糖蜜酒精废水微氧厌氧生物脱硫

糖蜜酒精废水微氧厌氧生物脱硫3解庆林　李亚伟　李丽芳(桂林工学院资源与环境工程系,广西541004)摘要　糖蜜酒精废水属于富含硫酸盐的高浓度有机废水,采用微氧厌氧生物脱硫技术进行处理。

在同一反应器中先利用硫酸盐还原菌(SR B )将糖蜜酒精废水中的硫酸盐还原为硫化物,然后利用无色硫细菌(CS B )在微氧状态下将硫酸盐还原产物———硫化物氧化成硫单质,消除了硫化物对产甲烷菌的毒害作用。

研究结果表明,此工艺脱硫效果显著。

关键词　微氧厌氧　硫酸盐还原　生物脱硫　糖蜜酒精废水3教育部留学回国人员科研启动基金(教外司留20022247)和教育部科技重点项目(教技司2002202119)联合资助0　引言糖蜜酒精废水是富含硫酸盐的高浓度有机废水,在进行厌氧生物工艺处理时,会生成大量对产甲烷菌有毒性作用的硫化物,降低甲烷产率。

为了控制硫化物毒性,人们提出了多种方法[124],但这些方法都不理想。

近来研究表明:无论是在厌氧微环境中还是分散的悬浮状态下,厌氧菌均可与好氧菌共存,而且污泥可呈现出高的产甲烷活性[5]。

Z itomer [6]对厌氧F BR反应器和微氧F BR 反应器进行比较研究发现,处理高浓度S O 2-4废水的微氧F BR 反应器比厌氧F BR 反应器C OD Cr 去除率高出60%以上。

K hanal [7]在以葡萄糖为碳源、K 2S O 4为硫酸盐源的人工配水条件下,利用ORP 控制系统,进行了调节供氧量的硫化物在线控制的研究。

结果表明,在废水的C OD Cr 为10000mg ΠL 、S O 2-4浓度为5000mg ΠL ,通过微氧使氧化还原电位控制在-230～-180mV 时,溶解态和气态硫化物全被去除,甲烷产率提高到了5613%,这表明在微氧厌氧处理含高浓度硫酸盐废水时通过ORP 控制进氧量在线控制硫化物是可靠的。

但多数研究均为人工配水实验,直接利用实际废水开展的研究较少。

在国内,董春娟等人[8]分析了微氧产甲烷系统的工艺特点,指出由于加入适量氧而使厌氧菌、好氧菌、兼性菌等共存于同一反应器中,协同代谢污染物,使系统出水C OD Cr 低、污泥产量少、抗冲击负荷能力强,同时能使毒性和难降解物质彻底降解。

李亚新等[9]以人工合成含硫化物废水为进水,以陶粒为填料,通过无色硫细菌生物膜反应器开展了硫化氢氧化生成单质硫的实验,硫化氢的去除率可达87%以上。

本研究以广西某公司的糖蜜酒精废水为实验对象,重点探索微氧厌氧条件下使硫酸盐形成单质硫,为后续厌氧处理工艺消除硫酸盐影响的途径。

1　材料与方法111　实验材料实验所用废水水质指标见表1。

实验过程中,根据需要将原水用自来水进行稀释。

表1　原水水质指标mg ΠLCOD Cr BOD 5S O 2-4SS 130000800008500200 实验主要设备:微氧厌氧反应器,以UAS B 为主体设备,附设氧气供给和循环收集气体装置而成,用于糖蜜酒精废水除硫。

112　实验方法工艺流程见图1。

硫酸盐还原、硫化物氧化和产甲烷三位一体,在微氧厌氧反应器中同时进行,大部分硫酸盐和有机质被同时去除,并可生成单质硫。

图1　工艺流程示意图2　实验结果和分析微氧厌氧生物脱硫实验共包括3个阶段:污泥培养阶段、反应器启动阶段和反应器运行阶段。

71环　境　工　程2006年8月第24卷第4期211　污泥培养阶段为成功培养出同时富含产甲烷菌(MP B)、硫酸盐还原菌(SRB)和无色硫细菌(CS B)3菌种并具有较高活性的污泥,首先对污泥进行初期培养,先驯化出富含MP B和SRB的污泥;然后再将污泥驯化成同时富含MP B、SRB和CS B3菌种的污泥。

