ABR反应器处理制药废水的启动运行

ABR 反应器处理制药废水的启动运行反应器处理制药废水的启动运行 作 者 邱波 郭静 邵敏 李朝辉 李武 姚武松 出 自 中国给水排水 2000 年 第 8 期 发表时间 2000 8 17 摘 要 邱波 1 郭静 1 邵敏1 李朝辉2 李 武2 姚武松2 1 天津大学建筑工程学院 天津 300072 2 福州绿环八达环保科技开发有限公司 福建福州 350001 摘摘 要要 将 ABR 反应器用于处理高浓度的制药废水 经过三个多月的调试 当温度在 30 40 范围内变化 容积负荷为 5 625kgCOD m3 d HRT 为 53 3h 时 ABR 反应器对 COD 的去除率可 达 75 以上 结果表明 有机负荷 水力负荷和 pH 值是决定 ABR 反应器能否成功运行的关键性因 素 关键词关键词 ABR 反应器 有机负荷 水力负荷 pH 值 中图分类号中图分类号 X505 文献标识码文献标识码 C 文章编号文章编号 1000 4602 2000 08 0042 03 建省某生化厂采用发酵法生产饲料级金霉素 其生产性废水水质水量如表 1 所示 表 表 金霉素生产废水主要特征金霉素生产废水主要特征 m3 d CODcr mg L BOD5 mg L SS mg L PH NH3 N mg L 4501700090007005 5 7 0500 该废水属于抗生素类生产废水 虽然其 BOD5 CODCr 0 53 理论上属于可生化废水 但是由于 其间歇排放 有机物浓度较高 成分复杂 且含有的金霉素对微生物有抑制作用 实际上属于高浓度 难降解有机废水 针对上述特点 采用了如下处理工艺流程 废水 调节池 水解酸化池 厌氧折流板反应器 ABR 好氧硝化池 SBR 反应器 平流沉淀池 过滤 出水 由于 ABR 反应器能够在其内部积累大量沉降性能良好的活性污泥 故在有机物的去除过程中起 了主要作用 当进水有机负荷为 5 625kgCOD m3 d 水力负荷为 0 5m3 m3 d HRT 为 53 3h 时 COD 去除率达 75 以上 从而为整个工艺出水能最终达标排放奠定了基础 1 ABR 反应器反应器 ABR 反应器是美国著名教授 McCarty 于 1982 年开发出来的一种高效节能厌氧装置 1983 年他 又将上 下流室等宽的 ABR 反应器改造成上流室宽 下流室窄的新型 ABR 反应器 并在折流板末 端设导流折角 ABR 反应器在处理废水时 其上流室的功能相当于一个 UASB 其中持有大量沉降 性能良好的活性污泥 只是反应器上部不设三相分离器 仅有一个相通的气室 所以运行时就像若干 个 UASB 反应器的串联 同时 由于 ABR 反应器是分格的 运行时沿水流方向各流室 pH 值由低到 高变化 这样自然为不同 pH 值要求的厌氧菌群提供其优势生长的环境 且对水力冲击负荷和有机冲 击负荷有较强的承受能力 固体停留时间长 污泥产率低 1 在金霉素制药废水处理中 ABR 反应器设计为 2 个池子 每个池子分为 4 个格 每格上流室宽 与下流室宽之比约为 3 1 池体尺寸 L B H 18m 5 5m 5m 池有效容积为 930 6m3 HRT 为 48h 设计流量 Q 为 450m3 d 设计有机负荷为 5 625kgCOD m3 d 试验采用的反应器构造如图 1 2 ABR 反应器的调试反应器的调试 2 1 污泥接种与驯化污泥接种与驯化 种泥来自福州市污水处理厂消化池 其含水率为 95 原设计量应为 200m3 大约占总有 效 容 积的 20 30 在启动时因为运到的种泥量不足 仅有 100m3 便将部分 SBR 池剩余污泥回流到 ABR 反应器以作补充 驯化阶段将进水浓度 C0 保持在 2000mg L ABR 总进水量约为 250m3 d 有 机负荷率约为 0 537kgBOD m3 d 当 COD 去除率达到 70 后 进水量增加 20 30 依次下去 分别为 250 300 370 445m3 d 直至达到设计流量 Q 为 450m3 d 有机负荷率也分别为 0 537 0 625 0 796 0 957 直到 0 967kgCOD m3 d 大约经过 45d 的驯化后 镜检时发现 ABR 反应器的上流室中有 0 5 1 0mm 的颗粒污泥形成 同时出水水质稳定 驯化阶段结束 进入试运行 阶段 接种污泥经过一周时间驯化后活性逐渐恢复 COD 去除率逐步上升 从图 2 可见当调试运行到 10d 以后 COD 去除率有一个明显的下降 经过一周左右时间又逐渐恢复 此时没有水量增长 对 厌氧细菌的抑制作用主要来自金霉素类药剂 经驯化 厌氧细菌逐渐适应并具备了一定的抗药性 水 量增长的时间间隔分别为 20 9 7 和 6d 呈明显的下降趋势 说明随着反应器内污泥活性的增长 ABR 反应器对水力冲击负荷的承受能力逐渐体现出来 2 2 启动运行阶段启动运行阶段 该阶段逐渐增加进水有机物浓度 直到有机负荷和水力负荷均达到设计要求 并以此来检测 ABR 反应器对有机负荷变化的抗冲击能力 启动运行经历了近 3 个月 测试数据见表 2 该阶段前期由于进水浓度改变过大 结果造成反应器有机负荷过大 引起挥发酸大量积累 反应 器出水 pH 值明显下降 严重时达 6 5 甲烷发酵被抑制 出水水质恶性化 经减少进水量以增大水 力停留时间 同时降低进水有机物浓度 