高溫CSTR-中溫UASB兩級厭氧處理木薯酒精廢水小試實驗

      以木薯為原料生產(chǎn)酒精在我國廣西、廣東、湖北、江蘇等省有較為廣闊的市場。常規(guī)生產(chǎn)工藝中每生產(chǎn)1 t 木薯酒精排出的廢水約為12 ~15 t，且木薯酒精廢糟液出水溫度高，含有大量的有機(jī)化合物及懸浮物，COD 高達(dá)30~60 g/L，懸浮物高達(dá)20~30 g/L，pH 較低，屬于典型的高濃度有機(jī)廢水。如果該廢水不能得到穩(wěn)定、可靠的處理，勢必對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。近年來，國家對嚴(yán)重污染環(huán)境的酒精廢糟液的治理越來越重視，規(guī)定酒精行業(yè)廢液允許排放的COD 的二級標(biāo)準(zhǔn)為≤300 mg/L，一級標(biāo)準(zhǔn)為≤100 mg/L 。針對木薯酒精廢水的特點，可以采用厭氧—好氧結(jié)合的工藝對木薯酒精廢水進(jìn)行處理，其中厭氧工藝的穩(wěn)定運行對整個處理系統(tǒng)至關(guān)重要。

木薯酒精糟液含有大量的懸浮物，其濃度高、黏度大，直接固液分離處理較為困難。且其分離后的糟渣由于蛋白質(zhì)含量低，做飼料銷售困難。對該類廢水的處理可以考慮采用兩級厭氧發(fā)酵，一級厭氧反應(yīng)器直接進(jìn)行高溫全糟發(fā)酵，在回收沼氣的同時，解決沼渣的出路問題，二級厭氧反應(yīng)器對后續(xù)高濃度殘液進(jìn)行處理。筆者首先考察了木薯酒精廢水的特性，提出了兩級厭氧工藝處理木薯酒精廢水的試驗，并對木薯酒精生產(chǎn)周期和兩級厭氧工藝的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了初步探討，以期為木薯酒精廢水處理的工藝選擇和設(shè)計提供參考。

1 實驗部分

1.1 實驗廢水

實驗用的木薯酒精廢水取自江蘇某木薯酒精廠，廢水先經(jīng)高溫厭氧連續(xù)流攪拌式反應(yīng)器（CSTR）處理并沉淀后，上清液作為上流式厭氧污泥床（UASB）的進(jìn)水。為了防止水質(zhì)發(fā)生變化，水樣儲存在4 ℃的冰箱中備用。

1.2 接種污泥

接種污泥取自該酒精廠污水處理站內(nèi)UASB 的顆粒污泥，VSS 為42 g/L。高溫CSTR 和中溫UASB的接種污泥量分別為1 L和0.5 L。

1.3 實驗裝置與運行

一級厭氧反應(yīng)器CSTR 采用厭氧發(fā)酵罐，總體積為5 L，工作體積4 L。采用電動攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速200 r/min，水浴加熱，并通過自控裝置將反應(yīng)器溫度穩(wěn)定在（55±1）℃。二級厭氧反應(yīng)器UASB 控制負(fù)荷連續(xù)運行，總體積為2 L，其中反應(yīng)區(qū)體積為1.16 L，反應(yīng)區(qū)高度為280 mm，內(nèi)徑70 mm。反應(yīng)器壁纏繞電熱絲并連接溫控裝置，控制溫度為（37±1）℃。

兩級厭氧高溫CSTR—中溫UASB 反應(yīng)裝置如圖1 所示。廢水通過蠕動泵從CSTR 上部進(jìn)入，出水進(jìn)入沉淀池，泥水分離后部分出水作為UASB 的進(jìn)水。沉淀池中污泥定期回流至CSTR，回流比為1∶1。UASB 進(jìn)水經(jīng)磁力攪拌器攪拌均勻，通過蠕動泵由反應(yīng)器底部進(jìn)入，出水經(jīng)三相分離器實現(xiàn)氣、液、固分離后由反應(yīng)器上部旁側(cè)的出水口自流排出。