UASB+生物接触氧化处理中药废水的启动驯化研究

王书杰 邓杰帆 曾彩明 何觉聪

(东莞市环境科学研究所,广东东莞 523009)

UASB+生物接触氧化处理中药废水的启动驯化研究

王书杰 邓杰帆 曾彩明 何觉聪

(东莞市环境科学研究所,广东东莞 523009)

采用UASB+生物接触氧化处理中药废水，研究启动驯化过程中反应器的有机物降解特性。结果表明，启动驯化阶段好氧生物接触氧化池具有较强的抗冲击负荷能力，驯化完成后厌氧UASB具有较高容积负荷、生物接触氧化池对有机物去除率较高。并且，当UASB-生物接触氧化组合工艺HRT为24 h、进水COD稳定在1 500～3 500 mg/L时，出水COD在80 mg/L以下，COD去除率达96.24%，中药废水COD能稳定达标排放。

中药废水；UASB；生物接触氧化；启动驯化

中药废水是在洗泡蒸煮药材,原药药汁残液、蒸馏、萃取,生产设备清洗等[1]过程中产生,具有污染物成分复杂、色度高、生化抑制因数复杂、含高浓度难降解有机物等[2-3]特点。加强对中药废水治理研究,防止中药废水不经处理直接进入水体很有必要。中药废水处理技术包括物理化学、生物等[4]方法,UASB具有有机负荷高、无需搅拌、三相分离效果好等[5]优点,厌氧UASB-好氧生物接触氧化工艺兼具厌氧抗冲击负荷能力强和好氧在低负荷下对有机物去除率高的特性[6-7]。因此,本研究采用UASB+生物接触氧化工艺处理中药废水,探讨该工艺启动驯化过程有机物的降解特性,为工程应用提供技术基础和运行参数。

1 材料与方法

1.1 实验装置

本实验采用厌氧UASB反应器+三格好氧生物接触氧化池,厌氧、好氧(三格总和)反应器有效容积均为80 L。

1.2 接种污泥及水质特征

以东莞某制药公司废水站沉淀池污泥作为接种污泥,UASB接种污泥量为反应器有效体积的50%,生物接触氧化池接种污泥使其污泥浓度(MLSS)达2 500 mg/L。

实验用水采用东莞某制药公司中药废水,COD为1 500～15 000 mg/L(常态COD为1 500～3 500 mg/L,中药蒸煮锅漏液、故障等特殊情况下COD为8 000～15 000 mg/L),BOD5/COD为0.3～0.45, pH6～7.5,TN、TP分别为50 mg/L、20 mg/L。

1.3 实验方法

UASB+生物接触氧化处理中药废水实验在夏天常温下进行,UASB、生物接触氧化阶段水力停留时间(HRT)12 h,生物接触氧化池溶解氧(DO)控制在1.5～2.0 mg/L、污泥龄10～15 d,直接采用中药废水不稀释进水。COD、pH、DO每2 d测一次,其它指标7 d测一次。

1.4 分析方法

COD、BOD5、TN和TP均采用哈希仪器测定。pH由雷磁PHB-5笔式酸度计测定。SV30根据污泥在100 mL量筒30 min沉降情况测定。

2 结果与讨论

2.1 启动驯化过程UASB运行情况

由于中药废水常态COD1 500～3 500 mg/L,启动驯化过程可直接采用中药废水不稀释进水。在为期51 d的启动驯化过程,研究了反应器中COD浓度、容积负荷的变化情况,结果如图1所示。

图1 厌氧段COD浓度、去除率、容积负荷变化

在启动驯化的5～17 d,由于中药蒸煮锅漏液导致进水COD浓度15 000 mg/L,高达常态COD的5～7倍且波动大。由于进水COD大幅提升,厌氧的COD容积负荷随之提高达最大值10.38 kg·(m-3.d-1),但是COD去除率维持在20%左右。过高的COD容积负荷使得厌氧污泥产酸过程与产甲烷过程失衡,产酸过程使反应器底部pH低至5.5,产甲烷菌活性降低。在启动驯化18～25 d,因产甲烷菌活性降低,对有机物处理能力减弱,反应器COD容积负荷、COD去除率均降至最低值0.32 kg·(m-3.d-1)、9.52%。

此后启动驯化过程进水COD稳定在1 500～2 500mg/L,厌氧反应器出水COD为500～1 000mg/L, COD去除率由13.27%提高至74.70%,COD容积负荷逐步提高并稳定在2.5～3.5 kg·(m-3.d-1)。

