UASB+MBBR处理高浓度丙烯酸废水的试验研究

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丙烯酸又称败脂酸,主要用于生产丙烯酸丁酯、乙酯及高吸水性树脂,在带给人们巨大收益的同时,其生产过程中有大量废水产生,该废水具有强烈刺激性气味,pH仅为1-2,COD高达20-75 g/L.,直接排放对构筑物、水体环境危害极大,目前普遍采用焚烧法及催化氧化法处理,但成本较高。本课题尝试采用UASB+MBBR处理该废水,以寻求高效、经济的处理途径。   由于产生废水的工厂因其产品的种类、工艺条件、所用原料辅料以及工厂管理状况等多方面的特殊性,因此,在课题开始前首先采用血清瓶液体置换系统,模拟厌氧消化反应设备条件,进行技术可行性分析。结果表明,所用接种颗粒污泥产甲烷活性为0.63688 gCODCH4/(gVSS·d),甲烷气体占沼气总量的56%,污泥活性较好;计算可得丙烯酸废水厌氧生物可降解性为60.5%,属可降解废水。因此,从小试研究可得,UASB处理丙烯酸废水是可行的。   其次,试验在温度、pH不变条件下,研究了UASB+MBBR处理丙烯酸废水的效果以及所能承受的最大负荷,根据负荷变化的方式及提高负荷的难易可将试验分为四个阶段:启动阶段、缩短HRT阶段、提高COD浓度阶段以及破坏性阶段。从试验角度发现UASB+MBBR处理高浓度丙烯酸废水完全可行:UASB反应器处理高浓度丙烯酸有机废水废水按V出水:V自来水=2:1配置进水(即回流比为150%-170%),MBBR填料填充率为30%,水力停留时间9h,反应器能承受的最大负荷为13.1-13.5kgCOD/(m3·d),在容积负荷13.1kgCOD/(m3·d)、进水COD浓度15234mg/L下反应器可稳定运行,此时厌氧出水VFA=3.5mmol/L,COD为614mg/L,COD去除率达87.9%,好氧出水COD为50-300mg/L,总去除率为94.2%以上。   最后,运行结束后取出UASB反应器底部颗粒污泥进行镜检,观察发现反应器内以墨黑色椭球形颗粒污泥为主,污泥粒径较大,约为0.5mm-2.5mm,边缘光滑,表面密致,粗糙不平,成熟颗粒污泥内部微生物丰富,中心有明显孔穴,并且颗粒污泥剖面显示靠近表面部分细胞密度较大,中心部分密度较小;在反应器底部,水解菌发酵细菌含量较多,沿高度呈递减趋势,越靠近反应器顶部,产甲烷菌含量越多;UASB在运行过程中,可能会出现一个或多个负荷提升转折点,运行至该容积负荷时由于污泥内部发生基因交换、基因重组或种群变化可能导致颗粒污泥内部结构发生突变,形成当时最佳微生物群落,在该容积负荷正常运行完毕之后,反应器的负荷可较快较为迅速的得到提升;MBBR中生物膜主要生长在填料的内表面,膜厚约0.5-1mm,在填料的表面观察到大量的原生动物,如漫游虫、累枝虫、线虫、草履虫等,这些原生动物作为废水处理的指示生物说明MBBR池运行状况良好。   该工艺经济效益可观,环境效益显著。该厂原采用焚烧法处理高浓度丙烯酸废水,焚烧费用1095万元/年。采用UASB+MBBR处理丙烯酸废水的运行费用只需7.251万/a,还不包括沼气总含量的40%左右可以以余热的形式回收,并且使用该套废水处理系统后可有效地改变排水水质,减少污染,其主要指标每年COD年削减量(年运行按365天计算)为301.57t/a。
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