21111　富含产甲烷菌和硫酸盐还原菌的污泥初期培养A、B两个相同的容器中各放置厌氧消化污泥6000g在室温下进行培养,以NaHC O3调节pH值至710,培养时间为2周。

21112　富含产甲烷菌、硫酸盐还原菌和无色硫细菌的污泥后期培养CS B的生活条件较广泛,在有氧存在的条件下, CS B能氧化硫化物并从中获取生长活动所需的能量。

若控制反应条件,即维持一定的微氧状态,CS B在环境中可大量生长,并将硫酸盐的还原产物硫化物氧化为单质硫。

本实验在室温下向A容器中通入适量氧气进行污泥培养,培养时间为1个月。

培养过程中,每2d取样分析1次,与B容器污泥培养实验结果进行C ODCr、硫酸盐去除率的对比。

当逐渐增加废水中有机质和硫酸盐浓度时,A容器中C ODCr去除率可保持在30%以上,B容器C OD Cr去除率约为15%;A容器的S O2-4去除率为50%左右,与B容器S O2-4去除率相当;A容器的出水S2-浓度约为20～40mgΠL,而B容器出水S2-浓度高达40～100mgΠL。

由实验结果可知,与B容器的去除结果相比,A容器的C ODCr去除率较高,出水中S2-浓度较低,且有淡黄色硫颗粒产生。

取A容器中少量污泥进行镜检得知,细菌类别主要为脱硫弧菌、甲烷杆菌和硫杆菌。

可见,维持一定的微氧厌氧条件,不仅可使CS B 大量繁殖,而且在废水中硫化物浓度得到有效控制的基础上,MP B和SRB同样可大量生长在此环境中。

212　启动阶段将A容器中初期培养的污泥接种至微氧厌氧生物脱硫反应器,接种污泥量为6L,(TSS=20135gΠL, VSS=10156gΠL)。

反应器启动为连续运行。

反应器运行温度为30℃,HRT为24h,进水pH值为610, C OD Cr启动负荷为5195kgΠ(m3・d),S O2-4启动负荷为014kgΠ(m3・d)。

启动过程中定期向反应器中通入氧气,测定仪监控反应器内ORP为-250～-220mV。

每2d取样分析1次,分析结果如图2所示。

图2　启动期COD Cr及S O2-4去除结果由图2可看出,反应器自接种污泥后,开始阶段C OD Cr和S O2-4去除率均较低,大约1周后C OD Cr和S O2-4去除率开始呈现增长趋势;2周后,反应器运行较稳定,C ODCr去除率达50%,S O2-4去除率达80%,这表明反应器内SRB和MP B生长及繁殖情况均良好。

在反应器运行较稳定时,出水中S2-浓度为20～30mgΠL;收集气体中H2S含量较低,约为2%;出水中测出的单质硫浓度为25～30mgΠL,单质硫生成率为20%～25%,约为理论生成率的60%,这主要是由于未考虑反应器内壁附着和存于污泥中的硫颗粒的缘故,从而造成实测值与理论值之间的差别。

但该实测值可基本反映单质硫的生成情况和反应器内的CS B 的生长情况。

213　运行阶段在反应器启动运行较稳定后,进入负荷运行期,使进水的C ODCr负荷由8kgΠ(m3・d)提高至27kgΠ(m3・d),进水的S O2-4负荷由015kgΠ(m3・d)提高至118kgΠ(m3・d)。

控制温度为30℃,ORP为-230mV左右。

实验共运行6周,每2d对监测项目进行分析1次。

分析结果见图3和4。

图3　负荷期反应器COD Cr去除结果由图3可看出,维持HRT为24h,通过逐步增加81环　境　工　程2006年8月第24卷第4期进水C OD Cr 浓度提高负荷,当进水C OD Cr 浓度由8000mg ΠL 提高到13000mg ΠL 时,出水C OD Cr 浓度约为8000mg ΠL ,C OD Cr 去除率可稳定在40%左右。

