UASB反應器處理利福平淀粉混合廢水的試驗研究

焦珍 王暉 溫學友 高愛舫

1.石家莊經濟學院工程學院，河北石家莊 050031 2.北京科技大學土木與環境工程學院，北京 100083

UASB反應器處理利福平淀粉混合廢水的試驗研究

焦珍12王暉2溫學友1高愛舫1

1.石家莊經濟學院工程學院，河北石家莊 050031 2.北京科技大學土木與環境工程學院，北京 100083

利福平和淀粉廢水混合處理，可提高利福平廢水的可生化性，降低生化處理難度。采用UASB工藝處理利福平淀粉混合廢水，UASB啟動速度快，30d啟動完成，進水COD濃度13650mg/L,容積負荷11.60kgCOD/m3.d，出水COD濃度1867mg/L，COD去除率可以達到85%以上。

利福平廢水；UASB

The Rifmycin wastewater；UASB

利福平廢水屬于典型的抗生素廢水，具有有機物濃度高，有很高的色度和懸浮物，含有難降解物質和抑菌作用的抗生素，而且水質成分復雜，產物排量高等特點[1]。目前國內外大多采用預處理+厭氧+好氧處理工藝，使得廢水處理流程長，池容大，基建投資及運行成本都很高，而且大多運行不正常。對該類廢水的處理目前國內外仍處于試驗探索階段[2]。

針對利福平生產廢水的特點，結合河北某制藥公司的實際情況，將該公司利福平生產車間與淀粉生產車間的廢水混合后作為試驗用水，對UASB反應器處理該混合廢水進行研究，以期為工程設計及運行調試提供有價值的技術參數。

1 材料與方法

1.1 試驗水質

河北某制藥公司利福平生產廢水主要有發酵廢水、沖洗廢水、萃取廢水、洗滌廢水、結晶母液廢水和其他廢水。利福平廢水與淀粉廢水排放量均為400m3/d,該公司廢水水質情況如表1。

表1 廢水水質狀況

1.2 試驗流程及裝置

利福平廢水與淀粉廢水1:1混合后，調節水質，由進水泵提升進入UASB 反應器底部， 廢水經過UASB反應器底部的顆粒污泥及污泥懸浮層去除大部分有機物，再經過氣、液、固三相分離器分離后，顆粒污泥回流到污泥懸浮區，廢水從反應器頂部出水口排入出水池，沼氣進入沼氣收集區經濕式氣體流量計計量后外排。

試驗的主要裝置是UASB 反應器，有機玻璃材質，總高1 200m m，下部直徑6 5 m m，上部直徑8 0 m m，有效容積3.6 L。UASB反應器外包裹保溫巖棉，采用電加熱方式，由溫度控制器控制在36～37 ℃溫度范圍內。進水裝置由時間繼電器控制水泵的運行，間歇進水。出水由出水池收集，沼氣經水封后通過濕式氣體流量計排出。

1.3 接種污泥

UASB反應器接種污泥為華北制藥集團某公司制藥廢水處理廠UASB反應器中的顆粒污泥，污泥的最大比產甲烷速率為8 1.6ml/(g.d)，按照UASB反應器有效容積的1/4計算，菌種添加量約0.9 L，污泥接種濃度為8g/L左右。

1.4 分析項目與方法

分析項目為進水流量、溫度、p H、CODCr、BOD5、氣體產量等。氣體產量采用濕式氣體流量計測量，其他分析方法采用標準方法。根據分析結果隨時調整系統運行參數及試驗進度。

2 試驗過程與結果

在實驗過程中，每天對UASB反應器的進出水水質進行監測，通過實驗數據可以很直觀地看出UASB反應器運行的情況。根據反應器COD去除率調整工藝控制參數，以使反應器在最佳的工藝控制條件下運行。

(1) UASB啟動期

試驗用水為利福平與淀粉混合廢水，為了使接種污泥盡快適應廢水水質，反應器啟動負荷為1.0kgCOD/m3.d，COD去除率提高到80%以上時，穩定運行3～5天。通過增加進水時間來提高反應器負荷，提高幅度為0.5kgCOD/m3.d左右。當負荷提高到3.5kgCOD/m3.d左右，并且COD去除率達到85%時，反應器中接種污泥適應了所處理廢水水質，啟動階段結束。

該階段運行所起的作用不僅使接種污泥適應了所處理的廢水水質，還隨著接種污泥對所處理廢水的逐漸適宜，負荷(水力和有機負荷)的逐步提高，對接種污泥起到了一個初步篩選的作用。

(2) 負荷提高期

啟動成功后，采用提高進水COD濃度的方式來提高厭氧反應器的負荷，具體控制條件：該階段進水COD濃度由3175mg/L逐步增加到5872mg/L，反應器容積負荷由3.5kgCOD/m3.d提高到5.5kgCOD/m3.d。COD去除率大于85%，穩定運行3～5天，負荷提高幅度為1kgCOD/m3.d。在運行過程中，定期觀察反應器中污泥特性及污泥濃度的變化情況。

