厌氧工艺处理金霉素废水的比较研究.docx

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1、厌氧工艺处理金霉素废水的比较研究余杰，买文宁，王爱芹郑州大学环境与水利学院，河南郑州450002摘要：对升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UBF)、内循环厌氧反应器(IC)三种厌氧工艺处理金霉素废水进行了比较研究。 研究了反应器的结构特点，从反应器内污泥浓度和传质过程、工程投资等方面分析了这三种厌氧工艺对金霉素废水的处理效果。试验研 究表明：IC反应器在容积负荷(Nv) 5.5 kg(m3d)(以CODCr计)时,CODcr平均去除率为84.36%。UBF反应器在容积负荷3.5 kg(m3d) 时，CoDCr平均去除率为75.04%, UASB反应器在容积负荷3.0 kg (m3d)时

2、，CoDer平均去除率为71.43%。研究结果表明：IC反应 器与UASB和UBF反应器相比，在容积负荷、CODCr去除率、工程投资等方面都具有明显的优势，是处理金霉素废水最可取的厌氧工 艺。关键字：金霉素废水；厌氧工艺；UASB； UBF； IC中图分类号：X787文献标识码：A文章编号：Comparison of Anaerobic Technologies in Chlortetracycline Wastewater TreatmentYU Jie , MAI Wen-ning , WANGAi-qinCollege of Environment & Hydraulic , Zheng

3、zhou University , Zhengzhou 450002, ChinaAbstract: Three anaerobic technologies (UASB UBF、IC) in chlortetracycline wastewater treatment were compared. Studied the structural of reactors, analysed their removal efficiency from the concentration of sludge, the process of mass transfer and the investme

4、nt aspects. The results indicated that when the volume loads of IC was 5.5 kg(m3d)(estimated by CODcr), its removal rate of CODcr was 84.36%, when UBF,s was 3.5 kg(m3d), its removal rate of CODcr was 75.04%, when UASB,s was 3.0 kg(m3d), its removal rate of CODcr was 71. 4%, Results showed that IC re

5、actor has obvious advantages in volume load rate, removal rate of CODcr and investment, it is the most available anaerobic technologies in chlortetracycline wastewater treatment.Key words: chlortetracycline waste water； anaerobic technology； UASB； UBF； IC金霉素属于广谱抗生素，其生产废水主要成份为发 酵残余的培养基、丝菌体和发酵过程中产生的各种

6、复杂 的代谢产物，如碳水化合物、蛋白质、有机酸，还有提 取过程中加入的有机溶媒、酸碱和少量抗生素等。废水 中含有生物发酵代谢所产生的生物难降解物质，同时还 含有少量对微生物有毒害作用的抗生素，是一种难降解 的有毒高浓度有机废水山。该类废水采用一般的生化处 理极难达到预期的处理效果。需采用高效厌氧+好氧为主 体的二级生化处理工艺，结合预处理和物化深度处理技 术，才能对该类废水进行有效的处理并达到排放标准。厌氧工艺是利用厌氧微生物在无氧情况下，通过自收稿日期：2007 - 06 - 19基金项目：河南省科技攻关项目()作者简介：余杰(1982),男，湖北黄冈人，郑州大学环境与水 利学院硕士研究生.

7、身代谢过程将废水中的有机物转化为无机物(CH八CO2 和H2O)和少量细胞产物的过程，在处理生物难降解有机 废水方面具有优越性，生物难降解有机废水通过厌氧处 理还可提高废水的可生化性。某公司主要以玉米淀粉、黄豆粉饼、花生粉饼等农 副产品为原料，生产饲料级金霉素，年生产能力为15000 吨。该公司对原有废水处理系统进行改造，本文对改造 过程中的三种厌氧工艺进行了比较研究，从反应器内污 泥浓度和传质过程、工程投资等方面分析了它们对金霉 素废水的处理效果并得出有关结论。1废水来源及水质废水主要来自金霉素分离提取过程中的高浓度废母 液和发酵车间的低浓度冲洗废水，含有大量未被微生物 利用的残糖和未被提取

8、的金霉素,(CODcr)和(BOD5) 都很高。水量和水质分析见表1。表1废水水质特征Table 1 The characteristics of wastewater名称废水量/ (m3d-1)水质/ (mg.L-1) (PH值除外)PHCODcrBOD5SS提炼间17454.9-6.31556278872311发酵间6007.6-7.8105646215272工艺流程目前该公司共有两套废水处理系统，分别和一期、 二期工程相配套。一期工程中，厌氧系统由UASB反应 器与UBF反应器并联运行组成，二期工程中厌氧系统为 IC反应器，工艺流程图如下：废水出 水图1 一期工程废水处理工艺流程图Fig

