184－201.

［15］鄂瑞峰，左金龍，賈德生，等.厭氧+SBR 處理醬油模擬廢水的研究［J］.哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，28(3):277－279，299.