玉米酒精废水处理工艺及启动研究 56页

Abstract一。_—————●—————_—————-—————_——————_———————————————————————————————一AbstractInthisthemaizealcoholwastewatertreatmentprojectofonepaper,regardingalargenumberofdomesticandforeignphnt懿aresearch0bject，throughconsultingofmaizealcoholliteratures，theprocessofmaizealcoholproduction，thequalitywastewaterandthecurrentsituationofstudyontreatmentforthiskindofwastewaterwerediscussedbriefly,whichhadprovidedtheoreticalbasisfor也eprojectadoptingforintemalcirculationanaerobicreactor(IC)+conventionalactivatedsludgeprocessmaizealcoholwastewater．Byanalyzingthereactionmechanism，operationrulesandaffectingfactorsofICreactorandconventionalactivatedsludgeprocess，thestart-upandoperationconditionofthemainprocessofIC+conventionalactivatedsludgemaizealcoholwastewaterweremainlystudied，whichprovidedasetprocesstreatingofempiricaldatafortheapplicationofthecombinedprocessinthetreatmentforthiskndofwastewater．Inshort，thestudyresultshadcertaintheoreticalsignificanceandvalue．applicationnet、7l，oICreactors(recordedas1撑and2撑respectively)wereinoculatedwimdigestionflocsludgefromHuixianBaiquanWineryanddigestiongranularsludgefromMengzhouWinery,respectively．Becauseofthedifferentseedingsludge，twodifferentprogramsofstart-upforthetwoICreactorswereadopted，asshownbelow．ARefinoculatedwithseedingsludge，theICreactor(1勺hadbeensoakedbywaterforthreestages．Inthefirst4~5days，andthefollowingstart．upprocessWasdividedintostage，feedingwastewateroflowCODconcentrationbelowabout3000mg／L；Inthesecondstage，increasingtheCODininfluentgraduallytotheconcentrationoftherawwastewater；Inthethirdstage，feedingtherawwastewater．IntermittentpulsefeedingmodeWasadoptedduringthewholeprocess．Thestart—upprocessoftheICreactor(2开)maintainedastage，i．e．，thewastewaterafterpretreatmententeredtheICreactordirectlV．Sometimelater,iftheVFAineffluentwasbelow400mg／L，thepHiIlemuentwasabove6．5，theremovalefficiencyofCODreached80％，andthegasproductionWasnormal，thefeedingflowWasincreasedgraduallyuntiltheorganicthedesignloading．Whenthestart。upofthetworeactorswasloadingreachednAbstractfinished，theirvolumeloadingreached11．15kgCOD／(m3．d)and12．16kgCOD／(m3．d)，respectively,andtheremovalefficiencyofCODwasbothabove90％．neseedingsludge(aerobicsludge)oftheconventionalactivatedsludgeprocesswastakenfromthemunicipalsewagetreatmentplantintheeity．Duringthestart-upperiod，thesynchronizationprocessWaSusedtocultivateanddomesticatesludge，i．e．，atfirst,asmallamountofcleanwaterwasintroducedtotheaerationtankandtheaerationlasted24hours(withoutoutlet)，thentheeffluentfromtheanaerobicreactorandsomecleanwaterwasintroducedtotheaerationtankuntilthewaterlevelreachedtheeffectivedepth，followedbyaerationandsedimentation．Aerationwasaltemated谢msedimentationfortwohoursrespectively,andSOon．nesupernatantwaspartlydischargedandsomefreshwastewaterwasaddedperday,thenthefeedingflowofthefreshwastewaterwasincreasedgradually,thenmonitoredeachdayInfluentandeffluentqualityandperformancetoreflecttheactivatedsludgeindicators，suchasSVandMLSS，etc．tomonitorthecultivationofactivatedsludge，whenSVincreasedtoabout30％andMLSSincreasedtoabout4000mg／L，whichshowedthatthecultivationofactivatedsludgewasbasicsuccessful．TheremovalefficiencyofCODWaSupto90％aftertheprojectWassuccessfullystartedup．Keywords：maizealcoholwastewater；internalcirculationanaerobicreactor(IC)；conventionalactivatedsludgeprocess；start-upn目录中文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．II引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。11绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。21．1西南干旱现象与我国水资源现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2玉米酒精废水处理概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．3IC厌氧反应器的研究与应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯101．4活性污泥工艺的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．141．5研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．201．6研究意义及内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2l2IC反应器的启动研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯232．1IC反应器的启动理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯232．2影响IC反应器启动的主要因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯242．3材料和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．252．4设计进料负荷方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．272．5IC反应器启动过程与结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯292．6厌氧生物处理系统运行的异常情况及对策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．363好氧系统的启动研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯383．1影响好氧系统启动的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．383．2材料与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．393．3活性污泥的培养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．403．4好氧系统的启动过程与结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41n目录3．5好氧系统运行中的异常情况和对策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．