IC反應(yīng)器處理酒精廢水的生產(chǎn)性啟動(dòng)研究

1、ic反應(yīng)器處理酒精廢水的生產(chǎn)性啟動(dòng)研究摘要： 對(duì)生產(chǎn)性ic反應(yīng)器處理酒精廢水的啟動(dòng)過(guò)程及其處理效率進(jìn)行了研究。采用我國(guó)自行設(shè)計(jì)安裝的ic反應(yīng)器處理某酒精廠的玉米酒精廢水，在進(jìn)水cod濃度為15000mg/l情況下，出水cod僅有500mg/l左右，cod去除率在95以上。在反應(yīng)器啟動(dòng)初期曾因工人操作失誤出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，后來(lái)經(jīng)過(guò)投加nh4hco3和厭氧出水中和調(diào)節(jié)ph，反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境得到一定的改善，到啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)ph均穩(wěn)定在6.8左右，vfa也下降到400mg/l左右。關(guān)鍵詞： ic反應(yīng)器；酒精廢水；生產(chǎn)性；啟動(dòng)內(nèi)循環(huán)(internal circulation，簡(jiǎn)稱ic)厭氧反應(yīng)器是荷

2、蘭paques公司于20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)的第3代新型高效的厭氧反應(yīng)器1。paques公司在1985年初建成了第一個(gè)ic中試反應(yīng)器，處理高濃度的土豆加工廢水2。1986年以后該公司迅速把該技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)中。我國(guó)第一套ic反應(yīng)器是1996年沈陽(yáng)華潤(rùn)雪花啤酒有限公司引進(jìn)用于處理啤酒廢水的3。此后ic反應(yīng)器在厭氧處理多種廢水的實(shí)踐中相繼得到了應(yīng)用48。但這些企業(yè)大多是直接進(jìn)口荷蘭paques公司的設(shè)備，價(jià)格較為昂貴。因此，開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)的ic反應(yīng)器，對(duì)于ic技術(shù)的普及和推廣具有重要意義。1材料和方法1.1 試驗(yàn)材料（1）廢水本試驗(yàn)廢水采用河南某酒精廠經(jīng)過(guò)板框壓濾后的玉米酒糟廢水。廢水水質(zhì)見(jiàn)表1。表1 玉

3、米酒糟廢水水質(zhì)特征table 1 characteristics of ethanol wastewater from corn分析項(xiàng)目溫度/cod/ (mgl-1)ss/(mgl-1)ph板框壓濾前板框壓濾后85906870(911)104(34.5)104(58)104(0.51)1043.64.03.64.0沉淀處理后4860(2.53)104(0.30.8)1043.64.0厭氧進(jìn)水采用經(jīng)沉淀處理后的酒糟廢水。由于酒糟廢水的cod很高，即使經(jīng)過(guò)壓濾和沉淀處理后，cod仍在30000mg/l左右，在反應(yīng)器啟動(dòng)初期直接以這么高的濃度進(jìn)水不利于反應(yīng)器的快速啟動(dòng)，因此在進(jìn)入ic反應(yīng)器之前需混入

4、低濃度廢水（采用ic反應(yīng)器的厭氧出水）進(jìn)行稀釋，稀釋比例為1：1，將進(jìn)水cod濃度控制在15000mg/l左右。此外，由于酒糟廢水ph較低，對(duì)反應(yīng)器的啟動(dòng)不利，因此在啟動(dòng)初期分別加入石灰和nh4hco3進(jìn)行中和。（2）接種污泥本試驗(yàn)采用的接種污泥有兩個(gè)來(lái)源，它們分別是：a.酒精廠厭氧消化池自行培養(yǎng)的厭氧絮狀污泥；b.城市污水處理廠厭氧脫水污泥（含水率為75左右）；（3）試驗(yàn)裝置本試驗(yàn)采用的裝置是我國(guó)自行設(shè)計(jì)安裝的ic反應(yīng)器，裝置示意圖見(jiàn)圖1。該反應(yīng)器為圓柱形鋼結(jié)構(gòu)，共兩座，分別稱為1反應(yīng)器和2反應(yīng)器。反應(yīng)器高22m，有效高度18m，直徑7m，單體反應(yīng)器容積為692m3。反應(yīng)器由上下兩個(gè)反應(yīng)室疊

5、加而成，其中19m為第一反應(yīng)室，918m為第二反應(yīng)室。在主體上部建有一個(gè)4m高的氣液分離器。沿柱高設(shè)置6個(gè)取樣口，分別為1m，2m，3m，9m，10m，11m。圖1 ic反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖fig1 structural representation of internal circulation reactor1.2 分析項(xiàng)目及方法分析項(xiàng)目包括進(jìn)、出水ph、cod、ss、vfa等。各項(xiàng)目的分析方法 9 分別是：cod，重鉻酸鉀法；ph，玻璃電極法；污泥濃度，重量法；懸浮物濃度，重量法；揮發(fā)酸（vfa），滴定法。2結(jié)果與討論2.1 ic反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行概況ic反應(yīng)器接種污泥濃度分別為1反應(yīng)器13.

