生物柴油是一種新型的可再生的生物質(zhì)能源，是目前極具開展?jié)摿Φ奶娲茉粗?。但生物柴?/span>生產(chǎn)也隨同著廢水污染問題。生物柴油廢水主要產(chǎn)生于水洗階段，是一種集懸浮油、乳化油、溶解性有機(jī)物及鹽于一體的多相體系，主要污染物包括油、COD、硫化物、堿、鹽、醇、烴類、懸浮物以及氨氮等。廢水處置難度很大，特別是硫酸鹽含量高時(shí)，會嚴(yán)重影響生化處置效果。上流式厭氧污泥床(UASB)工藝是一種具有很大應(yīng)用前景的生物柴油污水處置技術(shù)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、剩余污泥量少和有機(jī)負(fù)荷高等優(yōu)點(diǎn)。但也存在反響速度較慢、反響時(shí)間較長、處置構(gòu)筑物容積大、耐高含量硫酸鹽才能差、有機(jī)酸積聚快和啟動周期長等問題。

　　為處理上述問題，本研討經(jīng)過UASB處置生物柴油廢水的實(shí)驗(yàn)，剖析UASB工藝在投加填料前后對生物柴油廢水的處置效果和運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，以期為相似廢水的處置提供技術(shù)支持。

　　1、實(shí)驗(yàn)局部

　　1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

　　實(shí)驗(yàn)在北方某生物柴油工業(yè)廢水處理廠實(shí)行。處置用水為該廠經(jīng)過預(yù)處置的含油污水，由生產(chǎn)廢水(包括原料雜水、工藝生產(chǎn)水、工藝生產(chǎn)甘油、濃硫酸)、沖刷廢水、鍋爐房廢水和生活污水組成。生產(chǎn)廢水(COD高達(dá)500～600g/L)是主要廢水，其中含硫酸、甘油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、40%，甲醇、短鏈有機(jī)物、脂肪酸、脂肪酸甲酯、油脂等合計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%。實(shí)驗(yàn)經(jīng)過投加一定比例、一定粒徑的顆粒化填料作為厭氧微生物的載體，來快速提升UASB設(shè)備中微生物的活性和數(shù)量，從而提升UASB設(shè)備對生物柴油廢水中污染物的去除效果，以及UASB反響設(shè)備的容積負(fù)荷，并優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)而降低UASB設(shè)備的投資本錢。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1所示。

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備主體由有機(jī)玻璃管制成，以利于察看UASB設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)作的現(xiàn)象。厭氧反響柱直徑200mm，總高約2m。頂部設(shè)置三相別離器、出水口和沼氣搜集設(shè)備，以利于氣、液、固三相的別離，沼氣搜集設(shè)備與氣體流量計(jì)相連;中間筒體進(jìn)廢水和外循環(huán)加熱水;底部設(shè)置進(jìn)水箱和外循環(huán)水加熱箱，進(jìn)水分別經(jīng)過泵自動控制。外循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過泵調(diào)控UASB設(shè)備中廢水的上升流速。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)過程

　　將厭氧污泥(取自該廠一期UASB厭氧污泥，污泥接種量36g/L)和顆粒填料(投加量為設(shè)備有效容積的5%，詳細(xì)參數(shù)如表1所示)先后裝入UASB反響設(shè)備，控制循環(huán)上升流速為0.2m/h、溫度為35℃，比照填料投加前、后UASB設(shè)備對污染物的去除效果。

　　實(shí)驗(yàn)過程中廢水由進(jìn)水箱經(jīng)過泵進(jìn)入UASB反響設(shè)備后，在反響區(qū)與微生物實(shí)行反響后進(jìn)入三相別離器實(shí)行氣、水、泥的三相別離，產(chǎn)氣量經(jīng)過氣體流量計(jì)丈量，出水經(jīng)過出水口排出，污泥降落返回反響區(qū)繼續(xù)實(shí)行廢水處置。設(shè)備反響溫度控制為35℃，通入加熱箱加熱外循環(huán)水進(jìn)入筒體來控制UASB的反響溫度。為了提升廢水的處置效果，經(jīng)過泵調(diào)理UASB外循環(huán)流速來控制廢水的上升流速。