454结论和建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．484．2建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52n引言众所周知，酒精是一种重要的工业原料，无论是在食品行业，还是在化工行业，乃至医药卫生等众多领域都有着及其重要的作用。具有十分广泛的发展前景。改革开放以来，我国酒精行业取得了迅速发展，而在酒精工业发展的同时，酒精废水的不达标排放现象也日趋严重。酒精废水作为一种高浓度的有机废水，如果不采取有效措施进行处理，其COD常高达8X104mg／L以上，将会对水环境成极大的危害。现在虽然大部分酒精厂都采用了固液分离后技术，但COD仍在2×104mg／L以上，是我国水体最严重的污染源之一，不仅对环境造成了极大的破坏，而且限制了企业的生存和发展。不过从另一方面来讲，如果对玉米酒精废水加以适当处理，它也可以为企业带来一定的额外收入，其主要是被用来生产饲料、沼气等。早在30多年前，我国已开始研究用生物法处理酒精废液。不过由于技术的限制，早期的厌氧工艺处理效率低、出水质量差，特别是在处理以玉米为原料生产的酒精废水时，其处理效率低的特点更为突出。因此，开发研制更有效的酒精废水处理组合工艺显的尤为重要，对整个酒精行业乃至整个环保行业都有着及其重要的意义。本课题是以某企业的玉米酒精废水综合处理工程作为研究对象，在查阅大量国内外优秀文献的基础上，根据玉米酒精废水的水质特点，通过对玉米酒精废水处理工艺的研究，对IC+传统活性污泥工艺处理玉米酒精废水过程中的启动和运行进行了深入探讨，并分析了运行过程中影响玉米酒精废水处理的主要因素，为玉米酒精废水的治理提供借鉴参考，推动酒精废水处理技术的发展。具有一定的推广价值。nl绪论1绪论1．1西南干旱现象与我国水资源现状2010年3月22日是第18届“世界水日”，这周又是第23届“中国水周”。而就在眼下，我国西南地区正遭受一场百年不遇的特大干旱，导致农作物枯死，生产企业停产，而且，这股“旱流”正开始向黄淮、西北和华北地区蔓延。说起西南这次罕见干旱，不得不说一下目前我国水资源的水资源现状。众所周知，我国水资源匮乏现象比较严重，据统计，我国人均水资源拥有量仅为2000m3，而世界平均水平为8000m3。另外，我国水资源空间分布及其不平衡，据不完全统计，根据所划分的人均水资源拥有量1700m3的紧张线，目前我国有16个省低于该水平，针对500m3的严重缺水线，我国更是有10个省低于该水平，随着我国经济的不断发展，水资源短缺所带来的负面效应已经越来越明显【11。另外随着社会经济的迅速发展及城市工业化进程的加速，水污染现象【2J所带来的影响也日趋显著，据不完全统计，我国每年的工业废水和城镇生活污水排放总量已达到631亿吨，而其中更是有大部分污水未经处理就直接排入了江河湖海，水污染现象十分严重。虽然近几年来国家也在一直加大财政投入以用于水污染治理，不过由于力度不够，污水处理设施的建设仍然非常滞后，水污染现象并没有明显改进。从而也更一步加重了水资源的短缺。目前，．作为中国水资源的70％的西南都面临着枯竭的危险，西南地区此次发生如此罕见的大旱灾情，不得不让全国13亿人民引起反省保护水资源的重要性，尤其是我们水资源匮乏和枯竭地区，如果我们再不反省，再不引以为戒，再不去保护水资源，有一天西南干旱的悲剧迟早会降临自己头上。1．2玉米酒精废水处理概况1．2．1我国酒精工业发展概况酒精是一种重要的工业原料，无论是在食品行业，还是在化工行业，乃至医药卫生等众多领域都有着及其重要的作用，它可以被用作酒基、洗涤剂、表n1绪论面活性剂、溶剂等【31。有着及其广泛的用途。改革开放前我国酒精工业发展的较为缓慢，全国只有30多家酒精生产厂，主要分布在吉林、辽宁、黑龙江、四川省以及沿海等地，改革开放后，在国民经济的迅速发展的同时，酒精工业也取得了很快的进步。到目前为止，我国已有900多家酒精生产企业，范围更是遍布各省、市、自治区，其中以山东省、四川省为最多。具不完全统计，我国酒精生产能力已达450--500万t。我国生产酒精的原料主要有三大类【4】：1、淀粉质原料，也就是粮食原料，其中包括薯类原料(如木薯、甘蔗、马铃薯等)和谷物原料(如玉米、高粱、小麦、大米)。2、糖质原料，主要是指废糖蜜。3、纤维质原料，纤维质原料是由纤维素、半纤维素、木质素等通过氢键或共价键构成的复杂而致密的结构体系，目前用于酒精生产的纤维质原料主要有城市废纤维垃圾、农作物秸秆、木屑等。其中淀粉质原料发酵法是我国生产酒精的主要方法。1．2．2玉米酒精废水的来源及特点[5】玉米先经过原料粉碎、蒸煮糊化，然后再通过曲霉糖化、酵母发酵和蒸馏提纯等工艺，最后将玉米转化为酒精。在此过程产生的废水即是玉米酒精废水。其生产工艺及产污环节见图1．1所示。图1．1玉米酒精生产工艺流程及产污环节酒精生产基本不排放废渣和废气，排放的废气、废渣主要来自锅炉房。由图1．1可以看出，酒精废水的主要来源是玉米经蒸馏发酵后排出的酒精糟液，以n1绪论及生产过程中的洗涤水，另外蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水也包含在内。据统计，玉米酒精废水排放量比较大，其中每生产1t酒精可以排放酒精糟液14～16t(成分主要是未充分发酵的玉米颗粒、发酵微生物的悬浮物等)，是酒精行业最为严重的污染源。表1．1列出了以玉米为原料生产酒精的糟液特性。表1．1以玉米为原料生产酒精的糟液特性指标数值pH值水温／℃CODCrag／L)BODCrag／L)SS(rag／L)总固体(rag／L)氨氮(rag／L)TN(rag／L)45000～700020^也52880一3200P043‘(rag／L)530从表1—1可以看出，玉米酒精糟液pH在4．0左右，呈酸性；温度高，蒸馏塔底排放的废液温度可达100℃；COD和BOD浓度较高，废水中含有大量的有机物，占94％-一95％，其主要成分包含有含氮化合物、碳水化合物和生物菌体等；悬浮物含量高，灰分占6‰7％；外观混浊、色度高、易腐败，属于高浓度有机废水。1．2．3玉米酒精废醪的治理技术为了减轻酒精废水对环境的污染以及节省生产成本，人们对酒精废醪的综合利用进行了不断的研究和实践，并取得了一定的成果。目前，在国际上对酒精废醪的治理技术主要有以下几种。0O80O59634弘扣肛¨9O0O523n1绪论1．2．3．1浓缩燃烧法toJ该方法非常简单，其核心技术就是需要利用到多效蒸发器与燃烧炉的作用，酒精废醪在多效蒸发器的作用下被蒸发成含水率大约为40％的泥饼，然后把泥饼投入到专用的燃烧炉中燃烧，在此过程将会产生热能，其中一部分热能用于生产中的酒精蒸馏工序，另一部分热能用于蒸发工序，从而使能源得到了充分的利用。浓缩燃烧法是实质是把生物能转化成热能，热能又被用于了生产当中，形成了良性循环，达到了处理酒精废醪的目的。浓缩燃烧法不但不消耗能量，而且还能产生新能量—热能，另外由于它运行费用低，经济效益高，因此已有越来越多的人开始研究利用该技术处理酒精废醪17]。目前，利用浓缩燃烧法处理酒精废醪较为成功的要数荷兰HCG公司与瑞典Alfa-Laval公司，他们联合研发了一种商用的酒精废液燃烧炉，取得了一定的成效。国内某些酒精厂也曾经引用过该技术，不过该技术存在较为明显的缺陷，主要表现在燃烧炉炉膛很容易结焦，影响了燃烧炉的寿命，另外由于使用该方法产生的废液浓缩液很难被处理完全，因此该处理技术一直以来未能得到广泛的推广。浓缩燃烧法作为一种酒精废醪的治理技术，虽然在一定程度上解决了废水排放的问题，但由于投资费用比较高，致使许多企业无力承担，因此其应用的推广存在较大的限制。另外由于酒精废醪一般都含有大量的钙镁离子，致使焚烧炉在焚烧过程中容易产生结垢现象，从而影响了其使用寿命。1．2．3．2酒精糟生产蛋白饲料(DDGS)工艺p1玉米酒精废水中含有大量的悬浮物和溶解物，如加适当的以处理利用，都可转化为营养价值很高的饲料，即蛋白饲料，又称DDGS。DDGS是一种十分畅销的饲料，它的蛋白含量非常丰富，可达26％以上，营养价值非常高，而且具便于存放和运输。在消除酒精废醪污染的同时又产生了新的经济效益，因此该技术已越来越受到人们的关注。目前，开始采用此工艺处理玉米酒精糟的主要分布在一些经济发达的国家，如美国、西欧等。过技术的工艺流程如图1．2所示：先将酒精糟液通过压滤机等设备进行固液分离，其中的悬浮物被分出，滤出液则被送往蒸发站蒸发浓缩，取得浓缩物，然后将浓缩物和固液分离产生的固体物质一起进入干燥设备中干燥，最后将干燥后的物质挤压成粉状饲料，即DDGS。n1绪论部分回用f匡圃一圃一圃一圆一圆一围一叵亘互巫习一因Ijl立ll圃图1．2DDGS生产工艺图由图1．2可以看出可见，在DDGS生产过程中，酒精糟液经分离后一部分用于回用，从而减少了酒精生产过程中的用水量、保证了酒精生产各工序的正常运转。另外，由于DDGS蛋白颗粒饲料蛋白质含量很高，营养成分比较全面，且便于贮存、运输，因此在国际饲料市场上有着很大的需求量。最后，在DDGS蛋白颗粒饲料生产过程中，由于玉米酒糟废水中约有85％的有机物都被转化到饲料中，从而大大降低了酒精废醪对环境的污染。综上所述，DDGS工艺可以将酒精糟液最大程度的蒸发浓缩干燥，使糟液的排放量降到最低，从而使糟液对水环境的污染大大减少；另外，糟液中的物质全部转化为DDGS高蛋白饲料，实用价值高；最后，DDGS蛋白饲料中含有杂质少，纯度高。其缺点主要是投资大；能耗大：整体经济效益不是很高。1．2．3．3DDG+沼气工艺pJ此技术的实质是在对酒精糟液进行厌氧生物处理前先采用固液分离技术，酒精糟液经固液分离后，其中的悬浮物可去除90％以上，COD下降50％左右。从而大大减轻了后续厌氧处理的难度，同时又获得大量的粗饲料。经固液分离后的酒精糟液再经进一步的厌氧处理后，出水COD可降到2500mg／L以下，为下一步的好氧处理提供了良好的条件，另外该工艺与DDGS工艺相比工程投资少，经济效益更为明显。目前，玉米酒精废醪的治理工程多采用这一技术。其工艺流程可见图1．3。n1绪论陲蚕iii困一[至亟亘i蔓口一[j蔓氢匠]——一一[夏垂委i豳口lfl匦巫p圃一圆匝至至委固一匝夏亟豳圈l圆一圆一匾委亟扣图1．3DDG+沼气工艺流程图采用DDC,-+沼气的工艺对酒精废醪进行处理主要有以下优点：(1)工程投资少。采用DDG+沼气工艺的工程投资将比DDGS工艺的工程投资减少50％左右；(2)经济效益高。尤其室当酒精生产是以玉米为原料时，其经济效益相当可观；(3)治理污染比较彻底。由于酒精废醪中悬浮物浓度高、营养元素丰富，因此应该尽量回收利用，在此前提下再对剩余酒糟废水进行处理，在获得了经济效益的同时，也对环境污染进行了有效的控制。1．2．4生化法在玉米酒精废水处理中的应用．．自从生化法被用于处理高浓度有机废水以来【10】，其表现出来的优势就引起了人们的广泛关注。生化法主要是利用微生物的代谢特性，在无需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，从而达到去除废水中污染物的一种方法。生化法主要分为厌氧生物处理法和好氧生物处理法两种方法。