UASB-AOMBR处理味精废水

Yong Gao，Manying Zhang，Feng Kong

化学与环境工程学院 江苏科技大学 常州, 中国

摘要：味精废水是一种非常难处理的高强度有机废水，为了研究操作变量对处理味精废水的影响，进行了实验室规模的研究。采用UASB-A/OMBR工艺对味精废水的处理进行了研究。研究了有机体积负荷率(OLR)、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)、氨(NH3-N)、碱度等变量对沼气的处理和回收效率的影响。结果表明，在UASB阶段，天然气产量为3.02 - 8.83 kg / m³bull;d^-1体积负荷，天然气产量和COD负荷量呈正相关;在11878 - 16922 mgbull;L^-1范围内，出水COD去除率为57.00 - 79.63%。在MBR阶段COD的去除率可以达到90%,甚至96%,氨的去除率是95% - -100%。UASB- A/O MBR具有良好的防止负荷波动的能力，能有效地去除COD和氨。

关键词 味精废水;UASB;MBR;氨;挥发性脂肪酸(VFA)

介绍

无论是中规模的还是大规模的味精工厂，由于COD、Cl^-、NH3-N、SO₄^2-含量的高浓度，在废水中都出现的处置和处理不充分的问题^[1,2]。为了确保味精行业的可持续发展，更多的努力都是为了获得可行的、高效的、经济的方法^[3]。随着味精生产的增加，对味精废水的有效处理被认为是一个亟待解决的紧急问题^[4]。

其中许多研究和几乎所有的应用都将厌氧预处理与好氧生物处理作为整个处理阶段。厌氧处理，虽然除去许多污染物的大部分，但是其中一些在好氧处理中相当顽固，产生的废水很少适合直接排放到接受水。随后，大量的注意力都集中在厌氧-好氧处理顺序上，生物处理的废水中含有多种新的，通常是有毒的，异常的生物化合物。

上流式厌氧污泥床(UASB)已成功地应用于高强度工业废水的处理。研究人员分析了多项研究。Revanuru Subramanyam(2008)^[5]研究了在UASB反应器中生长的厌氧微生物颗粒(SWW)的特点，污泥的特定产甲烷活性随有机加载速率的增加和SWW中的邻苯二酚浓度的增加而呈上升趋势。Musee (2007) ^[6] , Kaan Yetilmezsoy (2009) ^[7] Matsumoto and Noike (1991)^[8] 。摘要报道了厌氧流化床处理养猪场废水的最佳操作变量值(Chen et al.，1997)^[9]。评价了味精发酵废水处理的可行性(Tseng和Lin, 1990)^[10]。以80.8%的甲烷含量和10.1-31.1 kg的CODm ^{- 3}bull;d^{- 1}的醇含量，获得了90%的BOD去除效率。

在过去的三十年中，膜生物反应器(MBR)作为一种有前途的技术在废水处理和再利用方面得到了高度重视^[11,12]。相比传统技术(即传统的活性污泥,稳定池塘、SBR等),取代二次沉淀池在传统活性污泥法与膜单元,由于其操作相对较长的污泥年龄和低污泥加载速率(斑纹和斯蒂芬森,1996;罗桑伯格et al .,2002)MBR有更好的污水质量、规模更小的和消耗污泥量更少的优点。

为了研究操作变量对味精废水处理的影响，进行了实验室规模的研究。毫无疑问，这项工作对味精行业的清洁生产、高效处理和安全排放味精废水将是非常重要的^[13,14,15]。

材料和方法

实验装置

实验装置的示意图如图1所示。采用厌氧预处理(上流式厌氧污泥床，UASB)随后进行有氧处理(膜生物反应器，MBR)进行本研究。

一个UASB反应器由一个有机玻璃柱组成，它由两个不同长度的90毫米内径测量到1200毫米的高度和一个恒温有机玻璃套管。在此基础上，安装了一个上部分直径为150毫米、长度为300毫米，以防止将悬浮颗粒进入废水中，并将其作为气持器，命名为三相分离器。该反应器的工作容积为9.5 L，由两个蠕动泵组成的给水泵系统，通过一个数字定时器系统在指定时间间隔内运行，保证24小时连续运行。UASB反应器的操作温度为38plusmn;1°C。UASB出水口与MBR入口相连。

A/OMBR单元由两个有机玻璃柱组成，直径为90毫米，高度为1500毫米。膜组件是由聚偏氟乙烯(PVDF)制成的微滤中空纤维。膜组件完全浸入到柱中的介质中。底部部分包含了进水口和进气口，顶部是出水口和排气口。生物反应器在室温(20 - 25℃)下操作,由一个可编程逻辑控制器(PLC)控制。在反应器中放置了液位探头(包括一个高水平探测器和一个低水平探测器)。泵和自动阀门通过PLC与液位探头相互连接。反应

器的总容积为11.8L，水力停留时间(HRT)为24 h，污泥排放的阀门和进气口设置在反应器的底部。

工业废水和种子

工业废水(味精)由中国北方的一个味精工厂提供，味精废水的特性见表1。反应堆启动所需的材料是从一个市政污水厂采购的。

表1.味精废水水质特性

图1所示.uasb -反应器和mbr -系统原理图

化学分析

化学需氧量(COD)、挥发性固体(VS),氨(NH3-N)、pH值、挥发性悬浮固体(VSS)分析了样品的过程中给出的标准方法(APHA 2005)[16]。用高效液相色谱法测定了挥发油脂肪酸的含量。

结果与讨论

UASB阶段

培养2个月后,UASB反应器处理高浓度味精废水污泥颗粒的成功实现和维持反应器污泥浓度高,并确保高负荷稳定运行。操作实验分为五个阶段，每个操作阶段的操作参数见表2。从UASB反应器每周收集的污泥分析表明，污泥的浓度范围从7.49 g VSSbull;L^-1 (VSS/TSS = 0.22)到13.27 g VSSbull;L^-1 (VSS/TSS = 0.47)，平均值为11 g VSSbull;L^-1。原始废水和UASB废水的特性记录在表二中，并以图2-6的形式图解说明。

表二.UASB反应器处理各操作阶段味精废水的效率

反应器出水的质量证实了UASB作为一种预处理技术，对味精废水的处理效果。总COD去除率为48.6%。对应的平均剩余值为5332 mgO₂·L^-1。该实验的沼气产量在0.461L·kg^-1COD和0.615 L·kg^-1COD。

a.进水COD对UASB的影响。

最初进水COD范围保持

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