UASB毕设外文翻译译文

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1、炎热的气候里使用大型内置活性污泥的UASB反应器对高浓度啤酒厂工业废水厌氧处理的研究W. Parawira a, I. Kudita b, M.G. Nyandoroh b, R. Zvauya a,生物化学系，津巴布韦大学，邮政信箱167，双喜山，哈拉雷，津巴布韦b Chibuku啤酒厂摘要被研究了两年的上流式厌氧污泥床(UASB)处理传统的高浓度啤酒厂废水最近安装在一 个高浓度的啤酒工厂。反应器的总容量500立方米，其水力停留时间约为24小时。本次研 究的目的是评估UASB反应器在厌氧消化高浓度的啤酒厂废水处理效率方面的性能。未经 处理的高浓度的啤酒废水含有高固体和高有机物质，排入市政污水

2、处理厂之前它需要预处 理。UASB反应器可以使啤酒厂的废水达到哈拉雷市政排水系统的排入要求。化学需氧量 (COD)的平均收缩率是57%。总固体颗粒和可沉淀固体颗粒分别减少了 50%和90%。UASB 反应器的流出物中含有比流入物更高含量的磷和氮，从而导致这些营养物质在系统中的聚 集。这些结果表明，UASB反应器在室温环境中能够有效地处理高浓度啤酒厂污水使其达到 可排入公共水厂的质量标准。关键词：厌氧消化；UASB;高浓度啤酒厂废水;化学需氧量1引言在整个一年内，啤酒酿造行业使用大量的水和排放大量的污水，这属于高污染行业。在 津巴布韦，有20家这样的啤酒酿造厂，它们每年生产420万公升的啤酒。啤

3、酒酿造主要经 过高粱、麦芽和玉米粉的混合和之后的发酵等工序。基本的过程包括乳酸发酵和酒精发酵。 啤酒在销售和消费的同时仍然存在激烈地发酵。酿酒用的是一些间歇式反应器对啤酒原料 加工生产。在这个过程中大量的水被用于生产啤酒本身以及每一批次生产完成后一般的地 板清洗，车间、地窖清洗，消毒、包装、清洁等环节。由于啤酒厂的废水呈现显著地高酸 性和有机性质，它可能造成严重的环境问题1 这些工业废水可能会降低城市污水处理厂 的处理效果2.啤酒厂废水可能影响水质的多个方面，包括有机质增加，由此增加了生物 需氧量(BODJ及COD。废水中的高浓度有机物来源于碳水化合物的降解、啤酒的残余物、 高悬浮固体如玉米、

4、麦芽、酵母。啤酒废水含有高浓度的有机物质，为了保护环境和防止 污染，不能直接排入下水道和河道。哈雷达市政部门制定了废水排放的严格标准，使得废水 必须预先处理。啤酒厂废水由当初的清洗槽、发酵箱、洗瓶废水等等组成3。高污染废 水将使某些特定的污水处理的能力较大的降低，甚至大大超出了其承载能力。实施低成本、高效率，简单的保护措施，才能使传统啤酒厂节约用水。对啤酒厂废水处 理有好氧和厌氧生物处理方法。AlZvauya网站1。报告了使用传统的啤酒废水的嗜热需 氧性的处理的可能性。但是，啤酒污水归类为中高度有机浓度污水，且处理过程中需要大量 的鼓风曝气。另一个因素是，好氧处理产生大量的污泥，污泥也需要处置

5、，大大提高了处理 的成本。Austermann-Haun和Seyfried报道，在啤酒厂证明UASB反应器的处理效率比好 氧预处理反应器要高，运行稳定。另一方面，厌氧消化是一种简单而可靠的选择。它优势 包括，不需要鼓风曝气，因而降低能源消耗，在有机质转化为甲烷，可用于生产能源，并且 剩余污泥较少，降低了处理费用5、6。在厌氧消化期间微生物通过多种方法降解，例如水 解/发酵、酸化和产甲烷化等7。这些厌氧微生物，包括发酵细菌，絮凝细菌和沉降等形 成一个有机群体8。厌氧处理使工业严格遵守污染防治规定，也符合高效率、经济和利用自然能源的要求9近年来，人们日益关心的研究厌氧法处理啤酒厂废水，因为啤酒 废