厌氧法主要是指在没有游离氧存在的情况下，通过厌氧微生物的作用，使有机物得到降解处理的一种处理方法。好氧法是在提供游离氧的前提下，通过好氧微生物的作用，对有机物进行降解处理的一种处理方法。由于玉米酒精废水中的营养物质含量丰富，可以被多种类型的微生物所利用，因此其可生化性能较好，这说明采用生化法对该类废水进行处理是切实可行的。不过，由于这类废水的有机物浓度比较高，单纯采用厌氧处理法或好氧处理法都不能将其处理彻底，因此常采用两种工艺相结合的方式对该类废水进行处理【Il】。1．2．4．1厌氧处理法n1绪论上文已经提到，玉米酒精废水是一种高浓度的有机废水，如果不采取有效措施进行处理，其COD常高达8×104mg／L以上，因此可先采用厌氧法进行处理。目前用于处理玉米酒精废水的厌氧技术主要有上流式厌氧污泥床(UASB)、升流式厌氧生物滤床(UAF)、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)等。(1)上流式厌氧污泥床(UASB)UASB作为一种高效的厌氧反应器被广泛地应用于各种工业废水的厌氧处理中。与其它厌氧反应器相比，它有着自己独特的优点，具有很高的处理能力和处理效率，适合于玉米酒精废水这种高浓度有机废水的处理【121。20世纪80年代以来，各国开始尝试用UASB反应器处理玉米酒精废水，并取得了一定的效果【13-141。河北衡水老白干酿酒(集团)有限公司【15】以玉米为原料生产酒精，厌氧采用UASB工艺，从2002年10月开始厌氧部分的调试，至2003年4月酒精废水全部进入UASB反应器，有机负荷达4．0kgCOD／(m3．d)，COD去除率稳定在82％以上，运行稳定。不过该工艺在处理高悬浮固体浓度的废水，布水器容易堵塞，另外由于三相分离器还没有一个成熟的设计方案，颗粒污泥的培养较困难。(2)升流式厌氧生物滤床(UBF)升流式厌氧生物滤床(UBF)是在UASB和厌氧生物滤池(AF)的基础上开发研制的新型复合式厌氧反应器。底部是高浓度颗粒污泥组成的污泥床，上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层。UBF通过填料能固定生长更多的微生物，微生物量越多，可以承受的容积负荷也越高，对有机负荷变化的适应性也越强。由于微生物主要以生物膜的形式附着生长，水力冲击负荷也不会造成污泥大量流失，冲击负荷过后能很快地自动恢复正常运行，因此UBF的抗水力和有机负荷能力强，运行稳定性好。UBF为推流流态，有机物种类和浓度在UBF内从下而上呈梯度变化，故不会造成有机物在降解过程中的相互抑制，能够保证各类厌氧微生物的生长和活性，有机物去除效率高。新乡市酒精厂f161DAt,米为原料生产酒精，于2001年厌氧采用UBF工艺，调试完成后有机负荷可达5．0kgCOD／(m3·d)，COD去除率稳定在85％以上。(3)厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)EGSB工艺及其装置是目前国际上先进的，可以形成超量颗粒化活性污泥为8n1绪论特征的高效厌氧消化工艺。突出的技术是新型三相分离器的设计，能大限度地、有效地分离并截留装置中的污泥。在运行中，其颗粒活性污泥层始终处于动态膨胀状态，区别于目前广泛应用的升流式厌氧污泥床(UASB)工艺和装置。连续进料，连续排料，布水均匀，传质效果好，水流在装置中向上部均匀流动，经过高效三相分离器，消化液以益流的方式排出。目前已被广泛的应用于酒精废水的处理中【1。71。张振家等【18】通过对高温膨胀颗粒污泥床(EGSB)处理玉米酒精糟液的生产性试验研究，证明EGSB处理玉米酒精糟液能够取得很好的处理效果，反应器运行2个月即形成颗粒污泥，成功地实现了反应器的快速启动，启动后反应器运行稳定，COD负荷可达到29kg／(m3·d)，去除率在90％以上。本研究不仅解决了废水处理的实际问题，而且带来了显著的经济效益和社会效益。天津市挂月集团有限公司【19】采用EGSB工艺，COD去除率可达85％以上。水力停留时间(Hl玎)仅为48小时，有机负荷大于12kgCOD／(m3·d)，出水COD浓度低，污泥沉降速度快，使好氧处理工艺流程简化，不必气浮、不必加絮凝剂，大幅度降低后处理工程的投资。1．2．4．2好氧处理法经过厌氧生物处理过的玉米酒精废水，虽然能去除掉大部分的COD，不过其有机物浓度还是比较高，不能够直接排放，因此需要采取好氧法进行进一步处理。目前常用的好氧处理法有接触氧化法、间歇式活性污泥法(SBR)和循环式活性污泥法(CASS)。(1)接触氧化法接触氧化法是在生物反应池中装设填料，微生物附着在填料上生长，是利用生物膜微生物系统降解有机物的一种生物处理技术。陈志强等【13】好氧系统采用接触氧化法处理玉米酒精废水，COD去除率达70％以上，运行稳定，污泥沉降性能较好。不过接触氧化法填料容易老化，出水中生物膜难以进行泥水分离，而且工程造价比较高。(2)间歇式活性污泥法(SBR)SBR活性污泥法是在单一反应器内，按时间顺序完成进水、曝气、沉淀、出水、待机等基本操作，在池内交替形成厌氧、缺氧、好氧、厌氧的环境，在9n1绪论不同阶段，相应的微生物分解有机物，进行硝化、反硝化反应以及释磷、吸磷过程，达到去除有机物，脱氮除磷的目的。赵希锦等【20】好氧系统采用间歇式活性污泥法(SBR)处理酒精废水，COD去处效率可高达91％，运行费用低、运行方式灵活、处理效率高、并且具有良好的脱氮除磷效果。(3)循环式活性污泥法(CASS)CASS反应器由生物选择区、缺氧区和主反应区以及曝气器、滗水器、水下搅拌器等组成。是在SBR基础上发展起来的一种新型比较有前途的废水的生物法处理工艺，其流程简单，运行管理方便，耐冲击负荷能力强，处理效果好，尤其在处理含氨氮较高的废水表现出了较强的优势。CASS工艺在运行中还可以根据进水水质和排放标准调整运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等，使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下，降低运行成本。刘光亮等【2l】好氧系统采用CASS反应器处理玉米酒精废水，COD去除率达88．5％，运行效果稳定。目前，已有越来越多的生化法被用于玉米酒精废水处理的处理当中，并取得了一定的成效，但是仍然存在着一些不足，如厌氧法处理玉米酒精废水启动时间长，微生物生长缓慢，为了使反应器能较快的启动，废水进入厌氧反应前还需要进行稀释；好氧法曝气耗能高，占地面积大，投资也大。因此，开发一种先进的组合工艺是处理玉米酒精废水的关键。1．3IC厌氧反应器的研究与应用内循环(InternalCircul'ation，简称IC)厌氧反应器【22】是由荷兰的帕克(PAQUES)公司于20世纪80年代中期开发研制的，是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧反应器。目前该反应器已应用于啤酒、造纸、食品加工等行业的污水的处理中，并取得了一定的成就。同UASB反应器相比，它具有处理容量高、占地省、投资少、运行稳定等优点，因此受到了世界各国水处理专家的重视，被称为目前世界上处理效能最高的厌氧反应器之一。1．3．1IC反应器的构造与工作原理1．3．1．1IC厌氧反应器的构造【23】10n1绪论IC厌氧反应器的基本构造如图1．4所示，进水沼气11．4IC反应器基本构造图1．气液分离器；2．出水堰；3．二级三相分离器；4．沼气提升管；5．污泥回流管；6．一级三相分离器；7．混合区；8．第一反应区；9．第二反应区；10．回流缝；11．集气管反应器由下而上共分为5个功能区：混合区、第一厌氧反应室、第二厌氧反应室、沉淀区、气液分离区。混合区：污泥和由反应器底部进入的废水以及气液分离区回流的泥水在此区进行混合。第一厌氧反应室：污泥与废水在混合区进行混合后进入该区，该区的污泥浓度比较高，因此大部分有机物在此区被转化为了沼气。混合液的上升流和产生的沼气伴随着剧烈的搅拌作用使该区内的污泥膨胀，加强了污泥与废水之间的表面接触，更好的达到了去除有机物的目的。第二厌氧反应室：经过第一厌氧反应室处理后的废水通过三相分离器进入第二厌氧反应室。该反应区内污泥浓度比较低，并且由于废水中大部分有机物在第一厌氧反应室内已被降解完毕，因此在该区沼气产生量比较少。另外沼气通过沼气管导入了气液分离区，对第二厌氧反应室的搅拌作用比较小，污泥停留时间变长。沉淀区：经过第二厌氧反应室处理后的废水在此区与上升的污泥进行固液分离，其中的上清液由出水管排走，污泥则由回流管重新回到第二厌氧反应室。n1绪论气液分离区：产生的沼气在此处与污泥和废水的混合物分离，污泥和废水水混合物则沿着回流管返回到混合区，再次与反应器底部的污泥和进水进行混合，从而实现了反应器的内循环。1．3．1．2IC反应器的工作原理IC反应器主要把废水中有机物的降解分为了两个阶段进行【241，第一个阶段在第一厌氧反应室内完成，第二个阶段在第二厌氧反应室内完成。工作时进水在混合区与污泥进行混合后进入到第一厌氧反应室，该反应室污泥浓度比较高，大部分污染物在此处转化为沼气被第一厌氧反应室内的集气罩收集，然后沿着沼气升流管上升，在沼气上升的过程中第一厌氧反应室形成的混合液被提升至反应器的气液分离区，沼气从气液分离器的顶部随导管排出，污泥和废水的混合液则沿着回流管返回到反应器底部混合区，与此区的污泥和进水再次进行混合，从而实现了反应器的内循环。内循环不仅使第一厌氧反应室保持了很高污泥浓度，而且使污泥和废水的混合液具有很大的上升流速，从而使该室内的污泥长期处于膨胀状态，增加了了污泥与废水的接触面积和时间，大大提升了第一厌氧反应室去除废水中污染物的能力。废水经过第一厌氧反应室处理后，将会进入第二厌氧反应室被继续进行生物处理。另外，由于该反应室泥水混合物上升流速降低，因此它还充当着第一厌氧反应室与沉淀区之间的缓冲阶段，从而有效的防止了污泥的流失，确保了沉淀后的出水水质。在此处产生的沼气将被第二厌氧反应室的集气罩收集，通过沼气管进入气液分离区进行分离。泥水混合液则进入沉淀区进行固液分离，其中上清液由出水管直接排走，污泥将返回第二厌氧反应室继续进行反应。1．3．2IC反应器的技术特点IC反应器的构造和工作原理决定了它在处理高浓度有机废水方面比其它厌氧反应器具有更为明显的优判251，其主要表现在以下几个方面：(1)容积负荷比较高：IC反应器内污泥浓度比较高，且存在内循环，增大了污泥和废水之间的接触面积，因此进水的有机负荷可超过一般厌氧反应器的3倍。(2)抗冲击的能力比较强：到IC反应器处理低浓度有机废水时，反应器内循环流量可达进水量的2～3倍；处理高浓度有机废水时，内循环流量可达进水n1绪论量的10．-,20倍。如此多的循环水在一定程度上起到了稀释进水的作用，使原水中的有机物浓度大大降低，从而减少了污染物对反应器的冲击。(3)投资省、占地面积少：处理同浓度废水，IC反应器的体积相当于一般厌氧反应器的1／3左右，在很大程度上降低了反应器的投资。另外IC反应器高径比比较大，占地面积非常少，适合于那些用地比较紧张的企业。(4)可以在一定程度上缓冲pH值：反应器的内循环在一定程度上可以把COD转化为碱度，从而对pH起到一定的缓冲作用，使反应器内pH不会出现比较大的波动。