UASB-SBR联合工艺处理木薯淀粉废水研究

黎 洪 黄 伟 孙 伟

（1.崇左市环境保护监测站，广西 南宁 530001；2.桂林矿产地质研究院，广西 桂林 541004；3.广西环境工程与保护评价重点实验室，广西 桂林 541004）

UASB-SBR联合工艺处理木薯淀粉废水研究

黎 洪1，3黄 伟2，3孙 伟2，3

（1.崇左市环境保护监测站，广西 南宁 530001；2.桂林矿产地质研究院，广西 桂林 541004；3.广西环境工程与保护评价重点实验室，广西 桂林 541004）

木薯淀粉废水是酸性高浓度有机废水，在进水COD 为11800－14700 mgL-1，BOD为7210－96300 mgL-1，SS为4430－5230 mgL-1，色度50倍，pH值为3.5条件下，使用UASB和SBR联合工艺对规模100t/d的淀粉进行处理，UASB停留5h，SBR为8h。实验表明，各主要指标达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级排放标准。

UASB-SBR联合工艺；废水处理

木薯在生产淀粉过程中产生大量的废水，废水中有机物含量较高，若不经过处理直接排放，其水中所含有机污染物进入水体后迅速消耗水中的溶解氧造成水体缺氧，影响水生动物生存，同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气，恶化水质，因此对木薯淀粉废水进行治理将有极其重要的现实意义。

（一）废水水质、水量

每生产1吨淀粉约产生10～20m3的废水，废水中主要成份为淀粉、蛋白质和糖类，有机物含量较高。一般条件下，COD值为 8000～30000mg.L-1；BOD值在 5000～2000mg.L-1、SS值为 3000～5000mg.L-1；pH值为 4～6、BOD/COD为 0.625～0.66，属于酸性高浓度可生化废水。废水设计规模2000m3/d，处理水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。表 1为木薯淀粉废水治理工程进水水质及排放标准。

表1 木薯淀粉废水治理工程进水水质及排放标准

（二）废水处理工艺流程

1.处理工艺

采用调节池+UASB反应器+SBR好氧池相结合的处理工艺处理废水，污水及污泥处理工艺流程如图1所示。

图1 污水及污泥处理工艺流程

2.工艺设计说明

生产废水经机械格栅截留大块悬浮物，进入调节池调节，调节池设有机械搅拌装置，通过酸碱剂、回流液和机械搅动使原水混合均匀，并使废水 pH值达到中性。出水进入 UASB反应器，在反应器中产酸菌和产甲烷菌的作用下，大部分的有机物分解为元机小分子物质和甲烷，剩余污泥进入污泥浓缩池，甲烷可以通过三向分离器收集，净化处理后可作为能源供生产或排放；出水则进入 SBR进行好氧生物处理，以进一步降解水的有机物。

调节池、UASB、SBR等处理单元产生污泥排入污泥浓缩池进行浓缩，提高污泥的含固率，使污泥含水率低于95%，污泥经浓缩后进入污泥脱水进行机械脱水，产生泥饼外运，污泥浓缩池、上清液及机械压滤液回流至调节池再继续处理。

（三）各主要构筑物

1.调节池

调节池采用矩形对角线出水，废水由左右两侧进入池后，经过不同的时间流到出水槽，设置机械搅拌装置，主要阻止废水中悬浮物质的沉淀。调节池采用钢筋混凝土结构，容积为500m3，停留为6h。

UASB反应器采用半地下工钢筋混凝土结构，确保池内厌氧状态并防止臭气散逸，UASB池上部采用盖板密封，出水管和出气管分别设水封装置。由于SBR的水回流，此时UASB水量为3000m3/d，反应区容积为3300m3，采用3座UASB并联运行，处理水量为125m3/h，在常温条件下运行，COD容积负荷为5.0kg/(m3.d)，反应区停留时间为8.0h。

2.SBR反应器

采用两个SBR反应器并联进行，一个反应池进水完成后，停止进水，在进行曝气、沉淀、出水等工艺时，另一反应池进行水，反应池容量为 1500m3，BOD污泥负荷0.3kg/kg.d，运行周期为8h，其中进水为4h，曝气为3h，沉淀为0.5h，排水为0.5h。曝气阶段每池供氧量10kg/h，排出比约为1/4。

3.工程启动及运行

（1）UASB的启动

接种污泥取自城市污水厂的消化污泥，污泥体积 50m3，经过滤投入UASB反应器，注入淀粉废水浸泡，在启动开始采用间歇进水，同时由于甲烷菌活性在酸性条件下会受到抑制，UASB反应器内的最佳pH值为6.8~7.2，在启动开始应投入酸碱剂进行调节控制pH值和回流比，待出水COD去除率达到80%左右，再增加进水量和进水频率。控制 COD容积负荷由2.2kgCOD/(m3.d)逐步提高到5kg/(m3.d)。当出水COD去除率7d内稳定在80%左右时，才可进入下一阶段提高负荷。运行1个月后，反应器内污泥的质量浓度逐渐增大，产气量稳定，COD去除率稳定在80%～90%之间。

