摘要：為探討上向流污泥床(UASB)反應(yīng)器不同高度處的污泥特性,研究了生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器(總高7.2 m)處理造紙廢水時不同高度的污泥外觀形態(tài)、穩(wěn)定性及其產(chǎn)甲烷活性.結(jié)果顯示,VS、TS、VSS、TSS濃度隨著在反應(yīng)器中取樣高度的增加逐漸降低,并在距離反應(yīng)器底部2.20 m高度處出現(xiàn)分層.反應(yīng)器1.20 m和3.45 m高度處的溶解性COD值較大(900 mg·L-1以上).反應(yīng)器1.20 m處污泥的穩(wěn)定性較好(VS/TS較低),固體濃度較高(TS 136 g·L-1,VS 75 g·L-1),產(chǎn)甲烷活性較高(0.16 g·g-1·d-1,以每g VSS中的COD計(jì)),顆粒較大(平均當(dāng)量直徑為308 μm).UASB反應(yīng)器處理造紙廢水不同高度的污泥顆粒外觀形態(tài)雖有差異,但污泥的生物活性近似。

關(guān)鍵詞：污泥特性  產(chǎn)甲烷活性  生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器  造紙廢水

1　引言(Introduction)

上向流污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed,UASB)反應(yīng)器是開發(fā)最早、應(yīng)用最普遍的高效厭氧反應(yīng)器之一(van Lier, 2008). 迄今,全球安裝的UASB 反應(yīng)器已經(jīng)超過3000 座,主要用于處理食品加工行業(yè)產(chǎn)生的廢水,諸如飲料、土豆、淀粉和糖類加工行業(yè)廢水( Tchobanoglous et al. , 2003; vanLier, 2008); 其次是處理造紙行業(yè)產(chǎn)生的廢水(Habets et al. ,1985) 和生活污水,大約有10% ~15%的厭氧反應(yīng)器用于處理紙漿和造紙廢水(vanLier, 2008)。

UASB 反應(yīng)器處理生活污水主要應(yīng)用在一些熱帶國家或地區(qū),這些地方的生活污水溫度在24 ~27℃之間(van Haandel et al. ,1994). 水解是厭氧消化的限速步驟,在低溫(5 ~ 20 ℃)條件下水解速率大大降低,這就限制了UASB 反應(yīng)器在處理低溫生活污水方面的應(yīng)用。針對低溫污水的厭氧處理,反應(yīng)器與厭氧消化池集成的處理系統(tǒng). 該系統(tǒng)將UASB 反應(yīng)器中的少部分污泥回流到厭氧消化池,經(jīng)過厭氧消化后,將消化污泥返回到UASB 反應(yīng)器中,提高UASB 反應(yīng)器中污泥的活性,從而提高UASB 反應(yīng)器低溫污水的效率. Mahmoud 等(2004)研究了這種中試集成系統(tǒng)處理低溫污水的效率,結(jié)果表明,總COD 與懸浮COD 去除率分別達(dá)到了66%和87%,并且產(chǎn)甲烷效率從單一UASB 反應(yīng)器的20%提高到了集成系統(tǒng)UASB 反應(yīng)器的47%. 這種集成系統(tǒng)的應(yīng)用需要解決的關(guān)鍵問題包括UASB反應(yīng)器污泥回流的位置及集成系統(tǒng)處理低溫污水的效能,另外,消化池的污泥停留時間也是研究的關(guān)鍵問題之一. 而目前關(guān)于這種集成系統(tǒng)的生產(chǎn)性試驗(yàn)未見報道.

關(guān)于UASB 反應(yīng)器不同高度的污泥特性研究已經(jīng)在不同規(guī)模的反應(yīng)器中有報道. Mahmoud 等(2004)研究發(fā)現(xiàn),UASB 反應(yīng)器(處理生活污水的中試規(guī)模)中總固體和揮發(fā)固體的濃度從底部到頂部逐漸降低,在40% 高度處出現(xiàn)分層,而污泥的穩(wěn)定性(VS/ TS)從底部到頂部一致. An 等(2009)的研究顯示,總懸浮固體和揮發(fā)性懸浮固體濃度隨UASB反應(yīng)器(處理生活污水中試規(guī)模)高度的增加逐漸降低,而反應(yīng)器頂部揮發(fā)性懸浮固體與懸浮固體的比值(有機(jī)質(zhì)含量)降低是因?yàn)楹罄m(xù)膜系統(tǒng)的應(yīng)用使無機(jī)物在反應(yīng)器頂部沉淀下來. Uemura 和Harada(2000)的研究表明,UASB 反應(yīng)器處理生活污水過程中,溶解性COD 隨著反應(yīng)器高度的增加逐漸降低,主要是進(jìn)水中的懸浮物在反應(yīng)器底部被污泥層截留并逐漸水解導(dǎo)致溶解性COD 增加. 另外,Mahadevaswamy 等(2004)研究發(fā)現(xiàn),處理造紙廢水的UASB 反應(yīng)器中,pH 沿著反應(yīng)器的高度逐漸增加. 以上研究說明UASB 反應(yīng)器存在污泥分層現(xiàn)象,目前國內(nèi)外關(guān)于UASB 反應(yīng)器處理造紙廢水不同高度處的污泥特性報道較少. 因此,本文從污泥的形態(tài)、穩(wěn)定性及其產(chǎn)甲烷活性來研究生產(chǎn)性UASB 反應(yīng)器處理造紙廢水不同高度的污泥特性. 以期為集成系統(tǒng)中UASB 反應(yīng)器污泥回流位置的選取提供參考.

2　材料與方法(Materials and methods)

2. 1　污泥樣品

實(shí)驗(yàn)在荷蘭代爾夫特理工大學(xué)水處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)室完成,測試污泥來源于德國某造紙廠. 該廠采用UASB 和EGSB 反應(yīng)器兩條獨(dú)立的廢水處理工藝處理造紙廢水,工藝流程如圖1所示。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

廢水處理達(dá)標(biāo)后排放至當(dāng)?shù)氐纳�活污水處理廠進(jìn)行最終處理.UASB 反應(yīng)器高7. 2 m,運(yùn)行溫度35 ~37 ℃,水力停留時間6 h（重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

詳情請點(diǎn)擊下載附件：UASB反應(yīng)器處理造紙廢水不同高度的污泥特性