庆氧折流板反应器处理酱油废水的试验研究

庆氧折流板反应器处理酱油废水的试验研究
  黄惠莹，周兴求，伍健东
  (华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州510006)
  摘要：采用厌氧折流板反应器(ABR)处理酱油生产废水，通过分析进出水COD、碱度以及容积负荷，研究ABR反
  应器对酱油生产废水的处理效果。结果表明，在35℃恒温条件下，连续运行阶段ABR反应器对COD的去除率保持
  在87％以上，出水COD维持在l 000 mg·L-I以下；色度去除率效果较佳，达到3O％；并且具有较强的抗水力冲击负荷
  能力。ABR反应器对酱油废水具有良好的去除效率和稳定性。
  关键词：厌氧折流板反应器；酱油废水；食品生产废水；废水处理
  中图分类号：X703．I 文献标识码：A 文章编号：1000．3770(2010)04．0108-004
  广东某调味食品公司主要产品为酱菜及调味
  品，排放的废水具有COD(4 000~6 000 mg·L- )和含盐量高、成分复杂，水质和水量变化大等特点，处理难度较大。但此废水的BOD／COD大于0．5，易于生物降解，故适宜采用生物方法进行处理.厌氧折流板反应器(Anaerobic bafled reactor，ABR)是一种源于分段多相厌氧反应器(Staged multi．phase anaerobic reactor，SMPAR)理论的第3代新型厌氧反应器翻。ABR具有工艺简单、建设投资费用低、固液分离效果好、运行管理方便、对有毒物质适应性强等优点 ，应用于城市生活污水、淀粉废水、高含量硫酸盐有机废水、印染废水、垃圾渗滤液等废水有良好的处理效果 0】。
  本研究采用ABR反应器处理酱油废水，对其可行性、处理效能以及控制参数进行了分析，为实际工程运用提供技术指导。
  1 试验部分
  1．1 试验装置
  试验装置如图1所示，用ABR反应器采用有机玻璃制作，由3个格室组成，每个格室分上、下流室，上、下流格室宽度比约为3：1，第1格室的容积约为第2、3格室的1．5倍，折流板底部折角为45。，各格室均设有取样口。反应器的长×宽x高为455 mrn~150 mmx400 rain，有效容积为20 L。ABR反应器安置在恒温箱内，控制反应器内温度为(35+1)℃。酱
  油废水存放于配水箱中，通过恒流泵进入ABR反应器，出水经液封后排出系统。反应器产生的沼气经过碱液吸收后，利用排水法计量气体体积。
  配水篇 液封瓶
  图1 ABR试验装置
  Fig．1 Experimental setup ofABR
  1．2 废水水质
  ABR反应器的进水水质见表1。由于酱油废水pH较低，需要加碱进行调节。
  表1 酱油废水水质
  Tab．1 Characteristics ofinfluentl-3 测定项目与方法分析指标及方法见表2Ⅲ】。
  收稿日期：2009—07—20
  作者简介：黄惠莹(1985一)，女，硕士研究生，研究方向为水污染控制
  联系电话：13430220117；E—mail：hhyscut@163．com
  项目
  C0D
  SS、VSS
  pH
  VFA
  产气量
  碱度
  表2 测定项目及方法
  Measuring indexies and methods
  测定方法
  重铬酸钾法
  称量法
  玻璃电极法
  比色测定法
  排水法
  溴甲酚绿一甲摹红指示剂滴定法
  2 结果与讨论
  本试验分为3个阶段，分别为启动阶段、驯化阶段及连续运行阶段。
  2．1 启动阶段
  启动过程分为2个部分，首先是提高进水有机物含量，其后为提高进水流量。本阶段所用废水为人工葡萄糖模拟废水，废水具体成分见表3。ABR反应器运行过程中，通过增加进水COD和增大进水流量调节反应器的容积负荷和有机负荷率。
  表3 人工葡萄糖模拟废水成分
  ! ： !!里!! ! !旦竺 塑!! ! !!! !苎! ! 苎!!