　　1.4 剖析辦法

　　水質(zhì)剖析項(xiàng)目為COD、產(chǎn)沼氣量、有機(jī)酸含量和pH。其中COD經(jīng)過重鉻酸鉀法測定，產(chǎn)沼氣量經(jīng)過氣體流量計(jì)讀數(shù)丈量，有機(jī)酸含量采用化學(xué)滴定法檢測，pH采用pH計(jì)測定。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 COD的去除效果

　　實(shí)行了UASB設(shè)備加裝填料(進(jìn)水體積流量2.4L/d)和不加裝填料(進(jìn)水體積流量0.8L/d)狀況下COD去除效果的比照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2和圖3所示。

　　從圖2和圖3能夠看出，出水COD隨著進(jìn)水COD的增大而增大，COD去除率總體上隨著容積負(fù)荷的增大而減少;UASB設(shè)備加填料后單位時(shí)間廢水處置量明顯增加，且前期微生物掛膜啟動時(shí)間明顯縮短。

　　在不加填料的狀況下，當(dāng)控制進(jìn)水體積流量為0.8L/d，進(jìn)水COD為70.55g/L時(shí)，COD的均勻去除率為84.9%，此時(shí)COD容積負(fù)荷為5.13kg/(m3·d);當(dāng)進(jìn)水COD增加為115.3g/L時(shí)，COD的去除率為80.7%，此時(shí)COD容積負(fù)荷為8.4kg/(m3·d)。在不加填料的狀況下，前期出水COD偏高，剖析緣由以為是接種底泥中局部COD釋放到水中所致。

　　在加裝填料的狀況下，當(dāng)控制進(jìn)水體積流量為2.4L/d，進(jìn)水COD為59.18g/L時(shí)，COD的均勻去除率為88.6%，此時(shí)容積負(fù)荷為12.9kg/(m3·d);當(dāng)進(jìn)水COD增加為125.1g/L，容積負(fù)荷為27.3kg/(m3·d)時(shí)，COD的均勻去除率為71.9%，當(dāng)COD容積負(fù)荷提升為54.6kg/(m3·d)，此時(shí)COD的去除率降落為57.97%。COD容積負(fù)荷從12.9kg/(m3·d)增加到54.6kg/(m3·d)，固然此時(shí)建立本錢降低了約3/4，但是設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性明顯變差，COD的去除率也降落了約30%。

　　綜上所述，在不加填料狀況下，UASB設(shè)備容積負(fù)荷為5.13kg/(m3·d)時(shí)對COD的去除率最高，為84.9%;在加填料狀況下，從建立本錢、COD去除率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性方面思索，COD容積負(fù)荷為12.9kg/(m3·d)時(shí)效果較好，此時(shí)COD去除率為88.6%。因而倡議，UASB設(shè)備COD容積負(fù)荷不加填料狀況下宜取4～6kg/(m3·d)，在加填料狀況下宜取10～13kg/(m3·d)。

　　2.2 產(chǎn)沼氣量的變化

　　實(shí)行加填料(進(jìn)水體積流量2.4L/d)和不加裝填料(進(jìn)水體積流量0.8L/d)狀況下的產(chǎn)沼氣量比照實(shí)驗(yàn)，剖析UASB設(shè)備產(chǎn)沼氣量v的變化，結(jié)果如圖4、圖5和表2所示。

