高浓度有机废水处理技术的发展ξ 3页

第12卷3期城市环境与城市生态Vol12,No.3541999年6月URBANENVIRONMENT&URBANECOLOGYJun.1999X高浓度有机废水处理技术的发展综述谷　成,刘维立(南开大学环境科学系,天津　300071)　　摘要:本文对高浓度有机废水的处理进行了一些探讨,并主要讲述了UASB反应器的发展、特点及其在高浓度有机废水方面的应用。关键词:高浓度有机废水;厌氧处理;UASB反应器浓度的提高而上升,而且当采用高效厌氧反应器1　前言3时,容积负荷可高达15～100kgCODPmd,所以高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革及食说,厌氧法是处理高浓度有机废水的一种切实有品等行业排出的,COD在2000mgPL以上的废水。效的方法。据1990年的统计,我国每年排放的酒精工业高浓厌氧消化是一种普遍存在于自然界的微生物度有机废水约1200万t,味精工业废水250～400过程。有机物在厌氧消化过程中分为三个转化阶万t,柠檬酸工业废水110万t,淀粉工业废水1600段。在第一阶段中,不溶性大分子有机物(如蛋白[1]万t,这些高浓度的有机废水,含有大量的碳水质、纤维素、淀粉、脂肪等)经过水解而溶于水中,化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物,如果直接使颗粒状的各种可见物“消失”了,变成了均质溶排放,会造成严重污染,目前正日益受到国内外的液。在第二阶段,接连发生两次产酸过程,使溶液关注。酸度增加,pH值下降。在第三阶段,有机物中的碳最终以甲烷和二氧化碳等气态产物形式逸出。2　厌氧处理概况3UASB的发展及其特点传统的好氧曝气处理方法,当进水BOD5浓[1][3][8][9]度大于1000mgPL时,常因为浓度过高而导致水目前,采用的厌氧法主要有普通消化[2]中缺氧,最终将影响好氧过程的进行。另外,从池和厌氧滤床。而UASB作为一种高效厌氧处理能源的角度看,处理1kgCOD耗电113～118kwh,技术,近年来得到了广泛的应用。UASB反应器是[3]而从回收能量方面看,好氧处理毫无能量回收,荷兰Wageningen农业大学的Lettinga等人于1980所以用好氧法不宜进行对高浓度有机废水的处年初研制成功的,到1990年,国外建立的各种废3[10]理。不过,也有用序批式(SBR)曝气法处理啤酒水UASB处理厂达205座,总容积287722m。[4][11～18]废水获得成功的报道;另外,还有利用土地快速国内在这方面也有很多应用UASB的实践。[5][6]渗滤系统(RI)处理高浓度啤酒废水的研究。图1是UASB反应器的构造示意图。反应区与好氧处理相比,厌氧法在处理高浓度有机废水为UASB反应器的工作主体,其中装满高活性厌[7][3]方面通常具有以下优点:氧生物污泥(下部为污泥床层,上部为悬浮污泥(1)剩余污泥产生量少;(2)产生的生物污泥层),用以降解废水中的有机污染物。布水区位于易于脱水;(3)需营养少;(4)不需曝气所需的能反应区的底部,其主要功能是通过布水设备将待量;(5)甲烷作为产物,是一种有用的终产物;(6)处理的废水均匀布入反应区,完成废水与厌氧活能在较高的负荷下运行;(7)活性厌氧污泥能保存性污泥的充分接触。分离出流区位于反应器顶几个月。部,其主要功能是通过三相分离器完成气液分离一般认为,当原污水CODCr浓度在1000mgPL和固液分离。3时,厌氧与好氧生物处理费用相当,当污水中UASB的容积负荷可高达50～100kgPm·d,CODCr达到4000mgPL时,采用厌氧处理就会有能水力停留可缩短为10～12h,这与污泥床层中保量剩余,能量剩余的程度将随着原污水中有机物留有大量厌氧颗粒污泥是分不开的,VSS平均浓X收稿日期:1999-02-02©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.n谷成等　高浓度有机废水处理技术的发展55度可以达到20～25gPL。颗粒污泥大多呈卵形,如果三相分离器分离效果不佳,将导致大量污泥3直径0.5～5.0mm,密度1025～1080kgPm,SVI为随出水带走,使反应器内污泥浓度降低,最终导致10～20mlPg,因此具有良好的沉降性和生物活性。整个UASB反应器崩溃。其作用可概括为以下两颗粒污泥的微观结构与基质及基质与中间产物降个方面:(1)反应器顶部的悬浮污泥在这里发生沉解速率之比有关,例如,降解蔗糖的颗粒污泥分三淀,使出水浊度降低。(2)分离并收集厌氧消化所层,外层和中间层分别主要由产酸菌和共生微生产生的气体。国内外有许多这方面的研[28][29][10][30]物群落组成,中心由产甲烷丝菌属组成。而处理究,但一般都是专利。