VTBR技术处理纤维素乙醇生产废水中试研究

摘要/Abstract

摘要：

针对纤维素乙醇生产废水，采用新型垂直折流生物处理反应器（VTBR）开展中试试验研究，对系统稳定运行过程中COD、氨氮、SO₄ ^2-、沼气产量等指标进行了考察分析。结果表明，VTBR技术可用于对高有机物、高氨氮、高硫酸盐特征的纤维素乙醇生产废水的处理，且处理效果稳定可靠，装置最终出水COD稳定在（2 617.9±442.7） mg/L，氨氮稳定在（75.7±21.4） mg/L，SO₄ ^2-稳定在（1 639.6±139.2） mg/L；中试装置COD、氨氮和SO₄ ^2-平均去除率分别达到（95.2±1.4）%、（83.1±4.9）%和（62.5±2.9）%；厌氧平均COD容积负荷为（3.5±0.6） kg/（m³·d），好氧平均COD容积负荷为（1.0±0.5） kg/（m³·d），好氧硝化作用平均NH₄ ⁺-N容积负荷为（0.27±0.05） kg/（m³·d）；厌氧系统单位COD平均沼气产率为（0.50±0.08） m³/kg；VTBR生物处理流程各工艺段B/C逐渐降低，好氧出水B/C小于0.15，且污染物为较难生物降解组分。中试结果同时表明，针对纤维素乙醇生产废水，若要满足达标排放的要求，仅靠生化处理较难实现，需进一步组合合理的深度处理技术。

关键词: 纤维素乙醇生产废水, 垂直折流生化处理技术, 容积负荷, 沼气产率

Abstract:

Vertical tubular biological reactor（VTBR） as a novel biological treatment technique，was set-up in pilot-scale to treat the cellulosic ethanol production wastewater. To evaluate the performance of equipment，some indexes such as COD，NH₃-N，SO₄ ^2- and biogas output were analyzed. The results showed that VTBR could be used to treat cellulosic ethanol production wastewater with high concentration of COD，NH₃-N and SO₄ ^2-，and the performances were stable and reliable. The COD，NH₄ ⁺-N and SO₄ ^2- of the effluent were （2 617.9±442.7） mg/L，（75.7±21.4） mg/L，and （1 639.6±139.2） mg/L. The average removal rate of COD，NH₃-N and SO₄ ^2- were （95.2±1.4）%，（83.1±4.9）% and （62.5±2.9）%，respectively. The average COD volume load of anaerobic was （3.5±0.6） kg/（m³·d） and that of aerobic was （1.0±0.5） kg/（m³·d）. The average NH₄ ⁺-N volume load of aerobic nitrification was （0.27±0.05） kg/（m³·d）. The average biogas output of per unit COD of the anaerobic system was （0.50±0.08） m³/kg. B/C of each reactor effluent was decline gradually，and the last effluent B/C was 0.15，the residual contaminants were difficult to biodegrade. The results also showed that biological treatment could not achieve the emission standard and needed combining advanced treatment technique in cellulosic ethanol production wastewater treatment.

Key words: cellulosic ethanol production wastewater, vertical tubular biological reactor（VTBR）, volume load, biogas output

中图分类号:

X703

王东洲, 冀秋燕, 张瑛, 周集体. VTBR技术处理纤维素乙醇生产废水中试研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(6): 125-129.

Dongzhou WANG, Qiuyan JI, Ying ZHANG, Jiti ZHOU. Pilot-scale study on treatment of cellulosic ethanol production wastewater by VTBR technology[J]. Industrial Water Treatment, 2023, 43(6): 125-129.

