UASB-SBR聯合工藝處理木薯淀粉廢水研究

黎 洪 黃 偉 孫 偉

（1.崇左市環境保護監測站，廣西 南寧 530001；2.桂林礦產地質研究院，廣西 桂林 541004；3.廣西環境工程與保護評價重點實驗室，廣西 桂林 541004）

UASB-SBR聯合工藝處理木薯淀粉廢水研究

黎 洪1，3黃 偉2，3孫 偉2，3

（1.崇左市環境保護監測站，廣西 南寧 530001；2.桂林礦產地質研究院，廣西 桂林 541004；3.廣西環境工程與保護評價重點實驗室，廣西 桂林 541004）

木薯淀粉廢水是酸性高濃度有機廢水，在進水COD 為11800－14700 mgL-1，BOD為7210－96300 mgL-1，SS為4430－5230 mgL-1，色度50倍，pH值為3.5條件下，使用UASB和SBR聯合工藝對規模100t/d的淀粉進行處理，UASB停留5h，SBR為8h。實驗表明，各主要指標達到《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）一級排放標準。

UASB-SBR聯合工藝；廢水處理

木薯在生產淀粉過程中產生大量的廢水，廢水中有機物含量較高，若不經過處理直接排放，其水中所含有機污染物進入水體后迅速消耗水中的溶解氧造成水體缺氧，影響水生動物生存，同時廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產生臭氣，惡化水質，因此對木薯淀粉廢水進行治理將有極其重要的現實意義。

（一）廢水水質、水量

每生產1噸淀粉約產生10～20m3的廢水，廢水中主要成份為淀粉、蛋白質和糖類，有機物含量較高。一般條件下，COD值為 8000～30000mg.L-1；BOD值在 5000～2000mg.L-1、SS值為 3000～5000mg.L-1；pH值為 4～6、BOD/COD為 0.625～0.66，屬于酸性高濃度可生化廢水。廢水設計規模2000m3/d，處理水質要求達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。表 1為木薯淀粉廢水治理工程進水水質及排放標準。

表1 木薯淀粉廢水治理工程進水水質及排放標準

（二）廢水處理工藝流程

1.處理工藝

采用調節池+UASB反應器+SBR好氧池相結合的處理工藝處理廢水，污水及污泥處理工藝流程如圖1所示。

圖1 污水及污泥處理工藝流程

2.工藝設計說明

生產廢水經機械格柵截留大塊懸浮物，進入調節池調節，調節池設有機械攪拌裝置，通過酸堿劑、回流液和機械攪動使原水混合均勻，并使廢水 pH值達到中性。出水進入 UASB反應器，在反應器中產酸菌和產甲烷菌的作用下，大部分的有機物分解為元機小分子物質和甲烷，剩余污泥進入污泥濃縮池，甲烷可以通過三向分離器收集，凈化處理后可作為能源供生產或排放；出水則進入 SBR進行好氧生物處理，以進一步降解水的有機物。

調節池、UASB、SBR等處理單元產生污泥排入污泥濃縮池進行濃縮，提高污泥的含固率，使污泥含水率低于95%，污泥經濃縮后進入污泥脫水進行機械脫水，產生泥餅外運，污泥濃縮池、上清液及機械壓濾液回流至調節池再繼續處理。

（三）各主要構筑物

1.調節池

調節池采用矩形對角線出水，廢水由左右兩側進入池后，經過不同的時間流到出水槽，設置機械攪拌裝置，主要阻止廢水中懸浮物質的沉淀。調節池采用鋼筋混凝土結構，容積為500m3，停留為6h。

UASB反應器采用半地下工鋼筋混凝土結構，確保池內厭氧狀態并防止臭氣散逸，UASB池上部采用蓋板密封，出水管和出氣管分別設水封裝置。由于SBR的水回流，此時UASB水量為3000m3/d，反應區容積為3300m3，采用3座UASB并聯運行，處理水量為125m3/h，在常溫條件下運行，COD容積負荷為5.0kg/(m3.d)，反應區停留時間為8.0h。

2.SBR反應器

采用兩個SBR反應器并聯進行，一個反應池進水完成后，停止進水，在進行曝氣、沉淀、出水等工藝時，另一反應池進行水，反應池容量為 1500m3，BOD污泥負荷0.3kg/kg.d，運行周期為8h，其中進水為4h，曝氣為3h，沉淀為0.5h，排水為0.5h。曝氣階段每池供氧量10kg/h，排出比約為1/4。

3.工程啟動及運行

（1）UASB的啟動

接種污泥取自城市污水廠的消化污泥，污泥體積 50m3，經過濾投入UASB反應器，注入淀粉廢水浸泡，在啟動開始采用間歇進水，同時由于甲烷菌活性在酸性條件下會受到抑制，UASB反應器內的最佳pH值為6.8~7.2，在啟動開始應投入酸堿劑進行調節控制pH值和回流比，待出水COD去除率達到80%左右，再增加進水量和進水頻率。控制 COD容積負荷由2.2kgCOD/(m3.d)逐步提高到5kg/(m3.d)。當出水COD去除率7d內穩定在80%左右時，才可進入下一階段提高負荷。運行1個月后，反應器內污泥的質量濃度逐漸增大，產氣量穩定，COD去除率穩定在80%～90%之間。

