利用EGSB工藝處理高濃度加工廢水的現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析

錢瑛

摘要：加工廢水污染物濃度高，水質(zhì)成分復(fù)雜且含有氨氮、氰等有毒有害物質(zhì)和酚類、雜環(huán)類、長鏈烷烴、芳香烴等有機(jī)碳化合物，具有污染物濃度高、廢水排放量大、處理難度高、運行成本高等問題。因此，選擇處理工藝時，應(yīng)重點考慮有機(jī)物的降解以及酚等污染物的去除，生物處理工藝以其處理效果好、成本低、設(shè)備簡單等優(yōu)點在廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：EGSB工藝;高濃度加工廢水;現(xiàn)狀發(fā)展

1 高濃度加工廢水的現(xiàn)狀

①通過改進(jìn)進(jìn)水布水系統(tǒng)，提高液體表面上升流速及產(chǎn)生沼氣的攪動等因素;②設(shè)計較大的高徑比;③增加了出水再循環(huán)來提高反應(yīng)器內(nèi)液體上升流速。這些改進(jìn)使反應(yīng)器內(nèi)的液體上升流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于UASB反應(yīng)器，較高的液體上升流速消除了死區(qū)，獲得更好的泥水混合效果。

2? EGSB應(yīng)用模式分析

EGSB反應(yīng)器是在UASB工藝基礎(chǔ)上發(fā)展而來的第三代高效厭氧反應(yīng)器，相較于UASB反應(yīng)器，EGSB在處理廢水方面有諸多優(yōu)勢，反應(yīng)器的內(nèi)循環(huán)部分能加快液體上升的流速，使得污泥床膨脹。因此，污水與污泥接觸更充分，提高了反應(yīng)器的傳質(zhì)效果，延長了污水和微生物接觸的時間，在短時間內(nèi)可獲得較好的去除率，且反應(yīng)器能夠快速啟動。與其他厭氧工藝一樣，EGSB反應(yīng)器處理裝置的啟動時間長。EGSB反應(yīng)器能否在不同溫度下穩(wěn)定、高效地運行，在很大程度上取決于反應(yīng)器內(nèi)的污泥性能。好的污泥應(yīng)該具有良好的沉淀性和高產(chǎn)甲烷活性，并且應(yīng)呈顆粒狀。

3 試驗裝置、材料與方法

3.1 試驗裝置

為維持反應(yīng)區(qū)內(nèi)水溫在28～35℃之間，進(jìn)水和出水回流均采用水浴鍋（45℃）加熱后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器的回流口有兩個，一個在三相分離器上部（距反應(yīng)器底部2.05m），另一個在三相分離器下部（距反應(yīng)器底部1.7m），根據(jù)運行情況選擇其中的一個作為回流口。為了防止回流水中所攜帶的污泥堵塞回流泵，在其進(jìn)水口處設(shè)置了一個由三層不銹鋼篩網(wǎng)組成的過濾裝置。

3.2 試驗用水

在本研究中，試驗用水采用葡萄糖自配水，即在自來水中加入一定量的葡萄糖作為有機(jī)基質(zhì)，并按COD∶N∶P=100∶5∶1或200∶5∶1加入尿素和磷酸二氫鉀，同時加入一定量的微量元素和酵母膏。在運行過程中還根據(jù)運行情況加入一定量的無水碳酸鈉以維持反應(yīng)器內(nèi)部的pH值在6.8～7.2之間。

3.3 接種污泥

接種顆粒污泥取自某處理廢水的UASB反應(yīng)器，污泥的SS48.46g/L，VSS33.36g/L，VSS/SS0.69。從距反應(yīng)器底部1.6m處加入接種顆粒污泥3L，污泥層在反應(yīng)器內(nèi)的原始高度為0.62m，接種污泥在反應(yīng)器中實際的VSS為39.66g/L。

3.4 分析項目

COD測定采用TL-1A型污水COD速測儀;pH采用TPX-90ipH計;堿度采用標(biāo)準(zhǔn)酸堿滴定法，以酚酞和甲基橙作為指示劑，結(jié)果以mgCaCO3/L計;懸浮固體（SS）和揮發(fā)性懸浮固體（VSS）采用標(biāo)準(zhǔn)重量法;氣體產(chǎn)量及成分采用濕式氣體流量計和堿液吸收法。

4 試驗結(jié)果及討論

4.1? EGSB反應(yīng)器的運行過程與結(jié)果

在運行的前13d內(nèi)，未啟動出水回流;從運行的第14d起，開始啟動出水回流，回流量為10L/h，回流比為17∶1，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的水力上升流速為2.6m/h，污泥床的膨脹率為40%～50%。反應(yīng)器完成馴化后，即開始較快地提高其進(jìn)水負(fù)荷。