此后,维持进水C OD Cr 浓度为13000mg ΠL ,通过降低HRT 进一步提高负荷。

当HRT 为20h ,进水C OD Cr 负荷为16kg Π(m 3・d )时,C OD Cr 去除率保持在40%左右;当HRT 为16h ,进水C OD Cr 负荷为20kg Π(m 3・d )时,C OD Cr 去除率低于30%,并开始随HRT 的降低而呈下降趋势。

其原因是反应器内参与生化反应的微生物种类较多,不同种类的微生物要求的HRT 不同,当减小HRT 时,硫酸盐的还原产物硫化物浓度增长较快,相对转化为单质硫的比例减小,造成反应器内硫化物浓度过高,从而抑制MP B 的生长,降低C OD Cr 去除率。

1—气体H 2S 含量;2—出水S 2-浓度;3—S 0生成率;4—S 0浓度;5—出水S O 2-4浓度;6—S O 2-4去除率;7—进水S O 2-4负荷;8—HRT 。

图4　负荷期反应器硫酸盐迁移转化结果从图4可看出,通过增加进水S O2-4浓度提高负荷,进水S O 2-4浓度由460mg ΠL 增加到920mg ΠL 时,S O 2-4去除率较稳定,达80%以上;出水S 2-浓度约为40mg ΠL ;循环气体中H 2S 气体含量约为5%;出水中S 0浓度在40～130mg ΠL 之间,并随进水S O2-4浓度的增加呈明显上升趋势。

运行稳定时,S 0生成率达30%。

由此可见,控制反应器内的微氧状态,可以使大部分硫酸盐还原为硫化物,而生成的硫化物大部分被氧化为单质硫。

从图4还可看出,通过改变HRT 进一步提高负荷,当进水S O 2-4负荷为115kg Π(m 3・d )时,S O 2-4去除率可保持在80%以上;气体中H 2S 气体含量稍微增加,约为6%;出水S 2-浓度明显增加,达80mg ΠL ;单质硫生成率有所降低,约为20%,并随HRT 的降低而呈下降趋势。

这表明通过改变HRT 提高运行负荷,对S O 2-4去除效果的影响较小,而对单质硫生成率的影响较大,因为降低HRT 时,反应器内硫化物的浓度增长较快,CS B 不能及时将其转化为单质硫,大部分硫化物随出水排出,导致出水中硫化物浓度增加,单质硫的生成率则相对下降。

3　结论(1)经过驯化培养,可以得到同时富含MP B 、SRB和CS B ,并具有较高活性的污泥。

在微氧厌氧条件下将硫酸盐转化为单质硫是可行的。

(2)在温度为30℃,ORP 为-230mV 左右,进水pH 值约为610的条件下,糖蜜酒精废水经过自来水稀释,当进水C OD Cr 负荷为16kg Π(m 3・d ),S O 2-4容积负荷为113kg Π(m 3・d )时,C OD Cr 去除率可保持在40%左右,S O 2-4去除率达80%以上,单质硫生成率约为30%。