(5)自身可产生内循环：一般厌氧反应器的循环是通过外部条件来实现的，而在IC反应器内部可以利用自身产生的沼气作为动力来实现混合液的内循环，从而不必再增加循环泵的投资费用，节省了成本。(6)出水稳定、出水水质好：IC反应器有两个厌氧反应室，第一厌氧反应室污泥浓度高，其中大部分有机物在此处被处理，第二厌氧反应室污泥低，可以起到补充去除有机物的作用，经过两级处理后废水的出水稳定，出水水质也比较好。1．3．3IC反应器的应用情况【26】20世纪80年代，IC反应器在荷兰被首次应用于土豆加工废水的处理中，其容积负荷达到了35kgCOD／(m3-d)以上，停留时间仅为4个小时左右，比普通厌氧反应器具有非常明显的优势。发展到今天，IC反应器已被应用于了啤酒、造纸等行业的废水处理中，并取得了一定的成绩。对啤酒废水的处理，IC反应器的应用已经比较普遍，目前我国已有多家啤酒厂引进了此工艺。从结果来看，IC反应器容积负荷可达15COD／(m3·d)以上，COD去除率可达80％以上。1996年IC反应器被首次应用于造纸行业，取得了较理想的效果，至今全世界造纸行业已建造IC反应器20多个。表1．2是有关IC反应器的应用情况。n1绪论1．4活性污泥工艺的研究127-2911．4．1活性污泥工艺的基本原理活性污泥工艺是一种应用最广泛的废水好氧生物处理技术，它以活性污泥为主体，以存在于污水中的有机物作为培养基，在有氧的条件下，通过凝聚阶段、吸附阶段、氧化分解阶段和沉淀阶段等过程以达到去除有机物的目的的一种方法。活性污泥净化废水过程包括以下几个阶段：(1)凝聚阶段：废水中悬浮状态的污染物黏附或附聚在活性污泥表面的黏质层上，这种黏质层是活性污泥的特有结构，它是一种多糖类物质在活性污泥表面形成的覆盖面。(2)吸附阶段：污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有机物(BOD)迅速降低，这主要是吸附作用引起的。由于絮状的活性污泥表面积很大(约2000"10000m2／m3混合液)，表面具有多糖类黏液层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决于污泥的活性。(3)氧化分解阶段：在有氧的条件下，微生物将吸附阶段的有机物一部分氧化分解获取能量，一部分则合成新的细胞。从污水处理的角度看，不论是氧化还是合成都能从水中去除有机物，只是合成的细胞必须易于絮凝沉淀而能从n1绪论水中分离出来，这一阶段比吸附阶段慢得多。(4)沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水质得到净化。1．4．2活性污泥工艺的基本流程活性污泥工艺基本流程如图1．5所示。主要构筑物是曝气池和二次沉淀池，沿着曝气池注入压缩空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，供给混合液以足够的溶解氧。在有氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液流入二次沉淀池，活性污泥与水分离后一部分不断回流到曝气池，像接种一样与进入的污水混合，澄清水则溢流排放。在处理过程中活性污泥不断增长，一部分剩余污泥从系统中排出。污水、混合液。曝气池▲f--·》广．处理水二兰兰]一}_——————一{回流污泥立剩余污泥⋯一-------一一一⋯一一一一一一·一-一一一·U----->图1．5活性污泥法基本流程活性污泥工艺的核心处理构筑物是曝气池。曝气池是活性污泥与污水充分混合接触，将污水中有机物吸收并分解的主要场所。曝气池的形式和构造概括起来可以从以下几个方面分类。(1)从曝气池中混合液的流动形态，可以分为推流式、完全混合式和循环混合式三种方式。(2)从平面状态可分为长方廊道形、圆形或方形、环形跑道形三种。(3)从采用的曝气方法可分为鼓风曝气式、机械曝气式以及两者联合使用的联合式三种。(4)从曝气池与二次沉淀池的关系可分为分建式和合建式两种。1．4．3活性污泥工艺的运行方式(1)标准活性污泥工艺n1绪论标准活性污泥工艺也称传统活性污泥工艺，是在废水的自净作用原理下发展而来的。废水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理，去除了大部分悬浮物和部分BOD后即进入一个人工建造的池子，池子犹如河道的一段，池内有无数能氧化分解废水中有机污染物的微生物。同天然河道相比，这一人工的净化系统效率极高，大气的天然复氧根本不能满足这些微生物氧化分解有机物的耗氧需要，因此在池中需设置鼓风曝气或机械曝气的人工供氧系统，池子也因此而被称为曝气池。废水在曝气池停留一段时间后，废水中的有机物绝大多数被曝气池中的微生物吸附、氧化分解成无机物，随后即进入沉淀池。在沉淀池中，成絮状的活性污泥下沉，处理后的上清液即可溢流而被排放。为了使曝气池保持高的反应速率，必须使曝气池内维持足够高的活性污泥微生物浓度。为此，沉淀后的活性污泥又回流至曝气池前端，使之与进入曝气池的废水接触，以重复吸附、氧化分解废水中的有机物。在连续生产(连续进水)条件下，活性污泥中微生物不断利用废水中的有机物进行新陈代谢，由于合成作用的结果，活性污泥数量不断增长，因此曝气池中活性污泥的量愈积愈多，当超过一定的浓度时，应适当排放一部分，这部分被排去的活性污泥常称作剩余污泥。普通活性污泥法系统见图1．6。10图1．6普通活性污泥法系统1．经预处理后的污水；2．活性污泥反应器(曝气池)：3．从曝气池流出的混合液；4．二次沉淀池；5．处理后污水；6．污泥泵站；7．回流污泥：8．剩余污泥：9．来自空压机站的空气；10-曝气系统与空气扩散装置曝气池中污泥浓度一般控制在2"-'39／L，废水浓度高时采用较高数值。废水在曝气池中的停留时间常采用4--一8h，视废水中有机物浓度而定。回流污泥量约16n1绪论为进水流量的25％"50％，视活性污泥含水率而定。曝气池中水流是纵向混合的推流式。在曝气池前端，活性污泥同刚进入的废水相接触，有机物浓度相对较高，即供给活性污泥微生物的食料较多，所以微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。由于标准活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此，在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量较少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以标准活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，可达到90％一-95％。标准活性污泥工艺也有它的不足之处，主要是①对水质变化的适应能力不强②所供的氧不能充分利用，因为在曝气池前端废水水质浓度高、污泥负荷高、需氧量大，而后端则相反，但空气往往沿池长均匀分布，这就造成前端供氧量不足、后端供氧量过剩的情况。因此，在处理同样水量时，同其他类型的活性污泥法相比，曝气池相对庞大，占地多，能耗费用高。(2)阶段曝气工艺阶段曝气工艺也称为多点进水活性污泥工艺，它是普通活性污泥工艺的一个简单的改进，可克服普通活性污泥工艺供氧同需氧不平衡的矛盾。阶段曝气法的工艺流程如图1．7所示。可见，阶段曝气工艺中废水沿池长多点进入，这样使有机物在曝气池中的分配较为均匀，避免了前端缺氧、后端氧．过剩的弊病，从而提高了空气的利用效率和曝气池的工作能力，并且由于容易改变各个进水口的水量，在运行上也有较大的灵活性。实践证明，曝气池容积同普通活性污泥工艺比较可以缩小30％左右。进水图1．7阶段曝气工艺的工艺流程(3)吸附一再生活性污泥工艺吸附．再生活性污泥工艺又称生物吸附法或接触氧化工艺。它是根据活性污n1绪论泥净化废水的原理，将标准活性污泥工艺作相应改进发展而来的。其工艺的基本流程如图1．8所示。泥图1．8吸附．再生活性污泥法流程不慈图(a)分建式吸附．再生活性污泥处理系统；(b)合建式吸附．再生活性污泥处理系统曝气池被一隔为二，废水在曝气池的一部分——吸附池内停留数十分钟，活性污泥同废水充分接触，废水中有机物被污泥所吸附，随后进入二沉池，此时，出水已达很高的净化程度。泥水分离后的回流污泥再进入曝气池的另一部分——再生池，池中曝气但不进废水，使污泥中吸附的有机物进一步氧化分解。恢复了活性的污泥随后再次进入吸附池，同新进入的废水接触，并重复以上过程。为了更好地吸附废水中的污染物质，吸附．再生活性污泥法所用的回流污泥量比标准活性污泥法多，回流比一般为50％'-'100％。此外，吸附池和再生池的总容积比普通活性污泥法的曝气池小得多，空气用量并不增加，因此，减少了占地和降低了造价。由于其回流污泥量较多，又使之具有较强的调节平衡能力，以适应进水负荷的变化。它的缺点是去除率较普通活性污泥法低，尤其是对溶解性有机物较多的工业废水(活性污泥对溶解性有机物的初期吸附作用效果较差)，处理效果不理想。(4)完全混合活性污泥工艺完全混合活性污泥工艺的流程和标准活性污泥工艺相同，但废水和回流污泥进入曝气池时，立即与池内原先存在的混合液充分混合。依构筑物的曝气池和沉淀池合建或分建的不同可分成两种类型。其流程见图1．9。n1绪论(a)21．9完全混合活性污泥法(b)(a)采用鼓风曝气装置的完全混合曝气池；Co)采用表面机械曝气器的完全混合曝气池1．经预处理的污水；2．完全混合曝气池；3．由曝气池流出的混合液；4．二次沉淀池；5．处理后污水；6．污泥泵站；7．回流污泥系统；8．排放出系统的剩余污泥；9．来自空压机站的空气管道；10．曝气系统及空气扩散装置；11．表面机械曝气器(5)纯氧曝气工艺纯氧曝气工艺(如图1．10所示)是活性污泥工艺的一种重要变形。它以纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。纯氧曝气采用密闭的池子。曝气时间较短，约1．5～3．Oh，MLSS较高，约4"～89／L。图1．10纯氧曝气池的构造纯氧曝气池中氧的纯度可达98％。在密闭的容器中，溶解氧饱和浓度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性能也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物19n1绪论充分发挥了作用。纯氧曝气的缺点主要是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。水池顶部必须密闭不漏气，结构要求高。如果进水中混入大量易挥发的碳氢化合物，容易引起爆炸。同时生物代谢中生成的二氧化碳，将使气体中的二氧化碳分压上升，溶解于溶液中，会导致pH值的下降，妨碍生物处理的正常运行，影响处理效率。因而要适时排气和进行pH值的调节。1．5研究背景河南省淇县动力源粮油贸易有限公司新建一座酒精生产厂，以玉米为原料生产酒精，然后以玉米酒精糟生产DDG，酒精生产规模为2万t／a。