上流式厌氧污泥床反应器处理凉果废水性能研究

史亮　陈师楚　何凌峰　张永利

摘 要：采用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）法处理凉果废水，考察废水厌氧处理过程中COD、浊度、脱色率、pH、电导率、悬浮物去除率的变化规律。结果表明：随着厌氧时间的增加，UASB反应器对废水的处理效果不断提高。在最适宜的厌氧时间条件下，废水的COD去除率达62.0%、浊度去除率达41.1%、吸光度及脱色率分别为0.498及48.4%、pH为5.4、悬浮物去除率达30.3%。故，UASB法可作为凉果废水的预处理方式，以降低后续废水的好氧处理难度。

关 键 词： 上流式厌氧污泥床反应器法；凉果废水；COD去除率；浊度去除率；脱色率

中图分类号： X 703 文献标识码： 文章编号： 1671-0460（2017）07-1303-04

Study on Performance of Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor for Treating Preserved Fruit Wastewater

SHI Liang1，CHEN Shi-chu 1，HE Ling-feng2，ZHANG Yong-li2

（1. Foshan Sikete Environmental Protection Engineering Co.， Ltd.， Guangdong Foshan 528000， China；

2. School of Environmental and Chemical Engineering， Foshan University， Guangdong Foshan 528000， China）

Abstract： The preserved fruit wastewater was treated with the upflow anaerobic sludge bed （UASB） reactor， the change rule of COD， turbidity， decoloring rate， pH， conductivity， suspended solids removal rate in wastewater anaerobic treatment process was researched. The results showed that， with the increase of anaerobic time， the treatment effect of wastewater over the UASB reactor increased. Under the most suitable condition of anaerobic time， the COD removal rate of wastewater was 62%， turbidity removal rate was 41.1%， absorbance and decoloring rate were 0.498 and 48.4%， pH=5.4， and suspended solids removal rate was 30.3%. Therefore， the UASB method can be used as a pretreatment way for preserved fruit wastewater， in order to reduce the difficulty of subsequent aerobic wastewater treatment.

Key words： Upflow anaerobic sludge bed； Preserved fruit wastewater； COD removal rate； Turbidity removal rate； Decoloring rate

加工果品行業的重要方向是加工凉果。早在19世纪50年代，我国的果品产量就达到了相当的数量，其数值为679万t。蜜饯生产在我国已有很悠久的历史，发展至今已成为一种深受人们特别是儿童喜爱的食品[1]。随着加工技术的不断进步与人民生活水平提高，我国的蜜饯产量愈来愈高，逐渐形成了口感不同的“北蜜”和“南蜜”两大派系。两者虽在口味与处理技术上存在差异，但在处理工程中排放的废水等物质都对环境造成了污染[2，3]。生产蜜饯和果脯产生的废水常常有刺激性气味，其排入水体污染环境；同时，污水渗入农田，加剧了农田的盐碱化，导致粮食减产。随着网络购物的兴起，人们对蜜饯的需求量逐年递增，随之而来的废水排放逐渐增加，加速了环境恶化，蜜饯废水的治理问题急需得到改善[4]。处理废水方法多样：生物、化学、物理法[5]。上流式厌氧污泥床反应器，受人们关注的是其在处理难降解、有机、高浓度废水方面的作用[6]。

Angus Smith在1880年率先发现了这种方法。他将气体向污水中通入，后人也做过类似的尝试，Clark和Gage在1912年于Lawrence研究所，向污水通气会产生污泥，可以观察到水质得到提高。于是Arden和Locket研究了这个装置。在头天晚上倒出液体，下一天把瓶内水倒出，这是他一贯的做法。一个偶然的现象是，瓶子没倒干净，处理效果反而更好。于是其研究了瓶壁上的污泥，他给其起名为活性污泥。之后，他在实验之后，将实验液体静置，倒出上层液体，留污泥第二天继续使用。他的这一举动缩短了处理的时间提高了处理效果。世界上第一个活性污泥处理厂在1916年建成，其理论基础是他们在1914年5月发表的一篇论文，地点是在曼彻斯特分会。活性污泥是在活性污泥法的反应液沉淀产生的，其形态为絮状、颜色为褐色，包含多种微生物：后生动物、原生动物、真菌和细菌等，他们的食料是水中的有机物，降低有机物含量的原因是他们利用这些有机物进行了繁殖和代谢。其中污泥的形态絮体，其吸附和絮凝作用可以去除水中其他物质：悬浮、胶体物质。

