上流式厭氧污泥床反應器處理糖蜜酒精廢水的啟動運行研究*

師杰峰 廖 雷# 牛 耿 覃愛苗 賈力強

(1.桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西 桂林 541006；2.廣西危險廢物處置產業化人才小高地，廣西 桂林 541006；3.桂林理工大學材料科學與工程學院，廣西 桂林 541004)

上流式厭氧污泥床反應器處理糖蜜酒精廢水的啟動運行研究*

師杰峰1,2廖 雷1,2#牛 耿1,2覃愛苗3賈力強1,2

(1.桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西 桂林 541006；2.廣西危險廢物處置產業化人才小高地，廣西 桂林 541006；3.桂林理工大學材料科學與工程學院，廣西 桂林 541004)

1 材料與方法

1.1 實驗材料

主要儀器：SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵；SXT-02索氏提取器；SX2-5-12馬弗爐；VIS-7220N可見分光光度計；Stater 3C精密pH計；BA400生物數碼顯微鏡(配備Moticam Pro 252A攝像頭)；GZ-WXJ-Ⅲ微波消解儀；ICS2100離子色譜儀。

實驗原料：糖蜜酒精廢水取自某糖廠，其主要成分見表1；厭氧活性污泥取自某啤酒廠；蔗渣灰取自某化工廠。

表1 糖蜜酒精廢水的主要成分

主要藥品：碳酸氫鈉為化學純；重鉻酸鉀、試亞鐵靈、硫酸、硫酸亞鐵銨和硫酸銀均為分析純。

處理糖蜜酒精廢水的工藝流程如圖1所示。糖蜜酒精廢水稀釋約100倍后灌入反應水箱，投加不定量的改性蔗渣灰活性炭吸附脫色，自流進入調節水箱，再經蠕動泵提升至UASB反應器中。經過UASB反應器處理可去除大部分COD，并馴化出產甲烷菌、脫色菌和硫酸還原菌。

1.2 實驗方法及過程

1.2.1 改性蔗渣灰活性炭的制備

采用Ba(OH)2改性法制備改性蔗渣灰活性炭，具體方法參考文獻[13]。

圖1 處理糖蜜酒精廢水的工藝流程Fig.1 Technology process flow chart of molasses alcohol wastewater treatment

1.2.2 測定方法

1.2.3 UASB反應器啟動運行方式

UASB反應器容積為7.2 L，運行初期污泥體積約為3 L。向反應水箱中投加改性蔗渣灰活性炭對糖蜜酒精廢水進行脫硫脫色處理，再在調節水箱靜置澄清，由蠕動泵將上清液送入UASB反應器進行厭氧處理，同時用恒溫水箱控制UASB反應器溫度為40 ℃左右，用碳酸氫鈉調節pH為6.5～7.2。用蠕動泵控制糖蜜酒精廢水進水流量為450 mL/h，采用間歇式進水，每天進水時間約為7 h。

2 結果與分析

2.1 UASB反應器的處理性能研究

2.1.1 COD去除效果

根據圖2可以看出：UASB反應器啟動運行1～9 d時，COD去除率大體呈現逐漸升高的趨勢，并在9 d時達到53%，可能是由于產甲烷菌此時正處于生長期；9～23 d時，COD去除率較低，且13～23 d的COD去除率變化相對緩和，可能是由于隨著反應的進行，脂肪酸含量增多，抑制了產甲烷菌的生長[14]；23～30 d時，COD去除率逐漸升高，最終穩定在60%左右，說明產甲烷菌達到平衡期，馴化完成。

圖2 UASB反應器對糖蜜酒精廢水中COD的去除效果Fig.2 Removal efficiency of COD in molasses alcohol wastewater by UASB reactor

2.1.2 色度去除效果

根據圖3可以看出：UASB反應器啟動運行1～3 d時，由于改性蔗渣灰活性炭吸附了大量色素，色度去除率呈現逐漸升高的趨勢，并在3 d時達到30%；3～11 d時，色度去除率較低，可能是由于改性蔗渣灰活性炭達到臨界負荷，但脫色菌還未馴化完成；11～23 d時，色度去除率稍有增高，可能是隨著反應進行，脫色菌開始生長繁殖；在23～30 d時，色度去除率進一步上升，最終穩定在25%左右，說明脫色菌達到平衡期，馴化完成。

圖3 UASB反應器對糖蜜酒精廢水色度的去除效果Fig.3 Removal efficiency of chromaticity of molasses alcohol wastewater by UASB reactor

圖4 UASB反應器對糖蜜酒精廢水中的去除效果Fig.4 Removal efficiency of in molasses alcohol wastewater by UASB reactor

2.1.4 UASB反應器的產氣量變化

圖5 UASB反應器處理糖蜜酒精廢水的產氣量和進水量變化Fig.5 Variation of gas production and inflow of UASB reactor for molasses alcohol wastewater treatment

2.2 厭氧高效菌種和改性蔗渣灰活性炭顆粒形態觀察

將馴化完成的污泥顆粒與UASB反應器水相液體按1∶1(體積比)混合均勻，用顯微鏡觀察。由圖6可以看出，高效菌種多為密集生長的產甲烷菌(成不規則球狀)，還存在一定量的球狀菌和極少量的螺旋菌、桿菌。由圖7可以看出，改性蔗渣灰活性炭顆粒為多孔隙的不規則球體，富集了原核微生物，且周圍也游離了不少原核微生物。這些微生物在生長繁殖的過程中，優先降解水中的污染物，降低了改性蔗渣灰活性炭負荷；同時，微生物能夠將改性蔗渣灰活性炭吸附的有機物降解，一定程度上解決了改性蔗渣灰活性炭的再生問題[15]。

圖6 UASB反應器中高效厭氧菌種形態Fig.6 Morphology of highly effective anaerobic strain in UASB reactor

圖7 UASB反應器中改性蔗渣灰活性炭顆粒形態Fig.7 Morphology of modified bagasse ash activated carbon particle in UASB reactor

3 結 論

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Studyonthestart-upoperationofUASBreactortreatingmolassesalcoholwastewater

SHIJiefeng1,2,LIAOLei1,2,NIUGeng1,2,QINAimiao3,JIALiqiang1,2.

(1.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,GuilinUniversityofTechnology,GuilinGuangxi541006;2.TheGuangxiTalentHighlandforHazardousWasteDisposalIndustrialization,GuilinGuangxi541006;3.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,GuilinUniversityofTechnology,GuilinGuangxi541004)

師杰峰，男，1989年生，碩士研究生，研究方向為水污染控制技術。#

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*國家自然科學基金資助項目(No.51468011)；廣西科技攻關計劃項目(桂科攻1355003-7)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.06.010

2016-03-03)