本设计方案主要是处理板框压滤后产生的压滤液及生产过程中的洗涤水、冲洗水、精馏塔底残留水等中低浓度废水，根据类似酒精企业的生产经验，酒精糟液经压滤后压滤液的水质组成见表1．3。中低浓度废水水质组成见表1．4。表1．3滤液水质成分酒精压滤液主要是微生物发酵的有机物质和胶状液体，其特点是有机物浓度高、温度高。如将其进行处理，在废水达标排放的情况下可以产生沼气进行利用，反之不经过任何处理直接排入水体不仅造成资源浪费，还会严重的污染水体环境。同时进行废水彻底治理是保障企业生存和发展的基本条件，因此进行酒精废水的综合治理是本企业的重要任务。本废水处理工程的设计方案工艺流程框图见图1．11。n1绪论图1．11废水处理工艺方案框图本废水处理工程主要由厌氧生物处理系统、好氧生物处理系统、污泥处理系统、沼气利用系统组成。采用的主要处理技术为内循环厌氧反应器(IC)厌氧生物处理技术和传统活性污泥好氧生物处理技术。1．6研究意义及内容1．6．1研究意义随着经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，我国酒精工业取得了迅速的发展，不过在酒精产量日益增加的同时，酒精废水的排放量也逐渐增大。而玉米废水又是一种高浓度的有机废水，如果得不到有效的处理，必然会对水体造成严重的污染。本研究是在与实际工程相结合的基础上，采用IC+传统活性污泥工艺处理玉米酒精工业废水，并在研究过程中深入地分析了Ic反应器和传统活性污泥工艺的反应机理、运行规律、影响因素，确定了一套比较合理的运行参数，为有效地处理玉米酒精废水提供了一定的理论依据，研究结果对玉米酒精废水的处理有着一定的理论意义和应用价值。n1绪论1．6．2研究内容本文主要研究了IC+传统活性污泥组合工艺处理玉米酒精废水，其内容主要包括以下几个方面：(1)分析研究了IC反应器和传统活性污泥工艺的工作原理和技术特点；(2)分析研究了Ic反应器在接种不同污泥处理玉米酒精废水时的启动和运行情况；(3)分析研究了传统活性污泥工艺的启动情况以及在启动过程中可能出现的异常现象及解决办法。n2IC反应器的启动研究由于大多数厌氧微生物对环境的变化较为敏感，且增值比较缓慢，使得厌氧反应器的启动时间较长，严重。因此，研究厌氧反应器的启动问题【30-321对厌氧工艺的推广和应用有着及其重要的意义。2．1IC反应器的启动理论研究一般认为，启动是指厌氧反应器在处理某种废水时从开始进水直至达到所要求的运行负荷的过程。但是由于厌氧菌(特别是甲烷菌)的增殖比较缓慢，使得厌氧反应器需要较长的启动时间，从而影响了厌氧工艺在污水处理中的推广和应用，被认为是厌氧反应器的一个不足之处。IC反应器的启动过程主要是反应器内污泥的颗粒化过程‘33。351，一般可分为以下三个阶段：(1)启动初期。初始启动期的主要任务是对污泥进行驯化，使接种的污泥逐渐适应所处理的废水的性质。这一阶段反应器的容积负荷一般低于2kgCOD／(m3．d)t361，采用间歇进水。一段时间后，所接种的污泥逐渐适应了该废水的水质，污泥去除有机物的能力也会逐渐增强，COD去除率逐渐升高，挥发酸浓度降低，产气比较稳定，反应器内的污泥也逐渐由开始较为松散的状态变为沉降性能良好的絮状。这时可以逐步提高进水的有机负荷。由于水的上升流速和逐渐产生的沼气的作用，种泥中一些细小的分散污泥在这一阶段将会被洗出反应器。(2)颗粒污泥出现期。这一阶段的主要任务是把絮体污泥逐步转化为颗粒污泥。经过启动初期以后，污泥已适应了该废水的性质并表现出一定的去除污染物的能力，这时开始逐渐提高有机负荷，使厌氧菌获得更多的营养物质。由于混合液上升流速和产气量的急剧增加，使得这个阶段絮状污泥的洗出量也跟着明显增大【371。而那些沉降性能较好的污泥中则会返回到反应器底部，开始产生颗粒状污泥。(3)颗粒污泥培养期。这一阶段的主要任务是要实现反应器内的污泥最大程度的颗粒化，从而使反应器达到设计容积负荷。n2IC反应器的启动研究2．2影响IC反应器启动的主要因素由于厌氧微生物对外界环境的要求比较苛刻，因此影响IC反应器成功启动的因素很多，主要包括：接种污泥的情况、废水水质和水量、温度、pH值、有毒物质、营养物质的配比等【3s】。2．2．1接种污泥IC反应器的处理能力在很大程度上决定于接种污泥的情况。一般来说，利用处理相同种类废水的厌氧反应器中的污泥作为IC反应器启动的种泥是最理想的，如果没有处理相同种类废水的污泥，则一般采用将几种不同来源的污泥混合后作为种泥。就是有处理相同废水的厌氧反应器中的污泥可利用的情况下，也可加入城市污水处理厂消化池的厌氧污泥，这样做的目的是为了增加反应器内厌氧微生物的种类。对反应器的启动和运行有一定的帮助，另外因为厌氧微生物的生长周期比较慢，所以在IC反应器的启动初期，需要接种足够的污泥量，大多数资料表吲391，IC反应器内污泥的接种浓度应不少于10kgVSS／m3，较多的接种污泥则可大大缩短反应器的启动时间，而过低的污泥接种量则会造成反应器启动初期污泥负荷过高，很容易产生酸化现象。2．2．2废水的性质低浓度有机废水有利于IC反应器的启动，所以一般要求废水的进水COD的浓度不高于5000mg／L，如若浓度较高，再进水前要先进行稀释。另外，废水中悬浮物的浓度对IC反应器的启动也会有较大的影响。一般应控制在2000mg／L以下。贺延龄等【40】研究证明，当反应器内悬浮物浓度超过3000mg／L时，就会有很大一部分滞留在反应器内，不能被冲走，对反应器的启动造成比较大的麻烦。Souza等削研究证明，当反应器内悬浮物浓度小于1000mg／L时，启动将会比较顺利的进行。2．2．3温度【42】温度是控制厌氧消化的主要因素。温度适宜时，细菌发育正常，有机物分解完全，产气量高。细菌对温度的适应性可分为低温、中温、高温三个区。低温消化：10．--．300c；中温消化：30--一35。C；高温消化：50．～56。C。在0．-一56"C的范围内，甲烷菌并没有特定的温度限制，然而在一定的温度范围内被驯化后，n2IC反应器的启动研究温度的变化就会妨碍甲烷菌的活动，尤其是高温消化对温度的变化更为敏感。因此在消化过程中要保持一个相对稳定的消化温度。2．2．4pH值适合甲烷菌生长的pH值范围约在6．5～7．5之间，如果pH值低于6或高于8，其生长繁殖将受到影响。在厌氧法处理废水的应用中，整个消化过程大多是在一个反应器里进行的，所以应维持产酸和产甲烷之间的平衡，为了避免产生过多的酸，应维持构筑物内的pH值控制在6．5～7．5的范围内。实际运行中对挥发酸的控制要比pH值更重要，因为酸量积至足以降低pH值时，厌氧处理效果已经显著下降了。挥发酸本身不毒害甲烷菌，但pH值的下降会抑制甲烷菌的生长。如pH值低，可投加石灰或碳酸钠，一般情况石灰不要加的太多，以免产生CaC03沉淀。2．2．5有毒物质主要的有毒物质是重金属和某些阳离子。因此必须严格控制进入厌氧反应器的工业废水中的重金属等离子的含量。2．2．6营养物质的配比厌氧微生物的生长繁殖需要按一定的比例摄取碳、氮、磷等微量元素。工程上主要控制进料的碳、氮、磷的比例，因此其他元素不足的情况少见。不同的微生物在不同的环境条件下所需的碳、氮、磷控制为(200"--'300)：5：1【43】为宜。此比值大于好氧法中100：5：11441，这与厌氧微生物对碳等营养的利用率较好氧微生物低有关。在碳、氮、磷的比例中，碳氮比对厌氧消化的影响更重要。2．3．1试验材料2．3材料和方法2．3．1．1废水的水质水量本试验废水采用淇县动力源粮油贸易有限公司玉米酒糟废水。玉米酒糟废水虽然可生化性强，但具有pH值低，COD浓度高，以及悬浮物、蛋白质含量n2IC反应器的启动研究高等显著特点。为了对玉米酒糟废水进行综合利用，车间排放的废水需先经过板框压滤，使废水中含有的高蛋白悬浮物质保留下来，经过烘干即可得到营养价值极高的饲料。经过压滤后的酒糟废水经调节池进入IC。该厂水质情况如表2．1。表2．1企业废水排放现状进水采用经沉淀处理后的酒糟废水。由于酒糟废水的浓度极高，在30000mg／L左右，不适合直接处理，因此在进入IC反应器之前需加入低浓度废水进行稀释，最终将进水COD浓度有效的控制在3000mg／L左右。此外，由于酒糟废水pH较低，对反应器的启动不利，因此需加入碳铵进行中和，调节到6．0左右。在正常运转时pH可以不用碱液调节，因为在发酵后期由于氨化作用，产生缓冲剂，使pH值上升，有自动调节作用【451。2．3．1．2试验装置试验装置为两座IC反应器，圆柱形钢结构，单罐容积为1500m3，直径10m，高20m，分别记为1#、2#罐。沿柱高设置4个取样口，分别为lm，2m，3m，4m。在主体上部建有一个4m高的气液分离器。反应器内壁用环氧树脂进行防腐，外壁作有保温层。2．3．1．3接种污泥1群IC反应器接种的污泥为辉县市百泉春酒厂厌氧絮状污泥，接种污泥浓度21．0kgSS／m3；2群IC反应器接种污泥为孟州酒厂厌氧颗粒污泥，接种污泥浓度14．4kgSS／m3。2．3．2试验测定项目及分析方法‘46】分析项目包括进出水pH、COD、SS、VFA，污泥形态和进液量等。各项目的分析方法如表2．2。26n2IC反应器的启动研究2．4设计进料负荷方案因为1群、2群IC接种污泥的性质不同，为了保证IC反应器快速的启动，两个反应器采用了不同的进料负荷方案。2．4．1I#IC反应器设计进料负荷方案根据微生物的生长特性，厌氧反应器的启动过程要历经微生物生长的适应期、对数期和稳定期【47】。因此在IC反应器的启动过程中宜采用以下3个阶段进行：(1)污泥投加完毕后，注入清水浸泡4,-,5天；(2)采用低浓度进水，将进水浓度控制在3000mg／L左右，保持进水浓度不变，逐渐增加进水量以提高有机负荷直至达到设计进水量，由于酒精废水显酸性，会使甲烷菌受到抑制，因此进水前需调整pn值；(3)保持进水量不变，逐渐增加废水浓度以提高有机负荷直至达到设计进水浓度。当IC反应器进水达到了设计的水质水量，产气量和出水指标都比较稳定，则表示反应器进入稳定运行期。反应器启动初始的污泥负荷应选用n2IC反应器的启动研究0．03-0．20kgCOD(kgVSS·d)t4引，玉米酒精废水的可生化性较好，接种污泥为辉县百泉春酒厂的厌氧絮状污泥，宜选用F0--0．05kgCOD／(kgVSS·d)。设进料浓度为C，进水量为Q，则进料有机负荷为M=CQ，每周增加1次进料量，有机负荷量提高20％，计算出不同进水浓度的进水量。其进料负荷方案如图2．1所示。350∞3()000拿25000功520000Dc)O15000翥1000050000⋯·⋯进水COD+容积负荷1815222936435057647178859299106时间(d)图2．1l“IC反应器启动运行的进料负荷方案12108蝗?《ER娶石。搀rO、簧吕4稍考02．4．22撑IC反应器设计进料负荷方案2撑IC反应器接种的为孟州酒厂废水处理站的厌氧颗粒污泥，因废水水质的相似，颗粒污泥无需驯化便能很快适应玉米酒精废水的水质，因此可以将玉米酒精废水经预处理后直接进入2撑IC反应器，逐渐增加进水量直到有机负荷达到设计容积负荷。2撑IC反应器启动运行的进料负荷方案见图2．2。n2IC反应器的启动研究小进水COD+进水容积负荷1357911131517192l23252729313335时间(d)2．5．1启动过程图2-22“IC反应器启动运行的进料负荷方案2．