用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理家禽屠宰废水

用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）处理家禽屠宰废水摘要：通过添加三种不同类型的牛粪培养液来研究，利用改变生物需氧量（BOD5），从而确定从家禽屠宰废水中去除的有机物质，用酵母提取物或水力停留时间作为变量，用生物需氧量（BOD5）的减少作为响应向量，在3-1反应堆里，从家禽屠宰废水中去除95%的BOD5，得到有机加载率高达31公斤的没有拾取稳定性的BOD5m-3d-1。

这95%的BOD5是在25-39℃之间，水力停留时间为3.5-4.5h之间得到去除的，微生物财团在反应器中的生长遵循着一级动力学定律，即恒定生长速率常数比为0.054h-1，得出的结论是，一个牛粪培养液的接种物中添加营养物和酵母提取物，允许在环境温度和四小时的水力停留时间下，从家禽屠宰废水中去除95%的生物需氧量，大幅降低了可能对环境造成的危害。

1.介绍生物技术最为重要的应用之一是通过处理工业废水和处理城市废水来减少环境污染。

在工业废水，家禽、猪或牛屠宰场的废水中含有脂类、蛋白质、血液和其他有机物质。

如果未经处理直接排向河流和小溪，可能会导致环境破坏。

加工一只供人类食用的鸡，需要的用水量是10-12L。

因此，在家禽加工厂的整体用水量是相当可观的。

60%的水转化为废水时的ph 值在6.1和7.1之间，一个生物需氧量（BOD）在4500-12000mg/L之间，并且一个固体的大部分比例主要是凝结的血液（超过40%）和高脂肪含量。

该废水中的剩余部分是通过这一过程竞争取胜从而失去的。

大部分的家禽废水是利用物理化学方法处理，需要大量的化学物质和能量来对污水进行干燥，每升污水能够产生20g的污泥。

污泥的沉积是困难的，因此限制了这种技术的使用，为了减少所产生的生物固体，一个更好的选择可能实力用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）进行的一种厌氧消化。

在上流式厌氧污泥床反应器（UASB）反应的过程中，净化废水时厌氧细菌转化为有机物质甲烷、二氧化碳和生物质能量。

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）系统拥有着众所周知的高容积反应率，良好的CH4产生率和低污泥产生量，这些使得该方法在经济上和技术上具有一定的吸引力。

自从1992年以来，对上流式厌氧污泥床反应器（UASB）在直接处理污水的适用性上进行了测试。

在巴西、印度尼西亚、印度和哥伦比亚的调查表明，在热带条件下生化需氧量降低百分之七十五是有可能的，在更寒冷的地区，百分比有所降低。

由于上流式厌氧污泥床反应器（UASB）方法对于国内和工业废物的实际处理能力，在初步研究中，我们调查了用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）处理家禽屠宰废水的性能。

具体地说，我们研究了不同类型的培养液，它们对反应堆性能的影响，通过BOD5的减少量来确定，一个全因子实验设计被应用，要考虑温度、培养液的种类和水力停留时间作为主要变量，对向量BOD5减少的影响。

2.方法2.1废水在塞拉，废水的起源，源自于家禽屠宰公司。

废水容器是分开的，它是从有更好的残留物，如羽毛、骨头和肉的废水容器中提取抽样的，在俩周时间里每六小时进行采样。

每天总共获得有一百升，进行均质和化学、微生物学的分析。

2.2家禽屠宰废水的预处理在Bachoco S.A. De C.V.的简介中，屠宰废水的收集池平均为185.5M3，尽量的去减少废水波动这一特性，从而为后续处理提供最佳的条件。

在盆地均衡的保留时间为十二到二十四小时之间。

2.3污泥激活过程和处理三种不同的接种物的生产和对他们进行的适用性测试如下：A.取自均衡盆的十升家禽屠宰废水被添加到十五升的密闭的玻璃容器中，玻璃容器装有脱气出口装置，并静置。

