大蒜切片废水处理的组合工艺实验研究_赵大传 14页

大蒜切片废水处理的组合工艺实验研究赵大传第32卷第1期湖北大学学报(自然科学版)Vol.32No.l文章编号:1000-2375(2010)01-0107-05大蒜切片废水处理的组合工艺实验研究赵大传1,刘操1,王伟2(1.山东大学环境科学与工程学院、山东济南250100;2.山东省环境保护科学研究设计院环境评估第三研究所，山东济南250100)摘要:研究填料厌氧折流板反应器(ABR)—活性污泥一水生植物的组合工艺处理大蒜切片加工废水的运行特点.结果表明:填料ABR单元的最佳HRT为20h,有机负荷小于COD7.8kg/(m3*d)为宜，在此工况下,COD的平均去除率可达92.5%;活性污泥法单元的最佳HRT为12h,进水冇机负荷宜保持在COD0.8〜1.2kg/(m3•d)之间,在此工况下,COD的平均去除率为81.0%;水生植物单元的最佳HRT为3.5d,在此最佳HRT不,COD的去除率为42.6%.该组合工艺COD总去除率保持在99.37%〜99.42%之间，出水的COD浓度为38〜41mg/L,出水水质能稳定达到国家一级A排放标准.关键词:大蒜切片废水;厌氧折流板反应器;活性污泥法;水生植物；化学需氧量中图分类号:X703.1文献标志码:An大蒜切片后清洗浸泡过程产生大量废水，其COD浓度高.大蒜中的大蒜辣素和大蒜新素具有强烈的抑制细菌和真菌的能力[1-2]/吏得该废水可生化性差，属于较难降解的有机废水[3】,其处理成本较高,大部分企业直接稀释排放，对水环境影响较大.B前国内外对大蒜的研宄主要针对其在医学保健上的价值[4-5],鲜有关于大蒜切片废水处理的研究报道.冃前，填料ABR是在ABR反应器N增设填料,以截流更多的生物量，提高ABR反应器的容积负[7]荷[6],在处理高浓度难降解有机废水方面比普通ABR具有更高的效率;活性污泥法的特点是运行方式灵活，处理效果较好,作为厌氧工艺的后续处理工艺，出水水质良好且运行稳定[9][8】;利用水生植物净化水质具有较好的价值和广阔的应用前景.本试验研宄填料ABR-活性污泥-水生植物的组合工艺对大蒜切片废水的处理效果,考察处理大蒜切片废水的运行特性，以及不同运行条件对其处理效果的影响,旨在探讨该组合工艺处理大蒜切片废水的可行性，为废水的实际处理提供工艺参数和技术指导.1材料与方法1.1废水来源与水质大蒜切片废水取自山东聊城某大蒜加工厂，各水质指标如下:COD为7400〜8600mg八,BOD5为2500〜3200mg/L,NH3-N为120〜150mg/L.pH为5.72〜6.88,废水有较浓的蒜辣味.1.2实验装置反应器采用有机玻璃制作，ABR反应器为等体积6个格室，有效容积为16.5L,在屮间的4个格室悬挂弹性立体填料（直径60mm,比表面积123.2m/m,容n10.0L.具体流程见图1.n1.3实验方法实验首先进行填料ABR与活性污泥反应器的启动与污泥驯化.由于大蒜废水具有一定的杀菌性，填料ABR采用低负荷启动方式收稿曰期:2009-09-18:),,[10]23图1实验装置流程图积负荷COD2.5kg/(m3•d),孔隙率约90%),水浴温度控制在(35±0.5)°C.曝气池总有效体积为，启动初期，控制进水COD为500mg儿并添加营养108湖北大学学报(自然科学版)第32卷盐,HRT控制在48h.当COD去除率达到80%左右时、保持HRT为48h不变,改变进水浓度，每次递增500mg/L左右.经过7周的培养,COD浓度增加到3000mg/L,产气效果明显，去除率稳定保持在90%左右，出水已无蒜味,ABR启动成功.活性污泥法实验污泥的培养方式为采用COD为300mg/L的大蒜废水将大约MLSS2g/L种泥培养驯化15d,以此污泥作为实验用泥.水生植物选择灯心草、芦苇及风眼莲,植于容器内生长.启动成功后进行填料ABR单元、活性污泥法单元和水生植物单元的独立运行实验，以确定反成的最佳水力停留时间和容积负荷，并分别考察其在最佳条件下各自处理废水的效果.后期进行了组合工艺试验，主要考察各反应器在最佳条件下对废水的处理效果.1.4分析方法pH值测定采用pHS-25酸度计,COD、BOD和NH3-N测定分别采用重铬酸钾法[ll](GB11914-89)、稀释接种法(GB7488-87)和钠氏试剂比色法(GB7479-87).n结果与讨论2.1填料ABR单元独立运行试验2.1.1HRT对填料ABR单元的影响保持进水浓度不变（COD浓度为3000mg/L）,逐渐将HRT由48h减少到8h（即进水水量从8.2L/d提高到49.5L/d左右）、考察了不同HRT对反应器运行性能的影响（图2）.