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1、1SBR 法处理丁二醇废水动力学研究摘要：对高浓度丁二醇生产废水进行了 SBR 法小型模拟基质浓度降解动力学研究，求取了有关的动力学参数。结果表明 Monod 方程的修正式能很好地描述丁二醇的降解规律，试验温度下 Monod 方程的修正式为：v=0.044(S-100)/5719+(S-100)。试验数据还表明在停留时间达 40h 时，丁二醇废水的降解达到稳定。 关键词：废水处理 丁二醇 动力学 活性污泥法 A Study of Kinetics of Treatment of Wastewater from Butanediol Production Using SBR ProcessAbs
2、tract：The kinetics of the degradation of the high-concentration wastewater from butanediol production was studied by SBR(sequencing batch reactor) process based on a small-scale simulation of substrate concentrationThe results showed that the corrected formula of Monod equation well described the ru
3、le of the degradation of butanediol. The corrected formula of Monod equation at the test temperature was：v=0.044(S-100)5719+(S-100)It was also shown by the data from the test that the degradation of the butanediol-containing wastewater became stable when the retention time reached 40 hoursKey words：
4、 wastewater treatment；butanediol；kenitics；activated sludge process 本研究采用 SBR 法小型模拟试验装置进行了丁二醇废水处理动力学研究，并用试验结果验证在试验温度下丁二醇废水的基质浓度生化降解过程符合 Monod 方程。1 试验材料与装置1.1 取水废水来源于山东胜利油田石油化工总厂生产 1，4-丁二醇生产系统的排出水，水质见表 1。废水中。的主要污染物有丁二醇，甲醇，四氢呋喃，丁内脂，顺丁2二酸二甲脂，其中丁二醇的质量浓度为 6200mgL，甲醇的质量浓度在 5000-6000mgL。取水 CODcr 的质量浓度为 1400
5、mgL，混入冲地水、冷却水等后CODcr 降至 2000-3000mgL，进入 10L 间歇式反应器，进行 3d 适应性试验后，开始动力学试验研究。实验 CODcr 初始质量浓度为 2597mgL。 表 1 丁二醇生产废水水质 温度/pH 值（CODcr）/(mgL-1)外观气味设备情况40-502-614000清澈刺激腐蚀严重31.2 试验装置本试验采用的是有机玻璃制成的锥形间歇反应器，有效容积 10L。采用气泵进行间歇曝气，两根曝气管直接将气送至池底部，起到充氧与混合搅拌的双重作用，上清液及底部沉泥均采用虹吸排出，具体见图 1。连续实验周期为 48h，停止曝气之前取样测 SV，观察污泥絮凝
6、状况，静置 0.5 h 后测装置中溶解氧。污泥自由沉降 1 h 后取出上清液 3L，补充高浓度原水和自来水控制整个装置中 CODcr，的质量浓度在 2500mgL 左右，然后曝气进行重复循环试验。装置尺寸：LWH=0.2m0.25m。运行参数：进水：进水 10L，之后每 48h 换水 3L；曝气：46.5 山沉降静置时间：1h；停留时间：48h:污泥泥龄：48h；曝气量：0.06m3h；溶解氧：静置 0.5h 后测量在4.55mgL 之间；排水(换水)：虹吸式排水，历时 0.5h。1.3 污泥驯化污泥来源于成都市污水处理厂的二沉池污泥，污泥絮凝性良好。取 1 L 活性污泥置于反应器中，每隔 1