让反应器在低负荷下运行一周左右 出水 pH 值又恢复到 7 0 左右 出水水质明显好转 2 周后 ABR 反应器重新恢复到驯化阶段的处理能力 此后逐渐增加水 力负荷与有机负荷 经过大约 70 d 运行后 反应 器的水力负荷与有机负荷均达到设计要求 在水力 负荷为 0 5m3 m3 d 容积负荷为 5 625kgCOD m3 d COD 去除率达 76 时 启动阶段结束 ABR 反应器进入正式运行 整个接种驯化和启动试验仅用了三个多月时间 说明 ABR 反应器具有快 速启动的优点 表 表 启动运行阶段测试数据启动运行阶段测试数据 运行时间 d 总进水量 m3 HRT h 容积负荷 kg m3 d 进水 COD mg L 出水 COD mg L 去除率 出水 PH 值 4645053 31 8754000213046 756 9 47350961 464000190052 56 9 48200109 11 04400250043 26 8 49220109 11 014500350022 26 5 50220109 11 01450043004 46 5 51250960 5220001700156 7 54250960 522000700657 0 5826092 30 812530001230596 9 6626590 60 134100110073 17 1 72250961 596100215064 87 0 78250961 9537500221070 57 1 84300802 58000195075 67 2 90300803 09600238075 27 1 100400604 09500230075 87 1 10745053 34 9210500243076 97 1 11445053 35 62512000286076 27 1 3 结果分析结果分析 3 1 关于有机负荷关于有机负荷 有机负荷直接反映了食物与微生物之间的平衡关系 连续式厌氧消化工艺中 只要温度不变 发 酵原料组成不变 溶液的 pH 值将主要取决于有机负荷率 在有机负荷率不变时 pH 值趋 向于某一 固定值 一般来说 当有机负荷率偏低时 pH 值较高 去除率也较高 有机负荷率高时 pH 值偏低 去除率往往较低 大量试验表明 pH 值在 7 0 7 2 之间时 有机负荷率比较理想 pH 值为 6 0 6 9 时 有机负荷率偏高 易造成 pH 的下滑和消化液的酸化 2 调试时 曾因有机负荷率偏高 造成 挥发酸严重积累 出水水质恶化 后经过减小有机负荷并在 ABR 反应器前部配水井加入石灰和碳酸 氢钠 从而使得反应器的 pH 值逐渐恢复到 7 0 左右 COD 去除率也恢复到 70 以上 试验结果表 明 有机负荷是否适中将直接影响反应器对有机物去除率的高低 有机负荷过大是造成反应器酸积累 的直接原因 有机负荷是否适中可以从 pH 值变化间接地表现出来 所以监测反应器出水的 pH 值是一种推知 反应器运行情况良好与否最直接且简单易行的方法 同时 自反应器启动阶段起就应重视维持好食物 与微生物量 F M 之间的平衡 维持好酸性发酵阶段与碱性发酵阶段之间的平衡 3 2 关于水力负荷关于水力负荷 启动初期 因种泥活性和沉降性能不佳 选取适宜的水力负荷尤为重要 它不仅能 保证微生物 与食物充分接触 还能防止种泥的流失 这对于在反应器各流室中积累大量沉降性能良好的活性污泥 至关重要 同时又可避免泥水发 生分层 防止沟流发生 保持池温均一 尽量减少死角 并适时将 老化污泥浮选 出上流室 启动初期上流室表面水力负荷应 0 5m3 m3 h 正常运转时保持在 0 7 1 1m3 m3 h 为宜 3 3 温度温度 温度是影响反应器正常运行的重要因素之一 当本工艺水温维持在 33 44 范围时 温度变化 对去除率影响不大 3 4 关于关于 HRT 其他条件不变 在一定范围内延长 HRT 能有效地提高 COD 去除率 但是当 HRT 60 h 后 再 采用延长 HRT 的办法已意义不大 3 工程中可将厌氧反应器的 HRT 控制在 48 60h 之间 3 5 好氧污泥回流好氧污泥回流 在种泥量不足的情况下 要在厌氧反应器中培养出足够的沉降性能良好的活性污泥需要很长一段 时间 但是将活性较强的好氧剩余污泥回流到 ABR 反应器 利用其中的兼性细菌 可以缩短 ABR 反应器的接种时间 促进颗粒污泥的形成 3 4 结论结论 中温发酵的 ABR 反应器对含有金霉素类抑制剂的高浓度制药废水进行接种驯化时 启动容积负 荷为 0 5kgCOD m3 d 水力负荷为 0 26m3 m3 d 水力停留时间为 89 3h 10d 后污泥逐渐恢复 活性 45d 后反应器中颗粒污泥形成 整个启动阶段仅用了 70d 时间 这说明了 ABR 反应器具有快 速启动的优点 在温度一定时 控制合适的有机负荷是 ABR 反应器快速启动的关键 启动阶段有机负荷的增长 以每次 20 30 的幅度为宜 过大了容易造成挥发酸积累 对于有四个分格的 ABR 反应器正常运行时 其 HRT 保持在 60 h 左右 表面水力负荷应保持在 0 7 1 1m3 m3 d 左右为宜 反应器的负荷是否适中可以通过测定出水 pH 值来间接反映 合适的 pH 值为 7 0 7 4 pH 值 6 9 时 说明有机负荷过大 可以通过减小有机负荷同时向水中投加石灰和