由图2可知，当HRT由8h增加到20h时,COD去除率增幅较快、HRT为20h时,COD去除效率达92.4%图2不同HRT下填料ABR去除效果这说明水力停留时间是影响填料ABR单元处理大蒜切片废水的重要因素.因HRT越长，甲烷化程度越高[12],所以HRT由20h继续增加时,COD的去除效率仍有提高，但增幅明显变缓.考虑到处理成木等因素、对于该废水填料ABR的HRT选择20h为宜2.1.2有机负荷对填料ABR单元的影响保持HRT在20h左右，逐步提高进水浓度，考察有机负荷对反应器运行性能的影响（图3）.3可知，填料ABR反应器在有机负荷从COD4.2kg/（m•d）提高到10.8kg/（m•d）时,即进水浓度从3500mg/L提高到9000mg/L?COD去除率随有机负荷的增加而下降，变化范围为96.9%〜44.0%.当有机负荷333保持在COD4.2〜7.8kg/（m•d）之间时，填料ABR的nCOD去除率能保持在92.1%以上，说明填料ABR反应器具有较强的抗负荷冲it•能九当有机负荷大于COD9.0kg/(m3•d)时,COD去除率迅速下降，主要表现为污泥流失严重，原因主要是随着大蒜辣素和大蒜新素浓度增加，其杀菌、抑制微生物生长的作用较明显，致使填料ABR单元中微生物不能正常生长.因此填料ABR单元适合于处理有机负荷小于COD7.8kg/(m•d)的大蒜切片废水.2.1.3填料ABR单元独立运行试验填料ABR在最佳HRT和有机负荷条件下、即HRT为20h,有机负荷为COD7.8kg/(m3•d),水浴温度35°C时，运行结果见图4.由图4可知，填料ABR单元在最佳HRT和有机负荷条件下运行时,COD和BOD的去除率分别稳定在92.5%和87.0%左右，反应器连续运行期间出水水质较稳定，未出现较人波动.COD和BOD的去除效率均较高，并且B/C由进水时的0.31〜0.35提高到出水时的0.52〜0.57,提高了废水的可生化性，有利于后续好氧处理.2.2活性污泥法单元独立运行试验2.2.1HRT对活性污泥法单元的影响保持进水浓度COD为300mg/L不变，曝气量为3m3/min,将HRT由20h减小到6h,考察不同HRT对反应器性能的影响(图5)..当3图3不同有机负荷下填料ABR去除效果第1期赵大传等:大蒜切片废水处理的组合工艺实验研宄109图4最佳条件下填料ABRn稳定运行实验结果COD的去除率达70.1%,当HRT由12h增加至20h过程屮,COD的去除率增长缓慢.考虑到HRT越大,必定会增加基建投资，此时没有必要再通过增加HRT方式来获得更高的COD去除率.因此认为12h为活性污泥法的最佳水力停留时间.2.2.2有机负荷对活性污泥法的影响保持HRT为12h不变,改变进水浓度(从300mg/L增至lOOOmg八)，考察有机负荷对反应器性能的影响(图6).从图6可知，有机负荷为COD1.0kg/m3•d时(SPCOD浓度为500mg/L)ZCOD的去除效率最高，达80.7%.有机负荷过低，微生物生长速度下降，导致COD的处理效率降低;当有机负荷3为COD1.6kg/(m•d)时,COD出水浓度较高，去除效率低于57%;当冇机负荷继续增加时,COD去除效率下降迅速.因此/活性污泥法适宜的有机负荷为COD0.8〜1.2kg/(m•d),本实验选择最佳有机负荷为CODl.Okg/(m3-d)2.2.3活性污泥法单元独立运行试验保持HRT为12h,有机负荷为COD1.0kg/(m•d)左右的最佳条件下稳定运行，结果见图7.n由图7可知，反应器连续稳定运行期间，出水COD均在91〜99mg/L之间,去除率稳定在81%左右，出水水质没有出现较大的波动.但出水水质仍不能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》[13]—级A标准.2.3水生植物单元独立运行试验植物容器总体积为3.52m(2.0mX1.6mX1.1m),植物间距为10cm.将植物容器放在阳光充足的阳台上，室内气温在20〜35"C,保持进水COD浓度在100mg/L左右，将HRT由5d减小到Id,考察不同HRT对水生植物处理效果的影响，结果见图8.由图8可知，随着HRT的增加，水生植物对COD的去除效率增人.当HRT为3.5d时,COD的去除率达42.6%,当HRT由3.5d增加至5d过程中,COD的去除率增长较缓慢，因此认为3.5d为其最佳水力停留吋间，且在其最佳HRT下,COD的去除率可稳定在42.6%.2.4组合工艺运行试验组合工艺实验保持ABR单元的HRT为20h,进水水质控制在6500mg/L左厶,温度为35°C;活性污泥法单元的HRT为12h;水生植物单元的HRT为3.5d,气温、阳光等自然图8不同HRT下水生植物的去除效果333图5不同HRT下活性污泥法的去除效果图6不同有机负荷下活性污泥法的去除效果图7活性污泥法独立运行实验结果n110湖北大学学报(自然科学版)第32图9组合工艺稳定运行后的实验结果由图9可知，填料ABR单元对COD的平均去除率为92.5%,其处理效果与填料ABR单元的独立运行处理效果基本一样;但活性污泥法单元的处理效果比独立运行时有一定的提高,去除率平均为86.0%,比独立运行时的去除率高5.0%.