上流式厭氧污泥床反應(yīng)器處理糖蜜酒精廢水的啟動(dòng)運(yùn)行研究*

師杰峰 廖 雷# 牛 耿 覃愛苗 賈力強(qiáng)

(1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541006；2.廣西危險(xiǎn)廢物處置產(chǎn)業(yè)化人才小高地，廣西 桂林 541006；3.桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器處理糖蜜酒精廢水的啟動(dòng)運(yùn)行研究*

師杰峰1,2廖 雷1,2#牛 耿1,2覃愛苗3賈力強(qiáng)1,2

(1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541006；2.廣西危險(xiǎn)廢物處置產(chǎn)業(yè)化人才小高地，廣西 桂林 541006；3.桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

主要儀器：SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵；SXT-02索氏提取器；SX2-5-12馬弗爐；VIS-7220N可見分光光度計(jì)；Stater 3C精密pH計(jì)；BA400生物數(shù)碼顯微鏡(配備Moticam Pro 252A攝像頭)；GZ-WXJ-Ⅲ微波消解儀；ICS2100離子色譜儀。

實(shí)驗(yàn)原料：糖蜜酒精廢水取自某糖廠，其主要成分見表1；厭氧活性污泥取自某啤酒廠；蔗渣灰取自某化工廠。

表1 糖蜜酒精廢水的主要成分

主要藥品：碳酸氫鈉為化學(xué)純；重鉻酸鉀、試亞鐵靈、硫酸、硫酸亞鐵銨和硫酸銀均為分析純。

處理糖蜜酒精廢水的工藝流程如圖1所示。糖蜜酒精廢水稀釋約100倍后灌入反應(yīng)水箱，投加不定量的改性蔗渣灰活性炭吸附脫色，自流進(jìn)入調(diào)節(jié)水箱，再經(jīng)蠕動(dòng)泵提升至UASB反應(yīng)器中。經(jīng)過UASB反應(yīng)器處理可去除大部分COD，并馴化出產(chǎn)甲烷菌、脫色菌和硫酸還原菌。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法及過程

1.2.1 改性蔗渣灰活性炭的制備

采用Ba(OH)2改性法制備改性蔗渣灰活性炭，具體方法參考文獻(xiàn)[13]。

圖1 處理糖蜜酒精廢水的工藝流程Fig.1 Technology process flow chart of molasses alcohol wastewater treatment

1.2.2 測(cè)定方法

1.2.3 UASB反應(yīng)器啟動(dòng)運(yùn)行方式

UASB反應(yīng)器容積為7.2 L，運(yùn)行初期污泥體積約為3 L。向反應(yīng)水箱中投加改性蔗渣灰活性炭對(duì)糖蜜酒精廢水進(jìn)行脫硫脫色處理，再在調(diào)節(jié)水箱靜置澄清，由蠕動(dòng)泵將上清液送入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，同時(shí)用恒溫水箱控制UASB反應(yīng)器溫度為40 ℃左右，用碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH為6.5～7.2。用蠕動(dòng)泵控制糖蜜酒精廢水進(jìn)水流量為450 mL/h，采用間歇式進(jìn)水，每天進(jìn)水時(shí)間約為7 h。

2 結(jié)果與分析

2.1 UASB反應(yīng)器的處理性能研究

2.1.1 COD去除效果

根據(jù)圖2可以看出：UASB反應(yīng)器啟動(dòng)運(yùn)行1～9 d時(shí)，COD去除率大體呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，并在9 d時(shí)達(dá)到53%，可能是由于產(chǎn)甲烷菌此時(shí)正處于生長(zhǎng)期；9～23 d時(shí)，COD去除率較低，且13～23 d的COD去除率變化相對(duì)緩和，可能是由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，脂肪酸含量增多，抑制了產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)[14]；23～30 d時(shí)，COD去除率逐漸升高，最終穩(wěn)定在60%左右，說明產(chǎn)甲烷菌達(dá)到平衡期，馴化完成。

圖2 UASB反應(yīng)器對(duì)糖蜜酒精廢水中COD的去除效果Fig.2 Removal efficiency of COD in molasses alcohol wastewater by UASB reactor

2.1.2 色度去除效果

根據(jù)圖3可以看出：UASB反應(yīng)器啟動(dòng)運(yùn)行1～3 d時(shí)，由于改性蔗渣灰活性炭吸附了大量色素，色度去除率呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，并在3 d時(shí)達(dá)到30%；3～11 d時(shí)，色度去除率較低，可能是由于改性蔗渣灰活性炭達(dá)到臨界負(fù)荷，但脫色菌還未馴化完成；11～23 d時(shí)，色度去除率稍有增高，可能是隨著反應(yīng)進(jìn)行，脫色菌開始生長(zhǎng)繁殖；在23～30 d時(shí)，色度去除率進(jìn)一步上升，最終穩(wěn)定在25%左右，說明脫色菌達(dá)到平衡期，馴化完成。

圖3 UASB反應(yīng)器對(duì)糖蜜酒精廢水色度的去除效果Fig.3 Removal efficiency of chromaticity of molasses alcohol wastewater by UASB reactor

圖4 UASB反應(yīng)器對(duì)糖蜜酒精廢水中的去除效果Fig.4 Removal efficiency of in molasses alcohol wastewater by UASB reactor

2.1.4 UASB反應(yīng)器的產(chǎn)氣量變化

圖5 UASB反應(yīng)器處理糖蜜酒精廢水的產(chǎn)氣量和進(jìn)水量變化Fig.5 Variation of gas production and inflow of UASB reactor for molasses alcohol wastewater treatment

2.2 厭氧高效菌種和改性蔗渣灰活性炭顆粒形態(tài)觀察

將馴化完成的污泥顆粒與UASB反應(yīng)器水相液體按1∶1(體積比)混合均勻，用顯微鏡觀察。由圖6可以看出，高效菌種多為密集生長(zhǎng)的產(chǎn)甲烷菌(成不規(guī)則球狀)，還存在一定量的球狀菌和極少量的螺旋菌、桿菌。由圖7可以看出，改性蔗渣灰活性炭顆粒為多孔隙的不規(guī)則球體，富集了原核微生物，且周圍也游離了不少原核微生物。這些微生物在生長(zhǎng)繁殖的過程中，優(yōu)先降解水中的污染物，降低了改性蔗渣灰活性炭負(fù)荷；同時(shí)，微生物能夠?qū)⒏男哉嵩一钚蕴课降挠袡C(jī)物降解，一定程度上解決了改性蔗渣灰活性炭的再生問題[15]。

圖6 UASB反應(yīng)器中高效厭氧菌種形態(tài)Fig.6 Morphology of highly effective anaerobic strain in UASB reactor

圖7 UASB反應(yīng)器中改性蔗渣灰活性炭顆粒形態(tài)Fig.7 Morphology of modified bagasse ash activated carbon particle in UASB reactor

3 結(jié) 論

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Studyonthestart-upoperationofUASBreactortreatingmolassesalcoholwastewater

SHIJiefeng1,2,LIAOLei1,2,NIUGeng1,2,QINAimiao3,JIALiqiang1,2.

(1.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,GuilinUniversityofTechnology,GuilinGuangxi541006;2.TheGuangxiTalentHighlandforHazardousWasteDisposalIndustrialization,GuilinGuangxi541006;3.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,GuilinUniversityofTechnology,GuilinGuangxi541004)

師杰峰，男，1989年生，碩士研究生，研究方向?yàn)樗廴究刂萍夹g(shù)。#

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*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.51468011)；廣西科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(桂科攻1355003-7)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.06.010

2016-03-03)