Lettinga教授，荷兰人，于1972年研发了UASB仪器。废水的流经方向是下入上出。大多污染物被分解，其产物是甲烷和二氧化碳，活性高和浓度高是底部污泥层的特征。因为污泥上粘附气泡与搅动的气态物，其上面成型了污泥悬浮层。澄清区出来较干净的水。厌氧污泥在其中产生。负荷高，数值10到20 kg COD m/d。要想形成好的污泥床，根据实验显示，让去除率和负荷高，搅拌是不必的，适合pH、温度、负荷冲击变化。在目前的科研与市场里，其有着广泛的应用范围。A.W.obayaski总结了几种方法：厌氧接触法：：第一种是朗姆酒蒸馏、第二种是小麦淀粉废水、第三种是肉类加工废水。第一种Guar树胶、第二种酒精上清液、第三种制药污水、第四种是有机合成污水，这四种废水都是厌氧生物滤池能够处理的污水。例如第一种蘑菇加工废水、第二种土豆加工废水、第三种糖厂废水，这几种都是上流式厌氧污泥床能处理的废水。一种小试、一种生产共同组成了肉类加工的规模。小试的负荷为3.2、水力停留时间为12 h、温度为30 ℃、去除率为95%。生产规模的肉类加工水的负荷BOD为2.5、水力停留时间为13.3 h、温度为35 ℃、去除率为90%。规模为中试、水力停留时间为3.6 d、负荷COD为2.5，这些是小麦淀粉的参数。有机合成污水的负荷率COD为2.5、水力停留时间为96 h、温度为35 ℃、去除率达到92%、规模为小试。制药污水的COD负荷为3.5、水力停留时间为48 h、温度为35 ℃、去除率为98%、规模为小试。酒精上清液的COD负荷为7.26、水力停留时间为20.8小时、温度为28 ℃、去除率为85%、规模为小试。Guar树胶的COD负荷为7.4、水力停留时间为24 h、温度为37 ℃、去除率为60%、规模为生产。糖厂的COD负荷为22.5、水力停留时间为6 h、温度为30 ℃、去除率达94%、规模为小试。土豆加工污水的COD负荷为25到45、水力停留时间为4 h、温度为35 ℃、去除率达93%、规模为小试。蘑菇加工废水的COD负荷为15、水力停留时间为6.8、温度为30 ℃、去除率为91%、规模为生产。

降低后续好氧处理难度、回收生物质如甲烷、去除有机物，这些都是这项技术的优点[7]。UASB内不填载体，因此不需要反冲洗，避免了因填料发生堵塞的问题[8]，非常适合于高浓度凉果废水的预处理。

通过不一样的时间的降解，对凉果污水预处理用的是UASB反应器，脱色率、悬浮物、电导率、PH、浊度、COD都是废水的考量指标。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验所用废水取自潮州某凉果加工厂，所用污泥取自潮州市第一污水处理厂脱水车间管道里的消化污泥，废水的水质如下：

原水样COD为3 081.4 mg/L，COD較大；浊度为110.8 NTU，浊度比较高；pH为4.52，呈强酸性；悬浮物为800 mg/L，吸光度为0.835。

1.2 实验方案

为了让兼性细菌利用氧气，在无氧条件下反应1 d，装入的容器是UASB反应器，取出的污泥量为3升。然后加入废水30 L，开启搅拌器搅拌均匀，调其pH为7，再加入营养液（谷氨酸钠+磷酸二氢钾），按COD∶N∶P=100∶4∶1的比例配制营养液。在不同的反应时间分别监测COD、浊度、pH等水质指标。

1.3 分析方法

各水质指标的分析方法如下：

（1）COD：重铬酸钾法；（2）浊度：浊度计；（3）吸光度：分光光度法；（4）pH：玻璃电极法；（5）悬浮物：重量法；（6）色度：稀释倍数法。

2 结果和分析

2.1 厌氧时间对水质COD的影响

1 520.8 mg/L、COD和COD去除率为62%，这些是在60 h的厌氧条件下。COD与COD去除率为厌氧时间所影响正如图1表示的。COD变化比较大是经过UASB处理后的。

2.2 厌氧时间对水质浊度的影响

如图2所示，厌氧过程中由于废水是和污泥一起搅拌，且样品是从UASB反应器下端出口取出，因而废水中混有污泥，导致废水较浊，浊度去除率变化幅度较大，厌氧处理60 h后废水的浊度及其去除率分别为79.9及41.1%。

2.3 考量吸光度、第二是脱色率为时间所影响

如图3所示，脱色率升高、吸光度减小，在厌氧时间增加的情况下，正如图3。在24 h到40 h期间变化不明显，40 h后脱色率和吸光度变化幅度较大，厌氧处理60 h后废水的吸光度及脱色率分别为0.498及48.4%。

2.4 电导率和pH受厌氧时间的影响

pH和电导率受厌氧时间影响的图为图4所示。由图，pH随着厌氧的时间增加而降低，由于厌氧过程中需保持废水pH在中性的范围内，因此厌氧过程中需不断调节pH，厌氧处理60 h后废水的pH为5.40。

2.5 厌氧时间对水质悬浮物的影响

如图5，在爆气32 h到52 h的时候变化幅度最大，悬浮物的去除率渐渐提高、悬浮物随时间减少，如图所示，悬浮物的去除率最高为30.3%，悬浮物最低浓度为500就是2 mg/L。

随着厌氧反应时间的延长，水质逐渐变得清澈，故UASB法可作为高浓度凉果废水的预处理方式，以降低后续好氧降解的难度。

产甲烷阶段、产氢产乙酸阶段、第三阶段为水解和发酵阶段，这是其三个阶段，生化法菌种处理有机质，容器为UASB，产物有氨、硫化氢、水、二氧化碳、甲烷等。

4 结 论

（1）UASB对污水的处理效能提高，随着厌氧时间的增涨；

（2）浊度去除率达79.9%、吸光度及脱色率分别为0.498及48.4%、废水的去除率是62%、30.3%是SS去除率、酸碱度值为5.4，在厌氧适宜条件下。

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