在五天之后，浓缩屠宰废水中的50%被新鲜的屠宰废水和奶牛粪便所代替，添加的速度为5g/L。

在三天后，将每升十克的酵母提取物加入到该混合液中。

B.从均衡盆取出十升家禽屠宰废水，将它们加入到十五升的密闭容器中，玻璃容器装有放气装置，并静置。

五天之后，浓缩家禽废水的50%被替换为新鲜的家禽屠宰废水，并在三天之后，在五十毫克氯化铁，十五毫克的钡酸钠，二十毫克的氯化钴和十毫克的氯化中加入作为解决方案中的一部分的一升液体。

C.从均衡盆取出十升家禽屠宰废水，将它们加入到十五升的密闭的玻璃容器中，玻璃容器装有放气装置，并静置。

五天之后，浓缩家禽屠宰废水的50%被替换为新鲜的家禽屠宰废水，一升的新鲜废水被五克奶牛粪便，五十毫克氯化铁，十五毫克的钡酸钠，二十毫克的氯化钴和被事先加入到混合物中的十毫克的氯化镍所改变。

三十六个小时过后，酵母提取液（每升家禽屠宰废水中有十克的酵母提取物）被补充加入。

2.4反应堆的特点玻璃管式生物反应器，长度为85cm，内侧直径6.7cm，外侧直径为9cm，并且3-1工作容积操作在连续流动模式下被使用。

三个ph传感器分别被安装在生物反应器中，同时它的温度被循环水槽的套用蠕动泵进行控制，每一到五小时进行子取样，并对化学需氧量COD 和生化需氧量BOD5进行分析。

2.5在生物反应器中的实验过程一个析因实验设计L9（34-1），一式三份，用作调查水力停留时间、温度和接种物种类对减少有机材料的影响，通过家禽屠宰废水（表格一）中的生化需氧量（BOD5）的变化来确定。

通过利用ODYSI仪器（型号50-B-1LL，产地美国）在20℃下，5天前和5天后的孵化来确定生化需氧量BOD5。

BOD5被定义为：BOD，mg/L = (D1-D2) / P (1)BOD，mg/L =[(D1-D2)-(B1-B2) f ] / P (2)(检测水和废水的标准方法)表格一因子实验设计（33），用来调查家禽屠宰废水在上流式厌氧污泥床反应器（UASB）中关于水力停留时间、温度和培养液类型的影响。

D1=立即制备之后的稀释样品的溶解氧（mg / L）D2=在20℃下，稀释样品在5天孵化后的溶解氧（mg / L）P=十进制下的样品体积分数B1=潜伏期（四天）之前的种子的控制溶解氧B2=潜伏期（四天）之后的种子的控制溶解氧还有，F=稀释种子在种子控制中的种子比例=稀释样品中的种子与种子控制中的种子的比该生物反应器中接种子类型A、类型B、类型C这三种类型的百分之十的培养液（0.3升），响应变量是生化需氧量（BOD5），所有的统计分析都来自于国家统计。