6、水为厌氧消化提供了理想的运作情况。不过，厌氧处理也存在相关问题，他的启动和运行过程复杂，他主要是由一组相互依存 的微生物构成，此过程不稳定和难以监控。如果啤酒厂废水成分特别复杂、波动性较高， 显然厌氧消化废水组成的变化极为敏感。并且许多工业废水的厌氧处理以低pH值和高有 机的负荷运行，与其他的废物比较总是棘手的，例如市政的废物10。UASB反应堆未必靠 不住，只要合理地运行、监视和控制。UASB（前）处理系统已被证实有足够的技术能力以应 对处理各种不同的废水11-14因此责任就在于设计者提供可靠的控制措施，并制定经 营战略的整体监控，以减低了超载危险。尽管啤酒酿造业在大多数非洲国家内具有很大的

7、市场，但是很少有啤酒厂试图处理他们 的啤酒废水。啤酒厂废水处理工作大多是清理啤酒废水5根据我们所掌握的知识，目 前还没有出版关于使用厌氧处理技术处理啤酒厂废水的科学报告。这项研究的目的是评估 最近在津巴布韦哈雷达地区装置的UASB反应器对啤酒废水处理的情况。2.材料和方法21运用的反应器在哈拉雷UASB处理工艺被用于研究。UASB反应器的容积为500m3，平均有机负荷 率为每天6KgCOD/m3。污水处理设备包括接受池、格栅（0.5毫米滤网）、调节池和UASB 反应器。格栅用来清除大量悬浮固体。调节池用来调节污水量、PH值和由啤酒厂间歇式 运行产生的流量，并稀释有毒物质阻止某些化合物进入处理设

8、备。氮和磷营养素的补充以尿 素和三倍超级磷酸盐的形式加入调节池。营养素增加获得COD:N:P比率100:5:1。污水是 酸性的（PH值3.3-6.3），因而增加苏打灰调整酸碱度。污水经调节池处理后从UASB底部送 入UASB反应器，经反应后污水连同沼气从UASB上部排出。污泥的接种是使用活跃的市 政污泥混合物，污泥的温度保持在大约372C，培养3个月并间歇添加啤酒废水使细菌 适应并能消化基质。即使啤酒废水是连续添加但其水力停留时间但大约24h。通过测量进 水和出水中的COD浓度、高锰酸钾值（PV）对UASB系统进行监测，为期2年。2.2.分析方法在处理器试运行的每个月内每两天就对包括进水、出水

9、的混合样品进行化学分析。24h 内每小时都收集一次水样，测量的参数决定着啤酒厂全部废水当天水质的各个方面。这项研 究监测和报告如下图（见表1）。每个月的平均结果都呈现在这个表内。按标准对以下参数进 行监测和分析:PH值、COD、高锰酸钾值、总固体（TS）、总悬浮固体、SS、总溶解固体15 根据制造商的指示（默克，德国）使用Spectroquant新星60光度计（默克，德国）测量了 正磷酸盐和总氮气。表1 从事这项研究的监测方案监测点类型抽样分析频率啤酒废水（原废水、接收池）综合(24 h)COD PV， 总固体悬 浮物 氮气，磷酸盐， 总固体量，SS固体PH值3X每周进水UASB （调节 池）

10、取復合（24H）COD，PV，酸碱度， 总固体量，SS固体， 氮气，磷酸盐3X每周从UASB出水取復合（24H）COD，PV，酸碱度， 总固体量，SS固体， 氮气，磷酸盐3X每周3.结果和讨论3.1.啤酒啤酒厂废水构成啤酒厂污水未经处理之前的平均构成如表2所示。污水要求营养物质和PH值适应在 它进入了反应器之前。因为未处理的污水无法为厌氧微生物提供氮、磷等营养素，加尿素 和钾磷酸盐使的COD:N:P为100:5:1。Ochieng et al. 16 报告指出通过对比硝酸盐和磷酸 盐超标的啤酒废水和没有产生富营养化的水质，COD有明显减少。污水是酸性的，因此也 加了苏打灰调整其PH值，保持水质