  成分p／mg·L
  葡萄糖
  2．1．1 容积负荷对COD去除率的影响Stuckey的研究表明，接种污泥活性低和初始污
  泥负荷过高会造成反应器的酸化，最终导致启动失败『l2]。接种高含量污泥是保证ABR反应器IliON启动的另一个重要因素【 ]。在接种污泥后，反应器在60 d内顺利启动。本试验采用低负荷、连续进水的方式开始启动，温度维持在(35+1)oC，进水COD从2 000增加到8 000 mg·L ，进水体积流量从1．0逐步提高到3-3 L·h～，HRT由20缩短到6 h，COD容积负荷从2．2提高到32 kg·m-3od～。提高进水有机物含量阶段，容积负荷与COD去除率关系见图2。
  由图2可见，接种的颗粒污泥具有较高的活性。启动初期进水COD为1 820~2 110 mg·L～，反应器COD容积负荷为2．2~2．5 kg·m-3~d ，COD去除率维持在90％ 以上；进水COD为6 060 mg·L。。，反应器COD容积负荷为7．3 kg·m。·d～，COD去除率为97％。此后，系统对COD去除率进入稳定期，去除率在97％上下小幅度波动。当反应器进水体积流量提高至2．5 L·h 时，去除率随着容积负荷的继COD容积负荷／kg．m ．d
  图2 启动阶段容积负荷与COD去除率关系
  Fig：2 Relationship between volume load and COD
  removal rate in start up stage
  续提升而出现下降趋势，表明该反应器在COD容积负荷小于24．3 kg·m-3~d一时，处理效果最为显著。
  处理系统对容积负荷变化有较强的适应能力，系统对COD的去除率一直保持在90％以上。这是由于厌氧颗粒污泥在7．3～24．3 kg·m-3~d。能保持一定有机物降解速率，并处于发酵稳定期，反应器中没有出现酸的积累。而当COD容积负荷进一步提高时，微生物对有机物的降解速率较容积负荷的增长速率慢，系统原有的稳定状态有所变化，并开始产生酸的积累。根据该曲线趋势可判断，COD容积负荷为32．1 kg·m-3．d一是系统维持较佳处理效果所能承受的最大负荷。
  2．1．2 HRT对COD去除率的影响
  HRT是厌氧反应器的重要控制指标，对含量一定的废水，HRT决定着反应器的处理能力，因此，综合考虑HRT和COD去除率2个方面的因素，选择合适的HRT，有重要的意义【14]。Barber指出较短的HRT是的产气量增大， 保持了部分污泥床的流态化，有利于进水基质的降解[41。
  流量提升期历时30 d，进水COD维持在8 000mg·L。左右，进水流量从1．0逐步提高到3．3 L·h。。，HRT从20相应缩短到6 h，COD的去除率维持在94％以上。其问，COD的去除率经历了稳定期和逐步下降期。不同HRT与COD去除率的关系见表4。
  从表4可以看出， 随着进水流量的提高，HRT
  表4 不同HRT下各格室对COD的去除率
  Tab．4 Contribution ofeach compartm ent to COD removal rate in
  diferent HRT conditions
  HRTm 一⋯ ⋯，
  1撑
  6
  8
  l0
  12
  16
  20
  75．29
  86．09
  89．O0
  9l_28
  93．55
  92．01
  格室去除率／％
  2 3
  l8．77
  10．79
  9．46
  7．06
  4．53
  6．58
  5．94
  3．12
  1．54
  1．65
  1．92
  1．41
  的缩短，各格室对有机物去除的贡献程度有所变化。总体趋势表现为1 格室对总COD去除份额逐渐减小，2 、3 格室对总COD去除份额逐渐增加，2 格室去除份额增加较为明显。当HRT为6 h时，1 格室出水COD突增至3 887 mg·L ，说明1 格室对有机物的处理能力已达饱和状态，其对COD去除份额为75％。此时，2 、3 格室出水COD也有所增加，COD去除份额分别为19％~1 6％。
  2．2 驯化阶段
  启动完成后，驯化阶段采用酱油废水加白配水的进水方式。进水体积流量控制在2．0 L·h ，HRT维持在10 h。试验过程中逐步增加酱油废水在进水中的比例，酱油废水所占体积比例逐步从10％、30％、50％、80％过渡到100％，整个阶段耗时30 d。
  ABR反应器多级处理的特性使其在处理高含量有机废水的应用上具有明显的优势。驯化阶段中，出水COD维持在500 mg·L。以内，容积负荷与COD的去除率关系见图3。每当提高酱油废水配比的时候，COD的去除率均小幅度下降，但仍维持在90％以上。结果表明，COD容积负荷在一定范围内的变化对系统的稳定性影响不大。
  运行时间，d
  图3 驯化阶段容积负荷与COD去除率关系
  Fig．3 Relationship between volume load and COD removal rate
  in domestication
  2．3 连续运行阶段
  全酱油废水运行阶段，COD去除率始终维持在87％以上， 出水COD维持在1 000 mg·L 以下。
