餐余垃圾废水中COD的UASB处理工艺及效果研究.pdf

餐余垃圾废水中 COD 的 UASB处理工艺及效果研究(山西省长治市生态环境局沁源分局环境监测站，山西 长治 046500)摘要:随着我国垃圾分类处理政策的出台与实行，如何处理餐余垃圾就成为垃圾处理亟待解决的问题。随着餐余垃圾的不断增加，餐余垃圾废水总量也在显著增长。为了进一步加强餐余垃圾废水的 COD 去除率，本文针对 UASB 反应器的整体工艺明确其对 COD 的处理效果及其工艺参数。研究表明，餐余垃圾废水的pH 值、UASB 上流速度、HRT 与 A/O-MBR 工艺搭配使用能够显著影响 COD 去除率，希望能为餐余垃圾废水处理提供参考与帮助。关键词:UASB 处理工艺；COD；餐余垃圾废水中图分类号:X799.3 文献标志码:A 文章编号：1674-263X(2023)04-0137-03Abstract:With the introduction and implementation of waste classification and treatment policies in China,how to deal with food waste has become an urgent issue in waste management.With the increasing amount of food waste,the total volume of food waste effluent is also significantly growing.In order to further enhance the removal efficiency of COD in food waste effluent,this study focuses on the overall process of UASB reactor and clarifies its effect on COD treatment and process parameters.The research indicates that factors such as pH value of food waste effluent,upflow velocity in UASB,and the combination of HRT and A/O-MBR process can significantly affect the COD removal efficiency,hoping to provide references and assistance for the treatment of food waste effluent.Key words:UASB treatment process;COD;food waste effluentStudy on UASB treatment process and effect of COD in food waste effluentREN Hongmei(Environmental Monitoring Station of Qinyuan Branch of the Ecological Environment Bureau of Changzhi City,Changzhi 046500,China)餐余垃圾废水具有水质波动性强、有机污染物多、水质复杂等特点。随着我国生态文明建设的逐步落实，许多城市对餐余垃圾处理的政策制定愈发成熟。由于餐余垃圾废水的复杂特性，常规的污水处理方法不能有效去除 COD 含量。结合相关案例以及研究结果可知，利用 UASB 处理工艺对餐余垃圾废水中的COD进行处理，能够有效加强COD去除率，还能一定程度上减少污泥膨胀问题，对于餐余垃圾废水小型化分散处理工程有着一定的现实意义。1试验材料与方法本文试验研究过程中所用餐余垃圾皆为易腐垃圾，经某餐余垃圾处理设备制造商所产设备对餐余垃圾就地处理后产出高浓度的餐余垃圾废水。经细筛网过滤后的废水水质如表 1 所示。试验所需部分药品为乙二醇、乙酸、重铬酸钾、硫酸银、浓盐酸、硫酸亚铁铵、邻菲啰呤以及硫酸经胺等，以上药品规格皆为分析纯等级。本试验采用的 UASB（上流式厌氧污泥床反应器）餐余垃圾经初步就地处理后，每天产生的餐余垃圾废水集中排放进集水池中，此阶段的餐余垃圾废水经细筛网过滤后存在的大颗粒物质含量较少1，随后经离心泵抽取后排放至调节池中。此阶段的主要目的在于调节废水 pH 并去除剩余大颗粒及除油。蠕动泵对调节池出水的餐余垃圾废水进行抽取，排放至 UASB 设备中，出水后从设备上端出水口留置缺氧池中，后由缺氧池流入好氧 MBR 模池中，经由MBR 模分离后排出。本试验中各处理单元参数如表2 所示。上述试验流程除了采用 UASB 反应器外，还需要循环增压泵、气体收集测量装置、液容器等收稿日期：2023-06-10 作者简介：任红梅，工程师，主要研究方向为环境监测。任红梅Vol.36 No.4Jul.,2023第 36 卷 第 4 期2023 年 7 月黑 龙 江 环 境 通 报HEI LONG JIANG ENVIRONMENTAL JOURNAL138第 36 卷mg/L表 1 试验餐余垃圾废水水质表 2 试验各处理单元参数图 1 UASB 反应器中 COD、pH 去除率变化装置的支持。调节池、UASB 反应器等设备均采用有机玻璃构成，MBR 运行方式为每抽水 7min 停止1min。针对 COD 指标本文主要采用重铬酸钾法，利用 DRB200 消解器、DR3900 可见分光光度计仪器进行检测。在 UASB 反应器的实际运行过程中，对餐余垃圾废水的消化处理是由厌氧微生物生化作用完成，因此为了保障试验的有序推进，需要满足微生物生长需求，从而得出 COD 的实际处除效果。2效果与讨论2.1 UASB 反应器内 CDO、pH 去除率变化UASB 反应器内 CDO、pH 去除率变化如图 1 所示。由图 1 可知，餐余垃圾废水进入 UASB 反应器期间的 pH 值仅在 6.56.6 左右，随着废水进入时间的增加，废水 pH 值变化趋势为初期快速增长、中期速度放缓、后期趋于稳定。