5IC反应器启动过程与结果分析2．5．1．11样IC反应器启动过程l群IC反应器于2008年6月25日至30日共接入辉县市百泉春酒厂厌氧絮状污泥约225t，含水率86％，VSS／SS约为0．61，罐内污泥浓度为21．00kgSS／m3，换算成VSS为12．81kgVSS／m3，达到设计要求。然后向反应器内注入清水，浸泡污泥4天，使其活化，开始按设计进料负荷方案进水。本次启动采取间歇脉冲进水方式，由于夜间进水不方便，将进水时间分布在6、10、14、18、22点，进料流速为40m3／h，水力负荷为0．5m3／m2·ht491。每天监测进出水指标，当VFA<400mg／L，pH>6．5，COD去除率>80％，且产气正常，按设计进料负荷方案逐渐提高进水量和容积负荷，进水负荷方案根据实际情况进行了一定的调整。该启动自2008年7月8日开始，至2008年11月1日结束，历时114天，容积负荷达到11．15kgCOD／(m3"d)，COD去除率达到90％以上，运行稳定，启动基本完成。2．5．1．22撑IC反应器启动过程29兮．￡Ea006号撂畦器肄*教住竹8640一善|一薹|伽善|o31窟覆II)^109—N岌n2IC反应器的启动研究2撑IC反应器于2008年8月1日至6日共接入孟州酒厂厌氧颗粒污泥约270t，含水率92％，VSS／SS约为O．81，罐内污泥浓度为14．4kgSS／m3，换算成VSS为11．66kgVSS／m3，达到设计要求。2群IC反应器直接注入预处理后的玉米酒精废水，由于污泥原先所处理废水的水质与现在的进水水质相同，因此大大缩短了污泥活化时间和启动时间。该启动自2008年8月8日开始，至2008年9月13日结束，历时36天，容积负荷达到12．16kgCOD／(m3·d)，COD去除率达到95％以上，运行稳定，启动顺利完成。2．5．2启动结果分析2．5．2．1l撑、梦Ic反应器的进水容积负荷随时间的变化情况1#和2#IC反应器的进水容积负荷随时间的变化情况如图2．3、2．4所示。1917253341495765738l8997105时间(d)图2．31“IC反应器进水容积负荷曲线30O864Ob．c_u／QoU眦)I√挺妪娶谗*制n2IC反应器的启动研究1357911131517192l23252。72931．3．3．35时间(d)图2．42“IC反应器进水容积负荷曲线由图2．3、2．4可以看出，启动初期，由于启动前用清水对I#IC反应器内絮状污泥进行了浸泡，并对进水进行了稀释，确保了进料负荷控制在了较为保守的范围之内；2群IC反应器则是采用了同为处理酒精废水的厌氧颗粒污泥，因此两反应器容积负荷随时间变化的幅度都不大，一段时间后，随着进水COD浓度的进一步提高，容积负荷的变化也随之有所增大。两反应器启动结束时，容积负荷可分别达到11．15kgCOD／(m3"d)和12．16kgCOD／(m3"d)，COD去除率均在90％以上，VFA和产气情况都比较正常，IC反应器运行稳定。2．5．2．21群、2撑IC反应器对COD的去除情况4O86401-^1●J，J^口．屯_＼8u锄)Iv椽斌醛谗繁稍n2IC反应器的启动研究3500031)0002目)c旧J曹20000o15000oU1000050000HH-⋯进水COD+出水COD+去除率1815222936435057647178859299106时间(d)图2．514IC反应器进、出水COD及COD去除率的变化曲线—一进水COD+出水COD+去除率1357911131517192123252729313335时间(d)图2．62”IC反应器进、出水COD及COD去除率的变化曲线从图2．5、2．6可以看出，l拌IC反应器启动共进行了将近4个月的时间，在启动开始后的前几天，出水COD的浓度都能维持在500mg／L以下，COD去除率也保持在了85％以上，之后在进水COD的浓度保持不变的情况下，出水COD浓度开始有所升高，其主要原因是由于启动前污泥先采用清水进行了浸泡，在启动开始后的前几天，IC反应器的出水为浸泡污泥的清水，所以COD浓度比较32^零v褂笾求伯∞∞阳∞∞∞{；；加∞o^零v褂餐求砌∞∞阳∞∞们{；；加竹o∞o∞31^J瓷暑vQoUn2IC反应器的启动研究低，COD去除效率也相对比较高。不过随着进水量的逐步增加，清水被置换完毕，出水COD开始逐渐升高，COD去除效率也有所降低。随着进水量的进一步增加，反应器开始有大量沼气产生，使污泥和废水得到充分混合，内循环随之形成，而污泥也逐渐适应了该废水的水质，出水COD又逐渐降低，去除率逐渐升高至80％以上。在随后的时间里，进水量仍然不断增加，而出水COD除个别点出现比较高的数值外，整体呈下降趋势，去除率最高可达95％。最后，进水COD的浓度增加到30000mg／L左右，而出水COD稳定在2000mg／L以下，去除率在90％左右。而2撑IC反应器在整个启动过程进水COD浓度都在30000mg／L上下波动，不过此波动对出水COD的浓度影响不大。从图2．6中可以看出，在第16天COD去除效率最高，去除率达到了96％，在第24天去除率最低，仅为85％，且引起了出水COD随之提高。三周后，出水COD维持1800mg／L左右。去除率达到了95％左右。2．5．2．31撑、2#IC反应器出水pH值与出水VFA的变化情况pH值是影响厌氧反应器启动的一个重要因素。厌氧菌尤其是产甲烷菌对pH值的变化很敏感，因此在厌氧反应器启动的过程中需要一个相对稳定pH值环境。非产甲烷菌对酸度没有产甲烷菌敏感，如果pH值有太大的波动，产甲烷菌的活性受到抑制而非产甲烷菌还可以继续代谢，会大致中间产物一有机酸的积累，进一步破坏反应器内的酸碱平衡，使产甲烷菌受到更大的抑制，最终导致启动失败。由于本研究中的处理对象为玉米酒精废水，而玉米酒精废水是一种酸性很高的有机废水，因此在反应器启动初期必须对进水pH值进行调控，所用方法是加入碳铵对其进行中和，调节到6．0左右。在正常运转时pH可以不用碱液调节，因为在发酵后期由于氨化作用，产生缓冲剂，使pH值上升，有自动调节作用。1#、2群反应器的出水VFA和出水pH值的变化情况见图2．7、2．8。n2IC反应器的启动研究～p出水pH值+出水VFA1815222936435057647178859299106时间(d)图2．714IC反应器出水pH和值出水VFA的变化曲线—卜出水pH+出水VFA1357911131517192123252729313335时问(d)图2．82#IC反应器出水pH和值出水VFA的变化曲线酋誉善*丑从图2．7、2．8可以看出在整个调试过程中pH值始终保持在一个比较稳定的水平上，而VFA的变化却十分明显，这说明VFA对环境酸度的敏感程度要远大于pH值，VFA更能准确快速的反映出反应器内部环境的变化，因此在实际的调试运行中常把VFA作为判断反应器内部酸碱平衡的依据【50】。34O0O0O柏{l；∞笱∞你伯∞o87654310I{口*罚^一／嚣暑v《d人繁习0筋砌调协∞o87654310}IA繁ffjn2IC反应器的启动研究2．5．2．41≠≠、2#IC反应器的产气情况在按设计进料方案进水后的第二天，沼气柜便又少量沼气产生，不过由于该工程1撑、2群IC反应器共用一个沼气柜，且在调试过程中产生的沼气由沼气柜直接被输送到锅炉房燃烧，因此很难对两个IC反应器的产气情况进行精确的分析。2．5．2．51群IC反应器COD去除率与温度和HRT的关系为了进一步研究影响IC反应器启动的因素，对IC反应器每天的温度和水力停留时间进行了记录，并分析了它们与COD去除率之间的关系，以1稃IC反应器为例，如图2．9、2．10所示。+COD去除率+HRT191725334l495765738l8997105时间(d)图2．914反应器水力停留时N-q面D去除率情况^Dv．L叱工7654310幻∞柏加o^零v褥凿玳Qoon2IC反应器的启动研究一_一COO去除率—◆一温度，_、p、-，越赠1917253341495765738l8997lU5时间(d)图2．101#反应器COD去除率与温度的关系由图2．9可以看出，随着Ic反应器进水量的不断增加，水力停留时间在不断减少。不过由于在水量增加的同时，微生物对废水中营养物质的去除量也在不断增加，因此HRT的减小但并未对COD的去除率产生很大的影响。启动结束后，HRT可以减小到了2．7d，而COD去除率却能维持在一个较高的水平，达到90％以上。温度对于厌氧反应器的启动和运行有着非常重要的影响【5¨。在本启动研究过程中，由于启动前对污泥用清水进行了浸泡，而清水采用的为地下水，温度比较低，为了使反应器尽快的启动，需将反应器内温度在较短的时期内提高上来，但温度的突然升高同样对厌氧微生物的生长产生负面影响，因此在提升反应器温度时需严格控制提升幅度，使其一天内变化不能超过2。C。1#反应器COD去除率与温度的关系可见图2．10。反应器内的温度从启动最初的20。C左右以每天不超过2。C的速度稳步升高到38。C左右后就趋于稳定了，COD的去除率也逐步升高。2．6厌氧生物处理系统运行的异常情况及对策厌氧反应器运行中容易发生的异常现象主要有：产气量下降、pH值降低、反应器酸化等。2．6．1产气量下降36帖加：8{；；筋加侣伯50864^摹v料篮誉oun2IC反应器的启动研究产气量是验证厌氧反应器正常运行的非常重要的指标。它可以从进入反应器的COD总量、COD的去除率等数据估算出来，实际产气量应当与估算值接近并维持稳定。造成产气量下降的原因很多，主要有以下几种：(1)有机物负荷变低：在其它条件正常的情况下，沼气的产量与废水中有机物的含量成正比，投入的有机物越多，沼气产量越多，反之，投入的有机物减少，则沼气产量越少。(2)甲烷菌活性降低：由于某种原因，致使甲烷菌活性降低，分解VFA速率降低，因而沼气量产量也随之降低。(3)反应器内温度下降：反应器内温度的下降也会造成沼气产量的降低。2．6．2pH值降低厌氧微生物对其活动范围内的pH值有一定的要求，产酸菌对pn值的适应范围较广，一般在4．5～8．0之间都能维持较高的活性。而甲烷菌对pH值较为敏感，适应范围较窄，在6．6～7．4之间较为适宜，最佳pH值为7．0--,7．2．因此，在厌氧处理过程中，尤其是产酸和产甲烷菌在一个反应器内时，通常要保持反应器内的pH值在6．5～7．2之间。当pH值降低较多时，应立即采取措施，一般采用投加碱源、减少或停止进液的方法来控制pH值的降低。2．6．3反应器酸化反应器酸化表现为：VFA值升高、pH值下降、产气量减少、COD去除率下降，直接影响了废水的处理效果。主要原因包括反应器温度过低，迸料负荷太高等。酸化后的恢复措施主要采用间歇进入清水洗出反应器内大量挥发酸的办法。恢复期只进清水，不进高浓度的有机废水，用清水置换出反应器中积累的大量挥发酸。恢复期比较长，大约持续一个月左右，对废水处理的影响较大，应尽量避免酸化现象出现。n3活性污泥工艺的启动研究3好氧的启动研究玉米酒精废水经过IC反应器的进行厌氧处理后，废水中的大部分有机物已被去除，有机物浓度大大降低，为了进一步改善出水水质使其达到排放传统仍需要进一步的好氧处理。本工程玉米酒精废水经IC反应器处理后，厌氧出水COD在la00mg／L左右，pH值在7．0左右，进入传统活性污泥系统中进行进一步的处理。3．