新型厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器處理酒精廢水的應(yīng)用研究

陶麗霞 盛浩 常偉杰 伍世軍 姚黃麗

（浙江博世華環(huán)?？萍加邢薰?浙江杭州 310015）

厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）作為最新的第三代高效厭氧反應(yīng)器，因其負(fù)荷高、占地少、投資省、能耗低、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)勢備受關(guān)注，目前厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）在啤酒、制藥、化工等高濃度廢水行業(yè)[1]已有應(yīng)用實(shí)例，但因反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泥水混合不理想，易出現(xiàn)短流現(xiàn)象，三相分離器的分離效果不佳，操作要求嚴(yán)格、反應(yīng)器啟動慢等缺陷使該反應(yīng)器的推廣受到限制。為此，本文將自主研發(fā)的新型厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水具有代表性的某酒廠廢水，并對實(shí)際運(yùn)行過程中的pH、進(jìn)水COD、溫度進(jìn)行記錄，為厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域提供運(yùn)行數(shù)據(jù)支持。

1 新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)

1.1 進(jìn)水水量、水質(zhì)

云南某酒業(yè)有限公司主要采用高粱為原料的釀酒工藝，高濃度的有機(jī)廢水主要來自加工過程中的高濃度鍋底水，煮糧水與原老車間綜合廢水等。設(shè)計(jì)進(jìn)水水量為400m3/d。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：CODcr：13000mg/L，pH：4.5~5，溫度：30℃~37℃。

1.2 新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器

新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器采用一座直徑為5.2m，高度22.6m，有效高度為18.2m，鋼罐結(jié)構(gòu)形式，鋼罐外設(shè)保溫層減少因環(huán)境變化產(chǎn)生的溫差。

1.3 工藝參數(shù)控制范圍

厭氧微生物的主要影響因素主要有溫度、pH和進(jìn)水負(fù)荷等[2]。根據(jù)影響因素，選擇運(yùn)行工藝參數(shù)的控制范圍為：溫度：30℃~37℃；pH：6~8；水力負(fù)荷：5~6m3/（m2·h）。工藝參數(shù)的主要控制手段為：進(jìn)水溫度的控制利用蒸汽自動加熱和罐體保溫方式，進(jìn)水pH的調(diào)節(jié)直接通過加藥實(shí)現(xiàn)，水力負(fù)荷利用進(jìn)水流量計(jì)和進(jìn)水泵聯(lián)動控制。

2 運(yùn)行概況及結(jié)果分析

該新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器2014年6月啟動運(yùn)行，2014年10月達(dá)到設(shè)計(jì)的水質(zhì)和水量，并保持穩(wěn)定運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行期間，經(jīng)過對進(jìn)水容積負(fù)荷、進(jìn)出水pH值、COD去除率等常規(guī)檢測參數(shù)進(jìn)行記錄和分析，分析結(jié)果如下。

2.1 進(jìn)/出水COD 值與COD 去除率的關(guān)系

新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行效果最直觀的方法是通過進(jìn)水COD值、出水COD值和COD去除率來判斷。本項(xiàng)目在穩(wěn)定運(yùn)行過程中進(jìn)水COD值與去除率曲線圖如圖1所示，出水COD值與去除率曲線圖如圖2所示。

圖1 進(jìn)水COD 值與去除率曲線圖

從圖1可知，進(jìn)水COD值變化區(qū)間為9100～18600mg/L，最大值比最小值大將近一倍，變化幅度大，主要是受酒廠排放廢水的影響；進(jìn)水COD值在11300～18000mg/L期間，去除率大于85%，最高可達(dá)92%；在得到的數(shù)據(jù)中，進(jìn)水COD值的增加有利于COD的去除。由于新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器內(nèi)是通過氣水混合進(jìn)行攪拌，當(dāng)進(jìn)水COD值較低時，攪拌無法滿足全混流狀態(tài)，影響COD值的去除，但若攪拌過大，新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的泥就易跟水一起溢出。

圖2 出水COD 值與去除率曲線圖

從圖2可知，出水COD值變化區(qū)間范圍為1150～2150mg/L，最大值比最小值大將近一倍，變化幅度大，對后續(xù)生化系統(tǒng)還是會造成一定的沖擊；出水COD值變化的曲線與去除率相反，但與進(jìn)水COD值的變化相關(guān)性不大。

2.2 進(jìn)水容積負(fù)荷與COD 去除率的關(guān)系

進(jìn)水水質(zhì)的變化，引起進(jìn)水容積負(fù)荷的變化，進(jìn)水容積負(fù)荷與COD的去除率曲線圖如圖3所示。

圖3 進(jìn)水容積負(fù)荷與COD 去除率曲線圖

從圖3分析可知，容積負(fù)荷在9.4～19.2kgCOD/(m3·d)之間，COD去除率在0.78～0.92之間，COD去除率大于85%的幾率為93%，說明該內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器抗負(fù)荷變化能力強(qiáng)；當(dāng)進(jìn)水容積負(fù)荷低于19.17kgCOD/(m3·d)時，根據(jù)圖中容積負(fù)荷曲線的變化趨勢與COD去除率曲線的變化相近，當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷在不小于12kg-COD/(m3·d)時，COD去除率大于85%，去除效果穩(wěn)定。

2.3 進(jìn)水pH 值與出水pH 值的關(guān)系

pH值是作為反映新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器微生物水解、酸化和甲烷化階段的參數(shù)，在穩(wěn)定運(yùn)行期間，也作為工程中新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器微生物是否穩(wěn)定的簡便判斷方法，盡管相對VFA、ALK等參數(shù)來說具有延遲性，但就其方便性在厭氧處理工程實(shí)際運(yùn)行過程中被廣泛的應(yīng)用[3]。進(jìn)水pH值與出水pH值的曲線圖關(guān)系如圖4所示。

圖4 進(jìn)水pH 值與出水pH 值的曲線圖

從圖4分析可知，進(jìn)水pH值經(jīng)加藥調(diào)節(jié)后變化區(qū)間在5.9～6.5之間，變化幅度為0.6，基本穩(wěn)定在7.5～7.8之間，變化幅度為0.3，相對于進(jìn)水pH值變化，出水pH值變化幅度較小、穩(wěn)定；從曲線上來看，進(jìn)水pH值的變化會引起出水pH值的變化，但變化時間相對延后1天左右。

3 結(jié)語

通過將新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器在酒精行業(yè)廢水中的工程應(yīng)用，可得到實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行過程中，進(jìn)水容積負(fù)荷在9.4～19.2kg-COD/(m3·d)、pH值在5.6～6.5的變化范圍內(nèi)，COD值去除率基本能維持在85%以上，表明新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器在酒精行業(yè)廢水中抗容積負(fù)荷變化能力強(qiáng)，去除效率穩(wěn)定。利用pH值作為判斷反應(yīng)器內(nèi)微生物的處理狀況具有延遲性，但在持續(xù)的觀察過程中，是可行的。

[1]鐘啟?。畠?nèi)循環(huán)（IC）厭氧反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用[J]．技術(shù)與工程應(yīng)用，2014，08:22-24．

[2]賀延齡，編著．廢水的厭氧生物處理[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，1991．

[3]張仁瑞．VFA作為厭氧生物學(xué)指標(biāo)的可行性研究[J]．青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，18(2):51-60．