天环净化设备有限公司是一家专门从污水设备的开发、设计、制造、销售以及技术服务的综合性公司,主要产品有:蒸汽回收机,高温高压泵,(印刷,印染,造纸,医院,食品厂,洗涤厂,小区)等行业污水处理设备
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啤酒废水的主要特点是排放量大,有相关的统计表明,每生产1t啤酒大约产生10t废水,啤酒废水是水处理行业的一个重点和难点。啤酒废水的另一个特点是生化性好,主要的成分是糖类(戊糖、蔗糖、葡萄糖等)、果胶、蛋白质和纤维素等有机物,还含有少量的K+、Ca2+、Mg2+等无机盐,不含有毒物质,啤酒废水被广泛的应用在微生物燃料电池(MFC)、厌氧发酵产氢等试验研究中。其中厌氧发酵产氢技术可利用多种有机废水作为发酵底物进行产氢,从而达到产生清洁能源与废水高效处理的结合。
内循环(internalcirculation,IC)厌氧反应器是第三代高效厌氧反应器的代表之一,是PAQUES公司于20世纪80年代研制而成,具有容积负荷高,电耗、工程造价低,占地面积小等的优势。在实际应用中,IC反应器常用于处理含高浓度有机物的废水和废物,如造纸废水、猪粪便废水和污物、啤酒废水、染料废水、食品废水和废渣。
本研究采用IC反应器对啤酒废水进行处理,并在此基础上研究水力停留时间(HRT)对啤酒废水的厌氧发酵产氢能力的影响,以作为对啤酒废水处理和IC反应器研究的补充。
1、材料与方法
1.1 IC反应器
本试验中采用第三代高效厌氧反应器——内循环厌氧反应器(IC),其有效容积为8.5L,试验所用的啤酒废水在恒流泵的作用下自反应器下部进入反应器,经污泥混合区、第一反应室、第二反应室、沉淀区和气液分离区,从而完成发酵过程。IC反应器采用外缠电热丝的方式来进行加热,将电热丝、反应器内部的感应器和温度控制装置相连接,控制反应器内部温度为(35±l)℃,以维持活性污泥中微生物的Zui适宜温度。
1.2 厌氧活性污泥和反应器的启动运行
试验采用的厌氧活性污泥取自哈尔滨文昌污水处理厂的二沉池,采用好氧曝气和加热处理的驯化方式,在提高污泥活性的抑制严格厌氧的产甲烷菌的活性。污泥驯化后期颜色为棕黄色,VSS/SS=0.72,为高活性絮状活性污泥。
IC厌氧发酵制氢系统以啤酒废水为底物,控制进水啤酒废水的COD浓度约为2000~2500mg/L,添加N、P维持COD:N:P在(200~500):5:1,添加Fe2+、Ga2+、Mg2+等微量金属元素。向IC产氢系统内进水投加碱性物质调节pH,使pH保持在4.5左右,保持IC产氢系统的内部温度为(35±1)℃。考察不同水力停留时间(7h、6h、5h、4h、3h)对以啤酒废水为底物的IC产氢系统的影响。在反应器启动初期,系统的HRT保持为7h,当系统运行稳定后,将HRT依次缩短下一阶段,并且同一HRT下,系统稳定运行的时间不低于7天。
1.3 检测方法
发酵气体的成分及含量采用上海天美分析仪器GC-7890Ⅱ型气相色谱分析测定,内部热导检测器,检测器温度为80℃,采用氮气为载气。
发酵产物成分及含量采用采用上海天美分析仪器GC-7890Ⅱ型气相色谱HT-SP502型气相色谱测定,内部配备氢火焰离子化检测器,氮气作为载气,流速为30mL/min。
在实验中所有指标的测定都是采用国家标准方法,本试验需测定的指标主要有进出水COD、产气量、pH、ORP等,测定方法采用水质标准方法。