1影响好氧系统启动的因素蹬2】3．1．1Do溶解氧(DO)是好氧生物处理中极为重要的水质指标。DO过低可使处理效果下降，DO过高会使能耗增加，一般可将曝气池出口处DO控制在2mg／L左右，生物膜法处理系统DO可略高。正常的生物处理系统，活性污泥混合液进入二沉池后因废水中有机物基本上消耗殆尽，故DO值不会有太大的下降；若进出二沉池混合液DO值差异较大，表明废水的处理深度尚不够，出水未达稳定化。在曝气池中进水的流量及浓度不变，但DO值较平时大幅度上升，表明进水中毒物含量过高或pH值有突变，导致微生物受抑制，耗氧量减少。3．1．2pH值活性污泥中的微生物由两性大分子有机物组成，对废水酸碱度的波动有较大的缓冲能力，但有一定的限度。一般要求进水的pH值控制在缸9之间，经驯化后进水pH值范围可略为扩大，但应避免pH瞬时突变造成冲击。3．1．3温度好氧活性污泥工艺的最适宜温度范围是15～30℃。3．1．4营养物质除了需要碳、氢、氧等基本物质外，还需要氮、磷等营养元素，且需要量n3活性污泥工艺的启动研究各不相同。3．1．5有毒物质当污水中含有对好氧微生物有抑制作用的物质时，活性污泥的降解有机物的性能将会降低甚至完全消失。常见的有毒物质有重金属、氰化物、硫化物、及氛、醇、醛等一些有机物。3．2材料与方法3．2．1水质水量玉米酒精废水经IC反应器处理后，厌氧出水COD在1800mg／L左右，pH值在7．0左右，进入传统活性污泥系统中进行进一步的处理。3．2．2试验装置曝气池有效池容为1000m3，分三廊道。3．2．3接种污泥所接种泥来源于该市城市污水处理厂的好氧污泥，污泥浓度3．09／L。3．2．4试验测定项目及分析方法[54-55】分析项目包括进出水COD、DO、温度、pH、SS、污泥情况等。各项目的分析方法如表3．1。表3．1主要分析项目及方法COD重铬酸钾法pH值温度DOSS、MLSSMIⅣSSSV30便携式多功能pH计玻璃温度计法采用便携式溶解氧仪测定103～105℃烘干称重法550℃灼烧减量法100mL量筒法污泥情况光学显微镜观察39n3活性污泥工艺的启动研究3．3活性污泥的培养所谓活性污泥的培养，就是为活性污泥中的微生物提供一定的生长繁殖条件，即营养物质、溶解氧、适宜的温度和酸碱度等，在这种情况下，经过一段时间就会有活性污泥形成，并且在数量上逐渐增长，并最后达到处理废水所需的污泥浓度。生活污水的培菌过程较为简单，可在温暖季节，先使曝气池充满生活污水，闷曝(即曝气而不迸污水)数小时后即可连续进水。进水量从小到大逐渐增加，连续运行数天后即可见活性污泥开始出现并逐渐增多。由于生活污水营养合适，所以污泥很快就会增长至所需的浓度，为了加快这一进程，还可适当增加培菌初期所需营养物的浓度，例如投加一些浓质粪便或米泔水等以提高营养物浓度，设有初沉池的处理系统可让废水超越初沉池而直接进入曝气池。培菌时期(尤其是初期)，由于污泥尚未大量形成，污泥浓度较低，故应控制曝气量，使之大大低于正常运行时的曝气量。对一些含有毒物质的工业废水，还可以投入一定量经筛选所得的菌种，或从废水流过的下水道里捞来的污泥，以利于以后的驯化。由于工业废水的水质及营养等原因，工业废水处理系统的培菌往往较困难。曾在实践中成功地采用过以下几种方式【53】：3．3．1采用数级扩大培菌根据微生物生长繁殖快的特点，仿照发酵工业中的菌种一种子罐一发酵罐数级扩大培养的工艺，因地制宜，寻找合适的容器，分级扩大培菌。例如1975年在上海金山石化总厂水质净化厂7．5万m3／d规模的处理系统中培菌，采用1500m3的混合检测池一一条曝气池一整个曝气池三级扩大培菌的方案。先在容积相对较小的混合检测池中培菌，投加厂生活区化粪池中的浓质粪便以增加废水的浓度和营养，随后以工业废水充满并按上述方法培菌。生成的污泥先贮存于曝气池中的一条廊道中，然后加以扩大，最后又用同样的方式将污泥再次扩大至整个曝气池。实践表明本法适用于规模较大的处理系统。3．3．2干污泥培菌取水质类型相同、已正常运行的处理系统中脱水后的干污泥作为菌种源进行培菌。例如取某袜厂染色废水处理系统中板框压滤后的干污泥作为安徽某印40n3活性污泥工艺的启动研究染厂活性污泥处理系统的菌种源。将占曝气池总体积1％左右的干污泥，加少量水捣碎，然后再添加工业废水和适量浓质粪便，按上法培菌，污泥很快形成并增长至所需浓度。由于干污泥易于运输，此法适合于邻近无生化处理系统的偏僻地区。3．3．3工业废水直接培菌某些厂的工业废水营养成分较全，如罐头食品厂、肉类加工厂、豆制品厂等，即可用这类工业废水直接培菌。另一类工厂的废水，虽然营养成分尚全，但浓度不足，培菌周期往往较长，对这类废水可适当增补一些如工厂中的废淀粉浆料、食堂的米泔水、面汤水(碳源)或尿素、硫氨、氨水(氮源)等营养，以加快培菌的进程。例如上海第三印染厂即以该厂印染废水再增补部分营养，顺利培养出所需的活性污泥。3-3．4有毒或难生物降解的工业废水的培菌对有毒或难生物降解的工业废水只能先以生活污水培菌，然后再用工业废水驯化。3．4好氧系统的启动过程与结果分析3．4．1启动过程曝气池于2008年9月7日至12日共接入该市城市污水处理厂的好氧污泥15t，含水率80％，曝气池内污泥浓度约为3000mg／L。该厂好氧系统启动过程记录如表3．2所示。41n3活性污泥工艺的启动研究表3．2该厂活性污泥系统废水处理运行调试记录日期处理系统运行状况、水质及生物监测与分析2008年9月13日9月15日．9月20日9月20日．10日lO号10月15日12月13日开始调试，先在曝气池内加入少量清水闷曝24小时，然后注入厌氧出水和部分清水将水位调至最大，开始曝气、沉淀。曝气和沉淀交替进行2小时，如此循环。每天排出一部分上清液并补充部分新鲜废水，逐步加大每天进入的新鲜废水量，此阶段先不进行排泥，同时监测曝气池内DO指标及出口处上清液COD及pI-I值指标，此时COD出水浓度比较低，在200mg／L以下，其主要原因是曝气池内清水还未被置换完毕。取曝气池混合液进行显微镜检测，沉淀絮体及上清液中有大量游离细菌(鞭毛虫等)存在，上清液混浊，沉淀性能不佳。因废水没有生物毒性或毒性较弱，故开始加快调试进程，进水量按设计流量的25％左右计，因污泥量较少，故采取污泥回流措施，取曝气池混合液取样镜检，发现絮凝周围及清液中游离细菌大量存在，出现少量游动型纤毛虫(尖毛虫)，表示生物演替过程正常。考虑到废水中氮、磷可能不足，决定人工投加氮源、磷源。投加量按进水量的BOD为准进行计算，即BOD5：N：P=100：5：l；逐步上升。取曝气池混合液镜检，游离细菌较少，游动性纤毛虫有较多出现，并发现钟虫，沉淀池污泥沉降较快，上清液较清，出水清澈。固着型纤毛虫和轮虫出现频率较高，活性污泥成长状况良好，水质监测出水COD稳定在200mg／L左右，COD去除率稳定在90％，SV达到30％，MLSS达到4000mg／L以上，调试工作基本结束。全面考察了废水处理系统运行状况，与厂方共同分析管理记录和各项指标，总结运行管理经验；结果表明，虽然室外气温已降到5℃左右，但由于原废水温度较高，并没有影响生化处理效果，实际运行的各项指标均达到了既定要求。该调试自2008年9月13日开始，至2008年10月15日结束，历时32天，调试结束后，COD去除率达到90％以上，系统运行稳定。3．4．2启动结果分析3．4．2．1进水量与COD去除率的关系IC反应器启动成功后，稳定运行阶段厌氧出水的COD在2000mg／L左右，活性污泥工艺进水调试方案以及进出水COD与COD去除率情况见图3．1、3．2。42n3活性污泥工艺的启动研究6050拿40ng盂30螽2010酋警、一8U025000一l⋯进水量l357911131517192123252729313335时间(d)图3．1曝气池进水量变化曲线一·一进水COD+出水COD十去除率1357911131517192123252729时间(d)图3．2曝气池进出水COD及其出去率变化曲线1009080，、摹70槲篮60稍5040如图3．2所示，好氧系统在启动初期，出水COD较高，COD去除率较低，随着启动的进行，活性污泥逐渐成熟，活性逐渐增强，出水COD逐渐降低，COD去除率逐渐升高，到活性污泥培养驯化成功，出水COD稳定在200mg／L左右，去除率大于90％，处理后出水水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978．1996)43n3活性污泥工艺的启动研究酒精工业二级排放标准。为了准确、客观地反映曝气池中活性污泥的生长情况，我们选取曝气池中MLSS和SV值作为每天的检测项目，下面为调试数据及分析。3．4．2．2曝气池中的MLSS增长情况曝气池中的MLSS增长情况见图3．3。135791113151719212325272931时间(d)图3．3曝气池中的MLSS增长情况从图3．3中可以看出，在培养的前几天，曝气池中MLSS增长很慢，其主要原因是：在培养初期，曝气池中的活性污泥凝聚性较差，且无机成分较多，沉淀池带出较多的小颗粒，一部分细小污泥流失。随着新鲜废水的增加，曝气池中的各营养成分充分，活性污泥处于高负荷期，MLSS稳定增长，开始排泥，最后MLSS稳定于4500mg／L左右。3．4．2．3曝气池中SV的变化情况曝气池中SV情况如图3．4所示。开始时，曝气池中SV的数值并不高，其主要原因是：在培养初期，曝气池中的活性污泥凝聚性较差，沉降性能不好。随着进水量的增大，活性污泥逐渐适应该类废水水质，SV值逐渐升高，通过计算可得SVI值在70．80之间，说明曝气池中活性污泥的凝聚和沉淀性良好。∞诣∞：5；∞筋加n3活性污泥工艺的启动研究13579111315171921232527293l时间(d)图3．4曝气池中的SV变化情况3．5好氧系统运行中的异常情况和对策I蹯581好氧系统在运行中会因进水水质、水量和运行参数的变化，使微生物种群出现异常，活性污泥性状变差，处理效果降低。运行中的异常现象可通过巡视、观察和定时对进出水的水质、污泥性状进行监测来及时发现，采取相应的措施予以调整使运行恢复正常进行。3．5．1活性污泥可能出现的异常情况及其对策定期对生物处理系统巡视j观察曝气池、沉淀池的运行情况，可根据以上讲到的污泥可能出现的异常现象的表现来初步判断问题所在，及时采取措施进行调整或进一步通过水质测定及其他方法来确定并解决问题。表3．2列举了巡视、观察中发现的污泥性状异常情况及对策。4543210n3活性污泥工艺的启动研究表3．2巡视、观察中发现的污泥性状异常情况分析及对策46n3活性污泥工艺的启动研究3．5．2水质及污泥性状测定中异常现象及其对策在平时的日常运行管理中，经常巡视、观察的同时，还应定时对进出水的水质及活性污泥的性状测定，定量地分析各种异常情况，以便尽快使系统恢复正常运行。表3．3列举了水质及污泥性状测定中发现的部分异常情况及对策f6l】。表3．3水质及污泥性状测定中发现的污泥性状异常情况分析及对策n4结论与建议4．1结论本文主要对IC+传统活性污泥工艺处理玉米酒精废水的启动情况进行了研究，主要得出以下结论：(1)本课题中采用IC+活性污泥工艺处理经板框压滤后的玉米酒精废水，COD去除稳定，去除率可达95％以上。(2)IC反应器无论是采用絮状污泥接种还是颗粒污泥接种都能被成功的启动，不过两者具有明显的差别。