蛋白质和氨基酸的颗粒污泥,因为酸化过程是限目前,对UASB的研究,主要集中在中温,而速过程,氨基酸难以降解和分子扩散,而是平均分对如酒精糟液等温度较高的废水,采用高温UASB布到整个颗粒中,并生成相应的代谢产物,结果,厌氧处理也是一种有益的尝试。与中温厌氧消化[19～21][9]细菌在颗粒中不分层,呈均匀分布。根据相比,高温厌氧处理有如下一些特点:22Hulshoffpol,颗粒污泥化还具有以下的优点:(1)相对高的细菌生长率,这意味着高温下厌氧微生物有更高的活性,中温与高温的比较研究也表明,高温下,厌氧消化或废水处理到一定程度所需时间减少。(2)高温下废水中的病原微生物可以更好地去除,因为高温下,嗜温的病原微生物更容易死亡裂解。(3)嗜热菌尽管生长率高,但由于其相对高的死亡率,高温过程污泥的净增长率较低,因此剩余污泥量少。(4)高温下溶液粘度低,因此废水与污泥易于混合,形成的颗粒污泥沉淀性能更好。但高温厌氧也有一定的局限性:(1)它一般仅用于废水排放温度较高或有废图1UASB示意图热可利用的场合,否则加热废水需太多热量。(2)(1)细菌形成颗粒状的聚集体是一个微生态高温下NH3和某些化合物毒性增加。系统,其中不同类型的种群组成了共生或互生体对于高硫酸盐废水的处理,也是当前研究的系,有利于形成细菌生长的生理生化条件并利于热点。一般认为硫酸盐还原菌(SRB)由于和甲烷[31][32]有机物的降解;(2)颗粒的形成有利于其中的细菌菌(MB)竞争氢和乙酸产生初级抑制,再者对营养的吸收;(3)颗粒使发酵菌的中间产物的扩硫酸盐还原菌的产物硫化氢对产甲烷菌产生次级散距离大大缩短,这对复杂有机物的降解是重要抑制,解决硫酸盐的抑制问题,较成功的方法是采[33]的;(4)在废水性质突然变化时,颗粒污泥能维持用两相UASB反应器,即将产酸相和产甲烷相22一个相对稳定的微环境,使代谢过程继续进行。分离,消减进水的高SO4含量对产甲烷过程的抑一般来说,UASB反应器中颗粒污泥的形成制影响,发挥硫酸盐还原菌和产甲烷菌各自的最往往需要几个月的时间,但当向反应器中加惰性大活性,实现高浓度硫酸盐废水的有效治理。[23][24][25]载体、颗粒活性炭、吸水聚合物,及向废264　结论水中加入甲醇都可以缩短颗粒形成的时间。另[27]外,采用改进的UAHB反应器,即把UASB与厌与其它厌氧生物处理装置相比,UASB以其处氧滤床结合起来(称为升流式厌氧混合床理能力大,处理效果好,操作简单等特点,正越来“UAHB”),既可以减少传统的UASB反应器死体越受到人们的青睐,在处理悬浮物含量少的高浓[25]积,又可以缩短颗粒的形成时间。度有机废水方面正发挥着越来越重要的作用。为保证UASB正常工作,除需培养高沉降性、参考文献:高活性的颗粒污泥外,三相分离器分离效果的好1申立贤.高浓度有机废水厌氧处理技术.北京:中国环坏也是决定UASB成功的关键。由于厌氧工艺生境科学出版社,1991物体的增殖速度慢,加上厌氧反应产生大量气体,2郑光景等.生物膜法处理法水.北京:中国建筑工业出©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.n56城市环境与城市生态　12卷3期　1999年版社,1983tiononstabilityofUASBJournalofEnvironmentalEngineer23郑光景等.污水厌氧处理.北京中国建筑工业出版社,ing119(5),958～9774记荣平等.SBR法在扬州啤酒厂废水处理中的应用,环22HulshoffPOL,L.W.ThePhenomenonofGranulationof境工程,1996;12,8～10AnaerobicSludge.Ph.D.Thesis.TheNetherlands;Wau,5郭廷忠等.土地快速渗滤处理啤酒废水的土柱模拟实1989验.上海环境科学.1993;318～2123王林山等1UASB反应器中加入惰性载体促进颗粒污6郭廷忠等.土地快速渗滤处理啤酒废水的工程试验研泥的生成1环境导报,1996;3,12～14究.上海环境科学,1995;10,28～3024周律等1UASB反应器快速启动的试验研究,环境科7UseoftheUpflowSludgeBlanker(USB)ReactorConccptfor学,1996;4,54～56BiologicalWastewaterTreatment,EspeciallyforAnaerobic25刘军博士论文1StudyonpromotingefficiencyofUpFlowTreatment,BiotechnologyandBioegineering,1980AnaerobicSludgeBlanketprocessbyimprovinggranulation,8张希衡等1废水厌氧生物处理工程1中国环境科学出DepartmentofCivilEngineering,theGraduateSchoolof版社,1996