宿遷市食糖生產(chǎn)污水處理設(shè)備

宿遷市食糖生產(chǎn)污水處理設(shè)備

我國是食糖生產(chǎn)與消費大國，由此產(chǎn)生的制糖廢水成為我國主要工業(yè)污染源之一。目前，國內(nèi)外針對制糖廢水的處理多采用生化法，主要包括厭氧處理法、好氧處理法、厭氧-好氧組合處理工藝、土地處理法等，而厭氧處理法因能耗低、耐沖擊負荷等特點被廣泛采用。宿遷市食糖生產(chǎn)污水處理設(shè)備

　　食糖精煉廢水的主要成分--糖蜜為原糖精煉時的結(jié)晶母液，是制糖工業(yè)的一種副產(chǎn)物，含有大量有機或無機物質(zhì)。食糖精煉廢水具有COD高、波動性大、可生化性好等特點，B/C在0.45左右，氮素含量偏低，不含有抑制微生物生長的物質(zhì)，但刷罐水的排放極易引起較強的沖擊負荷。

　　產(chǎn)生的廢水具有上述廢水的特點，符合厭氧工藝處理的條件，且附加循環(huán)IC反應(yīng)器在該領(lǐng)域的應(yīng)用還未見詳細的研究報道，因此筆者從工藝應(yīng)用角度探討附加循環(huán)IC反應(yīng)器處理食糖精煉廢水的啟動過程。

　　1 材料與方法

　　1.1 實驗裝置

　　根據(jù)廢水水質(zhì)水量特點及出水要求，決定采用以生化處理為主、物化處理為輔的工藝處理廢水，實現(xiàn)中水回用與達標(biāo)排放。

　　由于普通IC反應(yīng)器無法適應(yīng)食糖精煉廢水的水質(zhì)水量突變性，實驗采用2座相同的附加循環(huán)IC反應(yīng)器，尺寸為D 9 m×14 m，總?cè)莘e為850 m3，有效容積500 m3。反應(yīng)器呈圓柱狀，碳鋼現(xiàn)場制作，并對其進行防腐與保溫處理。

　　工藝流程：附加循環(huán)IC反應(yīng)器與普通IC反應(yīng)器構(gòu)造基本相同，結(jié)構(gòu)上均表現(xiàn)為1個反應(yīng)器中有2個相對獨立的反應(yīng)室、兩級三相分離器及內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，其*之處在于附加循環(huán)系統(tǒng)，即通過循環(huán)泵將IC反應(yīng)器第二反應(yīng)室處理水部分回流，通過底部布水系統(tǒng)注入反應(yīng)器，形成循環(huán)。

　　廢水經(jīng)布水系統(tǒng)進入反應(yīng)器內(nèi)部，在*反應(yīng)室內(nèi)與回流水和循環(huán)水充分混合稀釋，使大部分有機物與微生物充分接觸并被微生物降解，同時釋放出大量沼氣。三相混合液沿反應(yīng)器上升，經(jīng)三相分離器阻留后，部分泥水混合液停留在*反應(yīng)室，另一部分在沼氣提升作用下進入氣液分離器，實現(xiàn)氣液分離，沼氣排出系統(tǒng)，泥水混合液則沿中心管回流至反應(yīng)器底部，形成自動的內(nèi)部循環(huán)。

　　廢水經(jīng)*反應(yīng)室處理后自動進入第二反應(yīng)室，在微生物作用下，廢水中殘存的有機物進一步降解，同時產(chǎn)生沼氣，經(jīng)三相分離器阻留后，部分泥水混合液停留在第二反應(yīng)室，另一部分在沼氣提升下進入氣液分離器，實現(xiàn)氣液分離，沼氣排出，泥水混合液回流至*反應(yīng)室底部。處理后的混合液進入沉淀區(qū)，污泥沿回流縫滑落到第二反應(yīng)室，上清液經(jīng)集水渠排出。在IC反應(yīng)器進水量小、上升流速低、混合效果差、產(chǎn)氣量不足且反應(yīng)器不能形成連續(xù)內(nèi)循環(huán)的情況下，開啟附加循環(huán)系統(tǒng)，將第二反應(yīng)室部分處理水注入*反應(yīng)室內(nèi)，與進水混合稀釋，能夠減少進水給系統(tǒng)帶來的沖擊，同時增強系統(tǒng)的抗沖擊能力，為微生物創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。

