升流式厭氧污泥床-CASS工藝處理黃原膠廢水

升流式厭氧污泥床-CASS工藝處理黃原膠廢水摘要：本文介紹了升流式厭氧污泥床-CASS工藝在處理黃原膠廢水中的應(yīng)用。運(yùn)行結(jié)果表明，進(jìn)水CODcr=4500mg/L，BOD5=2000mg/L，SS=2500mg/L時(shí)，出水達(dá)到GB8978-96一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵字：升流式厭氧污泥床循環(huán)活性污泥法黃原膠廢水TREATMENTOFXANTHANGUMWASTEWATERBYUASB-CASSPROCESSAbstract：TheapplicationofUASB-CASSprocessintreatingXanthanGumwastewaterispresented.TheoperatingresultshaveshownthatwhentheinletCODcr，BOD5andSSareinrangeof4500mg/L，2000mg/Land2500mg/Lrespectively,theeffluentofthesystemisgoodenoughtomeettheclassIguidedinNationalWastewaterIntegratedDischargeStandard(GB8978-96).Keywords：UASB，CASS，xanthangumwastewater前言黃原膠是一種非膠凝的多糖和極易溶于水的生物大分子，水溶液呈透明膠狀，應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，主要應(yīng)用于鉆井泥漿的增稠劑、采油的驅(qū)油劑、食品的添加劑，在印染紡織、陶瓷、醫(yī)藥、造紙、化工等方面也得到應(yīng)用。某企業(yè)以玉米淀粉為原料，采用優(yōu)質(zhì)新菌種，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)高粘度、高質(zhì)量的黃原膠產(chǎn)品，主要輔助材料是乙醇、氯化鈣、鹽酸、氨水、玉米漿等，其中每生產(chǎn)1t黃原膠需1．6t玉米淀粉、1．2t乙醇、0．3t氯化鈣、0．1t玉米漿、400t水(其中冷凝水339t)、鹽酸、氨水等，黃原膠生產(chǎn)廢水粘度比較大，NH3-N含量較高，富含有機(jī)物，主要有葡萄糖，乙酸以及丙酮酸等，該廢水如直接排放，將對(duì)環(huán)境造成很大污染。UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最為廣泛的高速厭氧反應(yīng)器，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用低、不易堵塞、污泥產(chǎn)率低、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)活性污泥法(CASS)是在好氧生物處理中常用的序批式活性污泥法SBR工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。CASS工藝與SBR工藝相比較有很多優(yōu)勢(shì)：反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，預(yù)反應(yīng)區(qū)控制在缺氧狀態(tài)，對(duì)難降解有機(jī)物去除效率高，具有較好的脫磷除氮效果。CASS每個(gè)周期的排水量少，耐沖擊能力強(qiáng)。本研究利用UASB-CASS工藝處理黃原膠廢水，經(jīng)過(guò)小試和中試最后確定該處理工藝，經(jīng)近一年運(yùn)行，各項(xiàng)處理指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，出水水質(zhì)穩(wěn)定。1廢水水質(zhì)水量該廠(chǎng)水量200m3／d，根據(jù)環(huán)保要求，廢水處理后應(yīng)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即：CODcr≤100mg／L，BOD5≤30mg／L，SS≤70mg／L，NH3-N≤15mg／L。表1廢水水質(zhì)Table1CharacterristicsofwastewaterNH3-Nmgg／LCODcrmgg／LBOD5mg／／LSSmg／L200450020002500

2工藝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)2．1工藝流程廢水經(jīng)過(guò)格柵去除大部分懸浮物和漂浮物后，自流入曝氣調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)對(duì)水質(zhì)、水量均勻調(diào)節(jié)，并加入石灰調(diào)節(jié)pH，通過(guò)曝氣去除部分NH3-N后，按設(shè)計(jì)流量由泵經(jīng)脈沖器提升入U(xiǎn)ASB反應(yīng)罐，保證厭氧污泥床污泥呈懸浮狀態(tài)。廢水在厭氧菌、缺氧菌的作用下，廢水中的CODcr、BOD5、色度有一定的去除，并增加了廢水的可生化性，同時(shí)該池還可消化部分污泥，減少系統(tǒng)污泥量。廢水進(jìn)入CASS池后，在此與活性污泥上的微生物充分接觸，并通過(guò)水下曝氣機(jī)提供微生物所需要的溶解氧，利用微生物的有氧代謝降解大部分CODcr、BOD5和SS，同時(shí)通過(guò)硝化與反硝化降解廢水中的NH3-N，出水達(dá)標(biāo)排放。