啤酒废水处理HRT对内循环厌氧反应器.docx

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啤酒废水处理HRT对内循环厌氧反应器
啤酒废水的主要特点是排放量大，有相关的统计表明，每生产1t啤酒大约产生10t废水，因此啤酒废水是水处理行业的一个重点和难点。啤酒废水的另一个特点是生化性好，主要的成分是糖类(戊糖、蔗糖、葡萄糖等)、果胶、蛋白质和纤维素等有机物，还含有少量的K+、Ca2+、Mg2+等无机盐，不含有毒物质，因此啤酒废水被广泛的应用在微生物燃料电池(MFC)、厌氧发酵产氢等试验讨论中。其中厌氧发酵产氢技术可利用多种有机废水作为发酵底物进行产氢，从而达到产生清洁能源与废水高效处理的结合。内循环(internalcirculation，IC)厌氧反应器是第三代高效厌氧反应器的代表之一，是PAQUES公司于20世纪80年月研制而成，具有容积负荷高，电耗、工程造价低，占地面积小等的优势。在实际应用中，IC反应器常用于处理含高浓度有机物的废水和废物，如造纸废水、猪粪便废水和污物、啤酒废水、染料废水、食品废水和废渣。本讨论采纳IC反应器对啤酒废水进行处理，并在此基础上讨论水力停留时间(HRT)对啤酒废水的厌氧发酵产氢力量的影响，以作为对啤酒废水处理和IC反应器讨论的补充。1、材料与方法1.1IC反应器本试验中采纳第三代高效厌氧反应器——内循环厌氧反应器(IC)，其有效容积为8.5L，试验所用的啤酒废水在恒流泵的作用下自反应器下部进入反应器，经污泥混合区、第一反应室、其次反应室、沉淀区和气液分别区，从而完成发酵过程。IC反应器采纳外缠电热丝的方式来进行加热，将电热丝、反应器内部的感应器和温度掌握装置相连接，掌握反应器内部温度为(35±l)℃，以维持活性污泥中微生物的最相宜温度。1.2厌氧活性污泥和反应器的启动运行试验采纳的厌氧活性污泥取自哈尔滨文昌污水处理厂的二沉池，采纳好氧曝气和加热处理的驯化方式，在提高污泥活性的同时，抑制严格厌氧的产甲烷菌的活性。污泥驯化后期颜色为棕黄色，VSS/SS=0.72，为高活性絮状活性污泥。IC厌氧发酵制氢系统以啤酒废水为底物，掌握进水啤酒废水的COD浓度约为2000~2500mg/L，添加N、P维持COD:N:P在(200~500):5:1，同时添加Fe2+、Ga2+、Mg2+等微量金属元素。向IC产氢系统内进水投加碱性物质调整pH，使pH保持在4.5左右，保持IC产氢系统的内部温度为(35±1)℃。考察不同水力停留时间(7h、6h、5h、4h、3h)对以啤酒废水为底物的IC产氢系统的影响。在反应器启动初期，系统的HRT保持为7h，当系统运行稳定后，将HRT依次缩短下一阶段，并且同一HRT下，系统稳定运行的时间不低于7天。1.3检测方法发酵气体的成分及含量采纳上海天美分析仪器GC-7890Ⅱ型气相色谱分析测定，内部热导检测器，检测器温度为80℃，采纳氮气为载气。发酵产物成分及含量采纳采纳上海天美分析仪器GC-7890Ⅱ型气相色谱HT-SP502型气相色谱测定，内部配备氢火焰离子化检测器，氮气作为载气，流速为30mL/min。在试验中全部指标的测定都是采纳国家标准方法，本试验需测定的指标主要有进出水COD、产气量、pH、ORP等，测定方法采纳水质标准方法。2、结果与争论2.1IC系统的产气状况在厌氧发酵法制氢的讨论中，产氢效率是衡量系统运行效能的重要参数。在厌氧发酵产氢过程中，产生的发酵气体的主要成分是CO2和H2，通过对发酵气体进行收集、测量其产生量和其中氢气所占的比重，得到图1。IC反应器掌握HRT为7h进行启动，启动的第一天就消失了发酵现象，随着反应器的连续运行，厌氧活性污泥中的发酵菌群的产氢力量逐步提高，在第13天左右，产气速率和氢气含量基本达到稳定，分别为4.21L/d和28.36%。在HRT为7h的IC产氢系统的启动和运行过程中，最大产气速率为4.9L/d，最大氢气含量为34%。在其次阶段，HRT降低为6h，IC厌氧反应器表现出较稳定的运行特性，并很快达到稳定状态，产气速率和氢气含量较HRT为7h时上升，分别稳定为4.21L/d和39.36%。在第三阶段，HRT进一步降低，保持为5h，此时产气速率和氢气含量分别为7.1L/d和57.14%。当HRT连续降低至4h时，系统的产气速率较5h时降低，平均产气速率和氢气含量分别为6.05L/d和44.64%。在第5阶段，HRT进一步下降为3h，但由于反应器消失了出水浑浊和消失了“污泥流失”的现象，因此没有对产气速率和氢气产量进行监测。从上述结果可以看出在进水COD保持稳定的状况下，以啤酒废水为底物的IC厌氧系统的产气和产氢速率在HRT为5h时达到最大，并且当HRT降低时至4h时系统的产气速率下降，并且当HRT进一步降低后，反应系统消失污泥流失现象，不能正常运行。因此，在进水COD为200