　　1.2 實驗用水

　　實驗所用污水來自廠方的污水處理站，主要為包裝車間、精煉車間、綜合辦公樓等產(chǎn)生的污水，且以生產(chǎn)污水為主。污水外觀呈黃色，略顯渾濁，有輕微的氣味。

　　1.3 實驗污泥

　　實驗啟動時接種的厭氧污泥為顆粒污泥(日照市某生化集團檸檬酸廢水處理中由IC反應(yīng)器產(chǎn)生的商品泥)。該污泥呈顆粒狀，顏色為黑色，沉降性能良好，主要性能指標(biāo)如下：混合物中的VS/TS>65%、有效污泥顆粒度>65%、顆粒大小介于0.5～4 mm。此次調(diào)試污泥接種量約200 t，后期因排放刷罐水引起較強的沖擊，顆粒污泥部分死亡，含量下降。

　　1.4 實驗方法

　　(1)利用附加循環(huán)IC反應(yīng)器處理食糖精煉廢水，觀察、記錄反應(yīng)器的運行狀況與進出水狀況，每天采集進水混合水樣及出水水樣。(2)每天監(jiān)測進水混合水樣的COD、溫度、pH，出水的VFA、COD、溫度、pH。(3)根據(jù)測定數(shù)據(jù)及時調(diào)整反應(yīng)器運行參數(shù)，保證反應(yīng)器處于良好的運行狀態(tài)，直至系統(tǒng)啟動運行。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 反應(yīng)器的啟動運行情況

　　反應(yīng)器啟動時COD容積負荷約為1 kg/(m3·d)。1~20 d為污泥馴化階段。初期由于接種的顆粒污泥進入新環(huán)境，產(chǎn)甲烷菌活性較弱，同時接種期間除向反應(yīng)器內(nèi)進污水外，未向反應(yīng)器中補充營養(yǎng)物質(zhì)，反應(yīng)器內(nèi)有少量氣體產(chǎn)生，內(nèi)循環(huán)現(xiàn)象不明顯;第9天~第20天產(chǎn)甲烷菌的活性開始加強，能夠較充分地利用產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的可被吸收利用的底物，此時產(chǎn)氣量開始增加，反應(yīng)器出現(xiàn)明顯的間歇內(nèi)循環(huán)現(xiàn)象，出水顏色發(fā)暗，但較透明。

　　21~50 d為提升負荷階段。第21天～第34天，隨著時間的推移反應(yīng)器內(nèi)微生物不斷生長與繁殖，產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲烷菌能充分利用廢水中的有機物且數(shù)量上達到一定的平衡，反應(yīng)器出水水質(zhì)良好，清澈透明，產(chǎn)氣量明顯增加，內(nèi)循環(huán)現(xiàn)象間隔時間更短且水量更大，COD平均去除率為89.2%。

　　第35天~第50天反應(yīng)器COD容積負荷>4kg/(m3·d)，產(chǎn)氣量進一步加大，反應(yīng)器內(nèi)在原有條件下被截留下來的大量細小絮狀污泥因無法克服大量細小氣泡及上升流速的頂托作用而被沖出反應(yīng)器。隨著沉降性能良好的污泥不斷增長及大量細小絮狀污泥的沖出，出水中的污泥逐漸降低。由于容積負荷提升及進水濃度波動較大，COD去除率下降，且終呈現(xiàn)較平穩(wěn)趨勢，平均去除率為79.2%，至此認為反應(yīng)器啟動成功，并且可以正常運行。

　　2.2 反應(yīng)器啟動數(shù)據(jù)及其分析

　　反應(yīng)器的控制條件：溫度為(30±2)℃，pH為6.52~6.88。為快速啟動反應(yīng)器的附加循環(huán)系統(tǒng)，同時為微生物創(chuàng)造穩(wěn)定的生存環(huán)境，啟動初期向反應(yīng)器中加入了大量清水，直至從溢流堰溢出為止。

