厌氧内循环反应器处理P_RCAPMP高浓制浆废水颗粒污泥特性分析

研究论文・污泥特性・

作者简介:董智慧女士,

硕士;研究方向:制浆造纸工程及其水污染控制。

厌氧内循环反应器处理P2RCAPMP

高浓制浆废水颗粒污泥特性分析

董智慧1　李志建1　李海东2(11陕西科技大学,陕西西安,710021;21巴克曼实验室,上海,201700)

摘　要:以果汁废水处理系统中UASB反应器的厌氧颗粒污泥作为的接种污泥,以P2RCAPMP高浓制浆废水为进水启动厌氧内循环反应器,讨论了厌氧内循环反应器启动前后颗粒污泥的性质变化,

包括物理性质、化学性质、产甲烷活性、胞外多聚物以及生物相的变化。结果表明,厌氧内循环反应器内污泥具有较强的活性。关键词:厌氧内循环反应器;P2RCAPMP制浆废水;颗粒污泥特性中图分类号:X793 文献标识码:A 文章编号:02542508X(2009)1020030204

　 收稿日期:2009205221(修改稿)

CharacteristicsofGranularSludgeoftheInternalCirculationAnaerobicReactorduringTreatingtheWastewaterofP2RCAPMP

DONGZhi2hui1,3　LIZhi2jian1　LIHai2dong2(1.ShaanxiUniversityofScience&Technology,Xiπan,ShaanxiProvince,710021

;

2.BakemanLab.,Shanghai,201700)(3E2mail:dongzhihui28@163.com)

Abstract:ThegranularsludgefromUASBwhichwasusedfortreatingwastewaterfromjuiceproductionwaschosenastheinoculatingsludge,theinternalcirculation(IC)reactorwasstart2upwhenthehighconcentrationwastewaterofP2RCAPMPwasusedastheinfluent.Thechangesofthecharacteristicsofthegranularsludgebeforeandafterthestart2upprocess,includingthephysicalcharacter,chemicalcharacter,metha2nogenicactivities,contentsofECPandbiologicalcharacterwereanalyzed.Theresultsshowedthattheactivityofgranularsludgeisveryhigh.Keywords:ICreactor;wastewaterofP2RCAPMP;characteristicsofanaerobicgranularsludge

P2RCAPMP[1]工艺是在传统APMP制浆工艺流程的基础上发展起来的一种新的制浆工艺,在一段磨浆后不经过洗浆而是在高浓停留塔中进行一段时间的停留,使化学反应继续进行,在减少化学药品用量的同时改善浆料的性能,尤其是白度。由于P2RCAPMP制浆工艺耗水量小,纸浆白度高,导致废水的污染负荷高,CODCr浓度可达到8000～10000mg/L,BOD5的量为CODCr的30%～45%,属于高浓有机废水,因此选用较为经济的厌氧方法进行处理。厌氧内循环反应器是在UASB反应器基础上开发成功的第三代高效厌氧反应器,本实验的主要目的在于探索以果汁废水处理系统中UASB反应器中的颗粒污泥作为接种污泥进行启动,考察启动前后颗粒污泥的特性变化情况。创新点在于接种污泥不是取自性质相同的造纸废水处理系统,而是取自酸性果汁废水处理系统,以考证接种污泥的来源可以更广泛,在工程实践中减小地域条件限制。1　材料与方法111　实验接种污泥颗粒污泥取自西安某浓缩果汁厂果汁废水处理系统中的UASB反应器,果汁厂生产废水的CODCr为2950mg/L,BOD5为1805mg/L,pH值为5～7,其

中含有大量的糖类、醇类等碳水化合物,碳源丰富,

可生化性强。从工厂取回的果汁废水在实验室存放,

废水已经过酸化。颗粒污泥性质如表1所示。112　实验用水实验室自制P2RCAPMP制浆废水工艺流程为:

木片→化学预浸→一段磨浆→高浓停留→二段磨浆。P2RCAPMP制浆废水水质见表2。

・03・ChinaPulp&Paper　Vol128,No110,2009

研究论文表1　反应器接种颗粒污泥性质污泥来源状态颜色TSS/g・L-1VSS/g・L-1VSS/TSS

/%

西安某浓缩果汁厂颗粒黑色41189231155613

表2　P2RCAPMP制浆废水水质项目CODCr/mg・L-1BOD5

/mg・L-1

SS

/mg・L-1pH值

PRC2APMP制浆混合废水9000～100003900～420096310左右

国家一级排放标准100401006～9

113　实验装置[2]实验用厌氧内循环(IC)反应器为有机玻璃制成,

总容积10125L,反应区容积418L,反应器总高度960

mm,第一级、第二级反应区的高度比7∶5,沿反应器高度方向等距设置取样孔。其结构如图1所示。厌氧内循环反应器的工作原理为:废水由底部经由均匀布水装置进入一级反应区被降解,产生的沼气由一级三相分离器收集,大量沼气携带一级反应区的泥水混合液沿着提升管上升,至反应器顶部的气液分离器,沼气在此处逸出反应器,而泥水混合物沿回流管返回到一级反应区的底部。经一级反应区处理后的废水自动进入二级反应区继续处理,随后经过二级三相分器分离后,废水排出反应器外。

图1　厌氧内循环反应器结构示意图114　分析检测CODCr:采用重铬酸钾滴定法[3];SS和VSS:采用重量法[4];产甲烷活性:采用标准法[4];颗粒污

泥粒径分布:采用湿式筛法[526];沉降速度:采用内

径112cm的玻璃管记时测定(116m水柱法)[526];

胞外多聚糖:采用硫酸2苯酚法[7];化学元素分析:

采用原子吸收法[3];颗粒污泥形态:采用扫描电镜。

2　结果与分析211　厌氧污泥的驯化将反应器置于35℃的恒温箱中启动,接种污泥存放于冷柜中,取出污泥并将污泥与热废水接触使之激活,然后用取自工厂的果汁废水不经过稀释直接进水进行驯化,水力停留时间(HRT)20h。系统开始产气后,产气量逐渐上升,表明污泥已由休眠状态进入活化期,此时将HRT降至12h,容积负荷为712kg/(m3・d),运行10d后CODCr去除率稳定维持在8213%～8610%,不连续内循环产生。然后逐渐向果汁废水中添加P2RCAPMP制浆综合废水,第一次添加总水量的20%,浓度升高至4000mg/L,容积负荷为810kg/(m3・d),CODCr去除率下降至60%,

稳定运行至去除率达到70%。继续增加P2RCAPMP

制浆综合废水的比例,每次添加量增加10%,历时56d,至进水全部为P2RCAPMP制浆综合废水。在逐渐改变废水比例的过程中,即在每一个负荷提高段中,CODCr的去除率都是先稍有下降,然后再逐渐上升,基本维持在70%左右。启动过程反应器运行状态良好,产气量大,当容积负荷达到20kg/(m3・d

)

时连续内循环形成标志启动运行结束,进入稳定运行阶段。保持进水浓度不变,逐渐缩短HRT,反应器运行到第80d时,HRT为618h,容积负荷达到35

kg/(m3・d),CODCr去除率能保持在73%～78%,出

水SS低于900mg/L,继续缩短HRT,则污泥大量流出反应器,可知此时的容积负荷达到了反应器的最高处理能力。212　启动前后颗粒污泥的性质变化21211　物理性质接种污泥外观为黑色球体或椭圆形球体,直径0134～218mm,密度11039kg/L。反应器启动第15d,颗粒污泥逐渐变成灰黑色,45d后颗粒污泥基本为灰色。启动结束时,密度增加到11055kg/L,反应器启动前后,反应器中颗粒污泥粒径分布发生明显变化(图2)。2mm以上的颗粒污泥含量由2118%增加到5715%,而115～210mm所占比例由4715%降低到2415%,210～215mm的颗粒污泥比例由1615%增为3215%,最大粒径达到314mm,而接种污泥最大粒径不超过3mm。启动前接种污泥沉降速度为1812～91135m/h,

而启动结束后颗粒污泥沉降速度增加到37165～104123m/h。这可能是由于启动后颗粒污泥的粒径和密度增加所造成的。

・13・　《中国造纸》2009年第28卷第10期