（2）SBR的啟動

SBR啟動時接種污泥也采用城市污水廠污泥，污泥的質量濃度為3000mg/L-1，連續投加營養劑，悶曝至污泥呈現黃褐色后逐步增加水量，每曝10h后靜置2h，排出1/3的上清液再補充新鮮污水，經2個多月調試后進入穩定運行期。

（3）工程運行情況

經過約 5個月的調試運行，出水水質較好，工程驗收對各單元處理結果進行監測（表 2），出水結果 COD為 59～93mgL-1，BOD 為 11～14 mgL-1，SS 為 27～28 mgL-1，色度為 20倍，pH值為7.5～7.6 ，主要指標達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。

表2 處理后水質監測結果

（四）運行結果討論

1.COD容積負荷的選擇

UASB對COD的容積負荷理論上可以達到6kg/(m3.d)，但絕大多數木薯淀粉企業屬季節性生產企業，每個榨季只生產三個月甚至更短的時間，并且是在冬季生產。由于企業生產的時間短，環保設施的運行不穩定；冬天氣溫較低，影響菌種活性；作為新建的生化處理設施，各設季間的參數匹配有待進一步完善，污泥菌種的馴化有待進一步成熟。在實際生產過程中，UASB的容積負荷普遍穩定在3～4kg/(m3.d)。因此，為了確保淀粉廢水的穩定達標，在UASB設計時，應充分考慮其實際所能達到的容積負荷。

2.pH值對UASB和SBR反應器的影響

厭氧反應器中 pH值穩定非常重要，產甲烷菌最適宜 pH值范圍為6.8~7.2。如果pH低于6.3或高于7.8，甲烷化速率降低。產酸菌的pH范圍為4.0～7.0，超過甲烷菌最佳pH范圍，酸性發酵可能超過甲烷發酵，反應器內將發生“酸化”。

工程運行時UASB曾出現酸化現象。如操作失誤，過快提高進水COD 濃度導致了UASB池出現酸化現象，應取出部分污泥，同時加入新鮮污泥和一部分碳酸氫鈉，通過污泥馴化，UASB酸化得到控制。

UASB后續工藝SBR出水出現pH值偏低，通過投加少量石灰水到SBR調節pH值為7.0～7.5，出水CODCr濃度達到排放標準。

3.水力負荷對顆粒化的影響

適時調整水力負荷，對促進顆粒污泥的形成是重要的。高水力負荷可以淘汰沉降性能差的絮狀污泥，而保留沉降性能好的污泥。

本工程調試啟動初期采用較小的水力負荷，有利于形成顆粒污泥的初生體。當出現一定數量的顆粒污泥后，提高水力負荷可沖出部分絮狀污泥，使密度較大的顆粒污泥沉降到反應器底部，形成顆粒污泥層。這部分污泥可首先獲得充足的營養而較快地增長，污泥能夠實現顆粒化。

4.溫度對工程運行結果的影響

水溫對 UASB池和 SBR池中的細菌微生物有著較大的影響。整個工程運行期間，淀粉原水水溫在15℃～43℃之間變換，原水通過調節池后，原水水溫在此范圍內變化。由于工程運行期較短，并經過冬季的變化，因此對整個系統在低溫下長期運行還需進一步。

5.UASB和SBR的啟動時間比較長，主要是為了對污泥、菌種進行培養

淀粉企業作為季節性生產企業，每年只生產約三個月的時間，所以在停榨期間，必需持續加強對設施維護，保持菌種的活性，以保證新榨季來臨時，環保設施能最快地調試正常。避免因設施的啟動調試時間過長而造碭 或者錯過開榨時機，或者廢水得不到有效處理而超標排放。

（五）結論

1.UASB-SBR聯合工藝可有效處理木薯淀粉生產廢水，在對UASB的容積負荷按3～4kg/(m3.d)進行設計時，并可使出水達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。

2.酸堿劑投加比例及投加量對各單元 COD去除率有較大影響，在工程運行實踐中，需研究最優投加比和投加量。

3.UASB運行過程，在保證 pH 值適宜甲烷菌的范圍內，也需考慮控制溫度，在溫度低時，厭氧菌活性降低甚至發生死亡。因此在冬季運行時需控制UASB反應器的溫度，由于過度使用酸堿劑，SBR需經常補充好氧菌所需營養劑。

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1008-1151(2011)06-0085-02

2011-03-29

廣西科學研究與技術開發計劃項目“發酵工業高濃度有機廢水治理設備研究”（桂科能0443002－09）、“木薯酒精高濃度有機廢水綜合治理技術研究”（桂科能0803Z018）項目資助

黎洪（1968－），女，廣西南寧人，崇左市環境保護監測站工程師，從事環境監測及環境影響評價。