  ABR反应器对高COD废水冲击相当稳定。ABR反应器的多级处理特性，使整个反应器承受的变化在反应器的前面格室中得到缓冲，进水容积负荷的突然增加或减少对反应器去除率的影响在出水中已表现得不明显。这表明反应器中自然形成的微生态系统能使各格室具有自动调节能力，使反应器具有良好的耐有机和水力冲击负荷能力．。连续运行阶段COD去除情况见图4，COD容积负荷与COD去除率关系见图5。
  图4 连续运行阶段COD去除情况
  Fig．4 Removal eficiency ofCOD in continuous operation stage ofABR
  运行时间，d
  图5 连续运行阶段容积负荷与COD去除率关系
  Fig．5 Relationship betw een volume load and COD removal rate in
  continuous operation stage
  2．4 碱度的变化
  由于酱油废水pH较低，试验期问需要投加碳酸氢钠对进水pH进行调节和增加系统的碱度。碱
  度在处理系统中的作用是参与建立有效的酸碱缓冲体系，降低系统pH的变化幅度，维持处理系统的稳定性。在废水处理过程中有大量丙酸产生，进而引起反应器pH降低并影响产甲烷细菌活性『I5】。对于碱度缓冲能力很小的厌氧系统，容易因过度酸化而导致
  运行失败。
  在试验过程中，进水碱度(CaCO。的质量浓度计)在700～1 800 mg·L 内波动。从图6可以看出，随着进水中自配水比例的减少，酱油废水比例的增加，出水碱度与进水碱度的差值越来越大，系统碱度
  图6 系统碱度的变化
  Fig．6 Curves ofchanges of systematic alkalinity
  黄惠莹等，厌氧折流板反应器处理酱油废水的试验研究 1 1 1产量逐渐增加。这是因为酱油废水中含有较多的含氮有机物，有机氮经过厌氧微生物的生物降解过程，最终转化为氨氮，从而提高了系统碱度。这一过程有利于增强反应器的自动调节能力，使得反应器能长
  期处于稳定运行状态。需要指出的是，高含量的氨氮对反应器中的颗粒污泥具有一定的抑制作用，因此，应将进水的总氮含量控制在一定范围内。
  2．5 出水色度变化
  在反应器中，酱油废水中有色物质除了发生降解反应外，还会发生非酶褐变反应而增加色度。温度对非酶褐变反应影响较大。35℃厌氧环境有利于有色物质降解的同时，也宜于非酶褐变反应的进行，因而色度去除率维持在30％左右。
  3 ，结论
  ABR反应器中各格室对有机物去除的贡献程度随着进水流量和HRT变化而变化。当进水体积流量为3_3 L·h-i HRT为6 h时，第1格室对有机物的处理能力达到饱和状态，其余格室出水COD升高。
  ABR反应器对酱油废水具有良好的去除效率和稳定性。在35℃条件下，COD去除率始终维持在87％以上，出水COD维持在1 000 mg·L 以下；色度去除率效果较佳，达到30％；ABR反应器容积负荷突然增加或减少时，对ABR反应器去除率的影响较小。
  酱油废水中含有较多的含氮有机物，有机氮经过厌氧微生物的生物降解作用，最终转化为氨氮，从而提高了系统碱度，增强反应器的自动调节能力，使得反应器能长期处于稳定运行状态。
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  S1T【 YON．IlⅡ} 玎iEAT 虹 Ⅱ’OFSAI EW AS11巳W ATERW 皿ANAERoBICBAF】}；I DREAC1-0R
  Huang Huiying，Zhou Xingqiu，W u Jiandong
  (School ofEnvironmental Science and Engincering,South China University of Technology,Guangzhou 510006,China)
  Abanaet：At present anaerobic bafle reactor(ABR)is rarely used for sauce wastewater treatment．An ABR reactor to treat soy sauce wastewater was
  investigated and a feasibility study on it was also carried oflt．Analysis oftreatment effect ofABR was carried out by testing the COD value ofthe water，
  water alkalinity and volume load．Tests showed that under the condition ofconstant temperature at 35℃ ，COD removal were remained at more than 87
  percent，with strong resistance to organic and hydraulic loading capacity．
  唧也：ABR；soy sauce wastewater；food production wastewater；waste water treatment