利用EGSB工藝處理高濃度加工廢水的現狀與發展前景分析

錢瑛

摘要：加工廢水污染物濃度高，水質成分復雜且含有氨氮、氰等有毒有害物質和酚類、雜環類、長鏈烷烴、芳香烴等有機碳化合物，具有污染物濃度高、廢水排放量大、處理難度高、運行成本高等問題。因此，選擇處理工藝時，應重點考慮有機物的降解以及酚等污染物的去除，生物處理工藝以其處理效果好、成本低、設備簡單等優點在廢水處理中得到廣泛應用。

關鍵詞：EGSB工藝;高濃度加工廢水;現狀發展

1 高濃度加工廢水的現狀

①通過改進進水布水系統，提高液體表面上升流速及產生沼氣的攪動等因素;②設計較大的高徑比;③增加了出水再循環來提高反應器內液體上升流速。這些改進使反應器內的液體上升流速遠遠高于UASB反應器，較高的液體上升流速消除了死區，獲得更好的泥水混合效果。

2? EGSB應用模式分析

EGSB反應器是在UASB工藝基礎上發展而來的第三代高效厭氧反應器，相較于UASB反應器，EGSB在處理廢水方面有諸多優勢，反應器的內循環部分能加快液體上升的流速，使得污泥床膨脹。因此，污水與污泥接觸更充分，提高了反應器的傳質效果，延長了污水和微生物接觸的時間，在短時間內可獲得較好的去除率，且反應器能夠快速啟動。與其他厭氧工藝一樣，EGSB反應器處理裝置的啟動時間長。EGSB反應器能否在不同溫度下穩定、高效地運行，在很大程度上取決于反應器內的污泥性能。好的污泥應該具有良好的沉淀性和高產甲烷活性，并且應呈顆粒狀。

3 試驗裝置、材料與方法

3.1 試驗裝置

為維持反應區內水溫在28～35℃之間，進水和出水回流均采用水浴鍋（45℃）加熱后進入反應器。反應器的回流口有兩個，一個在三相分離器上部（距反應器底部2.05m），另一個在三相分離器下部（距反應器底部1.7m），根據運行情況選擇其中的一個作為回流口。為了防止回流水中所攜帶的污泥堵塞回流泵，在其進水口處設置了一個由三層不銹鋼篩網組成的過濾裝置。

3.2 試驗用水

在本研究中，試驗用水采用葡萄糖自配水，即在自來水中加入一定量的葡萄糖作為有機基質，并按COD∶N∶P=100∶5∶1或200∶5∶1加入尿素和磷酸二氫鉀，同時加入一定量的微量元素和酵母膏。在運行過程中還根據運行情況加入一定量的無水碳酸鈉以維持反應器內部的pH值在6.8～7.2之間。

3.3 接種污泥

接種顆粒污泥取自某處理廢水的UASB反應器，污泥的SS48.46g/L，VSS33.36g/L，VSS/SS0.69。從距反應器底部1.6m處加入接種顆粒污泥3L，污泥層在反應器內的原始高度為0.62m，接種污泥在反應器中實際的VSS為39.66g/L。

3.4 分析項目

COD測定采用TL-1A型污水COD速測儀;pH采用TPX-90ipH計;堿度采用標準酸堿滴定法，以酚酞和甲基橙作為指示劑，結果以mgCaCO3/L計;懸浮固體（SS）和揮發性懸浮固體（VSS）采用標準重量法;氣體產量及成分采用濕式氣體流量計和堿液吸收法。

4 試驗結果及討論

4.1? EGSB反應器的運行過程與結果

在運行的前13d內，未啟動出水回流;從運行的第14d起，開始啟動出水回流，回流量為10L/h，回流比為17∶1，反應區內的水力上升流速為2.6m/h，污泥床的膨脹率為40%～50%。反應器完成馴化后，即開始較快地提高其進水負荷。

在運行的第29～43d期間，維持反應器的進水流量基本不變，主要通過提高進水濃度來提高負荷。水COD濃度從3700mg/L逐漸提高到8000mg/L，反應器的進水負荷也相應地從6.5kgCOD/m3·d提高到15kgCOD/m3·d，而反應器的COD去除率在這一階段仍在穩步上升，到第43d時，已達到90%。回流流量仍維持在10L/h，反應區內的水力上升流速仍為2.6m/h。這一階段沼氣的產量較穩定，其中甲烷的含量約為58%～61%，每去除1kgCOD產甲烷約為0.29～0.33m3。在運行的第48～78d期間，維持反應器的進水濃度基本不變（約8000mg/L），主要通過提高進水流量來提高負荷。

當反應器在進水負荷為41.9kgCOD/m3·d下運行8d后，繼續提高負荷48.4kgCOD/m3·d，發現反應器的出水COD濃度從原來的900mg/L急劇上升到3600mg/L，相應的COD去除率則從90%以上急劇下降到54%。分析表明，由于反應器的進水負荷提高過快，反應器內部已發生嚴重酸化現象。大幅度降低進水負荷到20kgCOD/m3·d左右，并增加進水中碳酸鈉的投加量，經過20多天，反應器基本恢復正常運行，到試驗結束時，COD的去除率已達到83%左右。

4.2 反應器內顆粒污泥的變化情況

在運行的第43天從反應器底部取樣口取泥觀察，發現顆粒污泥粒徑和顏色與接種污泥相比已經發生了變化。

接種的顆粒污泥基本為球狀，粒徑為2～3mm，表面呈棕褐色，較光滑。而此時的顆粒污泥的粒徑變小，約為0.8～1.5mm，呈米粒狀，顏色以黑色為主，且顆粒表面附著有一薄層白色絮狀物質。在電鏡下觀察，顆粒污泥表面的細菌以短桿菌和球菌為主。分析表明，顆粒污泥粒徑減小的原因是由于在EGSB反應器內水力上升流速大，水力剪切力也較大，接種顆粒污泥表面所包裹的松散的絮狀物質發生了脫落。顆粒污泥表面物質和細菌的脫落有利于液體中營養物質與處于污泥內核細菌的接觸，會促進它們的生長，而這些細菌被認為對于顆?；^程更重要。

運行到第75d時，仍從反應器的底部取樣口取泥觀察，發現多數顆粒污泥的形狀已轉變成球狀，粒徑已增大至3～4mm，但仔細觀察后可發現，每個顆粒的中間是一個黑色的呈米粒狀的核，直徑為1～1.5mm，而核的外圍包裹著一層較厚的白色膠狀物質。在電鏡下觀察發現，顆粒污泥內部有明顯的分層結構，細菌排列較緊密，菌種也較豐富，顆粒外層主要以絲狀菌為主，而內層則以桿菌和球菌為主。

綜上，當取自UASB反應器的顆粒污泥接種到EGSB反應器后，需要經過一個污泥轉型過程，顆粒粒徑首先會變小，然后隨著運行時間的延長，顆粒粒徑又會逐漸增大。通過測定COD濃度和污泥濃度沿反應器高度的變化情況可以看出，在適宜的水力上升流速下，反應器內COD濃度和污泥濃度的沿反應器高度的分布比較均勻，這是反應器能夠高效運行的重要因素之一。

5 結語

本文試驗重點研究了接種顆粒污泥的EGSB反應器處理高濃度有機廢水的運行效果，通過分析與討論，改善了廢水的可生化性，為后續好氧處理及深度處理提供了良好的條件。

參考文獻：

[1]孫蘭梅，李鵬，等水解酸化工藝在化工廢水處理中的應用[J].山東化工，2016，45（7）：141-142.

（作者單位：杭州中美華東制藥江東有限公司）