厭氧系統(tǒng)處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的研究:

厭氧系統(tǒng)處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的研究,瓜爾豆膠是一種中性多糖，來源于南亞干旱和 半干旱地區(qū)廣泛栽培的一年生草本抗旱農(nóng)作物 (Cyamopsis Set ragonolobus)，是目前國際上廣泛應(yīng)用 的親水膠體之一，也是近年來我國食品工業(yè)中用量 最大的増稠劑之一。

隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，瓜爾豆膠的產(chǎn)量和 需求量不斷増加，廠家在大量生產(chǎn)時，會產(chǎn)生有機物 濃度很高的廢水。由于廢水中的主要有機物——瓜 爾豆膠的分子鏈和分子量大，相對分子質(zhì)量約20~ 30萬[1]，很難處理，一般生物處理不能有效降解和 處理。近年來，隨著高效厭氧反應(yīng)器的開發(fā)和工業(yè) 化，厭氧生物反應(yīng)器己成為處理多種工業(yè)和生活廢 水的重要措施。

厭氧膨脹顆粒床反應(yīng)器（Expanded Granular Slidge Bed簡稱EGSB)是第三代高效厭氧反應(yīng) 器[2]，該反應(yīng)器除具有較高的上升流速，反應(yīng)器抗 沖擊負(fù)荷能力強，具有較高的高徑比，厭氧系統(tǒng)處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的研究,占地面積小， 可用于SS含量較高廢水的處理等特點[3]。本研究 采用EGSB反應(yīng)器處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水。

1材料與方法

1. 1實驗用水

本實驗用水取自某食品添加劑生產(chǎn)廠家在生產(chǎn) 瓜爾豆膠過程中的洗滌水，其具有高COD濃度，高 SS濃度的特點。瓜爾豆膠的生產(chǎn)廢水中除含有瓜 爾豆膠，還由于提取中使用了堿液，故廢水粘度較高 且堿性較強。COD值約在60000 ~ 90000 mg# L-1 左右，接種污泥體積約占反應(yīng)區(qū)總?cè)莘e的1 /2„

1.3實驗裝置

試驗用EGSB厭氧處理系統(tǒng)由玻璃制成，如圖1 所示。反應(yīng)器有效體積為5.0 L，反應(yīng)區(qū)高度為 78. 0叫內(nèi)徑7 1 cm，高徑比約為11。反應(yīng)器內(nèi)裝 有在線pH計可以時刻檢測反應(yīng)器內(nèi)pH值的變化 情況。系統(tǒng)中設(shè)有一緩沖罐（同時也可起到預(yù)酸化 的作用），廢水由進(jìn)水泵泵入緩沖罐中與出水混合 后，再由循環(huán)泵泵入EGSB反應(yīng)器。因此反應(yīng)器中 的上升流速由循環(huán)泵控制，而系統(tǒng)的容積負(fù)荷由廢 水濃度和進(jìn)水泵流量決定。反應(yīng)器內(nèi)溫度通過水浴 夾套自動控制在36°C 士1C左右。厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的 沼氣由氣體計量器進(jìn)行搜集計量。

 

 

圖1 EGSB厭氧處理系統(tǒng)

主要成分質(zhì)量濃度微量元素質(zhì)量濃度

mg# L- 1mg# L- 1

葡萄糖37 50H3BO30 1

NH4C1400ZnC 20 1

KH2PO490CuC 120 06

CaC]2# H2O60MnSO4 # H2O0 1

MgSO#. 7H2O50(NDAWV AO0 1

FeSO4* 7H2O40AC40 1

NaiCO35000CoC]2. 6H2O0 1

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© 1994-2012 China Academic Journal Electronic P

水組成[4]見表1

在污泥達(dá)到較高活性后，開始處理瓜爾豆膠生 產(chǎn)廢水，厭氧系統(tǒng)處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的研究,先將廢水稀釋至COD 5000mg# L-1左右進(jìn) 水，控制容積COD負(fù)荷為3 kg# m-3d-1左右，上升 流速為5 8m# h-1。根據(jù)去除率和出水COD情況 逐步提高進(jìn)水濃度和容積負(fù)荷。每天2次測定進(jìn)出 水COD、jH、產(chǎn)生的沼氣量、沼氣成分等。進(jìn)水的 jH控制在6 9~ 7 2范圍內(nèi) 1.5分析方法

(1)COD:重鉻酸鉀法[5];

(2)氨氮：納氏試劑光度法[6];

(3)總磷：鉬銻抗分光光度法[6];

(4)jH:出水米用 M etter Toledo Detla 320 計;反應(yīng)器內(nèi)在線測定采用M etterToledo 405~60-T- PA-S8/120 fH 計；