采用颗粒污泥接种时，可迅速提高进水负荷至设计容积负荷，启动周期短；采用絮状污泥接种时，进水负荷需逐步提升，启动周期长。(3)由于接种的污泥种类不同，IC反应器采取了不同的启动方案，1并IC反应器先进清水对污泥进行浸泡，再将稀释后的低浓度废水采用脉冲的方式进入；2撑Ic反应在直接进高浓度原水之前先对其PH值进行调节。都有效防止了反应器启动初期容易酸化的现象。4．2建议由于时间和条件的限制，本试验存在着众多不足之处。建议有条件的情况在可进行进一步的研究和探讨：(1)IC反应器只有4个取样口，且分布在lrn、2m、3m、4m位置，从而从一定程度上制约了对反应器不同高度污泥特性的研究。建议在有条件的基础上，在IC反应器不同的高度多设置几个取样口。(2)沼气在产生的同时被不断的输送到于锅炉房燃烧，因此很难对启动过程中Ic反应器的产气量进行精确的测定，从而也就无法研究温度、PH值等与产气量的关系。建议在以后的试验中，解决对产气量的监测问题，以便于试验的进一步研究。n参考文献白娟，郑姝卉，吴秋兰．水资源现状探讨【J】．现代农业科技，2007，12-l~2高廷耀．水污染控制工程tM]．高等教育出版社，1989应一梅．内循环厌氧生物反应器处理酒精工业废水的生产性启动研究【D】．郑州大学，2004王凯军，秦人伟．发酵工业废水处理【M】．化学工业出版社，2000，115～116B．L．MaiOveUaeta1．发酵工业【M】．1984，42：172-175赵雅光．内循环厌氧反应器生产性启动与运行特性研究p】．郑州大学，2007王勇．利用浓缩燃烧法处理高浓度有机废水技术的新进展【J】．广西轻工业，2002，3(3)：20～25乔建芬．玉米酒精糟液生产全干燥蛋白饲料(DDGS)【J】．山西食品工业，2002，3：21-22王侠，马振忠，张国柱等．采用DDG加沼气工艺综合利用酒精糟液【J】．酿酒科技，2000，4：74～76张超．厌氧好氧工艺设计处理酒精生产废水阴．污染防治技术，2006，19(2)：57-59买文宁，邢传宏，徐洪斌．有机废水生物处理技术及工程实例[M】．化学工业出版社，2008，4~1l连学林．常温UASB装置处理五粮液酒厂废水【J】．中国沼气，2001，19(4)：14"17陈志强，干利川，杨巧利等．UASB／生物接触氧化工艺处理玉米酒精废水【J】．中国给水排水，2008，24(24)：65～68Sanehez，P．F．，Cordoba，P．Sineriz，F．UseofmeUASBreaetorfortheanaerobieTreatmentofstillagefromsugareanemolasses[J]．Biot∞llIlology锄dBioen鲷1ee血g．1985，27(12)：1710~1716李红霞，王晓明，王永芳．DDG+UASB+SBR工艺在玉米酒精糟液处理中的实践【J】．酿酒科技，2005，6：91-93贾晓风．酒精废水综合处理技术及工程启动研究【D】．郑州大学，2003张振家，周伟丽，林荣忱．膨胀颗粒污泥床处理玉米酒精糟液的生产性试验【J】．环境科学，200l，22(4)：114~116胡彩静，代淑梅，李秋园．中温EGSB厌氧处理玉米酒精废水的工艺研究【J】．食品与发酵工业．2007，33(7)：88-90吴建华，刘锋，徐富等．玉米酒精废水的处理工艺与设计【J】．新疆环境保护，2006，28(1)：11-14赵希锦．IC+SBR组合工艺的酒精废水中的应用研究【D】．西南交通大学，2006刘广亮，买文宁，赵雅光．酒精废水处理工程实例【J】．工业用水与废水，2007，38(1)：86～88吴静，陆正禹，胡纪萃等．新型高效内循环(IC)厌氧反应器【J】．中国给水排水，2001，49，，，，，，，，∞U刁珂们习q刀跚研伽U列H口pH陋№p降p口nHn口犯口n参考文献17(1)：26～29【23】马溪平．厌氧微生物学与污水处理【M】．化学工业出版社，2005，13～16【24】虢清伟，杨仁斌，吴根义．内循环(IC)厌氧反应器的发展与应用【J】．云南环境科学，2004，23(1)：400-43【25】PereboomJ．H．F．SizedistributionmodelformethanorganicgranulesfromfullsealeUASBandICreactors[M]．WaLSci．Teeh．，1994，30(12)：211-221【26】Habets，L．H．A．．Anaerobictreatmeniofinulineeflkuentinaninternaleireulationreactor[J]．Wat．Sei．Tee．，1997，35(10)：18虬197【27】买文宁，邢传宏，徐洪斌．有机废水生物处理技术及工程实例【M】．化学工业出版社，2008，18-19【28】周雹．活性污泥工艺简明原理及设计计算【M】．中国建筑工业出版社，2005【29】周雹，周丹．活性污泥工艺的设计计算方法的探讨【J】．中国给水排水，2001，17(5)：45～49‘【30】Habets，L．H．A，EngelaarAJHH，GroeneveldN．Anaerobictreatmentofinulineeffluentinaninternalcirculationreactor[J]．Wat．Sci．Tech．1997，35(10)：189．197【3l】J．H．F．Pereboom．SizedistributionmodelformethanogenicgranulesfromfullscaleUASBandICreactors[J]．Wat．Sci．Tech．1994，30(12)：211-221[32】DriessenW，YspeertP．Anaerobictreatmentoflow，mediumandhighstrengtheffluentintheagro-industry[J]．Wat．Sci．Tech．1999，40(8)：221—228【33】胡纪萃．试论内循环厌氧反应器【J】．中国沼气，1999，17(2)：3．-一6【34】邵希豪，喻俊，范国东等．内循环厌氧反应器(IC)探讨【J】．中国沼气，2001，19(1)：27～28，33[35】吴静，陆正禹，胡纪萃等．新型高效内循环(IC)厌氧反应器【J】．中国给水排水，2001，17(1)：26～29【36】LettingaG，FieldJ，vailLierJ，ZeemanG，HulshofrPolLW．Advancedanaerobicwastewatertreatmentinthenearfuture[J】．Wat．Sci．Tech．1997，35(10)：5-12【37】chenkH，WiemannM，HegemannW．AnaerobicTreatmentofTanneryWastewater、)lrimSimultaneousSulphideElimination叨．Wat．Res．，1998，32(3)：774～780【38】周律．厌氧生物反应器的启动及其影响因素【J】．工业水处理，1996，16(5)：I-3【39】郑平，冯孝善．废物生物处理【M】．高等教育出版社，2006【40】李君嘉．生物技术在工业废水处理中的应用．环境科学与技术，1993，3：13～16【41】SouzaME．CriteriafortheutilizationdesignandoperationofUASBreactors．Wat．Set．Techn01．1998，18(12)：55【42】胡纪萃，周孟津，左剑恶等．废水厌氧生物处理理论与技术(第一版)【M】．中国建筑工业出版社，2003，13"--17【43】周律．厌氧生物反应器的启动及其影响因素【J]．】：业水处理，1996，16(5)：10～12【44】徐亚同．废水生物处理的运行和管理【M】．上海：华东师范人学出版社，1989，23-25【45】王林山，吴允等．生产性IC反应器处理啤酒废水启动研究【J】．环境导报，1998，(4)：22．2450n参考文献【46】国家化境保护总局等．水和废水水质监测分析方法【M】．北京：中国环境科学出版社，2002，102．104，105．107，211-213，279-281．应一梅．内循环厌氧反应器处理酒精工业废水的生产性启动研究【D】．郑州大学，2004周律．厌氧生物反应器的启动及其影响因素【J】．工业水处理，1996，16(5)：1"3吴唯民．厌氧升流式污泥层(UASB)反应器的设计及启动运行要点【J】．水处理技术，1986，12(3)：177-182．唐受印，戴友芝，王大晕等．废水处理工程【~q．化学工业出版社，2004，315．317．阮文权．废水生物处理工程设计实例详解【M】．化学工业出版社，2006，28．30．纪轩．废水处理技术问答【M】．中国石化出版社。2003，145～146张自杰．排水工程[M】．第四版(下册)．北京：中国建筑工业出版社，2000，94-440魏复盛．水和废水监测分析方法指南【M】．中国环境科学出版社，1990国家环保局。水和废水监测分析方法(第三版)【M】．中国环境出版社，1989，354---356樊新生，林王春．升流式厌氧污泥床．接触氧化工艺在酒精废水处理中的应用叨．环境工程，2005，23(2)：21---23PojolR，et．Biologicalfoaminactivatedsludgeplants：characterizationandsituation[J】．WatRes，1991，25(11)：1399—1404李探微等．活性污泥中原生动物的特征和作用[M】．给水排水，2001，27(4)：24～27张波．活性污泥处理厂中生物泡沫的特性几状况【J】．北方环境，1995，(4)：40．44李探微等．活性污泥法的生物泡沫形成和控制【J】．中国给水排水，2001，17(4)：73～81【61】徐亚同，黄民生．废水生物处理的运行管理与异常对策【M】．北京：化学工业出版社，2002：144．15551刀司明伽U刁如卅习q刀跚明伽H陋陋陋眵芦口陋陋降陋№n致谢致谢时光如梭，不知不觉中三年硕士生活已经接近尾声，回想这三年来的点点滴滴，才发现要感谢的人实在是太多太多。而本论文作为硕士阶段学业的总结，每一章节都离不开导师、同学和朋友们的热心帮助。首先衷心感谢导师买文宁教授三年来对我在学>-j、科研、生活上的指导和帮助。从论文的选题、资料的收集、启动调试方案构思、确立及实施，到论文撰写的整个过程，始终得到了买老师悉心指导。买老师敏捷的思维、渊博的知识和严谨务实、一丝不苟的治学态度让我获益匪浅，使我在硕士学>--j期间各方面能力都有了很大的提高。买老师严于律己、宽以待人的做人原则，平易近人的为师作风令我终身难忘。在此，向辛勤培育了我三年的恩师致以崇高的敬意和最真挚的感谢。在试验启动运行的过程中，研究室的代吉华师兄帮助我解决了许多难题，在此表示诚挚的感谢。同时要感谢沈小华、史明、胡雪利、牛娜、梁家伟、武彦巍、王娟，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。最后感谢我的家人对我求学多年来的关心和照料，感谢他们对我的理解和支持，使我顺利完成了硕士研究生的学业。