UASB反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣首先進(jìn)入一級(jí)水封罐脫硫除浮渣，再進(jìn)入二級(jí)水封，最后送入鍋爐房燃燒。2．2設(shè)計(jì)參數(shù)2．2．1曝氣調(diào)節(jié)池均衡水量，解決進(jìn)水不均勻與處理構(gòu)筑物規(guī)模恒定之間的矛盾。均衡水質(zhì)，使各處理單元構(gòu)筑物在最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，減少后續(xù)處理沖擊負(fù)荷。曝氣調(diào)節(jié)池采用地下式砼結(jié)構(gòu)，有效容積60m3，池凈尺寸5000×5000×3000，設(shè)污水泵兩臺(tái)，一用一備，將污水定量泵入U(xiǎn)ASB反應(yīng)罐進(jìn)行厭氧處理。2．2．2UASB反應(yīng)器UASB反應(yīng)器是整個(gè)工藝的核心，她可以去除廢水中大約80％左右的CODcr，并產(chǎn)生沼氣對(duì)黃原膠廢水可生化性很差的某些高分子物質(zhì)和不溶性物質(zhì)通過(guò)厭氧處理，降解為小分子物質(zhì)和可溶性物質(zhì)，改善污水的可生化性，提高BOD5／CODcr值，為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件。UASB反應(yīng)罐1個(gè)，尺寸為D8×H6，有效容積300m3，水力停留時(shí)間36t。UASB反應(yīng)器由罐體、配水系統(tǒng)、三相分離器、出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)中采用鋼結(jié)構(gòu)，配水系統(tǒng)采用穿孔管，排泥系統(tǒng)與配水系統(tǒng)共用一管，在配水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)排泥管的反沖，既節(jié)省了反沖裝置，也有效解決了管道堵塞問(wèn)題。出水采用三角堰溢流出水，由支渠匯入出水渠，然后通過(guò)管道自流進(jìn)入CASS池。2．2．3CASS池利用好氧微生物的新陳代謝作用將污水中的有機(jī)物污染物分解，達(dá)到污水凈化目的。好氧采用兩段CASS工藝，一級(jí)污水停留時(shí)間為14t，二級(jí)停留時(shí)間為8t。由于兩段好氧池中的進(jìn)水負(fù)荷和有機(jī)污染物不同，因此微生物的種類(lèi)和數(shù)量存在差異，有利于不同狀況下優(yōu)勢(shì)菌種的生長(zhǎng)，提高了處理效率。CASS池采用地上式砼結(jié)構(gòu)，有效容積160m3，CASS池凈尺寸為10000×5000×4000。其中生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的容積之比為1∶9∶30。CASS池內(nèi)設(shè)水下射流曝氣機(jī)供給氧氣，同時(shí)攪拌污水，使污水與好氧微生物充分接觸，CASS工藝在間歇式活性污泥法(SBR)的基礎(chǔ)上，前部設(shè)置了生物選擇區(qū)，后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置，曝氣與沉淀在同一池子內(nèi)周期性地循環(huán)進(jìn)行，取消了常規(guī)活性污泥法的初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過(guò)酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過(guò)程，這對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時(shí)對(duì)絲狀菌的生長(zhǎng)起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過(guò)程。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水于一體，每一個(gè)工作周期微生物處于好氧——缺氧周期性變化之中，因此，CASS工藝具有較好的脫氮效果。2．2．4污泥儲(chǔ)存池用于儲(chǔ)存非正常運(yùn)行所產(chǎn)生的污泥，便于污泥的集中處理。儲(chǔ)存池采用磚混結(jié)構(gòu)，有效容積30m3，池內(nèi)凈尺寸4000*3000*3000。污泥池上清液回流至曝氣調(diào)節(jié)池。2．2．5主要設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)見(jiàn)表2。表2主要設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)Table2Capitalequipmentnameandtypenumber設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)1格柵XGS-500--102水下射流曝氣機(jī)JJA-33--803污水提升泵50QQW-18--15-1．54潷水器BSF1003UASB反應(yīng)器啟啟動(dòng)與運(yùn)行厭氧細(xì)菌在30℃～40℃時(shí)活性較高，采用厭氧中溫處理，進(jìn)水溫度控制在35℃～37℃，UASB反應(yīng)器系統(tǒng)靠厭氧污泥降解有機(jī)污染物，必需具有足夠的厭氧污泥。接種污泥取自泰安污水處理廠(chǎng)A池的活性污泥，該污泥沉降性能好。