(5)沼氣成份:氣相色譜測定。

2結(jié)果與討論 2 1 EGSB系統(tǒng)的處理效果

開始將廢水稀釋至⑴D濃度5000 mg# L-1左 右進(jìn)水，COD容積負(fù)荷為3 kg# m-3 d-1 (圖2 3 4)。由于顆粒污泥具有較高的活性，出水COD濃度 在400 mg# L 1左右，去除率達(dá)到92%。后逐漸提 高進(jìn)水濃度并控制進(jìn)水流量使反應(yīng)系統(tǒng)的COD容 積負(fù)荷為 5 kg# m 3 d 匕 8 kg# m 3 d 匕 10 kg# m 3 d 匕 16 kg# m 3d、18 kg# m 3d、EGSB系統(tǒng)的 COD負(fù)荷為8 kg# m-3d-1時，系統(tǒng)的去除率可達(dá)到 90%以上；10 kg# m 3d 1時可達(dá)到85%以上。在 本文所達(dá)到的最高COD負(fù)荷18 kg# m-3 d-1 (進(jìn)水 濃度為30000mg# L-1)時，去除率也可穩(wěn)定在80% 以上，可見該EGSB系統(tǒng)能夠有效的處理高濃度的

 

避免酸化是厭氧生物處理中的一個重要問題。 厭氧系統(tǒng)處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的研究,由于酸化菌的生長速度和活性能力遠(yuǎn)大于甲烷菌， 而初期的厭氧反應(yīng)器以水解、酸化反應(yīng)為主，因此容 易造成酸化產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)大量積累171。酸性物 質(zhì)濃度的上升必然引起系統(tǒng)洱值的下降，pH值下 降進(jìn)一步抑制甲烷菌活性恢復(fù)，這樣惡性循環(huán)會造 成反應(yīng)器酸化，導(dǎo)致厭氧處理效果下降，甚至系統(tǒng)崩 潰。因此，控制厭氧反應(yīng)的洱非常重要。

實驗中厭氧系統(tǒng)進(jìn)水的rH控制在6 9~ 7. 2 之間，出水的pH在6 8~ 7 6之間（圖4)。開始調(diào) 節(jié)進(jìn)水pH為7. 0出水的pH為6 8;后提高進(jìn)水 pH為7 2左右，出水的pH逐漸升高后降低進(jìn)水的 pH至7 ft系統(tǒng)運行過程中，出水的pH逐漸升高， 最后穩(wěn)定在7 5左右。此條件下比較適合產(chǎn)甲烷菌 的生長繁殖。

2. 2沼氣的生成

實驗運行期間，反應(yīng)器產(chǎn)氣較穩(wěn)定。圖5是沼

氣產(chǎn)生的情況，從圖可以看出系統(tǒng)的沼氣累積產(chǎn)量

不斷增加。在負(fù)荷提升時會因為產(chǎn)氣量的突然增大

而產(chǎn)生波動，但總體上隨著容積負(fù)荷的變化累計產(chǎn)

氣量仍呈持續(xù)穩(wěn)定上升的趨勢。單位時間的沼氣產(chǎn)

量隨著容積負(fù)荷的提高而逐漸升高，開始COD負(fù)荷

為3 kg# m- 3d-1時，平均沼氣產(chǎn)量為2 9 L # 0 5 cT

每公斤COD平均可產(chǎn)生0 38m3沼氣，在最后COD © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Pub

 

圖4 EGSB反應(yīng)器進(jìn)出水pH

3 3 EGSB反應(yīng)器負(fù)荷與去除率的關(guān)系

 

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時間/d

圖5系統(tǒng)運行期間產(chǎn)沼氣量

負(fù)荷達(dá)到18 kg# m-3 d 1時，平均沼氣產(chǎn)量為22 L# 0. 5 d-1,每公斤COD平均可產(chǎn)生0 54 m3沼氣。沼氣 中的甲烷含量也從開始啟動時的15%左右逐漸提高, 最高時達(dá)82%。厭氧系統(tǒng)處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的研究,可見顆粒污泥的比產(chǎn)甲燒活性較高。

3結(jié)論

(1)本實驗用EGSB裝置處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢 水，COD容積負(fù)荷達(dá)18 kg# m-3 d-1 (進(jìn)水濃度為 30000 m g# L- 1)時，去除率可穩(wěn)定在80%以上。穩(wěn) 定出水的洱為7 5左右。

(2)本裝置處理瓜爾豆膠生產(chǎn)廢水的單位時間 沼氣產(chǎn)量隨著容積負(fù)荷的提高而逐漸升高，COD負(fù) 荷達(dá)到18 kg# m-3 d-1時，平均沼氣產(chǎn)量為22 L# 0. 5 d-1,每公斤COD平均可產(chǎn)生0 54 m3沼氣。沼 氣中的甲烷含量最高可達(dá)到82%。

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