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两段UASB工艺处理甲醇废水

发布时间:2009-1-17 16:06:14  中国污水处理工程网

  一般情况下,由甲醇直接转化为甲烷是最主要的途径,乙酸的形成要依赖于CO 或HCO3 -以及微量元素。从吉布斯自由能来看,由甲醇生成乙酸可自发进行,厌氧生物处理甲醇的反应器中存在由甲醇形成乙酸的可能性与条件。因此,甲醇废水的厌氧处理存在着这样的潜在危险,即乙酸的大量产生导致反应器中pH值下降而使产甲烷菌失去生物活性。含甲醇废水常常含有许多其他较高级的醇(如乙醇、丙醇、丁醇等),这些杂醇在厌氧过程中经由乙酸途径产生甲烷,正常情况下甲醇基本不转化为乙酸,而由杂醇产生的乙酸也不会严重积累,因此反应器能正常运转。

        Lettinga等在进行含甲醇和其他杂醇各50%的废水厌氧处理时,发现UASB反应器的COD容积负荷高达17.5kg/m3·d时,反应器正常运转,COD去除率几乎为100%,出水中基本没有VFA(挥发性脂肪酸),甲醇基本上全部直接转化为甲烷。但当COD容积负荷提高至22.6kg/m3·d时,COD去除率逐渐下降,负荷上升半个月后,VFA逐渐上升至1000~1500mg/L(均以 COD计),反应器内pH迅速由6.5左右下降至5.0左右。这种局面一旦形成,甲醇转化为甲烷的过程逐渐由甲醇转化为乙酸的过程替代,引起pH迅速下降。近年来,国内进行了UASB处理甲醇废水的实验研究,结果发现,当 COD容积负荷在17kg/m3·d以下时,产气率维持在约0.5m3/kg,COD去除率可维持在96%以上;而COD容积负荷超过20kg/m3·d,产气率下降,对有机物去除率降低。

        因此,在厌氧处理甲醇的过程中,防止酸化的发生非常重要,这需要选择适当的工艺对其进行处理。

        针对高浓度甲醇废水的特点,在实验中采用连续流两段UASB处理工艺对其进行试验研究。本研究采用两段厌氧消化系统对高浓度甲醇废水进行处理,通过长期的实验运行考察了系统的处理效果、运行稳定性及系统酸化的条件。

        2.1 试验工艺流程

        两段UASB处理工艺中主体设备分别为一段UASB反应器和二段UASB反应器,其中一段UASB反应器(简写为u)内设三相分离装置,其总容积为10L,反应区有效容积为4.1L;二段UASB反应器(简写为u)内设三相分离装置,反应器的总容积为18.4L,反应区有效容积为12.5L。两反应器外缠电热线加热,通过自动式恒温控制仪将实验温度控制在35±1℃,废水由高位水箱供给,依次经过u。和u两反应器处理后排放,所产生的沼气经湿式气体流量计计量后有组织排放,实验的工艺流程见图1。

   试验水质

        试验废水由工业甲醇和N、P复合肥配制而成,N、P投加量符合COD(去除):N:P=(200~300):5:l,进水pH值为7.0左右。运行过程中,通过改变进水COD浓度和进水流量来提高系统容积负荷,启动阶段进水COD为2000~6000mg/L,进水流量为20L左右;正常运行阶段进水COD为8000~20000mg/L,进水流量为25~40L左右。

        3.1系统的运行状况

        在本实验的长期运行中发现,采用两段UASB反应器处理高浓度甲醇废水,处理效果非常显著,能够保证系统高效稳定运行,运行结果如图2。正常运行过程中,当系统COD容积负荷达26.8kg/m3·d左右时,反应器运转正常,此时系统对有机物去除率为90%左右;若继续提高系统容积负荷,COD去除率将迅速下降;降低系统容积负荷,使其低至26.8kg/m3·d左右时,经过一段时间的恢复运行后COD去除率恢复至90%以上。试验结果表明,两段UASB反应器处理甲醇废水时,系统所能承受的COD容积负荷高达26.82kg/m3·d左右,而且在此负荷以下,系统运行稳定性高,抗冲击能力强;相对而言,单段UASB反应器所能承受的容积负荷较低,处理效果受冲击负荷影响很大。

 

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