為考察UASB反應器處理該廢水承受負荷的能力，逐步加大運行負荷，觀察反應器運行狀況的變化情況。在11天時間內，反應器負荷由5.57kgCOD/m3.d逐步提高到11.60 kgCOD/m3.d，進水COD濃度最高達到13650mg/L，實現原水連續進水，在此期間COD去除率維持在85%左右，沒有明顯上升趨勢，因此停止沖擊負荷試驗。

UASB反應器r進出水COD變化情況如圖2。

3 結果分析

3.1 容積負荷

容積負荷是厭氧反應器運行的主要控制參數之一，它直接反映了基質與微生物之間的平衡關系。在恒定生物量的反應器中，微生物降解有機物有一個限度，反應器運行負荷必須控制在該范圍內，才可以保證反應器的正常運行[3]。

在UASB啟動期，保持進水COD濃度基本恒定，采用控制HRT來逐步提高反應器的容積負荷。由圖2 顯示，反應器啟動期進水CODCr濃度在3820mg/L以下范圍時，隨著進水水量的增加，容積負荷逐漸增高，出水C O D C r總體保持穩定，最終維持在800mg/L左右，說明污泥能很快適應該種廢水，反應器實現了快速啟動。

在負荷提高期，保持一定的H R T，采用逐步提高進水COD濃度的方式提高反應器的容積負荷。進水CODCr濃度由4383mg/L提高到13650mg/L時，隨著進水濃度的增加，出水濃度有所增高，但能穩定1600mg/L左右，不會對后續的好氧生化處理造成沖擊。負荷提高試驗表明污泥對較高濃度利福平與淀粉混合廢水的適應性較強。

3.2 堿度和pH值

厭氧體系中，堿度反映了反應體系的緩沖能力，足夠的堿度為產甲烷菌創造生存所需的弱堿性環境[4]。在反應器恒定生物量、生物活性條件下，超過了反應器的負荷限值，將會導致反應器運行狀況惡化，消化液PH降低。甲烷菌生長、繁殖最適宜的pH值為6.8～7.2，超出6.6～7.6這個范圍，消化效果明顯變差[3]。

試驗用水為偏酸性廢水，pH值為4～5。在反應器運行中，消化液pH維持在7以上。試驗結果表明：當運行負荷達到11.60 kgCOD/m3.d時，消化液pH值降至7.01，未出現酸化現象，屬厭氧消化的正常范圍，COD去除率基本保持穩定。

4 結論

(1) 在該公司利福平與淀粉混合廢水的厭氧生化試驗中，以高活性顆粒污泥為接種污泥、溫度控制在中溫36.5 ～37.5 ℃的范圍內，采用較低啟動負荷與間歇進水方式，實現了UASB 反應器的快速啟動。

(2)試驗結果表明, 在反應器COD容積負荷達到11.60 kg/ (m3.d)時,COD 去除率可達到85%左右。因此用UASB反應器處理利福平與淀粉混合廢水時，COD容積負荷可以提高到11.6 kg/ (m3.d)，并且能夠保持穩定運行，為后續處理打下良好基礎。

[1]史敬偉，楊曉東.鐵炭微電解法預處理制藥廢水的研究[J].遼寧化工.2006，4，35（4）：211-213

[2]周麗娜，張志軍. 微電解法預處理利福平制藥廢水的試驗研究[J].環境保護科學.2008，3 4（3）：4 4-4 6

[3]楊景亮，劉翠英，劉三學，等.U A S B反應器處理維生素B12淀粉混合廢水的研究[J].環境科學.1996，17（6）：63-65

[4]周群英，王士芬. 環境工程微生物學[M].北京: 高等教育出版社.2008 :317

Experimental Research on Rifmycin and Starch Wastewater Treatment with UASB Reactor

Jiao Zhen12Wang Hui2Wen Xueyou1Gao Aifang1
1.Engineering School, Shijiazhuang University of Economics, Shijiazhuang 050031, China 2. School of Civil Engineering and Environmental Engine，erBinegijing University of Science and Technolo，gyBeijing 100083，China

The Rifmycin wastewater mixed with Starch wastewater can raise his ability of biodegradation ,and the difficulty of Rifmycin wastewater treatment will be decreased. The application of the type of anaerobic reactor UASB is achieved, whose starting-up is achieved in a short period about 30d. On the condition of the volume loading rate (VLR) about11.60kgCOD/（m3.d）, COD of end wastewater declines from 13650mg/L to 1867mg/L,removing rate of the system's COD can reach upwards of 85%.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.075

河北省教育廳科學研究計劃項目資助（Z2009454）石家莊經濟學院資金資助項目(XN0907)