第18卷第6期2002年11月农业工程学报T r ansactions of the CSA EV ol.18 N o.6No v. 2002采用厌氧序批间歇式反应器处理屠宰废水试验研究张文艺(安徽工业大学)摘 要:厌氧序批间歇式反应器(A SBR)是一种新型的厌氧反应器。
应用这一工艺进行屠宰废水的处理试验。
考察了A SBR 工艺的运行方式、搅拌反应时间、温度、污泥负荷等对CO D cr的去除效果。
结果表明,搅拌方式、温度、反应时间对ASBR处理效果影响较大,当进水COD c r为1100～3000m g/L,反应时间24h,去除率可达75%以上。
A SBR处理屠宰废水的适宜条件是:采用间歇搅拌SV30=35%～46%,温度25～35℃,反应时间24h,污泥负荷0.2～0.5kg/(kg M L SS.d)。
关键词:厌氧序批间歇式反应器(A SBR);屠宰废水;CO D cr中图分类号:X784 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2002)03-0127-04收稿日期:2001-11-20基金项目:安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2002KJ035,2002KJ050)作者简介:张文艺(1968-),男,硕士,安徽工业大学中青年教学科研骨干教师,主要研究方向:水污染治理工程,已发表学术论文21篇。
马鞍山市安徽农业大学化工与环境工程学院,243002。
E-mail:pacw w ww xyz@s 1 ASBR反应器概述厌氧序批间歇式反应器ASBR(AnaerobicSequencing Batch Reactor)是20世纪90年代初由美国的Richar d R.Dague教授在“厌氧活性污泥法”研究基础上,提出并发展的一种新型高效厌氧反应器。
该工艺能使活性污泥在反应器内的停留时间(SRT)延长,污泥浓度大为增加,从而大大提高了厌氧反应器的负荷和处理效率,从而使废水在反应器内停留时间(HRT)缩短,反应器容积得以缩小,有利于厌氧技术用于工业化的废水处理[7]。
其主要运行模式如图1所示。
图1 A SBR工艺的运行模式(一个循环周期)Fig.1 Cir culation mode of A SBR(a circulat ing cy cle)¹进水期:废水进入反应器,由生物气、液体再循环搅拌或机械搅拌混匀,进水到预先满液线为止。
º反应期:通过厌氧反应使废水中的有机物转化为生物气(CH4、CO2)而得以去除,厌氧反应所需要时间由以下参数决定:基质特征及浓度、要求的出水水质、污泥浓度、反应的环境温度等。
»沉降期:停止搅拌,让活性污泥在静止的条件下沉降,使固液分离。
¼排水期:固液分离完成后,将上清液排出,反应器进入下一循环周期。
由于废水分批进入反应器,故在整个反应期间,反应器中的水量、水位保持不变。
2 实验装置与方法2.1 试验装置与运行试验装置如图2所示。
将采集的水样倒入集水池,通过蠕动泵按设计流量q=50mL/min在给定时间(h=1h)将3L污水注入反应器内(容积为5L),进水同时用磁力搅拌器(或氮气)进行搅拌,沉淀后的上清液及剩余污泥分别排至贮水槽和贮泥槽。
为便于控制反应温度,将反应器放入恒温箱中。
图2 试验装置示意图Fig.2 Schematic diag ra m of the test unit2.2 废水水质实验废水均取自于马鞍山市某生猪屠宰场的污水集水池排水口,其水质指标如下:表1 废水水质指标T able1 Q ualities of w astew aterpH值SS/mg・L-1氨氮/mg・L-1COD Cr/mg・L-1BOD5/mg・L-16～7.5250～65047.82～298.941104～2816587～10436.8417173.3819607382.3 分析方法水质分析方法采用国家环保局编《水和废水监测分析方法》(第3版)[5]。
其中COD cr检测采用重铬酸钾法;氨氮测定采用蒸馏-纳氏试剂比色法;pH值测定采用电位法;M LSS测定采用重量法;SV30测定采用体积法。
2.4 污泥驯化本次污泥驯化选用某污水处理厂厌氧污泥。
为加快127污泥颗粒化进程,不定期向反器中加入少量聚铁。
驯化23周后,污泥体积略有增加,沉降性能良好,基本颗粒化。
当进水COD cr浓度为1217mg/L时,经28h搅拌反应,出水COD cr为372mg/L,去除率达69.4%,此时污泥驯化结束,表2为污泥驯化期间COD cr去除情况。
表2 污泥驯化期间CO D cr去除情况(部分) T able2 T est r esults o f CO D cr r emov al fo r cultiv atio nand domestication of A SBR(par t)检测日期进水COD cr/mg・L-1出水COD cr/m g・L-1去除率/% 2001-02-23112062444.29 2001-03-14138578143.61 2001-04-0911*******.84 2001-04-21121737269.43 实验结果与讨论3.1 进水方式的选择ASBR反应器的进水方式有两种:连续进水和集中进水。
连续进水就是进水的同时开始搅拌,反应器始终处于反应状态(即进入反应期);集中进水则是将废水进入到预定水位以后再开始搅拌从而进入反应期。
本试验采用集中进水方式。