　　從圖4、圖5和表2能夠看出，產(chǎn)沼氣量前期隨著進(jìn)水COD的增加而增加，后期又呈現(xiàn)降落的趨向。在不加填料的狀況下，當(dāng)進(jìn)水COD為70.55g/L時(shí)，產(chǎn)沼氣量為1.84L/d，此時(shí)COD容積負(fù)荷為5.13kg/(m·3d)。在加填料的狀況下，當(dāng)進(jìn)水COD為18.27g/L時(shí)，產(chǎn)沼氣量為11.88L/d，此時(shí)COD容積負(fù)荷為3.99kg/(m3·d)，出水中有機(jī)酸濃度為7.95mmol/L。后期產(chǎn)沼氣量隨出水中有機(jī)酸含量的增加而呈現(xiàn)明顯降落趨向，當(dāng)出水中有機(jī)酸濃度為98.81mmol/L時(shí)，產(chǎn)沼氣量降為0.77L/d。后期產(chǎn)沼氣量呈現(xiàn)降落趨向，剖析以為是出水中有機(jī)酸的大量增加使產(chǎn)甲烷菌遭到了抑止所致。

　　綜上所述，在不加填料狀況下COD容積負(fù)荷為5.13kg/(m3·d)時(shí)沼氣產(chǎn)量最大，為1.84L/d;在加填料狀況下，COD容積負(fù)荷為3.99kg/(m3·d)時(shí)沼氣產(chǎn)量最大，為11.88L/d。比照不加填料的狀況，UASB設(shè)備在加填料的狀況下，產(chǎn)沼氣量明顯增加，剖析緣由以為是作為微生物載體的填料比外表積大、孔隙率高，使得UASB設(shè)備中產(chǎn)甲烷菌數(shù)量明顯增加，從而沼氣產(chǎn)量明顯增大。因而，從沼氣產(chǎn)量和能源應(yīng)用角度思索，COD容積負(fù)荷倡議取3～6kg/(m3·d)，同時(shí)控制出水中有機(jī)酸濃度<8mmol/L。

　　2.3 有機(jī)酸含量和pH的變化

　　實(shí)行加填料狀況下的有機(jī)酸和pH變化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)水COD分5個(gè)階段提升，每階段運(yùn)轉(zhuǎn)2d，每天同一時(shí)間取樣檢測，剖析出水中有機(jī)酸含量和pH的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

　　從圖6能夠看出，出水中有機(jī)酸含量隨進(jìn)水COD增加根本呈現(xiàn)上升的趨向，有機(jī)酸不時(shí)累計(jì)，剖析緣由以為是，每階段COD大幅提升后2d的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較短，產(chǎn)甲烷菌來不及合成厭氧反響產(chǎn)生的有機(jī)酸，大量累計(jì)的有機(jī)酸致使產(chǎn)甲烷菌遭到了抑止。

　　從圖6還能夠看出，出水pH隨進(jìn)水COD增加呈現(xiàn)降落的趨向。剖析以為是有機(jī)酸的不時(shí)累計(jì)所致。為保證COD的去除效果和沼氣產(chǎn)量，倡議控制出水pH>6.8。假如出水pH≤6.8，應(yīng)在進(jìn)水中恰當(dāng)加碳酸鈉或氫氧化鈉調(diào)理。

　　3、結(jié)論

　　UASB設(shè)備出水COD隨進(jìn)水COD的增大而增大，COD去除率總體上隨進(jìn)水COD容積負(fù)荷的增大而減小。當(dāng)進(jìn)水COD為59.18g/L時(shí)，填料裝填體積比為5%時(shí)，UASB設(shè)備對COD的去除率為88.6%，此時(shí)設(shè)備容積負(fù)荷為12.9kg/(m3·d)。

　　產(chǎn)沼氣量前期隨進(jìn)水COD的增加而增加，后期由于出水中有機(jī)酸的大量積聚而呈現(xiàn)明顯降落的趨向。在加填料狀況下，當(dāng)進(jìn)水COD為18.27g/L時(shí)，UASB設(shè)備產(chǎn)沼氣量可達(dá)11.88L/d，此時(shí)UASB設(shè)備COD容積負(fù)荷為3.99kg/(m3·d)。

　　出水有機(jī)酸含量隨進(jìn)水COD增加根本呈現(xiàn)上升的趨向。出水pH隨進(jìn)水COD增加呈現(xiàn)逐漸降落的趨向。