原因是填料ABR截留了更多的生物量，提高了反应器的容积负荷，废水经填料ABR处理后，一些复杂有机物在厌氧菌的作用下进行了水解酸化,转化为较易生物降解的简单有机物，改善了其可生化性，为活性污泥法的好氧处理创造了更为有利的条件［14］，活性污泥法的处理效果得到了提高.水生植物单元的处理效率平均为42.5%,与水生植物独立实验时处理效率基本一致.从整个系统处理效果看,进水的COD浓度为6500mg/L左右,出水的COD浓度为38〜41mg/L,系统总的去除率保持在99.37%〜99.42%之间，去除效果稳定，且出水水质满足国家一级A排放标准，这说明该组合工艺处理大蒜切片废水是可行的.该组合工艺结合丫3种处理工艺各自的优点，充分利用填料ABR对高浓度难降解废水具有较好的处理效果，以活性污泥法作为厌氧的后处理单元去除效果好，运行安全可靠,出水水质稳定.水生植物作为该工艺的后续处理保障措施，不仅可保证处理后大蒜废水水质满足国家一级A排放标准，而且还可实现废水的再生利用资源化，降低企业用水成本，具有较高的环境效益n和现实意义.3结论填料ABR单元在处理大蒜切片废水时的最佳运行参数为:HRT20h,有机负荷COD7.8kg/(m3•d)以下.在此工况下，填料ABR独立处理该废水时,COD的去除率稳定在92.4%以上，且将废水的BOD/COD由0.31〜0.35提高到0.52〜0.57,增加了废水的可生化性，有利于后续处理.活性污泥法单元在处理大蒜切片废水时的最佳运行参数为:HRT12h,适宜的废水有机负荷为COD0.8〜1.2kg/(m*d).在此工况下，活性污泥法独立处理该废水时，出水COD在91〜99mg/L,平均去除率为81.0%.水生植物单元在处理废水时，最佳HRT为3.5d,在此工况下，其去除率为42.6%.填料ABR-活性污泥法-水生植物组合工艺处理大蒜切片废水时，活性污泥法的处理效果得到一定程度的提高,系统运行稳定,COD总去除率保持在99.37%〜99.42%,出水的COD浓度为38〜41mg/L,能够满足国家一级A排放标准，出水水质稳定可直接回用，具有较好的应用前景.参考文献：[1]郭红珍，姚越红，王秋芬.大蒜抑菌作用的研究⑴.安徽农业科学,2007,35(2):414-415.[2]SaleemZM,AI-DelaimyKS.InhibitionofBacilluscereusbygarlicextracts[J]JFoodProtz1982,45:1007-1009.n[1]王昉,胡龙兴，卞华松.水解-接触氧化-絮凝工艺处理植物制剂废水的试验研宄[」].上海大学学报,2002,8(4):341-344.[2]赵冬梅，王莹，赵立云.大蒜的药学应用价值[j].中国疗养医学,2007,16(5):311-312.[3]曹庆穗，徐为民，严建民，等.大蒜的功能成分及其保健功效[j].江苏农业科学,2004(6):134-136.[4]张振庭，宋铁红,王翠兰.不同填料ABR反应器酸化效果对比研究[J].吉林建筑工程学院学报,2005,22W:41-42.[5]卢吉文，陈萍丽,赵秀兰.传统活性污泥法处理城市污水过程中重金属的变化研究[j].环境污染与防治,2008,30(5):29-32.[6]""3第1期赵大传等:大蒜切片废水处理的组合工艺实验研究111[7]林鸿，吴晓花.水生植物净化水质的机理及其应用方式研宄进展[」].长江大学学报,2007,4(4):95-97.[8]徐金兰，王志盈屈永哲，等.ABR的启动与颗粒污泥形成特征[」].环境科学学报,2003,23(5):575-581.[9]国家环保总局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002:210-284.[10]杨玉槪胡训杰，石强，等.ABR处理淀粉废水的反应规律研宂[j].给水排水,2006,32(10):57-61.n[1]GB18918-2002中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准[S].北京:国家环境保护总局,2002.[2]苏德林，王建龙,刘凯文，等.ABR-BAF工艺处理采油废水的中试研究[J].中国给水排水,2006,22(1):22-26.TreatmentofgarlicindustrialwastewaterbycombinedprocessZHA0Dachuanl,LIUCanl,WANGWei2(l.