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还原硫酸盐产物硫化氢生成自然硫.城市环境与城市生态,2002,15(5):427.作者通讯处　解庆林　541004　广西桂林市建干路12号　桂林工学院资源与环境工程系电话　(0773)5896271E 2m ail xqinglin @2005-08-30收稿91环　境　工　程2006年8月第24卷第4期TEST OF A m O n I NTEGRATI VE BIOREACTOR FOR WASTEWATER TREATMENTLiu Changqing Zhang Yalei Zhao Jianf u et al (7)…………………………………………………………………………………………Abstract The bench 2scale study on A m O n integrative process was discussed.The result shows that A m O n integrative process has high efficiency of rem oving C OD Cr and nitrogen ,and the concentration of C OD Cr ,NH 32N and T N in effluent reaches the national effluent ernission standard.A m O n integrative process has widespread prospect for application and high value for further research.But the process has poor efficiency on TP rem oval ,and it will be im proved by equipment and technique m odification next time.K eyw ords wastewater treatment ,A m O n ,integrative bioreactor and N&P rem ovalEN GI NEERI N G PRACTICE OF TREATI N G CHEMICA L WASTEWATER BY THE HY DROLYSIS +A ΠO PROCESS Li Tong Yin Ailing Wang Yongqing (10)…………………………………………………………………Abstract Lanzhou Petrochemical C om pany used the hydrolysis (acidification )+A ΠO new process to treat chemical wastewater.A fter treatment ,BOD 5ΠC OD Cr of wastewater was increased from 012to 0137and the biodegradability of chemical wastewater was raised.A fter treating the chemical wastewater by facultative 2aerobic microbes ,the C OD Cr rem oval rate was about 85%and NH 32N rem oval rate was about 85%.K eyw ords chemical wastewater ,wastewater treatment ,hydrolysis acidification and A ΠO treatment processTREATMENT OF HIGH CONCENTRATION SLAU GHTERHOUSE WASTEWATER WITH ANAEROBIC UASB AND COAG ULATION SEDI MENT ATION Guo Yongf u Chu Jinyu (12)………………Abstract The process of UAS B reactor and coagulation 2sedimentation was used to study treatment of high concentration slaughterhousewatewater.With UAS B reactor to treat slaughterhouse wastewater ,the v olume load of C OD Cr could reached 618g Π(L ・d ),and the rem oval rate ofC OD Cr was about 93%.A certain quantity of poly 2ferric sulfate and auxiliary agent MZ was added to the effluent of UAS B ,the experimental results showed the effluent of slaughterhouse wastewater system could be up to the second order of “Discharge S tandard of Water P ollutants for MeatProcessing Industry ”(G B13457292).K eyw ords slaughterhouse wastewater ,UAS B ,coagulation sedimentation and granular sludgeTREATMENT METHOD OF WASTE WATER OF EXTRACTI N G SODI UM AESCI NATESu Hong Zhang Xiaojie Chang Xianbo (15)………………………………………………………………………………………………Abstract There are starch ,pigment and pectin in the waste water of extracting s odium aescinate.S odium aescinate in the extractant is easy to form foam and difficult to be reclaimed and treated.The concentration of synthetic waste water was reduced by foam inhibitor (Y P 21),and was used to treat and recover residual effluent ,thus reducing the concentration of the synthetic wastewater.The C OD Cr of effluent was less than 100g ΠL ,which could meet the national discharge standard by three hours treatment of hydrolytic acidification and six hours treatment of aerobic biotreatment.K eyw ords waste water of s odium aescinate ,hydrolytic acidification and treatment of waste waterUSI N G OXYGEN 2LI MITED ANAEROBIC BIOLO GICA L DESULPHURIZ ATION PROCESS TO TREAT MOLASSES DISTI LLERY WASTEWATER Xie Qinglin Li Yawei Li Lif ang (17)…………………Abstract The m olasses distillery wastewater ,one of the typical high 2concentration organic watewater with high sulfate ,was treated using oxygen 2limited anaerobic biological desulphurization process.The sulfate in m olasses distillery wastewater was firstly reduced into sulfide by sulfate reducing bacterium (SR B ).Then ,the sulfide formed in the former stage was oxidized biologically into sulfur with colorless sulfur bacterium (CS B )under oxygen 2limited condition ,in which the sulfide pois onous in fluence on methanogenesis could be eliminated.The experimental results showed that this process had a remarkable desulphurization effect.K eyw ords oxygen 2limited anaerobic process ,sulfate 2reducing ,biological desulphurization and m olasses distillery wastewaterDESIG N ,DEBU GGI N G AND O PERATION OF SAPONI N WASTEWATER TREATMENT PROJ ECT Dan Jinfeng Yuan Songhu Liu Lixiang et al (20)………………………………………………………………Abstract I t is introduced the practical engineering of treating saponin wastewater by combination of inner 2electrolysis ,UAS B ,anaerobic ,aeration and advanced treatment ,and the quality of the effluent con firms to the first class of “Integrated Discharge S tandard of Wastewater ”(G B897821996).The debugging and operation of the system are introduced as well.K eyw ords inner 2electrolysis ,UAS B ,anaerobic ,aerobic and saponin wastewaterTHE ADJ USTED PRACTICE OF O PERATIONA L PARAMETERS OF THREE 2T ANK OXI DATION DITCH UNDER LOW OR G ANIC LOADI N G Zhou Shuxiang Cao Guoping Sun Jincheng (22)………………Abstract Because the organic loading of the in fluent of a wastewater treatment plant on the east outskirts of T angshan is far below the design2E NVIRONME NT A L E NGINEERINGV ol 124,N o 14,Aug.,2006。