EGSB反应器处理有机污水的可行性研究.docx

EGS反应器处理有机污水的可行性研究刘新长沙新环保科技有限公司摘要： 在常温下采用厌氧污泥颗粒膨胀床(EGSB)技术处理生活污 水，接种颗 粒污泥实验结果表明采用EGSB厌氧工艺处理生活污水，出水水质较 好，COD,SS去除率都在70%-90%以上实验证实了 EGSB技术处理生 活污水的可行性，为以后城市污水处理的选择提供了发展思路关键词：厌氧生物处理 EGSB反应器 生活污水常温在废水处理工艺中，厌氧生物处理技术作为一种有机废水处理工艺 越来越被人关注，它相比好氧生物处理技术具有容积负荷高，净化效 率高，能耗低污泥产量少和产生洁净能源甲烷等优点随着对厌氧消化理论的不断深入研究，人们相继开发了多种高效厌 氧生物反应器，如厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床(UASB)反应 器、厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)及厌氧流化床(AFB)反应器等，它们 被广泛应用于城市废水和各种有机工业废水的处理，特别是内循环(IC) 反应器及厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器等第三代高效厌氧反应器的 出现推动了厌氧处理技术在高浓度有机废水处理领域的进一步发展本研究就EGSB自制实验反应器装置在常温下处理高浓度生活污 水，考察了 EGSB反应器的运行效能，探讨了高效厌氧反应器处理低浓 度有机废水的影响因素及颗粒污泥特性；并对反应器的结构及运行控制 参数进行了优化，为EGSB反应器常温下处理生活污水及其他低浓度有 机废水工业化应用提供技术参考。

1实验装置，材料，测试方法实验装置试验用的EGSB反应器采用圆形有机玻璃制成，反应器中反应区高 度1 000 mm,直径为90 mm反应器总有效容积为7. 6 L,其中三相 分离 器部分的容积1.24 L,反应区容积为6. 36 Lo沿反应器高度设置5个采样 口废水经计量泵由底部进入EGSB反应器，从其顶部的三相 分离器出 水口流出，所产生的气体先经过水封后再由湿式气体流量计 计量（如图1 所示）流址计水封进水槽进水泵EGSB回流泵出水槽反应器图4 EGSB反应器示辽图实验水质试验用水取自生活小区的生活污水，进水水质见表1表1实验用水水质COD SCOD氨氮 TP数值 10-3061-820 50-60030-72 12-14156-927 7-81.3接种污泥接种污泥取自某废水处理厂成熟的UAS反应器中，其中SS36.8g/L , VSS为28.5g/L,接种量为3.85L最大比产甲烷速率 为 55.4MI/(GVSS#d)o颗粒污泥粒径为0.6-1.2mm,湿密度1.06g/cm3沉降速 率 55-60 m/ho1.4 试验条件实验在启动成功的反应器中进行，常温，停留时间2 h,对COD处理效果、悬浮物的处理率、产气率、氨氮、总氮、总磷、硝酸根、有机 挥发酸等的影响进行了研究。