/ / 推荐 / 导出引用

链接本文: https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I6/125

图/表 8

表1 纤维素乙醇生产废水水质指标及处理要求

Table 1 The index of cellulose ethanol production wastewater and effluent requirements

项目	原水水质	处理要求
COD/（mg·L^-1）	50 000~60 000	100
BOD₅/（mg·L^-1）	20 000~25 000	—
NH₄ ⁺/（mg·L^-1）	2 500~3 500	10
pH	3.5~4.5	6~9
SO₄ ^2-/（mg·L^-1）	4 000~5 500	—
SS/（mg·L^-1）	3 000	—

图1 中试装置及工艺流程

Fig. 1 Pilot plant and process flow

图2 VTBR中试装置COD处理效果

Fig. 2 COD removal performance of VTBR pilot plant

图3 各级反应器COD去除率及容积负荷

Fig. 3 Removal rate and volume load of COD of each reactor

图4 各级反应器出水BOD和B/C

Fig. 4 BOD and B/C performance of each reactor effluent

图5 各工艺段氨氮变化趋势

Fig. 5 NH₄ ⁺-N removal performance of each process

图6 厌氧系统和好氧系统SO₄ ^2-处理效果

Fig. 6 SO₄ ^2- removal performance of anaerobic and aerobic process

图7 厌氧系统沼气产率

Fig. 7 Marshgas output of the anaerobic system

参考文献 14

1	胡奇，胡豫娟，高大文. 臭氧氧化法强化处理纤维素乙醇废水研究［J］. 工业水处理，2017，37（2）：79-83. doi:10.11894/1005-829x.2017.37(2).079
	HU Qi， HU Yujuan， GAO Dawen. Research on the enhanced treatment of wastewater from cellulose ethanol production by ozone oxidation process［J］. Industrial Water Treatment，2017，37（2）：79-83. doi:10.11894/1005-829x.2017.37(2).079
2	王宗华，郑伟花. 纤维素乙醇废水处理研究与工程应用［J］. 工业水处理，2012，32（8）：88-91. doi:10.11894/1005-829x.2012.32(8).88
	WANG Zonghua， ZHENG Weihua. Study on the treatment of wastewater from cellulose ethanol production and its engineering application［J］. Industrial Water Treatment，2012，32（8）：88-91. doi:10.11894/1005-829x.2012.32(8).88
3	周集体，童健，王栋，等. 垂直折流生化反应器污水厌氧－好氧串联处理工艺：CN00131550［P］. 2000-10-25.
4	周集体，童健，王栋，等. 垂直折流生化反应器污水好氧处理工艺：CN00131325［P］. 2000-10-27.
5	周集体，童健，王栋，等. 垂直折流生化反应器污水厌氧处理工艺：CN00131326［P］. 2000-10-27.
6	童健，周集体，刘志军. VTBR反应器的应用与设计［J］. 环境科学与管理，2005，30（5）：69-70.
	TONG Jian， ZHOU Jiti， LIU Zhijun. Design and application of vertical tubulant biological reactors［J］. Environmental Science and Management，2005，30（5）：69-70.
7	齐桂满，胡奇，范利茹，等. SBR法短程硝化处理纤维素乙醇废水的中试研究［J］. 环境工程学报，2017，11（4）：2299-2303. doi:10.12030/j.cjee.201602112
	QI Guiman， HU Qi， FAN Liru，et al. Pilot-scale study on treatment of cellulosic ethanol production wastewater with shortcut nitrification by SBR［J］. Chinese Journal of Environmental Engineering，2017，11（4）：2299-2303. doi:10.12030/j.cjee.201602112
8	范利茹. CSTR-IC-SBR组合工艺处理纤维素乙醇废水的中试研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.
	FAN Liru. Pilot study on the CSTR-IC-SBR combined system for treatment of cellulosic ethanol wastewater［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology，2015.
9	王庆，丁原红，任洪强，等. 高浓度氨氮对活性污泥性能的影响［J］. 工业用水与废水，2012，43（2）：13-16. doi:10.3969/j.issn.1009-2455.2012.02.004
	WANG Qing， DING Yuanhong， REN Hongqiang，et al. Influence of high concentration ammonia nitrogen on property of activated sludge［J］. Industrial Water & Wastewater，2012，43（2）：13-16. doi:10.3969/j.issn.1009-2455.2012.02.004
10	李清雪，范超，李龙和，等. ABR处理高浓度硫酸盐有机废水的性能［J］. 中国给水排水，2007，23（15）：47-50. doi:10.3321/j.issn:1000-4602.2007.15.012
	LI Qingxue， FAN Chao， LI Longhe，et al. Performance of anaerobic baffled reactor for treatment of high-strength sulfate wastewater［J］. China Water & Wastewater，2007，23（15）：47-50. doi:10.3321/j.issn:1000-4602.2007.15.012
11	罗丹. 对高浓度硫酸盐废水厌氧处理条件控制的研究［J］. 环境保护与循环经济，2010，30（7）：52-54. doi:10.3969/j.issn.1674-1021.2010.07.021
	LUO Dan. The anaerobic process control study of high sulfate containing wastewater treatment［J］. Environmental Protection and Circular Economy，2010，30（7）：52-54. doi:10.3969/j.issn.1674-1021.2010.07.021
12	张蕾，郭宏山，李宝忠，等. UASB处理纤维素乙醇废水的启动运行研究［J］. 当代化工，2014，43（5）：796-799. doi:10.3969/j.issn.1671-0460.2014.05.056
	ZHANG Lei， GUO Hongshan， LI Baozhong，et al. Study on start-up process of UASB reactor for treating cellulosic ethanol wastewater［J］. Contemporary Chemical Industry，2014，43（5）：796-799. doi:10.3969/j.issn.1671-0460.2014.05.056
13	刘力源，沈旭，王璐，等. 硫酸盐还原菌在废水处理领域发展态势分析［J］. 工业水处理，2022，42（7）：33-43.
	LIU Liyuan， SHEN Xu， WANG Lu，et al. Situation analyses of wastewater treatment by sulfate-reducing bacteria［J］. Industrial Water Treatment，2022，42（7）：33-43.
14	赵伟. 物化/生化耦合技术用于纤维素乙醇生产废水处理研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012.
	ZHAO Wei. Research on the treatment of cellulosic ethanol wastewater by physicochemical-biochemical coupling technology［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology，2012.