11、呈中性。处理后排放水的水质见表2。可以看出啤酒 厂的排水水质参数不符合地方当局水质标准。结果表明，未经处理的啤酒废水主要含有高 有机质和悬浮固体及低浓度的养分。他们是一种用于废水厌氧消化，是可以接受的处理方 法17。从高浓度有机污染物和低养分含量这些参量上我们可以看出他与啤酒废水是一致 的3,11。废水的间歇性特点，是因在各个时期和工厂部门排放的不连续性造成的。由于 庞大的废水处理量，引起COD集中的情况差别很大，使它难以有恒定的有机负荷率。因 为排放不达标的污水会受到严厉的处罚，所以需要现场处理废水，以保护环境和减少费用。因为相当量的消化细菌在培养的泥中被发现，而且获得大量污泥很容易，所以将

12、污泥 接种到UASB反应器代替已经颗粒化的或消化了的污泥。更加重要的一点是被接种的污泥 包含少许沙子或土壤和主要由生物量不同的消化的污泥组成11表2啤酒厂啤酒废水前处理水质特点参数数值平均值.S.D. 30个样品允许值pH3.30-6.304.5 0.66.8-9.0COD (mg/l)8240 三 2000012535 土 42783000总悬浮固体(mg/l)2901-30002841 175600总固体量(mg/l)5100-87507201 1606总溶解固体(mg/l)2020-59404520 19272000固体 SS(CM3/L)90-400274 26810总氮气(mg/l)

13、0.0196-0.03360.023 0.007400总磷酸盐(mg/l)16-12459 5230高锰酸盐价值(mg/l)287-900627 23280温度(c)25 3528 332.UASB的情况在啤酒厂对UASB反应器运行的研究为期两年(附图1)。最终处理废水的PH值在6.5 和7.3之间。为期3个月的研究表明，废水处理以后COD仍然很高。这种情况可能是由 于进水中含有固体悬浮物。这几个月有很多不好的啤酒，并被销毁。从4月份将固体从接受 池底部减少，提高了反应器的效率。在5、6月及11月，由于啤酒的销毁，UASB反应器 排出物中出现高浓度COD。在这几个月中，啤酒厂直接将啤酒排入反应

14、器中。此外，这 几个月整个污水处理厂也遭受了严重的机械故障。由于故障污水被直接排入城市污水管网。 这一时期的研究，COD平均去除率为57%。在12月最后期研究得到了完善的COD去除。 这是由于11月份安装了一个格栅，网格大小(0.5mm),减少进入反应器的总固体量。在格 栅上有大小为1.0毫米网格。这项研究中COD的去除平均接近60%。但是，Sttadlbauer et al. 18 报告了酒啤酒厂污水在实验室序批式厌氧处理的研究中COD去除率达到85到 90%。 4 并且报告了一台UASB反应器处理啤酒厂污水达到80% COD去除率。研究使 用一台污泥床反应器在四周温度适合的情况下COD去除

15、率达到89% 19 。换句话说， 鉴于UASB的当前运行情况，它还是可以改进的。FF Rirmrrru ei汙畑2沖吕旳ciEEtWy 40 2DDJJ J93-599U.2匸 nfxuu _-3Lrc-wfxw: Al=图2。UaSb反应器的表现，根据高锰酸盐价值(PV)减少。可接受的PV价值是 在 80mg/lo Influent PV ()，流出物 PV: (苏 可允许价值(),，PV 减少 (X)。从17月份的最后一个阶段COD去除效1率研究有很大的改善(图1和2)o通过在此期 间的研究，这部分可以归因于降低了进入反应器前的总固体。它也可以说是可能接种的污 泥泥厌氧条件下处理的结果。众

