摘要：為探討上向流污泥床(UASB)反應器不同高度處的污泥特性,研究了生產性UASB反應器(總高7.2 m)處理造紙廢水時不同高度的污泥外觀形態、穩定性及其產甲烷活性.結果顯示,VS、TS、VSS、TSS濃度隨著在反應器中取樣高度的增加逐漸降低,并在距離反應器底部2.20 m高度處出現分層.反應器1.20 m和3.45 m高度處的溶解性COD值較大(900 mg·L-1以上).反應器1.20 m處污泥的穩定性較好(VS/TS較低),固體濃度較高(TS 136 g·L-1,VS 75 g·L-1),產甲烷活性較高(0.16 g·g-1·d-1,以每g VSS中的COD計),顆粒較大(平均當量直徑為308 μm).UASB反應器處理造紙廢水不同高度的污泥顆粒外觀形態雖有差異,但污泥的生物活性近似。

關鍵詞：污泥特性  產甲烷活性  生產性UASB反應器  造紙廢水

1　引言(Introduction)

上向流污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed,UASB)反應器是開發最早、應用最普遍的高效厭氧反應器之一(van Lier, 2008). 迄今,全球安裝的UASB 反應器已經超過3000 座,主要用于處理食品加工行業產生的廢水,諸如飲料、土豆、淀粉和糖類加工行業廢水( Tchobanoglous et al. , 2003; vanLier, 2008); 其次是處理造紙行業產生的廢水(Habets et al. ,1985) 和生活污水,大約有10% ~15%的厭氧反應器用于處理紙漿和造紙廢水(vanLier, 2008)。

UASB 反應器處理生活污水主要應用在一些熱帶國家或地區,這些地方的生活污水溫度在24 ~27℃之間(van Haandel et al. ,1994). 水解是厭氧消化的限速步驟,在低溫(5 ~ 20 ℃)條件下水解速率大大降低,這就限制了UASB 反應器在處理低溫生活污水方面的應用。針對低溫污水的厭氧處理,反應器與厭氧消化池集成的處理系統. 該系統將UASB 反應器中的少部分污泥回流到厭氧消化池,經過厭氧消化后,將消化污泥返回到UASB 反應器中,提高UASB 反應器中污泥的活性,從而提高UASB 反應器低溫污水的效率. Mahmoud 等(2004)研究了這種中試集成系統處理低溫污水的效率,結果表明,總COD 與懸浮COD 去除率分別達到了66%和87%,并且產甲烷效率從單一UASB 反應器的20%提高到了集成系統UASB 反應器的47%. 這種集成系統的應用需要解決的關鍵問題包括UASB反應器污泥回流的位置及集成系統處理低溫污水的效能,另外,消化池的污泥停留時間也是研究的關鍵問題之一. 而目前關于這種集成系統的生產性試驗未見報道.

關于UASB 反應器不同高度的污泥特性研究已經在不同規模的反應器中有報道. Mahmoud 等(2004)研究發現,UASB 反應器(處理生活污水的中試規模)中總固體和揮發固體的濃度從底部到頂部逐漸降低,在40% 高度處出現分層,而污泥的穩定性(VS/ TS)從底部到頂部一致. An 等(2009)的研究顯示,總懸浮固體和揮發性懸浮固體濃度隨UASB反應器(處理生活污水中試規模)高度的增加逐漸降低,而反應器頂部揮發性懸浮固體與懸浮固體的比值(有機質含量)降低是因為后續膜系統的應用使無機物在反應器頂部沉淀下來. Uemura 和Harada(2000)的研究表明,UASB 反應器處理生活污水過程中,溶解性COD 隨著反應器高度的增加逐漸降低,主要是進水中的懸浮物在反應器底部被污泥層截留并逐漸水解導致溶解性COD 增加. 另外,Mahadevaswamy 等(2004)研究發現,處理造紙廢水的UASB 反應器中,pH 沿著反應器的高度逐漸增加. 以上研究說明UASB 反應器存在污泥分層現象,目前國內外關于UASB 反應器處理造紙廢水不同高度處的污泥特性報道較少. 因此,本文從污泥的形態、穩定性及其產甲烷活性來研究生產性UASB 反應器處理造紙廢水不同高度的污泥特性. 以期為集成系統中UASB 反應器污泥回流位置的選取提供參考.

2　材料與方法(Materials and methods)

2. 1　污泥樣品

實驗在荷蘭代爾夫特理工大學水處理技術實驗室完成,測試污泥來源于德國某造紙廠. 該廠采用UASB 和EGSB 反應器兩條獨立的廢水處理工藝處理造紙廢水,工藝流程如圖1所示。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

廢水處理達標后排放至當地的生活污水處理廠進行最終處理.UASB 反應器高7. 2 m,運行溫度35 ~37 ℃,水力停留時間6 h（重慶大學三峽庫區生態環境教育部重點實驗室）

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