6、40g/l，2反應(yīng)器10.85g/l。接種后在一周時(shí)間內(nèi)每天加入2m3酒糟廢水對(duì)污泥進(jìn)行活化，使之盡快適應(yīng)酒糟廢水的水質(zhì)。一周后污泥活化結(jié)束，開(kāi)始按調(diào)試方案進(jìn)行反應(yīng)器的初次啟動(dòng)。反應(yīng)器初次啟動(dòng)歷時(shí)55天。啟動(dòng)初期進(jìn)水加入石灰調(diào)節(jié)ph至5.06.0。由于石灰中沉淀物較多，調(diào)節(jié)池需要經(jīng)常清底，因此自第20天起改加nh4hco3調(diào)節(jié)ph，nh4hco3投加量為200g/(m3進(jìn)水)。待負(fù)荷提高，內(nèi)循環(huán)形成后，借助ic反應(yīng)器的內(nèi)循環(huán)流量對(duì)ph的緩沖作用，不再加堿調(diào)節(jié)ph。反應(yīng)器初始進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷在350kgcod/d，出水cod為3000mg/l左右。在出水cod穩(wěn)定在80的條件下，每周將進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷提

7、高23左右。在反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中定期測(cè)定反應(yīng)器不同高度及出水的ph值、揮發(fā)酸、cod和污泥濃度。2.2 cod去除情況啟動(dòng)過(guò)程中，ic反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷的增加及出水cod的情況見(jiàn)圖2。（a）1反應(yīng)器（b）2反應(yīng)器圖2 ic反應(yīng)器出水cod和有機(jī)負(fù)荷fig.2 cod and organic loading in discharge of ic reactors由圖中曲線可知，1、2反應(yīng)器出水cod變化趨勢(shì)基本相似。啟動(dòng)過(guò)程中隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，出水cod逐漸下降。前3周出水cod濃度維持在1500mg/l以上，第45周在10001500mg/l，而第5周以后出水cod基本不超過(guò)1000mg/l。至第

8、55天時(shí)，出水cod只有500mg/l左右， cod去除率高達(dá)95以上。后因該酒精廠暫時(shí)停產(chǎn)啟動(dòng)被迫中斷，雖然未能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，但卻取得了極高的cod去除率。圖3 反應(yīng)器水力停留時(shí)間和cod去除率fig3 hrt and cod removal rate of ic reactors另外，隨著進(jìn)水量的增大，有機(jī)負(fù)荷的提高，水力停留時(shí)間hrt也隨之減少，但cod去除率基本不變。hrt和cod去除率的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。2.3 ic反應(yīng)器內(nèi)ph與vfa的變化在反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中，由于玉米酒糟廢水的ph值很低，在3.64.0之間，如果不加調(diào)節(jié)直接進(jìn)入ic反應(yīng)器，會(huì)抑制甲烷菌的生長(zhǎng)代謝，從而引起有機(jī)酸的積累

9、，導(dǎo)致反應(yīng)器啟動(dòng)失敗。因此在玉米酒糟廢水進(jìn)入反應(yīng)器之前采取了兩種途徑進(jìn)行ph的調(diào)節(jié)：一種是加堿調(diào)節(jié)ph；另一種是利用厭氧出水的堿度中和部分進(jìn)水酸度。另外，由于ic反應(yīng)器存在內(nèi)循環(huán)，其內(nèi)循環(huán)流量也相當(dāng)于厭氧出水，可以對(duì)進(jìn)水ph起到緩沖作用。ic反應(yīng)器在啟動(dòng)之前曾因工人操作失誤出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，因此，啟動(dòng)初期反應(yīng)器內(nèi)酸度很高，兩個(gè)反應(yīng)器中ph最低達(dá)到5.5左右，2反應(yīng)器vfa最高達(dá)到1731mg/l，1反應(yīng)器vfa也高達(dá)1500mg/l左右。隨著調(diào)試的進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境得到一定的改善，ph逐漸上升，vfa也逐漸下降。到初次啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)ph均穩(wěn)定在6.8左右，vfa也下降到400mg/l左

10、右（如圖4）。圖4 反應(yīng)器出水ph值和vfafig.4 ph and vfa in discharge of ic reactors3結(jié)論1ic反應(yīng)器的初次啟動(dòng)采用絮狀污泥接種，經(jīng)過(guò)55 d的啟動(dòng)后，雖因酒精廠停產(chǎn)未能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，但卻取得了極高的cod去除率（95以上）。這對(duì)于ic反應(yīng)器的國(guó)產(chǎn)化及拓寬其應(yīng)用范圍有著積極的意義。2在反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中，由于人為原因或環(huán)境因素不適宜很容易引起反應(yīng)器的酸化，此時(shí)vfa比ph更能及時(shí)反映酸度變化。玉米酒精廢水因酸度較高，反應(yīng)器容易酸化。可通過(guò)加堿和利用厭氧出水中和調(diào)節(jié)ph，改善反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境。參考文獻(xiàn)：1 吳靜，陸正禹，胡紀(jì)萃等. 新型高效內(nèi)循環(huán)（ic

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14、es was used to treat the waste water of a corn ethanol plant. during the course, cod in inflow was controlled at about 15000mg/l, and that in outflow was only 500mg/l or so. the cod removal rate was above 95%. in the initial stage of start-up, workers operating error caused the acidification. after adding nh4hco3 and neut