（2）SBR的启动

SBR启动时接种污泥也采用城市污水厂污泥，污泥的质量浓度为3000mg/L-1，连续投加营养剂，闷曝至污泥呈现黄褐色后逐步增加水量，每曝10h后静置2h，排出1/3的上清液再补充新鲜污水，经2个多月调试后进入稳定运行期。

（3）工程运行情况

经过约 5个月的调试运行，出水水质较好，工程验收对各单元处理结果进行监测（表 2），出水结果 COD为 59～93mgL-1，BOD 为 11～14 mgL-1，SS 为 27～28 mgL-1，色度为 20倍，pH值为7.5～7.6 ，主要指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。

表2 处理后水质监测结果

（四）运行结果讨论

1.COD容积负荷的选择

UASB对COD的容积负荷理论上可以达到6kg/(m3.d)，但绝大多数木薯淀粉企业属季节性生产企业，每个榨季只生产三个月甚至更短的时间，并且是在冬季生产。由于企业生产的时间短，环保设施的运行不稳定；冬天气温较低，影响菌种活性；作为新建的生化处理设施，各设季间的参数匹配有待进一步完善，污泥菌种的驯化有待进一步成熟。在实际生产过程中，UASB的容积负荷普遍稳定在3～4kg/(m3.d)。因此，为了确保淀粉废水的稳定达标，在UASB设计时，应充分考虑其实际所能达到的容积负荷。

2.pH值对UASB和SBR反应器的影响

厌氧反应器中 pH值稳定非常重要，产甲烷菌最适宜 pH值范围为6.8~7.2。如果pH低于6.3或高于7.8，甲烷化速率降低。产酸菌的pH范围为4.0～7.0，超过甲烷菌最佳pH范围，酸性发酵可能超过甲烷发酵，反应器内将发生“酸化”。

工程运行时UASB曾出现酸化现象。如操作失误，过快提高进水COD 浓度导致了UASB池出现酸化现象，应取出部分污泥，同时加入新鲜污泥和一部分碳酸氢钠，通过污泥驯化，UASB酸化得到控制。

UASB后续工艺SBR出水出现pH值偏低，通过投加少量石灰水到SBR调节pH值为7.0～7.5，出水CODCr浓度达到排放标准。

3.水力负荷对颗粒化的影响

适时调整水力负荷，对促进颗粒污泥的形成是重要的。高水力负荷可以淘汰沉降性能差的絮状污泥，而保留沉降性能好的污泥。

本工程调试启动初期采用较小的水力负荷，有利于形成颗粒污泥的初生体。当出现一定数量的颗粒污泥后，提高水力负荷可冲出部分絮状污泥，使密度较大的颗粒污泥沉降到反应器底部，形成颗粒污泥层。这部分污泥可首先获得充足的营养而较快地增长，污泥能够实现颗粒化。

4.温度对工程运行结果的影响

水温对 UASB池和 SBR池中的细菌微生物有着较大的影响。整个工程运行期间，淀粉原水水温在15℃～43℃之间变换，原水通过调节池后，原水水温在此范围内变化。由于工程运行期较短，并经过冬季的变化，因此对整个系统在低温下长期运行还需进一步。

5.UASB和SBR的启动时间比较长，主要是为了对污泥、菌种进行培养

淀粉企业作为季节性生产企业，每年只生产约三个月的时间，所以在停榨期间，必需持续加强对设施维护，保持菌种的活性，以保证新榨季来临时，环保设施能最快地调试正常。避免因设施的启动调试时间过长而造砀 或者错过开榨时机，或者废水得不到有效处理而超标排放。

（五）结论

1.UASB-SBR联合工艺可有效处理木薯淀粉生产废水，在对UASB的容积负荷按3～4kg/(m3.d)进行设计时，并可使出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。

2.酸碱剂投加比例及投加量对各单元 COD去除率有较大影响，在工程运行实践中，需研究最优投加比和投加量。

3.UASB运行过程，在保证 pH 值适宜甲烷菌的范围内，也需考虑控制温度，在温度低时，厌氧菌活性降低甚至发生死亡。因此在冬季运行时需控制UASB反应器的温度，由于过度使用酸碱剂，SBR需经常补充好氧菌所需营养剂。

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1008-1151(2011)06-0085-02

2011-03-29

广西科学研究与技术开发计划项目“发酵工业高浓度有机废水治理设备研究”（桂科能0443002－09）、“木薯酒精高浓度有机废水综合治理技术研究”（桂科能0803Z018）项目资助

黎洪（1968－），女，广西南宁人，崇左市环境保护监测站工程师，从事环境监测及环境影响评价。