在運行的第29～43d期間，維持反應(yīng)器的進(jìn)水流量基本不變，主要通過提高進(jìn)水濃度來提高負(fù)荷。水COD濃度從3700mg/L逐漸提高到8000mg/L，反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷也相應(yīng)地從6.5kgCOD/m3·d提高到15kgCOD/m3·d，而反應(yīng)器的COD去除率在這一階段仍在穩(wěn)步上升，到第43d時，已達(dá)到90%?；亓髁髁咳跃S持在10L/h，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的水力上升流速仍為2.6m/h。這一階段沼氣的產(chǎn)量較穩(wěn)定，其中甲烷的含量約為58%～61%，每去除1kgCOD產(chǎn)甲烷約為0.29～0.33m3。在運行的第48～78d期間，維持反應(yīng)器的進(jìn)水濃度基本不變（約8000mg/L），主要通過提高進(jìn)水流量來提高負(fù)荷。

當(dāng)反應(yīng)器在進(jìn)水負(fù)荷為41.9kgCOD/m3·d下運行8d后，繼續(xù)提高負(fù)荷48.4kgCOD/m3·d，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器的出水COD濃度從原來的900mg/L急劇上升到3600mg/L，相應(yīng)的COD去除率則從90%以上急劇下降到54%。分析表明，由于反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷提高過快，反應(yīng)器內(nèi)部已發(fā)生嚴(yán)重酸化現(xiàn)象。大幅度降低進(jìn)水負(fù)荷到20kgCOD/m3·d左右，并增加進(jìn)水中碳酸鈉的投加量，經(jīng)過20多天，反應(yīng)器基本恢復(fù)正常運行，到試驗結(jié)束時，COD的去除率已達(dá)到83%左右。

4.2 反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的變化情況

在運行的第43天從反應(yīng)器底部取樣口取泥觀察，發(fā)現(xiàn)顆粒污泥粒徑和顏色與接種污泥相比已經(jīng)發(fā)生了變化。

接種的顆粒污泥基本為球狀，粒徑為2～3mm，表面呈棕褐色，較光滑。而此時的顆粒污泥的粒徑變小，約為0.8～1.5mm，呈米粒狀，顏色以黑色為主，且顆粒表面附著有一薄層白色絮狀物質(zhì)。在電鏡下觀察，顆粒污泥表面的細(xì)菌以短桿菌和球菌為主。分析表明，顆粒污泥粒徑減小的原因是由于在EGSB反應(yīng)器內(nèi)水力上升流速大，水力剪切力也較大，接種顆粒污泥表面所包裹的松散的絮狀物質(zhì)發(fā)生了脫落。顆粒污泥表面物質(zhì)和細(xì)菌的脫落有利于液體中營養(yǎng)物質(zhì)與處于污泥內(nèi)核細(xì)菌的接觸，會促進(jìn)它們的生長，而這些細(xì)菌被認(rèn)為對于顆?；^程更重要。

運行到第75d時，仍從反應(yīng)器的底部取樣口取泥觀察，發(fā)現(xiàn)多數(shù)顆粒污泥的形狀已轉(zhuǎn)變成球狀，粒徑已增大至3～4mm，但仔細(xì)觀察后可發(fā)現(xiàn)，每個顆粒的中間是一個黑色的呈米粒狀的核，直徑為1～1.5mm，而核的外圍包裹著一層較厚的白色膠狀物質(zhì)。在電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒污泥內(nèi)部有明顯的分層結(jié)構(gòu)，細(xì)菌排列較緊密，菌種也較豐富，顆粒外層主要以絲狀菌為主，而內(nèi)層則以桿菌和球菌為主。

綜上，當(dāng)取自UASB反應(yīng)器的顆粒污泥接種到EGSB反應(yīng)器后，需要經(jīng)過一個污泥轉(zhuǎn)型過程，顆粒粒徑首先會變小，然后隨著運行時間的延長，顆粒粒徑又會逐漸增大。通過測定COD濃度和污泥濃度沿反應(yīng)器高度的變化情況可以看出，在適宜的水力上升流速下，反應(yīng)器內(nèi)COD濃度和污泥濃度的沿反應(yīng)器高度的分布比較均勻，這是反應(yīng)器能夠高效運行的重要因素之一。

5 結(jié)語

本文試驗重點研究了接種顆粒污泥的EGSB反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水的運行效果，通過分析與討論，改善了廢水的可生化性，為后續(xù)好氧處理及深度處理提供了良好的條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫蘭梅，李鵬，等水解酸化工藝在化工廢水處理中的應(yīng)用[J].山東化工，2016，45（7）：141-142.

（作者單位：杭州中美華東制藥江東有限公司）