2.5.1启用该反应器以对应着2.38小时的水力停留时间（HRT），通过每小时11次的速率连续进料被启动。

这种高负荷率允许逐渐适应的生物负荷率，同时防止微生物和生物固体被洗出。

然而，一个扩大了工业水平的系统将需要一个调整的水力停留时间（HRT）。

渗透流速稳步下降的同时，保持连续的增量之间的时间间隔保持不变。

时间间隔被定义为，流出物中COD 的浓度和VFA 的值稳定时，从每一个操作条件下所得到的，这一步一步的生物负荷的增长使生物不断适应。

3.结果与讨论家禽屠宰废水的物理化学分析经过连续15天的每天分析，表明大部分的参数都超过国际对于污水排放的限制。

（表格二）废水中的主要污染物是有机质BOD 5，范围在4500到8700毫克每升之间，超出美国环保总署制定的标准十到二十五倍。

（2002年）因此，有机材料不得不在排水系统废水排放之前或者作为灌溉水使用之前减少。

其他污染物如脂肪、油和表面活性剂也超过了美国环保局的规范。

（2002年）平均BOD 5：COD 的比例为0.75，使用图1中的数据计算的。

一个高于0.6的值表明生物处理比物理化学更好地去除了污水中的有机物。

在间歇反应器的研究中要克服很多存在的问题，和模拟废水处理的过程，流动反应器在动力学研究中被广泛应用。

一般来说，在流动反应器中宏观物质守恒是（在反应器中的积累率）=（输入率）-（产出率）+（反应速率）如果我们再考虑充分完全反应，在反应器中的浓度等于出水浓度，生物量和底物的物料守恒分别是V （dtdx ）= Q 0X 0-Q 0X +V （生物质形成的速率） （4） V （dt ds ）= Q 0S 0-Q 0S +V （底物消耗率） （5） 由于底物被消耗，，底物消耗率在本质上是负的，如果稳态条件被维持，物料平衡公式（5）将变成-（底物消耗率）= Q 0V(S 0-S)=(S 0-S)/θ （6）其中，θ为新鲜的停留时间；S 0为BOD 5的0次幂；S 为BOD 5；Q 0为体积流量在完全混合反应中由于动力学的一阶，我们可以得到，-（底物消耗率）= K 0S （7）将公式（6）被公式（7）取代，给出(S 0-S)/θ= K 0S （8）去除BOD 5，给出了公式（8）中K=0.2714/h ，水力停留时间的相关系数R 方=0.975（表格五）。

去除BOD 5的动力学表明有机物质降级所需时间取决于BOD 5的浓度，进而可以通过动力学一阶（图二）进行说明。

接种A 的启动时间是18-28天，接种B 是7-15天，接种C 是2.5-5天。

使用第三种接种方法的启动时间小于那些文献中报道的类似的生物反应器。

通过高细胞繁殖负载获得的低启动时间，表明，该系统可以支持更多的有机负荷，并在更短的时间有效的去除它。

在这个实验室实验中获得的去除BOD 5的最大数据将促进规模化的工业生物反应器的设计。

在实验6中，第9组，第15组合第18组（表格三），活着最大的去除BOD 5的数据。

方差（ANOVA ）分析表明，工艺水力停留时间（A ），温度（B ），接种型（C ）和CxC显著影响去除BOD5的是接种物类型（表4）。

通过对表面反应和阶乘图形的分析，可以选择每个变量的值，来得到去除BOD5量最大（图3和图4）的值。

表面影响曲线表明。

在高温下和中间的水力停留时间下，去除BOD5是最优的（图4A）。

在4小时的水力停留时间下，最好的接种物类型是3（图4B）。

其他俩种类型的培养液没有有效地降低BOD5为类型3没有减少或增加水力停留时间。

培养液类型3，在最高温度下导致最大的去除BOD5，其他俩个接种类型并不是那样有效地降低BOD5也没有降低温度（图4C）。

做了最佳参数的确认实验，并证实，随着水力停留时间为4h，培养液类型3，温度35℃得到降低BOD5的值增加了2.1%，4小时的水力停留时间少于Rao等人报道的同类污水处理（1999年），在这之前没有报道过培养液类型3可以去除BOD5 95-97%。

在35℃时得到BOD5的最佳去除点。

然而，在35℃维持生物反应器是经济的不可持续性考虑，这意味着在墨西哥这一部分，即塞拉亚，每年的室外温度是20℃。

在25℃重复确定实验，这个温度在UASB反应器中获得。

温度的改变对BOD5的去除影响最小，在25℃时得到BOD5的去除率为95.6%，由Lettingo（1979年）等人报道在厌氧过程的业务范围（表6）。

得出的结论是，培养液类型3来自牛粪添加酵母提取物和营养物质，在4.5h 这个短的水力停留时间，在环境温度大幅度降低时地表水可能污染，家禽屠宰废水BOD5的去除率为95%。