[1]	杨丽英,刘伟东,王红梅,边喜龙,刘芳. 膨胀颗粒污泥床厌氧反应器处理化学制药废水研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(11): 49-52.
[2]	李晨彬,KimSoomyung,金慧宁,李习武,李仙光,贾交文. 新型厌氧反应器处理餐厨垃圾浆液的研究[J]. 工业水处理, 2019, 39(6): 22-25.
[3]	杨永凯, 吕丹丹, 刘彬, 马磊, 孙庆峰, 孙召强. 上旋流厌氧反应器处理酒精废水启动影响因素研究[J]. 工业水处理, 2015, 35(10): 54-57.
[4]	杨长生. 两段上向流曝气生物滤池脱氮性能的研究[J]. 工业水处理, 2012, 32(2): 55-58.
[5]	陈秀珍, 解岳, 曾磊, 韩晓刚. 预处理—UASB—接触氧化工艺处理果汁生产废水的工程调试与研究[J]. 工业水处理, 2010, 30(9): 76-78.
[6]	刘妮妮, 郭兴要, 王璋, 胡玉洁, 刘昆元. SBR降解处理高浓度工业油脂加工废水的微生物学分析[J]. 工业水处理, 2005, 25(7): 44-47.
[7]	方战强, 陈中豪, 胡勇有, 马林, 唐一. 外循环UASB的结构与设计方法[J]. 工业水处理, 2003, 23(4): 72-75.
[8]	王立立, 刘焕彬, 胡勇有, 周勤. 曝气生物滤池处理低浓度生活污水的研究[J]. 工业水处理, 2003, 23(3): 29-32.

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容