7、2h 加入 15000mgl 丁二醇废水，再加入自来水补足10L。按 m(CODcr)：m(N)：m(P)=100：5：1 的比例向反应器中加适量的 NH4OH 和Na3PO4 溶液，并连续向反应器中曝气。污泥驯化 3d，待 CODcr 降解稳定后，即达到驯化要求。1.4 试验原理l根据 Monod 方程，v=vmax(Ks+S)式中：v基质比去除速度，d-1；vmax基质的最大比去除速度，d-1；Ks饱和常数，其值为 v=vmax2 时的基质的质量浓度，mgL；4S基质的质量浓度，(以 CODcr 计)，mgL。如果存在难生化降解物质，则 Monod 方程的修正式为 v=vmax（S-Sn)
8、/Ks(S-Sn)式中：Sn难降解基质的质量浓度，mgL。2 试验结果讨论2.1 丁二醇废水降解规律试验温度为 21.6-23.6，平均为 22.8。MLSS 的平均值(X)为 6019mgL，污泥负荷约为 0.15kgBOD5(kgMLSSd)，试验结果见表 2。 表 2 22.8试验结果 t/hpH 值/S/(mgL-1)08.2222.3259738.2622.55241778.3023.02126108.3023.21908138.3123.11732178.3022.91557268.2121.661213398.3023.0693由表 2 得出基质浓度随时间变化的拟合公式：S=-0
9、.0027t3+0.8135t275.782t+2616.3。2.2 求难生化降解基质的质量浓度难降解基质的质量浓度求解见表 3。表 3 难降解基质的质量浓度求解t/hS/(mgL-1)(S-Sn)/(mgL-1)S/(mgL-1)v102/h-1 v-1/h02616251675225721573591.192983.8310193718373201.063394.0515165315532840.9437105.97820140413042490.8274120.8625118810882160.7177139.333010029921860.618161.83584597451570.5
10、217191.53407146141310.4353229.73456075071060.3522283.92注：表 3 中 S 是由表 2 中的 S 随时间变化曲线图的拟合公式计算的结果。丁二醇废水中含有四氢呋喃，丁丁内酯，顺丁二酸二甲酯等高级酯类难生化降解的物质，而试验中测的 5 既包含了易降解的物质也包含了难降解的物质。因为根据基质的质量浓度降解规律，只是针对易降解的物质，所以取时间间隔为105h，求 5h 内的平均基质的质量浓度 S 和降解速度 v(v=S（Xt)，其中 X 代表污泥浓度)。作 S-v 曲线，在 v=0 时 S 与 X 数轴的交点就是难降解的物质浓度，见图 2。由图可求
11、出难降解基质的质量浓度 Sn 为 100mgL，由拟合曲线表达式计算，结果相同。2.3 计算饱和常数和基质去除的最大比速度根据 Monod 方程考虑难降解基质的质量浓度公式：v=vmax（S-Sn)/Ks(S-Sn),两边分别取倒数 1/v=1/vmax+(Ks/vmax)1/(S-Sn),以 1/（S-Sn)为自变量，以 1/v 为因变量，作线性图，其中斜率是 Ks/vmax，截距是 1/vmax，如图 3。根据图 3 进行线性拟合，得到在 22.8下直线方程 y=129974x+22.65,并且此方程的线性回归相关系数 R=0.9979 远远大于 R0.05=0.811,所以认为拟合方程回
12、归性显著。根据上述方程计算：1/vmax=22.65,得出 vmax=0.044/d-1；斜率是Ks/vmax=129974 得出 Ks=5719mg/L。因此得到试验温度下 Monod 方程的修正式为：v=0.044(S-100)/5719+(S-100)3 结论丁二醇生产废水基本上属于易生化处理的有机废水，原始的质量浓度S=2597 mgL，仅 24h CODcr 就降解到 1000mgL 以下，所以 SBR 法好氧处理丁二醇废水是可行的。pH 值呈现由低到高最后稳定趋势，显示在污水处理前期产生了酸化现象。数据显示前 3hCODcr 的降解速度较快，到 40h 后 CODcr 降解基本稳定
13、，所以在延长曝气时间和停留时间，出水 CODcr 不会明显降低。11丁二醇生产废水好氧生化处理的 CODcr 降解规律符合修正的 Monod 方程，平均温度 22.8时 CODcr 最大去除速率 vmax=0.044d-1；饱和系数Ks=5719mgL；难生化降解 Sn=100mgL。因为进水控制低于 3000mgL，并且反应速度比较慢，反应时间比较长，所以用 SBR 法可以达到如此高的饱和常数Ks。废水初始温度在 40-50之间，混入冲地水和冷却水后可终年保持水温在20-30之间，因此所获动力学关系和动力学参数可作设计依据。参考文献：1 顾夏声废水生物处理数学模式M北京：清华大学出版社，1993