1.5 分析检测方法所有分析方法均按照标准方法进行pH值:pHS23酸度计;COD：重铝酸钾法；VSS：重量法；颗粒污泥结构：扫描电镜和透射电镜法2实验结果2.1 COD去除效果影响从图2可以看出，在水力负荷为3628m3#m22d21相应的水力停留时间为2 h,其COD的去除率在73%~ 90%之间，出水中的COD小100.090.0■ 80.0.70.0&0.040.030.020.010.00.05 4 3 2 1 (一砧 UIHOU于 70 mg#L21 O Q ■ ■一去除率o B ■ ♦ ■O ■ ■ ■ ■ •O " f /2 ♦8 A / \ 2 '1 \ \ 」进水O 出水 A ▲一 10 20 30 40 50 60运厅天数(d)图2 COD去除效果示意图2.2 氨氮去除效果反应器进、出水的氨氮值及其去除率如表2所示，隔天测定1次，从第26d开始由表2可知，出水中的氨氮比进水的氨氮高，经过厌 氧消化 后，污水中的含氮有机物，例如蛋白质等经过水解酸化菌的氨 化和发酵作 用，使出水中的有机氮变为氨氮，从而使得出水中氨氮值比进水氨氮值高由于进水COD浓度较高，微生物有足够的营养物，所以微生物的生长可能会消耗小部分氮，但是相比生成的氨氮要小得多表2 反应器进出，水氨氮值时间变化关系图运行时间(d)进水氨氮mg#L -1出水氨氮mg#L -126138.5143.828142.3149.630165.6167.232152.3156.334148.7150.636150.0150.638171.2134.940164.6174.642153.4171.344150.8155.72.3总磷去除效果6去除率出水0 10 20 30 40 50运行天数(d)30.025.020,015.010.05.00.0图三 反应器进，出水磷值时间变化关系图本实验进出水的总磷及其去除率见图3。

图3表明总磷的去除率较 低总磷可以分为无机磷和有机磷，也可以分为颗粒状和水溶性的磷磷的 去除是由于颗粒污泥截留大分子颗粒状的磷所致，而EGSB本身对污水 总磷去除作用较小众所周知，磷的去除分为化学除磷和生物除磷，生物 除磷主要经过厌氧2好氧交替运行通过排泥而达到除磷，化学除磷主要通 过添加化学药品使磷酸盐变为沉淀通过排泥去除 ，在厌氧过程中发生化学除磷和生物除磷的可能性都较小2.3 去SS效果反应器的进、出水SS值及其去除率如图4所示由图4可知，在反 应器的启动阶段，由于部分絮状污泥和沉降性能较差的颗粒污泥在水流的 作用下流出反应器，致使出水的SS值较高；随着反应器的稳定运行，反 应器对悬浮颗粒物质去除效率高，这是因为污水中的悬浮颗粒与反应器中 的颗粒污泥在相互作用下，微生物附着在悬浮颗粒 上，并对污水进行有效 的处理停留时间2 h, SS去除率在92% -95%之间图3反应器的进、出水ss时间变化关系图 3分析讨论3.1温度对反应器运行效果的—Ailt/KCOD一进水COD温度对微生物的生存和生化反应速率从微生物学角度讲，温*进ZKCOD度影响到J030 40 50微生物所在环境的理化性质运行时间/d其变化主要影响微生物的活性。

特别是在处理低浓度废水时，低温对反 应器内微生物活性产生不利影响；而且温度低还增大水的动力粘 度，降 低有机物在水中的扩散速率，不利于污泥与污染物的充分接触 从而降低 反应器对COD去除效果本试验在常温（15-30e）条件下运 行，试 验表明，在相同负荷2. 5 kg COD/ （ m3#）左右时，反应器温度15〜 20e运行时COD去除效率比30e时降低8%-10%为提高低温时COD 去除效率，对反应器运行控制参数进行了调整，一是适当减少进水量， 降低反应器的容积负荷，二是增大回流比通过上述措施，反应器的 COD去除率可稳定在80%以上，克服了温度对反应器净化效 果的影 响上述工艺尤其适宜南方地区的生活污水处理3.2 反应器内颗粒污泥的形态变化实验前后EGSB反应器内颗粒污泥形态变化见图5和图6电镜照 片从图5可以看出，接种污泥呈球形或椭球形，表面不十分规则，疏 松（图5a）；实验后颗粒污泥外形变化不大，表面更光滑、致密（图 5b） o由于EGSB反应器需要使颗粒污泥处于膨胀状态，上升流速较 UASB反应器大，高速的水流冲刷、淘汰，使剩余颗粒表面光滑、致密， 且 沉降性能好，沉降速率62~75m/h。