2.2 启动驯化过程生物接触氧化运行情况

厌氧UASB出水直接进入三格的生物接触氧化池,启动驯化过程研究了生物接触氧化池中COD浓度、容积负荷的变化情况,结果如图2所示。

图2 好氧段COD浓度、去除率、容积负荷变化

在启动驯化的前19 d,进水COD浓度较高,三格生物接触氧化池COD容积负荷最高达13.22 kg· (m-3.d-1),但随后迅速降至4.82 kg·(m-3.d-1),COD去除率由79.32%降至35.78%。结合图1、2可知,启动驯化阶段,进水COD浓度突然升高时,好氧段COD容积负荷提高较多,对有机物去除率较高,具有较强的抗冲击负荷能力,但厌氧、好氧阶段COD容积负荷基本相同。

启动驯化20～51 d,进入好氧生物接触氧化池的COD浓度稳定在450～1 000 mg/L。在进水COD恢复正常后,好氧经过5 d驯化COD去除率快速由35.78%逐步提高至88.21%,出水COD稳定在80 mg/L以下,能稳定达标排放。

2.3 工艺总体运行情况

UASB+生物接触氧化处理中药废水,进出水COD变化情况如下图3所示。

图3 UASB+生物解除氧化工艺运行COD变化

驯化完成后,进水COD稳定在1 500～3 500 mg/L时,出水COD在驯化41 d开始达80 mg/L以下, COD去除率达96.24%,中药废水COD能稳定达标排放。此时,厌氧、好氧COD容积负荷比约为(2～3)∶1,厌氧去除大部分COD。另外,由于进水TP浓度较高,出水TP为2.51 mg/L,需增加化学除磷工艺,确保TP达标排放。

3 结语

1)启动驯化阶段好氧段具有较强的抗冲击负荷能力,驯化完成后厌氧UASB具有较高容积负荷、生物接触氧化池对有机物去除率较高。

2)驯化完成后,UASB+生物接触氧化组合工艺HRT为24 h、进水COD稳定在1 500～3 500 mg/L时,出水COD在80 mg/L以下,COD去除率达96.24%,中药废水COD能稳定达标排放。

[1] 祝坚.中药废水污染特点和处理研究进展[J].能源环境保护,2007,21(5):15-17.

[2] 林海龙,李伟光,闫险锋,等.中药废水污泥群落结构解析中PCR-DGGE引物的选择与评价[J].环境科学,2011,32(5):1505-1510.

[3] 李晓婷.水解酸化+接触氧化+絮凝沉淀工艺处理中药废水实例[J].工业水处理,2014,34(9):80-83.

[4] 李弘.电催化氧化法用于制药废水预处理与深度处理的实验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.

[5] 丁凯,詹忠庆.UASB-两级生物接触氧化工艺处理制药废水[J].安徽化工,2006,(4):47-48.

[6] 徐森,胡晓东,郑秋辉.生物组合工艺处理抗生素废水现状及展望[J].工业水处理,2011,31(2):5-8.

[7] Chan Y J,Chong M F,Law C L,etal.A review on anaerobic-aerobic treatment of industrial and municipal wastewater[J].Chemical Engineering Journal,2009,155(1-2):1-18.

Start-up and Acclimation of UASB+Bio-contact Oxidation Process for Treatment of Chinese Medicine Waste Water

WANG Shu-jie DENG Jie-fan ZENG Ca i-m ing HE Jue-c ong
(Institute of Environment Science Research,Dongguan 523009,China)

An Upflow Anaerobic Sludge Blanket(UASB)reactor+bio-contact oxidation process is used for the Chinese medicine waste water,to investigate the characteristics of the organic matter degradation.The results show that,the bio-contact oxidation process hold strong anti-shock loading capability in the phase of start-up and acclimation.When the influent COD stabilized at1 500～3 500 mg/L,the effluent COD is under80mg/L,the anaerobic/aerobic ratio of COD volume load is(2～3):1,the outlet of Chinese medicine waste water could meet the discharge standard after the successful start-up.

chinese medicine waste water;UASB;bio-contact oxidation;start-up and acclimation

X703

A

1009-0312(2015)01-068-03

2014-06-23

东莞市科技计划项目(2012108102015)。

王书杰(1986—),女,湖北襄阳人,硕士,主要从事水污染控制工程研究。