IC反应器控制HRT为7h进行启动,启动的第一天就出现了发酵现象,随着反应器的连续运行,厌氧活性污泥中的发酵菌群的产氢能力逐步提高,在第13天左右,产气速率和氢气含量基本达到稳定,分别为4.21L/d和28.36%。在HRT为7h的IC产氢系统的启动和运行过程中,Zui大产气速率为4.9L/d,Zui大氢气含量为34%。在第二阶段,HRT降低为6h,IC厌氧反应器表现出较稳定的运行特性,并很快达到稳定状态,产气速率和氢气含量较HRT为7h时上升,分别稳定为4.21L/d和39.36%。在第三阶段,HRT降低,保持为5h,此时产气速率和氢气含量分别为7.1L/d和57.14%。当HRT继续降低至4h时,系统的产气速率较5h时降低,平均产气速率和氢气含量分别为6.05L/d和44.64%。在第5阶段,HRT下降为3h,但由于反应器出现了出水浑浊和出现了“污泥流失”的现象,没有对产气速率和氢气产量进行监测。从上述结果可以看出在进水COD保持稳定的情况下,以啤酒废水为底物的IC厌氧系统的产气和产氢速率在HRT为5h时达到Zui大,并且当HRT降低时至4h时系统的产气速率下降,并且当HRT降低后,反应系统出现污泥流失现
过滤指数对膜过滤跨膜压差的影响较大,在小于1.5左右处于稳定状态,当大于1.5后,跨膜压差快速增加,表明污泥的粘度越大,膜表面被污染的越快。
2.4 回流比的影响
活性污泥回流比在实际运行过程中发现:在运行初期阶段,应采用小回流比流量回流,保证膜池的的正常运行,在15-20天后,膜池与生化池污泥浓度逐渐增大的情况下,增加回流比能更好的保证整个系统平衡。但提高生化系统的污泥浓度是快速增加整个MBR系统污泥浓度的有效方法。
2.5 系统运行期间MBR产水变化
经过与MBR组合的工艺处理,出水COD均小于10mg/L,出水氨氮均小于2mg/L。与表4中原水水质对比,平均去除率达到94%,氨氮去除率达到95%。对油、硫化物、挥发酚的去除率基本完全去除,显示出非常好的处理效果。有研究表明,膜生物反应器在进行传统反硝化的存在着不同程度的短程硝化反硝化和同步硝化反硝化现象。合适的污泥浓度和曝气量保证在膜表面的生物膜能Zui大限度的去除水中的COD和含油。
3、结语
通过对该项目的实际应用表明:生化+MBR组合处理工艺对含油污水的处理效率较高,但运行参数的jingque设定及控制是整个系统能稳定高效运行的关键因素。得到以下一些经验及结论:
(1)污泥浓度、曝气量、回流比及过滤指数是影响MBR系统运行的主要因素。
(2)在运行初期,对原水中的含油量要严格控制,要小于5mg/l,需逐步提高系统负荷,避免突然的如何冲击。提高生化段的污泥浓度是提高整个系统污泥浓度的有效方式。
象,不能正常运行。在进水COD为2000~2500mg/L,HRT为5h,为较为适宜的运行条件,产酸发酵微生物有充足的时间对底物进行水解和酸化。在厌氧发酵产氢的研究中,研究得出产氢菌适宜于较低的HRT,一般建议为4~6h,一方面可以抑制生长速率较慢的产甲烷菌的活性,从而维持发酵产氢菌的优势地位;另一方面HRT的缩短可以增加单位时间内微生物可利用的有机物量。
MBR工段工艺流程。生活污水、低浓度含油污水生化出水脱盐回用工段超滤反洗排水压力进入MBR工段配水井,经配水井将污水均匀分配到两条格栅渠。污水经转鼓格栅去除污水中的颗粒物和漂浮物之后自流进入A/O池,转鼓格栅除污机拦截的颗粒物和漂浮物运出厂外。
A/O池由两个序列组成。A池为前置的反硝化池,A池中的异养型反硝化细菌利用来水中的有机物作为碳源将混合液中的亚硝态氮和硝态氮还原为氮气。O池为推流式曝气池,活性污泥中的微生物在有氧条件下,将污水中的有机物降解成CO2和H2O,将污水中的NH3-N氧化成亚硝态氮和硝态氮。来自MBR膜池中混合液回流至A池进行脱氮。A池补充营养盐,O池补充碱度。A/O池出水自流进入MBR膜分离间。
AO池出水自流进入MBR分配渠后均匀进入MBR膜池去除污水中有机物并将污水固液分离,MBR产水经MBR产水泵进入MBR产水池。MBR产水池出水检测合格后经MBR产水池提升泵进入UF1原水罐。MBR膜池混合液经活性污泥回流泵回流至A/O池。剩余污泥经剩余污泥泵提升至原有污泥处理系统。