Engineering,YamaguchiUniv.Japan.9贺延龄1废水的厌氧生物处理,中国轻工业出版社,26Nishiwaki.M.andKiriyama,Anadditionofmethanolto1998wastewatercontributestoshortentheUASBstart-upperi210G.LeggingaandL.W.HulshoffPOL.UASB-Processde2od,JounalofJapanSocietyonWaterEnvironment,1994;signforvarioustypesofwastepapers,Wat.Sci.Tech.1991;17,795～80424,8,87～10727PerformanceofLaboratoryanacerobichybridreactorswith11刘志杰等1处理啤酒废水的生产性UASB反应器常varyingdepthsofmedia,EnvironmentalTechnologyletter,温下培养颗粒尼的过程及工艺条件1中国沼气,1986;7,445～4521994;11,3～728陈春光等1UASB反应器内部的三相分离器的试验研12孙勤等1污水处理厂UASB污泥处理的试验研究1水究,四川环境,1995;14,3,1～4处理技术,1997;10,306～30829黄晓东等1UASB的主要设计问题.环境工程,1997;4,13胡纪萃等1UASB工艺处理啤酒工业废水中试运行规16～18律的研究,30GatzelerringaandHulshoffpol,Advancedreactordesign14徐向阳等1染化废水生物处理技术的研究1环境科operationandeconomy,Wat.Sci.Tech,1986;18,2,1626学学报,1998;3,153～159～1634,15周苏平等1UASB-接触氧化法处理沤麻废水1江苏31O1MIZVNO,Thebehaviorofsulfate-reducingbacteriain环境科技,1996;2,29～31acidogenicphaseofanaerobicdigestion,Wat.Res,1998;16陈玉谷等1UASB反应器处理酒精废液颗粒污泥形成32,5,1626-1634,过程的研究,环境科学学报,1994;3,113～11832A.Visser.R.Gao&G.lettinga,EffectsofPHonmethnogen217陆正禹等1UASB反应器常温下处理啤酒废水的生产esisandsulphatereductioninthermophilic(55℃)UASB性启动研究,中国给水排水,1995;14,3,7～13reactors,BioresourceTechnology1993;44,113～12118刘翠英等1常温上流式厌氧污泥床反应器处理VB12133竺建荣等1二相厌氧消化工艺硫酸还原菌的研究,环淀粉混合废水的研究1环境工程,1996;10,11～15境科学,1997;11,42～4419Effectofdegradationkineticsonthemicrostructureofanaer2obicbiogranules,Wat.Sci.Tech.1995;31.8,165～172谷成　男,25岁,南开大学环境科学与工程管理学院,环20AerbertH.P.Fang.EffectofsubstratesontheUASBpro2境工程与管理系,硕士,主要从事高浓度有机废水的降解stcess,EnergTechnolProprep21century,1,190～197研究。21G.YangandG.K.Anderson.Effectsofwastewatercomposi2DevelopmentofTechnologyofHighConcentrationOrganicWastewaterTreatmentGUCheng,LIUWei2li(DepartmentofEnvironmentalScience,NanKaiUniversity,Tianjin300071)Abstract:Thetreatmentofhighconcentrationorganicwastewaterisdiscussedinthepaper,thedevelopment,char2acteristicsandapplicationofUASBreactortohighconcentrationorganicwastewateraredescripted.Keyword:highconcentrationorganicwastewater;anaerobictreatment;UASBreactor©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.