3.2 搅拌方式的选择废水进入反应期(即进入ASBR的反应阶段),根据M onod反应动力学原理,此时微生物代谢速度达到最大值。
本阶段是有机物转化为生物气的关键步骤。
其中最为关键的是反应器内活性污泥与废水之间的混合方式,即搅拌方式。
为此,我们选择了4种搅拌方式,分别考察各种搅拌方式对有机污染物的去除能力。
第1种(连续搅拌):采用磁力搅拌器连续搅拌,使活性污泥与废水始终处于完全混合状态;第2种(间歇搅拌):采用磁力搅拌器间歇式搅拌,每小时搅拌1次,每次3min;第3种(人工搅拌):采用人工搅拌,每次搅拌1.5 min,每隔2m in搅拌1次;第4种(氮气搅拌):通过氮气瓶连续向反应器内充入氮气进行搅拌。
各种搅拌方式对有机污染物的去除效果如表3所示。
表3 搅拌方式对去除效果的影响T able3 Effects of ag itat ion o n r emo val rat es 序 号搅拌方式COD cr去除率/%1连续搅拌43.372间歇搅拌85.233人工搅拌85.844氮气搅拌30.12由表3可知,采用间歇式磁力搅拌和人工间歇搅拌两种方式效果比较好,即间歇式搅拌较连续搅拌效果好。
这主要是由于连续搅拌破坏了活性污泥的生物絮体,促进了厌氧过程中产生的生物气与活性污泥絮体的结合,从而影响了污泥的沉降性能,不利于泥水分离,导致出水水质下降。
3.3 运行参数对出水COD cr的影响3.3.1 污泥量SV30对出水COD cr的影响采用不同的污泥量SV30,搅拌反应时间均为24h,反应器温度20℃,进水水量均为2.5L,沉淀1h后,取上清液测定,结果如图3所示。
图3 污泥量SV30与出水COD cr去除率的关系Fig.3 Relatio nship betw een CO D cr r emov al r ate and SV30由图3可以看出,COD cr去除率随着沉降比的增大而呈现出先增大后减小的趋势,当SV30=35～46时COD cr去除率可达75%以上,这有别于好氧SBR。
3.3.2 进水pH值对出水COD cr的影响在生物处理过程中,适宜微生物增长的pH范围一般为4～9,最佳范围为6.5～8.5,Wilkinson(1975)提出,细菌在弱碱性环境中增长得最快,藻类和真菌在弱酸性时生长最好。
屠宰废水的pH值范围为6.0～8.0之间。
但在试验过程中发现,活性污泥闲置较长时间时, pH值常下降至5.0左右,通过加少量碱来调节pH值至7.0左右,并进行了pH值对COD cr去除率影响试验,如图4所示。
由该图可以看出,对于屠宰废水来说,pH 值在6.5～7.5范围内变化对COD cr去除率影响不大。
图4 进水pH值与COD cr去除率的关系F ig.4 R elat ionship between CO D crr emo val rat e and pH v alues3.3.3 环境温度对出水COD cr的影响Dag ue等[2]用ASBR工艺在温度分别为35℃、25℃、20℃、15℃时处理人工合成废水,取得80%～90%的去除率,并由此认为ASBR工艺能够在常温下处理低浓度废水(COD cr=400～1000mg/L)。
本次试验所用屠宰废水COD cr在1100～3000mg/L之间,为探讨不同温度下ASBR对有机污染物的去除效果,试验了反应器温度分别为10℃、15℃、20℃、25℃、36℃128农业工程学报2002年 时,ASBR对废水中COD cr的去除率,所得结果如表4及图5所示。
可以看出,ASBR处理较高浓度废水时,环境温度对去除效果影响明显。
当温度为36℃时,COD cr 去除率分别达80.53%、88.52%(表4)。
图5表明ASBR处理屠宰废水的适宜的温度应为25℃以上。
表4 环境温度对出水COD cr的影响T able4 Effect of ex ter nal tempera tur e o n effluent CO D cr反应时间/h温度/℃101520253624进水COD cr/mg・L-111201120211224321808出水COD cr/mg・L-1624489704656352去除率/%44.2956.366.6773.0380.5348进水COD cr/mg・L-111191120243218081952出水COD cr/mg・L-1336319576400224去除率/%7071.576.3277.8888.52图5 反应器温度与COD cr去除率的关系Fig.5 Relationship betw een COD c r r emov alr ate and r eactor tempera tur e3.3.4 运行时间对出水COD cr的影响表5为反应温度为29℃时,不同运行时间段反应器出水COD cr值。
由该表可以看出,COD cr去除率随着搅拌反应时间的延长而增大,当反应时间延长至96h,其COD cr去除率可达98.36%。
表5 搅拌反应时间对COD cr去除率的影响(T=29℃)T able5 Effects of ag ita ted time on CO D crremo val r ates(T=29℃)运行时间/h12244896进水COD cr/mg・L-1986119617761952出水COD cr/mg・L-152457656032去除率/%46.8651.8468.4798.364 结 论1)试验研究了ASBR处理屠宰废水的可行性。