颗粒粒径无明显变化，表面有 较多孔穴,为营养物质和气体通道颗粒污泥表面以丝状菌为主，还有 少 量长杆菌、短杆菌、球菌（图5c,图5d）颗粒污泥内部多为短杆 菌、球菌，丝状菌穿插其间，接种前颗粒污泥内部菌体分布密度较大， 各种菌排列致密（图6a）；实验后颗粒污泥菌体分布密度降低，排列相对 疏松（图5b）主要原因在于实验前颗粒污泥是处理淀粉废水,有机负荷高，适宜大量细菌的生长；本实验的颗粒污泥用于处理生活污水,有机负荷低，污泥内部产甲烷细菌增殖缓慢，部分细菌通过新陈代谢老化死亡图5颗粒污泥扫描电镜照片图6颗粒污泥投射电镜照片a-b3.3 产气量变化反应器的累积产气量如图7所示从图7可以看出，反应器的产 气 量随着反应器的稳定运行在不断增加，这是因为进水中有机物含量较 高，且溶解性的COD直较高使得产气量较高；另外试验时间在夏季， 温度相对较高，反应器的厌氧效果好，也使产气量增加沼气 主要成分 为甲烷、二氧化碳、氮气、水蒸气和硫化氢等，其中甲烷占总气体的6%右30shGTshot—一) UM l/一 F L-n_510 15 20 25 30 35 4045 50运厅时间/'d图7反应器产气量时间变化图3.4 反应器主题结构形式以及参数优化EGSB反应器的主体结构是影响反应器效能的主要因素之一。

反 应器中的水流状态直接影响着厌氧微生物和废水的接触机会，从而也就影 响着反应器对废水中污染物的净化效果传统 EGSB反应器的设计参数仅适宜于高浓度有机废水的处理，反应器的膨胀状态由沼气和 水流速度共同完成而对于低浓度的有机废水，沼气产生量很小，不可能 依靠气流搅拌，只能通过提高废水的上升流速来实现为此，必须对反 应器的结构和运行控制参数进行调整，具体措施如下：一是增加出水回 流；二是增大反应器高径比，以增大水力负荷，改善装置 的水力学特 性，增强传质效果；三是接种沉降性能好的高活性颗粒污泥，避免污泥 流失4结论4.1 通过EGSB处理高浓度生活污水的可行性探讨，温度在夏季常 温 时，试验结果表明，用EGSB处理高浓度生活污水是可行的得到相 关的初步结论如下：4.2 采用EGSB处理高浓度生活污水，接种污泥采用UASB反应器 中的颗粒污泥，可以达到快速启动的效果试验结果表明，当厌氧进水COD浓度为411 ~ 560 mg /L,反应器容积负荷可达到3 kg COD /(m3# d),水力停留时间2h,上升流速8 m /h, COD去除率可达到85%以上，出 水COD为67~ 88 mg/L。

上述工艺尤其适宜南方地区的生活污水处 理4.3 EGSB处理生活污水的最佳停留时间为2小时EGSB处理生 活 污水中的悬浮物也有较好的效果，SS的去除率在70%左右4.4 EGSB反应器对氨氮、总磷的去除率较差出水氨氮值比进水的高；出水总磷值比进水低，但幅度不大参考文献[1]任南琪，王爱杰.厌氧生物处理技术与应用.北京：化学工业出版社，200419- 13[2]王妍春，陈浩，左剑恶.膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的研究进 展.中国沼气，2000, 18( 4)：3~ 8[3]冯华军，沈东升.低浓度生活污水厌氧处理技术的认识误区.中国沼 气，2005, 23(4) ： 10- 13.[4] G Lettinga, J Field. Advanced anaerobic wastewater treatment in the nearfuture. Wat Sci Tech. 1997, 35: 5- 12.[5]石宪奎，倪文，王凯军.EGSB处理玉米淀粉生产废水中试研究.环境工程,2005, 23(1) ： 17- 19.。