UASB处理硫酸盐有机废水

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摘要:为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO42-降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。

结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO42-浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO42-负荷为3.0 kg/(m3•d)和0.20 kg/(m3•d),COD和SO42-的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS•d)。

随着工业的不断发展,化工、味精、制药、糖蜜酒精、制革、造纸等领域在生产过程中排放出大量含硫酸盐的有机废水,对环境造成巨大污染。对于高浓度有机废水,一般采用厌氧处理方法。但是,当废水中含有高浓度硫酸盐时,使厌氧降解过程出现了产甲烷菌(MPB)与硫酸盐还原菌(SBR)竞争基质以及硫酸盐的还原产物(硫化物)对MPB和SBR产生毒性抑制等问题,导致微生物活性降低,严重时甚至可使处理系统完全被破坏。目前,多采用两相厌氧工艺解决基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题;但从微生物角度,两相厌氧工艺的相分离会改变有机酸代谢的平衡稳定性和连续性,以及存在工艺复杂不易调控等问题。

因此,采用单相厌氧处理硫酸盐有机废水仍值得深入研究。上流式厌氧污泥床(up-flow anaOrobic sludgO blankOt,UASB)作为一种经典的废水生物处理的厌氧反应器,已广泛应用于硫酸盐有机废水的厌氧处理,但大多是通过提高进水COD和SO42-浓度提高负荷的方式启动UASB反应,而通过逐渐缩短HRT的以提高负荷的启动方式较少。

事实上,另有研究认为,硫酸盐有机废水厌氧处理抑制机理是颗粒污泥表面单质硫和金属硫化物的过渡积累,而通过逐渐缩短HRT的方式启动反应器,可以一定程度上减少上述单质硫和金属硫化物的沉积,减少抑制,为后续稳定运行打下基础。本研究采用一个UASB反应器,以人工配制的硫酸盐有机废水为进水,通过缩短HRT提高负荷以启动UASB=`反应器,考察了整个启动过程中COD、硫酸盐的去除,出水VFA和PH,以及产气量和污泥产甲烷活性变化情况,以期为硫酸盐有机废水的厌氧处理提供一定的理论依据。

1实验材料与方法

1.1实验装置

实验装置采用方形结构(如图1所示),由UASB反应器(反应区、三相分离区和气固分离器)、预热内胆、热水夹套、气体收集与测量装置、温度传感器和温控仪组成;UASB反应器及预热内胆和热水夹套均采用厚8mm的有机玻璃制成,高度150cm,有效容积10L;热水夹套使UASB反应区保温(32±1)℃,内胆出水管上部气柱产生的压差,使反应器底部布水更加均匀。装置中各部件均置于一不锈钢支架内,形成一种集废水生物处理、温度控制、气体收集及测量于一体的UASB反应装置。。

1.2反应器实验用水

实验进水为人工合成的含硫酸盐模拟废水。以蔗糖为碳源,氮源为(NH4HCO3,磷源为KH2PO4,COD:N:P=200:5:1。

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