　第1天～第8天，由于反應(yīng)器全天進水量僅為其體積的1/15，且反應(yīng)器內(nèi)部加入大量清水，因此此期間COD去除率的測定值與實際值之間存在一定偏差。第9天～第20天，進水COD波動較大，但出水COD整體呈現(xiàn)降低趨勢，由882 mg/L逐步降至394 mg/L，COD去除率整體呈現(xiàn)上升趨勢，終穩(wěn)定在95%左右，表明反應(yīng)器已經(jīng)初步適應(yīng)了廢水水質(zhì)。第21天～第34天，進水COD介于7 325～12 440 mg/L，波動較大，但出水COD較穩(wěn)定，主要集中在1 000 mg/L左右，去除率基本維持在86.2%以上，進水COD的波動沒有給系統(tǒng)帶來大的影響，系統(tǒng)運行較穩(wěn)定。第35天～第50天進水COD波動較大，出水COD有所增加，集中在2 000 mg/L左右，高達到2 693 mg/L，COD去除率主要在72.7%～82.5%，整體呈現(xiàn)先下降后上升終逐漸平穩(wěn)的趨勢，這是由于此期間有大量絮狀污泥被洗出，有機物不能被微生物充分地吸收利用，使出水COD升高。隨著時間的推移，反應(yīng)器內(nèi)沉降性能良好的污泥有所增加，截留下來的污泥能夠克服上升流速及氣體頂托作用，充分吸收利用廢水中的有機物，COD去除率逐漸上升，終趨于平穩(wěn)，這表明反應(yīng)器基本適應(yīng)容積負荷變化帶來的影響，能較穩(wěn)定地運行。

　　如前所述，第1天～第8天反應(yīng)器COD去除率測定值與實際值存在一定偏差，不能很好地反映容積負荷與去除率之間的關(guān)系。第9天～第20天反應(yīng)器COD容積負荷在1～2 kg/(m3·d)不斷波動，但COD去除率整體趨于平穩(wěn)，介于89.1%～96.7%。第21天～第34天，由于容積負荷提升幅度較平緩，反應(yīng)器內(nèi)部的污泥濃度足夠高，能夠很好地適應(yīng)有機物的沖擊，同時附加循環(huán)系統(tǒng)及內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)將大量水回流至*反應(yīng)室，加強了反應(yīng)器內(nèi)污泥與有機物的混合與攪拌作用。反應(yīng)器COD容積負荷從1.77提升至4.17 kg/(m3·d)，整體呈現(xiàn)逐步上升趨勢，COD去除率以88%為中心上下波動，容積負荷的升高對COD去除率沒有大的影響。第35天～第50天反應(yīng)器COD容積負荷基本維持在4 kg/(m3·d) 以上且波動較大，COD去除率有所下降，主要在72.7%～82.5%。這是由于反應(yīng)器自第35天起容積負荷進一步提高，產(chǎn)氣量變大，大量絮狀污泥隨出水排出反應(yīng)器，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度下降，有機物不能被微生物充分利用，出水COD增加。第42天～第50天將反應(yīng)器COD容積負荷維持在5 kg/(m3·d)左右，COD去除率呈現(xiàn)較穩(wěn)定趨勢，以79%為中心小幅度波動。

　　反應(yīng)器進水pH介于4.32~5.48，pH較低;反應(yīng)器出水pH介于6.35~7.08。第1天~第20天，反應(yīng)器出水pH變化幅度較大，這是由于微生物經(jīng)歷了由活性較低到基本適應(yīng)新的生存環(huán)境、活性逐步加強的過程，能夠較充分地吸收利用產(chǎn)生的有機酸;附加循環(huán)系統(tǒng)將第二反應(yīng)室處理水部分回流至反應(yīng)器底部，進一步加強反應(yīng)器內(nèi)部攪拌與混合，促進有機物與微生物的接觸，減小低pH進水對反應(yīng)器的沖擊，同時回流水堿度較高，增強了系統(tǒng)的緩沖能力。第21天~第50天反應(yīng)器出水pH變化幅度較小，較為穩(wěn)定，此時反應(yīng)器內(nèi)微生物活性較高，產(chǎn)甲烷菌能夠充分利用產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸，避免脂肪酸在反應(yīng)器內(nèi)的積累，含氮有機物經(jīng)脫氨作用將氨氮釋放于水中，在提高出水pH方面起到一定作用，同時附加循環(huán)系統(tǒng)在一定程度上增強了系統(tǒng)的緩沖能力，使得反應(yīng)器出水pH比較穩(wěn)定。第36天起，由于刷罐水的排放引起較強的沖擊負荷，進水容積負荷波動較大，出水VFA較高，為了防止反應(yīng)器pH下降進而抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，向反應(yīng)器加入石灰，維持反應(yīng)器內(nèi)部pH>6.5，為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。由圖 4還可以看出，出水VFA變化明顯比出水pH變化波動幅度大，運行后期波動更加明顯，可見出水VFA變化比pH變化更為靈敏，能夠更好地指示反應(yīng)器的運行狀況。