ABR_MBBR组合工艺处理草浆中段废水的中试研究

2007年10月CHINAWATER&WASTEWATEROct.2007

ABR/MBBR组合工艺处理草浆中段废水的中试研究

孙玲玲

1,2

,　何仕均,　王建龙,　李坤豪,　解明曙

1132

(1.清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084;2.北京林业大学资源与

环境学院,北京100083;3.武汉理工大学资源与环境学院,湖北武汉430070)

　　摘　要:　通过现场中试考察了ABR/MBBR组合工艺处理草浆中段废水的效果。结果表明,当ABR进水COD为1339～2948mg/L、HRT为24～48h时,其对COD的去除率约为50%;ABR出水流入MBBR,当MBBR的HRT为6～12h时,其对COD的去除率约为60%,MBBR出水COD稳定在350mg/L左右。在Fe2(SO4)3投量为1250～1750mg/L的情况下,经混凝、沉淀处理后出水COD<100mg/L。　　关键词:　草浆中段废水;　厌氧折流板反应器;　移动床生物膜反应器中图分类号:X703　　文献标识码:C　　文章编号:1000-4602(2007)19-0091-03

PilotStudyonCombinedProcessofABR/MBBRforTreatmentof

Straw2pulpMiddle2stageWastewater

SUNLing2ling,　HEShi2jun,　WANGJian2long,　LIKun2hao,　XIEMing2shu

(1.InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.SchoolofResourceandEnvironmentalSciences,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;3.SchoolofResourceandEnvironmentalSciences,WuhanUniversity

ofTechnology,Wuhan430070,China)

1,2

1

1

3

2

　　Abstract:　Theeffectofthecombinedprocessofanaerobicbaffledreactor(ABR)andmoving2bedbiofilmreactor(MBBR)ontreatmentofstraw2pulpmiddle2stagewastewaterwasinvestigatedinfieldpi2lot2scaleexperiment.TheresultsshowthatwhentheinfluentCODis1339to2948mg/LandHRTis24to48hintheABR,theCODremovalrateis50%.TheeffluentfromtheABRenterstheMBBR.WhentheHRTis6to12hintheMBBR,CODremovalrateis60%,andtheeffluentCODconcentrationismaintainedat350mg/L.Inaddition,whendosageofFe2(SO4)3is1250to1750mg/L,thecoagula2tionandsedimentationtreatmentresultsintheeffluentCODbelow100mg/L.　　Keywords:　straw2pulpmiddle2stagewastewater;　anaerobicbaffledreactor;　moving2bedbio2filmreactor

　　厌氧技术在国外造纸工业废水处理中的应用已非常成功,与发达国家主要采用木浆为造纸原料不同,我国造纸行业多采用草浆为原料,废水处理方法主要包括物化法和传统活性污泥法等,而较少采用厌氧技术。笔者采用中试规模的ABR/MBBR组合工艺处理草浆中段废水,考察了处理效果,以期为该工艺的生产应用提供依据。

材料与方法1　

111　工艺流程

废水经筛网滤除纤维、纸屑及大颗粒杂物后由

泵提升到ABR反应器,其出水流入MBBR反应器,MBBR出水经混凝、沉淀后排放。工艺流程见图1。

ABR反应器由普通碳钢制成,共分4格,长×

宽×高=1600mm×800mm×2200mm,有效容积・91・

第23卷　第19期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　www.watergasheat.com

为2.16m。从反应器第1格的下流室进水,上流室与下流室的宽度之比为3∶1,导流板与垂直方向的夹角为45°,在每个上流室的顶部设置一个上折流板,以强化ABR反应器的三相分离效果,减少污泥流失。MBBR反应器为有机玻璃圆柱体,直径为1m,高为2.6m,共分三个区,分别为一级流化区(350L)、二级流化区(250L)和沉淀区。MBBR反应器内填料的填充率为40%,填料由聚乙烯材料一次成型制成,其形状为内有十字支架的中空圆柱体,圆柱体外有32条凸棱。试验期间,ABR/MBBR反应器置于造纸废水处理厂室内,室温为20～24℃。

3

计测定,色度采用稀释倍数法测定。

结果与讨论2　

211　ABR对COD的去除效果

低负荷是ABR成功启动的关键。由于草浆中段废水属中浓度工业废水,故在试验中直接采用原水为组合工艺的进水。整个中试过程历时为80d,由启动期、运行期、提高负荷期三个阶段组成。

启动期(1～20d),将接种污泥投入ABR反应器,用试验废水浸泡两昼夜后开始每天间歇进水,从第7天开始连续进水,水力停留时间控制为48h,进水COD为2000mg/L左右,容积负荷约为1.0

3

kgCOD/(m・d)。此阶段ABR的出水COD一般在1100mg/L左右,其对COD的平均去除率约为40%。[1、2]

运行期(21～60d),进水COD基本同启动期的,水力停留时间缩短为36h,容积负荷约为1.33

3

kgCOD/(m・d)。由于提高了容积负荷,在运行期的初始几天ABR对COD的去除率从55%下降到30%,出水COD达到1400mg/L,经过一段时间的运行,出水水质逐渐好转,出水COD逐渐回落到1000mg/L以下。

提高负荷期(61～80d),水力停留时间缩短到

3

24h,容积负荷提高到2.34kgCOD/(m・d),ABR

图1　中试工艺流程Fig.1　Flowchartofpilot2scaleexperiment

112　试验原水

试验原水采用该造纸废水处理厂集水池的草浆中段废水,其水质见表1。

表1　进水水质

Tab.1　QualityofinfluentCOD/(mg・-1L)1339～2948

SS/(mg・-1L)860～3180

TDS/(mg・-1L)1200～1600

-

指标pH

Cl/

水温/

(mg・

℃-1

L)

