酸化-SBR法处理啤酒废糟液
论文作者：霍明昕 崔玉波 李晓君 王翠兰 王海东 林英姿 韩相奎
摘要：通过酸化-SBR法在不同温度和碱度条件下处理高浓度啤酒废糟液试验结果 分析 及其动力学 研究 ，得出该法是一种处理中、高浓度有机废水的有效 方法 。 对运行条件和参数进行了较为深入的探讨，提出碱度是酸化处理制约因素的观点。
关键词：酸化 SBR法 有机污水
在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：①由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小;②不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大;③对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。
1 试验装置、材料和方法
1.1 试验装置
试验装置如图1。
1.2 材料和方法
酸化柱由有机玻璃制成，内装有益于酸化菌附着生长的弹性立体填料;SBR反应器由有机塑 料制成。首先进行污泥的接种与驯化，在酸化柱和SBR反应器内接种某汽车厂污水处理厂的 回流污泥;每日在高位水箱中加入新鲜啤酒废糟液，其水质条件为：
COD4000～6000mg/L，BOD51650～3600mg/L;同时用Na2CO3调节 废水的pH值7～10。废水经高位水箱进入酸化柱(酸化柱有温控装置)，在柱内停留4h左右，酸化出水经收集后定时定量进入SBR反应器停留18h。对酸化柱和SBR反应 器进行监测，检测其进出水COD和污泥情况，同时检测酸化柱进出水碱度和pH值，15d后效果基本稳定，培养驯化完成，进入正式运行阶段。试验表明，废水酸化效果并非随废水在酸 化柱内停留时间的延长而增强，停留时间超过4h，COD去除率有所下降，故最佳酸化效果的 停留时间约为4h。
1.3 试验方案
1.3.1 酸化的试验方案
试验主要考察酸化在三个不同温度(20、24、28℃)和不同进水碱度(500、750、1000mg/L，以CaCO3计，下同)共九种条件下酸化效果和COD去除情况。
1.3.2 SBR反应器试验方案
COD的去除主要集中在SBR反应器中，该段共设置3个反应温度：20℃、24℃、28℃。运行参数分别是：进水0.5 h;曝气18 h;沉淀1.5h;排水与闲置4.0h。
2 结果分析和讨论
2.1 酸化的结果分析与讨论
2.1.1 酸化对COD的去除情况
在给定温度和碱度组合下，酸化对进水COD均有一定的去除率。在4h停留时间内，平均每小时去除COD250mg/L左右，整个酸化阶段COD去除率达12%～25%。在所试验的三个不同温度条件下，达到酸化效果的最佳碱度是750mg/L，而最佳温度是24℃。
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日期
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水箱水
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酸化柱出水
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SBR反应器出水
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COD(mg/L)
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BOD5(mg/L)
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BOD5/COD
|
COD(mg/L)
|
BOD5(mg/L)
|
BOD5/COD
|
COD(mg/L)
|
BOD5(mg/L)
|
BOD5/COD
|
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1998-04-27
|
4488.3
|
2421.3
|
0.539
|
3019.1
|
2704.5
|
0.896
|
96.9
|
20.4
|
0.211
|
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1998-05-03
|
4393.8
|
2279.1
|
0.519
|
3109.8
|
21138
|
0.680
|
81.8
|
29.2
|
0.387
|
|
1998-05-12
|
4338.6
|
2056.4
|
0.474
|
3249.7
|
2308.6
|
0.710
|
79.4
|
11.6
|
0.146
|
|
1998-05-22
|
5417.9
|
2902.5
|
0.536
|
4179.3
|
2670.7
|
0.639
|
88.6
|
16.7
|
0.188
|
|
1998-05-28
|
4505.9
|
2587.9
|
0.547
|
3443.8
|
2271.5
|
0.660
|
83.6
|
6.50
|
0.077
|
|
1998-06-02
|
4715.6
|
2145.6
|
0.455
|
3289.4
|
2332.7
|
0.709
|
74.7
|
10.5
|
0.141
|
|
1998-06-15
|
4693.1
|
2182.1
|
0.465
|
3129.3
|
2476.2
|
0.791
|
76.6
|
8.40
|
0.110
|
|
1998-06-30
|
4430.7
|
2673.4
|
0.603
|
3188.6
|
2704.4
|
0.848
|
76.2
|
19.8
|
0.260
|
|
1998-07-09
|
4931.3
|
2342.9
|
0.475
|
3692.7
|
2761.2
|
0.748
|
98.6
|
21.3
|
0.216
|
|
平均值
|
|
|
0.520
|
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0.740
|
|
|
0.190
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2.1.2 碱度对酸化效果的 影响
酸化效果也可以通过检测进出水碱度的变化情况来观察。进水碱度越大，出水碱度越小，说明酸化效果越好。不同温度、不同进水碱度条件下出水碱度的变化情况如图2。
可见，在进水碱度<500mg/L时，随着进水碱度的增大出水碱度减小。当进水碱度超过500mg/L时，随进水碱度增大，出水碱度亦增大。本试验最佳碱度范围是500～750mg/L，在此碱度范围之内，酸化效果比较理想。碱度过高反而使酸化系统运行不好，甚至导致酸化菌死亡。原因可能是微生物对含氮有机物同化的氨化作用起到了 自然 的缓冲作用。此外，温度对酸化效果也有一定影响，温度过高、过低均不利于酸化，本试验最适宜温度是24℃。
由表1可见，酸化柱进水的平均BOD5/COD=0.52,酸化柱出水的平均BOD5/COD=0.74，通过酸化可生化性提高了0.22，而废水在酸化柱内的停留时间仅有4h，酸化效果是较理想的，这就为后续的SBR生物处理创造了非常有利的条件。
2.2 SBR反应器结果分析
2.2.1 SBR反应器对进水COD的去除
本试验条件下，SBR反应器进出水COD随时间的变化曲线如图3所示。
由图3可见，虽然进水有机物浓度变化幅度较大，但出水较为稳定，波动较小，系统耐冲击负荷能力较强。
在本试验的容积负荷3.60～6.24kg/(m3·d)范围内,COD的去除率变化在94%～99%之间。这说明用酸化—SBR法处理啤酒废糟液效果比较理想，虽然进水浓度在4000～6000 mg/L之间波动很大，但出水的达标率仍然较高[执行标准：污水综合排放国家标准(GB8978—1996)一级标准]。然而当COD负荷超过6.24kg/(m3·d)后，COD去除率偏低，出水COD达标率低的趋势也较明显。
2.2.2 酸化效果对SBR反应器处理效果的影响
试验中，SBR反应器对进水COD去除率的好坏直接受酸化效果的影响，酸化效果好，去除率高，反之就低。其去除率最大值出现在：T=24℃，碱度500～750mg/L，此时去除率超过99%。
3 结论
①酸化—SBR法处理高浓度啤酒废糟液效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。
②酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废糟液，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性;其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接 影响 SBR反应器的处理效果，有机物去 除主要集中在SBR反应器中。
③酸化—SBR法处理啤酒废糟液受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度 方法 进行本工艺处理;若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。
参考 文献 ：
[1]Griffiths P.High Performance Nutrient Removal without Prefermentat ion[A].IAWQ 19th Biennial International Conference[C].Vancouver,1998.
[2]陈新宇等.水解酸化—生物接触氧化法处理难降解丁苯橡胶废水的 研究 [J ].给水排水，1997，(2)：32-35.
[3]张森林等.酸化—序列活性污泥法处理TMP生产废水[J].给水排水，1995，(8)：20-21.
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