两段UASB工艺处理甲醇废水的研究

更新时间：2008-12-30 17:50 来源：作者: 阅读：2020

一般情况下，由甲醇直接转化为甲烷是最主要的途径，乙酸的形成要依赖于CO 或HCO3 -以及微量元素。从吉布斯自由能来看，由甲醇生成乙酸可自发进行，厌氧生物处理甲醇的反应器中存在由甲醇形成乙酸的可能性与条件。因此，甲醇废水的厌氧处理存在着这样的潜在危险，即乙酸的大量产生导致反应器中pH值下降而使产甲烷菌失去生物活性。含甲醇废水常常含有许多其他较高级的醇(如乙醇、丙醇、丁醇等)，这些杂醇在厌氧过程中经由乙酸途径产生甲烷，正常情况下甲醇基本不转化为乙酸，而由杂醇产生的乙酸也不会严重积累，因此反应器能正常运转。

Lettinga等在进行含甲醇和其他杂醇各50％的废水厌氧处理时，发现UASB反应器的COD容积负荷高达17.5kg/m3·d时，反应器正常运转，COD去除率几乎为100％，出水中基本没有VFA(挥发性脂肪酸)，甲醇基本上全部直接转化为甲烷。但当COD容积负荷提高至22.6kg/m3·d时，COD去除率逐渐下降，负荷上升半个月后，VFA逐渐上升至1000～1500mg/L(均以 COD计)，反应器内pH迅速由6.5左右下降至5.0左右。这种局面一旦形成，甲醇转化为甲烷的过程逐渐由甲醇转化为乙酸的过程替代，引起pH迅速下降。近年来，国内进行了UASB处理甲醇废水的实验研究，结果发现，当 COD容积负荷在17kg/m3·d以下时，产气率维持在约0.5m3/kg，COD去除率可维持在96％以上；而COD容积负荷超过20kg/m3·d，产气率下降，对有机物去除率降低。

因此，在厌氧处理甲醇的过程中，防止酸化的发生非常重要，这需要选择适当的工艺对其进行处理。

针对高浓度甲醇废水的特点，在实验中采用连续流两段UASB处理工艺对其进行试验研究。本研究采用两段厌氧消化系统对高浓度甲醇废水进行处理，通过长期的实验运行考察了系统的处理效果、运行稳定性及系统酸化的条件。

2.1 试验工艺流程

两段UASB处理工艺中主体设备分别为一段UASB反应器和二段UASB反应器，其中一段UASB反应器(简写为u)内设三相分离装置，其总容积为10L，反应区有效容积为4.1L；二段UASB反应器(简写为u)内设三相分离装置，反应器的总容积为18.4L，反应区有效容积为12.5L。两反应器外缠电热线加热，通过自动式恒温控制仪将实验温度控制在35±1℃，废水由高位水箱供给，依次经过u。和u两反应器处理后排放，所产生的沼气经湿式气体流量计计量后有组织排放，实验的工艺流程见图1。

试验水质

试验废水由工业甲醇和N、P复合肥配制而成，N、P投加量符合COD(去除)：N：P=(200～300)：5：l，进水pH值为7.0左右。运行过程中，通过改变进水COD浓度和进水流量来提高系统容积负荷，启动阶段进水COD为2000～6000mg/L，进水流量为20L左右；正常运行阶段进水COD为8000～20000mg/L，进水流量为25～40L左右。

3.1系统的运行状况

在本实验的长期运行中发现，采用两段UASB反应器处理高浓度甲醇废水，处理效果非常显著，能够保证系统高效稳定运行，运行结果如图2。正常运行过程中，当系统COD容积负荷达26.8kg/m3·d左右时，反应器运转正常，此时系统对有机物去除率为90％左右；若继续提高系统容积负荷，COD去除率将迅速下降；降低系统容积负荷，使其低至26.8kg/m3·d左右时，经过一段时间的恢复运行后COD去除率恢复至90％以上。试验结果表明，两段UASB反应器处理甲醇废水时，系统所能承受的COD容积负荷高达26.82kg/m3·d左右，而且在此负荷以下，系统运行稳定性高，抗冲击能力强；相对而言，单段UASB反应器所能承受的容积负荷较低，处理效果受冲击负荷影响很大。