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250100,China;2.TheThirdResearchlnstituteofEIA,ShandongAcademyofEnvironmentalScience,Jinan250100,China)Abstract:Thecombinedprocessofanaerobicbaffledreactor,activatedsludgeprocessandhydrophytereactorwasusedtotreatthegarlicindustrialwastewater.TheresultsshowedthatforthecarrierABR,theoptimumHRTandorganicloadrate(OLR)were20hoursandbelowCOD7.8kg/(m.d),respectively,andunderthiscircumstancestheCODremovalefficiencyreached92.5%.TheoptimumrunningconditionoftheactivatedsludgeprocesswasthattheHRTwasl2hours,andtheOLRwasCODl.l~1.4kg/(m3•d)with81.0%removalrateofCOD.TheoptimumHRTwas3.5dandcorrespondingCODremovalratewas42.6%.Treatedbycombinedprocess,theCODremovnalrateofgarlic-slicedwastewatercouldreach99.37%~99.42%,andtheeffluentCODrangedfrom38to41mg/L/whichmetrequirementsofFirstGrade(A)DischargeStandard.Keywords:garlic-slicedwastewater;ABR;activatedsludgeprocess;hydrophyte;CO（责任编辑游俊）3（上接）ThepharmacokineticsofprotocatechuicacidinratplasmaforintragastricadministrationCAIWentao,UUUCHENYong,HANFengmei(HubeiProvinceKeyLaboratoryofBiotechnologyofChineseTraditionalMedicine,HubeiUniversity,Wuhan430062,China)Abstract:Toinvestigatethepharmacokineticsofprotocatechuicacidinratplasma.Ratswereoraladministeredprotocatechuicacidatthreedosesof50,100,150mg/kg,respectively.Proteinprecipitationmethodwithmethylacoholandacetonitrilewasappliedtopurifyplasmasamples.ThenthecontentofprotocatechuicacidinplasmasampleswasdeterminedbyHPLCandmeanconcentration-timecurvewasdrawn.Pharmacokineticparametersweredeterminedwith3P97software.Pharmacokineticsofprotocatechuicacidinratscouldbefittedtotwo-compartmentmodel.Whenthedosewasbetween50mg/kgandl00mg/kgjtseemeddose-independentandindicatnednonlinearabsorptionfeature.WhenthedosewasbetweenlOOmg/kgandlSOmg/kg,itseemeddose-dependentandindicatedlinearabsorptionfeature.Thereasonofnonlinearpharmacokineticfeatureshouldbeconfirmedinfuture.Keywords:protocatechuicacid;HPLC;pharmacokinetics(责任编辑游俊)