最终废水的 pH 值稳定在 7.27.3 左右。COD 数值在进水初期阶段缓慢减少，随着时间的增加 COD 数值也在增加，最后逐步稳定。加强废水停留时间后 COD 去除率变化趋势不明显。因此，为了保证数值的精准性，将进水停留时间设置为 24h。UASB 技术在处理精细化工污水时的最佳停留时间也为 24h，由此可见餐余垃圾废水与化工污水的停留时间相近。这种现象的发生可能是因为废水污水在 UASB 反应器的厌氧环境下存在方式过长，使得水中大量有机物水解、酸化，从而达到产氢产酸阶段3，因此也就出现了废水前期pH值变化趋势显著而COD数值变化不明显的现象。因此，UASB 反应器中后期的 COD 去除速度显著增加，最后废水中所残留的大部分物质为不易分解的大分子有机物，COD 去除率越发平稳、稳定。相比于 pH 值的变化来说，COD 去除率总体趋势变化大致相同，但变化时间段却存在一定差异。此现象说明 UASB 反应器的污染物质去除规律遵循厌氧消化三阶段理论。UASB 反应器的三阶段消化并非相互独立，反而是同时进行并相互影响。2.2 上升速度与对 UASB 反应器中 COD 的影响污泥与废水的混合效果一定程度上取决于UASB 反应器内部上升速度的数值。上升速度的合理设定有利于内部颗粒物形成，从而加强污染物去除效果。部分学者通过试验发现，在 UASB 反应器内部上升速度从 0.25m/h 提升至 0.7m/h 的过程中，颗粒污泥粒径扩大了 2 倍有余。但是当上升速度进一步上升，提升至 1.3m/h 时，污泥的沉降性能大幅降低。国外学者通过对 UASB 反应器料液流速的变化研究，明确反应器提升速率与颗粒污泥的形成效能。结合多方实验研究以及经验情况，对 UASB 反应器的研究主要集中在颗粒污泥形成影响层面，污黑 龙 江 环 境 通 报（HRT/h）COD 浓度/（mgL-1）去除率/%pHpH去除率UASB 内 COD 变化项目CODTPTNNH3-NpH色泽数值4500155001201753205501402703.54.2棕黄色处理单元/参数有效容积/L水力停留时间/h温度/上升速度/(mh-1)溶解氧浓度/(mgL-1)回流液体积/%UASB112032380.8-MBR2540-300缺氧池1018-00.6-好氧池1836-2.23.5-139第 4 期图 2 UASB 反应器对 COD 的去除效果表 3 上升速度对 COD 去除率的影响染物去除方面的研究较少4。因此，本试验采用的是较为成熟的颗粒污泥，着重探讨 UASB 反应器上升速度对 COD的去除效果，具体影响数值如表 3 所示。右上涨至 76%左右，但是当上升速度再次增加至0.6m/h 以上，达到 0.71.2m/h 时，COD 去除率不再上涨，而是呈现波动性变化。由此可得出结论：当UASB 反应器上升速度处于 0.6m/h 时去除率最为显著，COD 去除率能够达到 76%左右。餐余垃圾废水进出 UASB 时的 COD 变化及去除率如图 2 所示。由图 2 可见，UASB 反应器在前 9 天中的 COD浓度在 71007200mg/L 左右。在这 9 天时间内，UASB 反应器出水过程中 COD 浓度不断降低，COD浓度最低达到了 22002300mg/L 左右。由此可见，UASB 反应器前 9 天内的 COD 去除率随着时间的推移而不断增加。在第 7 天时 COD 去除率最高，为 65%。部分学者利用 UASB 反应器处理生活垃圾渗滤液时的 COD 去除率最低仅有 15%。而且因为多方因素影响，在操作过程中因为 UASB 反应器内部进水过多导致 COD 浓度大幅增长，最高达到了9800mg/h 左右，去除率进一步下降至 55%5。9 天以任红梅：餐余垃圾废水中 COD 的 UASB 处理工艺及效果研究后，UASB 反应器进水量保持不变，进一步,使 COD含量增加至 12000mg/L，去除率跌破 50%。3结论1）UASB 反应器在间歇式进水后，HRT 数值在24h 为最佳状态。当 COD 浓度在 75008000mg/L 时，即便继续延长 HRT 数值也无法继续增加 COD 去除率。随后对上升速度的分型表明，当 UASB 反应器上升速度在 0.6m/h 时，COD 去除率最明显。2）探究了 A/O-MBR 工艺与 UASB 反应器的搭配使用效果，当 HRT 数值在 48h 时，此工艺对COD 的平均去除率在 80%以上。与此同时，本文也探究了 MBR 膜对 COD 的去除效果，发现 MBR 膜对COD 的平均去除率在 8.5%左右。3）整体来说，UASB 反应器对餐余垃圾废水的COD 去除效果较好，具有较好的应用前景。参考文献：1李美,支尧,王小飞,等.气浮+UASB+两级 AO 组合工艺对肠衣废水处理的工程应用 J.净水技术,2023,42(3):113-119.2严凯,茅南南,朱勇军.铁碳-芬顿氧化/UASB-AO/深度处理工艺处理有机溶剂回收精制生产废水 J.山东化工,2023,52(1):219-222.3王书杰,吴彦宏.UASB+MBR+NF+RO+DTRO 工艺处理垃圾焚烧发电厂渗滤液 J.广东化工,2022,49(24):199-201.4 王 新,王 玉 庆,孙 嘉 欣,等.预 处 理+UASB+A/O 组合工艺处理肝素钠生产废水 J.中国给水排水,2022,38(18):120-124.5 章 万 喜,潘 乔 晖,黎 忠,等.UASBMBRNF/RO工艺处理焚烧发电厂垃圾渗滤液 J.工业水处理,2022,42(8):157-162.6杨海亮,刘忻,马三剑.常温 UASB+氧化沟工艺处理高盐食品废水处理工程实例 J.水处理技术,2022,48(6):54-57.COD 浓度/（mgL-1）去除率/%时间/dUASB 初期 COD 的含量UASB 出水时 COD 的含量去除率序号上升速度/（mh-1）去除率/%10.2153.4720.3358.0330.4966.2540.6075.8950.7771.2260.8173.8770.9969.8681.265.31由 表 3 可 知，UASB 反 应 器 上 升 速 度 在0.210.60m/h 时，COD 去除率不断增加，由 53%左