9、 . 1 Schematic diagram of the first project图2二期工程废水处理工艺流程图Fig . 2 Schematic diagram of the second project3厌氧运行效果对比图3、图4、图5及表2为IC反应器、UBF反应器 与UASB反应器三个月的运行情况。IC反应器在容积负荷5.06.0kg/ (m3d)时，进水一 (CODcr)为 60007000 mg/L 时,出水 P (CODCr)为 10001500 mg/L, CODCr 去除率为 78.42%88.54%, CoDCr平均去处率为84.36%,出水(VFA (挥发性脂 肪酸)

10、为 5001000mgL.UBF反应器在容积负荷3.04.0 kg (m3d)时，进 水(CODcr)为 50006000mgL 时,出水(CoDCr) 为 IOOO1800 mg/L, Ce)DCr 去除率为 70%78.37%,平 均 Ce)DCr 去除率为 75.04%,出水p (VFA)为 500-1200 mg/L o表2 ICv UBF与UASB运行效果Table 2 Operation results of IC,UBF and UASB项目ICUBFUASB进水(CODcr) /(mgL-1)600070005000600050006000出水(CC)DCr) /(mgL-1)

11、800-15001000180010002000进水PH506.05.56.55.56.5出水PH7.27.47.1757.17.5温度/30-3530-3530-35UASB反应器在容积负荷2.53.5kg/ (m3d)时，进 水(CODcr)为 50006000mgL 时,出水(CoDCr) 为 10002000 mg/L, CoDCr 去除率为 60%83.3%, CODcr 平均去除率为71.43%,出水一(VFA)为5001500mgL4效果分析由表2和图3、图4、图5可知，在容积负荷和CODcr 去除率上，IC反应器明显好于UBF反应器和UASB反 应器，而UBF反应器略好于UAS

12、B反应器。具体原因分 析如下：4.1 反应器内污泥浓度和传质过程要提高厌氧反应器的容积负荷，必须提高厌氧消化 的速率。除营养、温度、PH值条件外，反应器的污泥浓 度，以及污泥与有机物之间的有效接触(即传质过程) 是影响厌氧消化速率的两个重要因素。厌氧反应器要 有较高的容积负荷，就必须同时具备两个条件：较高的 污泥浓度和良好的传质过程。UASB反应器依靠颗粒污泥的形成和三相分离器的 作用，使污泥滞留在反应器中，从而提高了反应器的污 泥浓度，也提高了反应器的容积负荷。但UASB的传质 过程并不理想，进一步提高容积负荷因此受到了限制。污泥与有机物的良好接触主要是靠进水和产气的搅 动。因此，强化传质过

13、程最有效的方法是提高表面水力-IC UBF -UASB0 9(NOo 寸 O9(N8 寸 0 9(NoO 寸。 IIdEC 寸寸 9)9900006运行时间/d*/及和 08Ooooo0 8 6 4 2图3 ICv UBF和UASB的容积负荷3 The volume load of IC, UBF and UASB09(NOO 寸 09700 寸 09700 寸。 Il(NEE 寸寸 S99r-0O6运行时间(d)图4 ICv UBF和UASB的CODer去除率Fig . 4 The CoDCr removal efficiency of IC, UBF and UASBOooooooOooo

14、ooo 4 2 0 8 6 4 2O9CHRT (水力停留时间)的反应器 向SRT=HRT的方向转变，导致污泥过量流失。为避免 出现过高的水力负荷和产气负荷，UASB反应器常将进 水的上升流速控制在12 m/h以内，将反应器的高度控 制在6 m以下。所以，UASB反应器的缺陷就在于未能 解决好传质问题。这也是UASB反应器运行效果低于IC 反应器和UBF反应器的一个重要原因。UASB反应器的生物量主要分布在反应器的污泥床 区，悬浮层区的污泥浓度相对较低，而UBF反应器除 保持了污泥床区的污泥量外，在上部的填料层区附着大 量具有良好活性的生物膜，在填料的空隙也截留了部分 悬浮微生物，使反应器微生物总量比UASB反应器有较 大的增加,而且填料层对CODCr有着20 %左右的去除率。 更重要的是由于填料的存在，夹带污泥的气泡在上升过 程中与之发生碰撞，加速了污泥与气泡的分离，从而降 低了污泥的流失。二者的联合作用使得UBF反应器的体 积可以最大限度的利用，反应器积累微生物的能力大为 增强，反应器的容积负荷更高。与UASB反应器相比，UBF反应器生物量在高度方 向的分布发生了变化，这种污泥沿反应器高度方向的分 布，有利于去除因污泥床区发生短路的废水中的有机物, 提高了出水水质和处理效率。Ie反应器既能截留污泥，又能强化传质过程，实现 了 “