進(jìn)水容積負(fù)荷為0．5kg(CODcr)／m3·d，初期進(jìn)水量為30m3／d。并以CODcr去除率大于70％、鏡檢狀況和出水pH值為依據(jù)逐漸增加進(jìn)水量。反應(yīng)器揮發(fā)酸(VFA)的濃度是控制反應(yīng)器正確運(yùn)行的重要指標(biāo)，這是因?yàn)閂FA濃度能快速和靈敏的反映出反應(yīng)器行為微小的變化，在正常情況下，底物由酸化菌發(fā)酵生成VFA，VFA再被甲烷菌轉(zhuǎn)化為甲烷，因此，VFA濃度低，表示甲烷菌比較活躍，當(dāng)VFA的質(zhì)量濃度高于800mg／L時(shí)，就有酸化的危險(xiǎn)。由于VFA與pH在某種程度上有較為直接的關(guān)系，在調(diào)試過(guò)程中以控制進(jìn)、出水的pH值來(lái)防止UASB反應(yīng)器內(nèi)部的酸化。主要通過(guò)向進(jìn)水中投加石灰來(lái)控制。鈣離子有利于厭氧污泥的顆粒化。運(yùn)行七周后，進(jìn)水量增加到160m3／d，有少量浮泥產(chǎn)生，主要原因是進(jìn)水SS過(guò)高，脈沖進(jìn)水上升速度過(guò)高所致。在出水口設(shè)置堰板以去除懸浮污泥。第十三周，出水無(wú)懸浮污泥，污泥床底部污泥逐漸密實(shí)，形成粒徑1．0mm左右的顆粒污泥。顆粒污泥的直徑隨負(fù)荷的增大而增大，高負(fù)荷可使底物更多的進(jìn)入顆粒污泥內(nèi)部，從而允許大的顆粒污泥生長(zhǎng)和存在，減少反應(yīng)器負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致顆粒污泥強(qiáng)度的降低，負(fù)荷的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致顆粒污泥的破碎。菌種培養(yǎng)階段歷時(shí)4個(gè)多月，UASB反應(yīng)器的負(fù)荷達(dá)到5kg(CODcr)／m3·d，從距反應(yīng)器底部1m處取樣管中取得沉淀性良好的污泥，其MLSS量50g／L，MLVSS量37g／L，UASB反應(yīng)器抗酸沖擊能力增強(qiáng)。進(jìn)水pH無(wú)需用石灰水調(diào)節(jié)，直接進(jìn)水UASB反應(yīng)器出水水質(zhì)穩(wěn)定，堿度降低到1600mg／L，主要原因是反應(yīng)器采用脈沖進(jìn)水，進(jìn)水與顆粒污泥處于膨脹或流化狀態(tài)，接觸充分，對(duì)廢水的去除效率高。另一個(gè)原因是UASB反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷較強(qiáng)。4CASS池啟動(dòng)與運(yùn)行種泥取自某污水處理廠(chǎng)的好氧污泥，投加量為池容的20％。自厭氧實(shí)驗(yàn)開(kāi)始2個(gè)月后，對(duì)好氧污泥進(jìn)行馴化。UASB反應(yīng)器出水自流入CASS池，進(jìn)水CODcr控制在800mg／L左右，進(jìn)水量開(kāi)始控制在40m3／d，后逐漸增加，以鏡檢和CODcr去除率達(dá)75％以上作為增加進(jìn)水量的依據(jù)，每次增加進(jìn)水量5m3，在運(yùn)行四周后，鏡檢可以發(fā)現(xiàn)許多新生的菌膠團(tuán)及豆形蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)等。5運(yùn)行效果經(jīng)環(huán)保局監(jiān)測(cè)站36h監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果如表3所示。由表3可知，本系統(tǒng)出水各污染物去除率均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。表3連續(xù)3d出水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Table3Themonitordataofeffluentduring3diteaCODcrmgg／LBOD5mg／／LSSmg／LNH3-Nmgg／L1922552122892345143902855104872248125932962136962657127882844118902358126結(jié)果與討論（1）針對(duì)黃原膠廢水較難處理的特點(diǎn)，采用UASB反應(yīng)器+CASS工藝，經(jīng)治理工程實(shí)踐證明是可行的。（2）UASB反應(yīng)器設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，不需填料，建設(shè)成本低，污泥量少，易于管理，并且，CODcr容積負(fù)荷高，可達(dá)到5Kg(CODcr)／m3·d左右，水力停留時(shí)間短，池容小，顆粒污泥濃度高，處理效果好。（3）調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中，必須控制UASB反應(yīng)器的溫度、pH值和進(jìn)水負(fù)荷，才能縮短調(diào)試時(shí)間，達(dá)到預(yù)期效果。隨著顆粒污泥的逐漸成熟，污泥床厚度的增加，抗沖擊負(fù)荷增強(qiáng)。（4）CASS池運(yùn)行穩(wěn)定，不產(chǎn)生污泥膨脹，本工程從啟動(dòng)運(yùn)行至今近一年，設(shè)施運(yùn)行良好，UASB反應(yīng)器污泥床增厚。由于CASS池剩余污泥直接回流到UASB反應(yīng)罐，