720～

33～38750

出水COD始终稳定在900mg/L左右。212　MBBR对COD的去除效果

MBBR的启动采用自然挂膜法,其水力停留时

范围6.9～7.9　　为使反应器快速启动,试验中按COD∶N∶P=

200∶5∶1的比例适量补充N、P等营养元素。此外,为保证反应器有足够的pH缓冲能力,向进水中加入了一定量的Na2CO3。试验过程中不再添加微量元素、维生素及氨基酸等。113　接种污泥

厌氧接种污泥来自城市污水处理厂的厌氧消化污泥和浓缩污泥,接种量约为800L,ABR反应器各格污泥床高度为500～900mm。为加快污泥的驯化过程,在试验中向ABR反应器的第1、2格内添加了一定量的新鲜牛粪。114　分析项目及方法

COD采用重铬酸钾法测定,DO采用便携式溶氧仪测定,SS采用重量法测定,pH采用便携式酸度

间控制为12h,经过3周的培养和驯化,MBBR出水COD稳定在300～400mg/L,对COD的去除率接近60%。从第21天开始,将MBBR的水力停留时间缩

3

短为9h,容积负荷提高到3.75kgCOD/(m・d)。提高负荷后发现填料上微生物的附着量有限,挂膜情况不太理想,故取该废水处理厂曝气池回流污泥约80L,平均分配后分别投入MBBR的第1、2级流化区,连续闷曝2d,然后快速排泥。此后经过数日的连续运行,发现填料表面及内部被一层致密结实的灰白色生物膜所覆盖,标志着生物膜逐渐生长、成熟,同时反应器对COD的去除率也呈上升趋势。61～80d,将MBBR的水力停留时间进一步缩短到6h,容积负荷被进一步提高,但MBBR出水COD一直稳定在350mg/L左右。213　混凝剂投量的确定

为了使最终出水的COD<100mg/L、色度<40

・92・

www.watergasheat.com孙玲玲,等:ABR/MBBR组合工艺处理草浆中段废水的中试研究第23卷　第19期

倍,需要对ABR/MBBR组合工艺的出水进行混凝、沉淀处理。选用Fe2(SO4)3作为混凝剂,以MBBR出水为试验用水,其COD为360mg/L,pH值为7.0～8.0,通过试验确定了混凝剂的投量。水中残留COD及色度与混凝剂投量的关系如图2所示。

由图3还可看出,当进水COD突然升高时,ABR对COD的总去除率相当稳定。第1、2格对COD的降解量仍然最大,但后续两格对COD总去除率的贡献有所增加。以第14天进水COD为2460mg/L为例,经第1、2格降解后出水COD分别

为1568mg/L和1392mg/L,分别占整个反应器对COD去除总量的66.8%和13.2%;经第3、4格降解后出水COD分别为1188mg/L和1125mg/L,共占整个反应器对COD去除总量的20%。可见,ABR反应器具有较强的耐冲击负荷能力。试验中还观察到后两格的产气量明显增加,同时伴有一定量的污泥流失现象。另外,与该造纸废水处理厂采用的活性污泥工艺(HRT=48h)相比,在进水水质相同的情况下,逐

图2　硫酸铁的混凝效果

Fig.2　CoagulationeffectofFe2(SO4)3

由图2可见,当Fe2(SO4)3的投加量为1250～

1750mg/L时,经混凝、沉淀后出水COD可满足最终出水COD<100mg/L、色度<40倍的要求。214　ABR抗冲击负荷能力

图3显示了当进水COD产生波动时,ABR反应器各格出水COD情况。

渐提高负荷后,ABR/MBBR组合工艺的出水COD与厂方所采用工艺的二沉池出水COD接近,但组合工艺所需的水力停留时间更短。

结论3　

①　采用ABR/MBBR组合工艺处理草浆中段废水,在进水COD为1339～2948mg/L、HRT由48h逐渐缩短至24h的条件下,ABR出水COD基本稳定在900mg/L左右。ABR出水进入MBBR,在HRT由12h逐渐缩短至6h的条件下,MBBR出水COD基本稳定在350mg/L左右。

②　ABR反应器具有较强的耐冲击负荷能力。ABR/MBBR组合工艺出水COD与厂方目前采用的活性污泥工艺的二沉池出水COD接近,但组合工艺所需的水力停留时间更短。

③　当混凝剂Fe2(SO4)3的投加量为1250～1750mg/L时,整个工艺最终出水COD<100mg/L,色度<40倍。

图3　ABR各格出水COD随进水COD的变化

Fig.3　VariationofeffluentCODfromeachchamber

ofABRwithinfluentCOD

参考文献:

[1]　何仕均,黄永恒,王建龙.折流式厌氧反应器的启动性

一般而言,ABR反应器的第1、2格对COD的降解量最大,以后逐格减少。以第5天进水COD为2124mg/L为例,经ABR第1、2格降解后,出水COD分别降至1165和1047mg/L,第1、2格对COD的去除量分别占整个反应器对COD去除总量

能[J].清华大学学报,2006,46(6):865-866.

[2]　BarberWP,StuckeyDC.Theuseoftheanaerobicbaf2

fledreactor(ABR)forwastewatertreatment:areview[J].WaterRes,1999,33(7):1559-1578.

的83.3%和10.1%;而最后两格的共计占6.6%。显然,反应器末端还有相当部分的处理能力未被利用,ABR在处理效果上相当于多级串联的UASB。

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收稿日期:2007-05-17