兩段UASB工藝處理甲醇廢水的研究

更新時間：2008-12-30 17:50 來源：作者: 閱讀：2197

一般情況下，由甲醇直接轉(zhuǎn)化為甲烷是最主要的途徑，乙酸的形成要依賴于CO 或HCO3 -以及微量元素。從吉布斯自由能來看，由甲醇生成乙酸可自發(fā)進行，厭氧生物處理甲醇的反應(yīng)器中存在由甲醇形成乙酸的可能性與條件。因此，甲醇廢水的厭氧處理存在著這樣的潛在危險，即乙酸的大量產(chǎn)生導(dǎo)致反應(yīng)器中pH值下降而使產(chǎn)甲烷菌失去生物活性。含甲醇廢水常常含有許多其他較高級的醇(如乙醇、丙醇、丁醇等)，這些雜醇在厭氧過程中經(jīng)由乙酸途徑產(chǎn)生甲烷，正常情況下甲醇基本不轉(zhuǎn)化為乙酸，而由雜醇產(chǎn)生的乙酸也不會嚴重積累，因此反應(yīng)器能正常運轉(zhuǎn)。

Lettinga等在進行含甲醇和其他雜醇各50％的廢水厭氧處理時，發(fā)現(xiàn)UASB反應(yīng)器的COD容積負荷高達17.5kg/m3·d時，反應(yīng)器正常運轉(zhuǎn)，COD去除率幾乎為100％，出水中基本沒有VFA(揮發(fā)性脂肪酸)，甲醇基本上全部直接轉(zhuǎn)化為甲烷。但當COD容積負荷提高至22.6kg/m3·d時，COD去除率逐漸下降，負荷上升半個月后，VFA逐漸上升至1000～1500mg/L(均以 COD計)，反應(yīng)器內(nèi)pH迅速由6.5左右下降至5.0左右。這種局面一旦形成，甲醇轉(zhuǎn)化為甲烷的過程逐漸由甲醇轉(zhuǎn)化為乙酸的過程替代，引起pH迅速下降。近年來，國內(nèi)進行了UASB處理甲醇廢水的實驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當 COD容積負荷在17kg/m3·d以下時，產(chǎn)氣率維持在約0.5m3/kg，COD去除率可維持在96％以上；而COD容積負荷超過20kg/m3·d，產(chǎn)氣率下降，對有機物去除率降低。

因此，在厭氧處理甲醇的過程中，防止酸化的發(fā)生非常重要，這需要選擇適當?shù)墓に噷ζ溥M行處理。

針對高濃度甲醇廢水的特點，在實驗中采用連續(xù)流兩段UASB處理工藝對其進行試驗研究。本研究采用兩段厭氧消化系統(tǒng)對高濃度甲醇廢水進行處理，通過長期的實驗運行考察了系統(tǒng)的處理效果、運行穩(wěn)定性及系統(tǒng)酸化的條件。

2.1 試驗工藝流程

兩段UASB處理工藝中主體設(shè)備分別為一段UASB反應(yīng)器和二段UASB反應(yīng)器，其中一段UASB反應(yīng)器(簡寫為u)內(nèi)設(shè)三相分離裝置，其總?cè)莘e為10L，反應(yīng)區(qū)有效容積為4.1L；二段UASB反應(yīng)器(簡寫為u)內(nèi)設(shè)三相分離裝置，反應(yīng)器的總?cè)莘e為18.4L，反應(yīng)區(qū)有效容積為12.5L。兩反應(yīng)器外纏電熱線加熱，通過自動式恒溫控制儀將實驗溫度控制在35±1℃，廢水由高位水箱供給，依次經(jīng)過u。和u兩反應(yīng)器處理后排放，所產(chǎn)生的沼氣經(jīng)濕式氣體流量計計量后有組織排放，實驗的工藝流程見圖1。

試驗水質(zhì)

試驗廢水由工業(yè)甲醇和N、P復(fù)合肥配制而成，N、P投加量符合COD(去除)：N：P=(200～300)：5：l，進水pH值為7.0左右。運行過程中，通過改變進水COD濃度和進水流量來提高系統(tǒng)容積負荷，啟動階段進水COD為2000～6000mg/L，進水流量為20L左右；正常運行階段進水COD為8000～20000mg/L，進水流量為25～40L左右。

3.1系統(tǒng)的運行狀況

在本實驗的長期運行中發(fā)現(xiàn)，采用兩段UASB反應(yīng)器處理高濃度甲醇廢水，處理效果非常顯著，能夠保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行，運行結(jié)果如圖2。正常運行過程中，當系統(tǒng)COD容積負荷達26.8kg/m3·d左右時，反應(yīng)器運轉(zhuǎn)正常，此時系統(tǒng)對有機物去除率為90％左右；若繼續(xù)提高系統(tǒng)容積負荷，COD去除率將迅速下降；降低系統(tǒng)容積負荷，使其低至26.8kg/m3·d左右時，經(jīng)過一段時間的恢復(fù)運行后COD去除率恢復(fù)至90％以上。試驗結(jié)果表明，兩段UASB反應(yīng)器處理甲醇廢水時，系統(tǒng)所能承受的COD容積負荷高達26.82kg/m3·d左右，而且在此負荷以下，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性高，抗沖擊能力強；相對而言，單段UASB反應(yīng)器所能承受的容積負荷較低，處理效果受沖擊負荷影響很大。