16、所周知，开始阶段的新装置UASB反应堆可能需要很长一 段调试时间。在研究的结尾建造了一个反应器，最初接种多种活跃厌氧微生物。必要的是, 进一步工作是为了确定被监测反应器运行效果改善的起因。如图.3所示，总氮浓度的变化在 啤酒厂啤酒废水UASB反应器厌氧消化过程中表现。通常一般啤酒酒厂废水处于低氮水平, 需要大量的补充氮，以满足微生物需求。氮气水平不能超过(400 mg/l)，但是有需要监测这 些营养素，因为它可能造成污泥膨胀，并且它可能是对厌氧消化细菌有毒害作用。FFei ai. /Process-40 2005/ 593-599J imc图3。在24个月内UASB反应器厌氧处理啤酒厂污水过程

17、中总氮气(TKN)的变化。流 入物TKN ()， 流出物TKN ()， 可允许TKN价值()。UASB反应器排出物中含有大量的磷酸盐，超出当地政府所允许的排放标准，具体标 准如图4。磷营养物质是在调节池加磷酸盐来补充的。报告称在UASB反应器里厌氧消化 氮气和磷酸盐去除率低，是因为这个系统不会产生大数污泥。对厌氧细菌成长的氮气需求 是几乎微不足道的并且如果有机物在生物反应器不发生累积，则反应器内流进和流出的总氮 含量应该是相等的19 。氮和磷是水体限制营养物质，会引起水体富营养化，导致海藻和 植物生长的速度加快，危害水体。但是，从第12个月起总磷酸盐的水平以前要低。3a)LU:4J13HdFH

18、Xt_-m0Fe50图 4. UASB。流入物总磷酸盐(),oo O5 O3 3在图5和6中能看出固体的总量在相対减少。用UAsB处理可以减少50%左右的固体, 在开始的第一个月到第10个月之间固体减少到40%以下，从11月以后到调试结束固体减少60%到80%之间，这是由于在11个月之后安装了一个格栅。处理固体污泥为87%到90%之间，平均去除污泥为90%。在啤酒处理固体中需要处理过程中的监测(1)if： jdUdJU Ju 4/ 皿 jjv 凸.i jJ “ i 25) 5i / 5 u20141210006斗5筑二 F1O二专一-W)-90-WJ-7C轴-?j-KJ -抽1凶-HJL Jl

19、 i me 4 moriths)-HJ-M 2j2224图5.UASB反应器厌氧处理啤酒废水期间总固体的变化量。流入物总固体量口)，流 出总固体量()，总固体量减少( X)。35C -3CC -25C -2灿-刊-ICC -刊-图6 UASB反应器的表现根据悬浮物固体去除率。流入物悬浮物固体()，流出悬浮 物固体(口)，可允许悬浮物固体含量(),悬浮物固体减少%(X)0考虑到COD和总悬浮物分别减少为57%和50%，这就要提高UASB反应效率。由于 格栅交换频繁和运行过程存在不平衡条件下容易使8生物圈失调或死亡，并且运行费用 比较高，所以必须选择便宜的方法来改进系统的缓冲能力。一个500m3的

20、啤酒处理厂沼气还 没有被收集和测量并在没有燃烧的情况下就排放到大气中，为了更好的利用啤酒厂废水产生 的能源，我们必须进行充分的有效的研究，需要收集沼气产生的数量和组成成分，并试图利 用来保护能源平衡。4.结论虽然在研究阶段，UASB把有机负荷减少到可行的水平，但是还需要在有机除去率上 进行改进。处理后有机物含量降低的费水被运输到市政污水处理厂，最后进入环境中。由于 污水中COD、BOD和悬浮固体含量大大减小，从而导致市政排污收费大大下降。未来还 可以直接以厌氧的方法由处理厂制成如沼气形式的能源。甲烷可以被利用于啤酒厂的蒸汽锅 炉需要的热能或通过电动发电机转换成电能。可以断定，由于能源价格因素和

21、环保要求都比 较高，酒厂的厌氧处理装置是极有经济吸引力的，并且能够解决环境资源短缺问题。鸣谢作者要感谢Chibuku酒厂给予的技术合作，以及提供设备的帮助来进行研究。我们要 感谢Nyarai Kurebwaseka和Raymond Murimba的技术指导。瑞典国际开发署的大力支持。 参考文献References1 Zvauya R, Parawira W, Mawadza C. Aspects of aerobic thermophilic treatment of Zimbabwean traditional opaque-beer brewery wastewater. Bioresou

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