厭氧生物(wu)降解(jie)過程一般分為(wei)3 個階段(duan)(duan)(duan)： 水(shui)解(jie)發(fa)酵(jiao)階段(duan)(duan)(duan)、產(chan)(chan)氫產(chan)(chan)乙酸(suan)(suan)階段(duan)(duan)(duan)、甲(jia)烷(wan)發(fa)酵(jiao)階段(duan)(duan)(duan)， 前(qian)兩(liang)個階段(duan)(duan)(duan)又稱為(wei)水(shui)解(jie)酸(suan)(suan)化(hua)階段(duan)(duan)(duan)。考慮到產(chan)(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)與水(shui)解(jie)產(chan)(chan)酸(suan)(suan)菌(jun)的(de)生長速度不同。近年來， 國內外陸(lu)續(xu)報道了利用厭氧水(shui)解(jie)工藝處(chu)理各種工業廢(fei)(fei)水(shui)的(de)試驗研究。水(shui)解(jie)酸(suan)(suan)化(hua)的(de)作用將廢(fei)(fei)水(shui)中的(de)非(fei)溶解(jie)態(tai)有機物(wu)水(shui)解(jie)成(cheng)溶解(jie)態(tai)有機物(wu)， 將某些難生物(wu)降解(jie)有機物(wu)轉化(hua)為(wei)易生物(wu)降解(jie)物(wu)質， 改善(shan)廢(fei)(fei)水(shui)的(de)可生化(hua)性， 降低一部分有機污染物(wu)和(he)污泥(ni)產(chan)(chan)率， 能夠大(da)大(da)縮短反應(ying)器停(ting)留時間。根(gen)據(ju)微生物(wu)在反應(ying)器內的(de)生長狀態(tai)， 可把各種反應(ying)器分為(wei)三大(da)類型(xing)： 懸(xuan)浮(fu)式反應(ying)器、接觸式反應(ying)器、復合式反應(ying)器。復合式反應(ying)器內既(ji)存(cun)在水(shui)解(jie)(酸(suan)(suan)化(hua))的(de)污泥(ni)， 又存(cun)在水(shui)解(jie)(酸(suan)(suan)化(hua))生物(wu)膜， 形成(cheng)水(shui)解(jie)(酸(suan)(suan)化(hua))污泥(ni)-生物(wu)膜的(de)綜合體。

腈綸(lun)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)是一(yi)種(zhong)難降解(jie)有(you)機廢(fei)(fei)水(shui)(shui)， 污染物組(zu)成復雜(za)， 毒性高。以(yi)水(shui)(shui)解(jie)酸化作為腈綸(lun)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)前(qian)處理工藝， 對復合水(shui)(shui)解(jie)反(fan)應器啟動運(yun)行情(qing)況及影響因素進行研究與分析， 目的在于確(que)定最佳的運(yun)行參(can)數。

1 材料與方(fang)法

1.1 試(shi)驗裝(zhuang)置

反(fan)應(ying)器(qi)由(you)(you)圓柱(zhu)形(xing)(xing)有機玻璃加工而成，反(fan)應(ying)區有效體(ti)(ti)積(ji)15 L，反(fan)應(ying)器(qi)半徑(jing)100 mm，高(gao)徑(jing)比為10 ∶1。反(fan)應(ying)器(qi)安裝在恒溫室中，溫度可(ke)在10 ～ 40 ℃之(zhi)間調節(jie)，反(fan)應(ying)器(qi)內(nei)添加聚氯乙烯梅花型(xing)填料(liao)，微生物可(ke)附著生長、繁(fan)殖，形(xing)(xing)成掛(gua)膜性能良好的(de)生物復合體(ti)(ti)，有回流作(zuo)用(yong)，能有效地截留和吸(xi)附廢水中的(de)顆粒性物質和膠體(ti)(ti)物質，可(ke)形(xing)(xing)成懸浮相污泥復合體(ti)(ti)。采用(yong)內(nei)循環式(shi)，反(fan)應(ying)器(qi)內(nei)循環由(you)(you)蠕動泵(beng)控制，廢水由(you)(you)進(jin)水泵(beng)打入(ru)高(gao)位水箱， 再由(you)(you)流量(liang)計(ji)計(ji)量(liang)進(jin)入(ru)主(zhu)反(fan)應(ying)區，由(you)(you)出(chu)口(kou)排出(chu)。反(fan)應(ying)器(qi)裝置如圖1 所示(shi)。

1.2 試驗材料(liao)

1.2.1 接種(zhong)污(wu)泥(ni)

接種(zhong)污(wu)(wu)(wu)泥為大慶煉化廠的好氧絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)泥， 污(wu)(wu)(wu)泥呈灰(hui)黑(hei)色(se)， 松(song)散絮(xu)狀， 污(wu)(wu)(wu)泥的m(VSS)/m(SS) =0.89， 接種(zhong)量為3 L，反(fan)應器內的污(wu)(wu)(wu)泥質(zhi)量濃度約20g[VSS]/L。微(wei)生(sheng)物能附(fu)著聚(ju)氯(lv)乙烯填料生(sheng)長，可形成良好的生(sheng)物膜， 反(fan)應器啟動初期無進水， 循環回流(liu)培養污(wu)(wu)(wu)泥5 d， 之后將(jiang)廢(fei)水通入(ru)反(fan)應器內，流(liu)量由1L/d 增加到10L/d， 持續30d。

1.2.2 試驗(yan)用水

試驗用(yong)水為(wei)大慶石(shi)化廠的工業廢水， 水質(zhi)見表1 所示。

2 結果與討論(lun)

2.1 進(jin)水CODCr

濃(nong)度對(dui)復合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)影響在啟(qi)(qi)動(dong)初期， 反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)在低濃(nong)度、低流速的(de)(de)條件(jian)下(xia)運行， 水(shui)(shui)(shui)(shui)解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)HRT 維持(chi)在24 h， 進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)CODCr的(de)(de)質量濃(nong)度為150 mg/L， CODCr容積負荷(he)為0.31 kg/(m3·d)，對(dui)污泥進(jin)(jin)行培養馴化(hua)。隨著進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)CODCr變化(hua)， 反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)CODCr去(qu)除(chu)率的(de)(de)變化(hua)情況(kuang)如(ru)圖(tu)2 所示。運行過(guo)(guo)程中發現， 因進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)COD Cr濃(nong)度較低， 水(shui)(shui)(shui)(shui)解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)停(ting)留時間過(guo)(guo)高，大部分可降解的(de)(de)有(you)機(ji)物(wu)被去(qu)除(chu)。由(you)于污泥負荷(he)較低， 水(shui)(shui)(shui)(shui)解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)啟(qi)(qi)動(dong)較為容易。隨著進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)CODCr值逐(zhu)步(bu)增加(jia)， 去(qu)除(chu)率增加(jia)。當進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)CODCr質量濃(nong)度超過(guo)(guo)1 200 mg/L 時，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)CODCr去(qu)除(chu)率增加(jia)緩慢(man)， 大體上保持(chi)在20%。廢水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)可生化(hua)性得到極大地提高， m(BOD5)/m(CODCr)由(you)0.31 提高到0.51(見圖(tu)3)， 有(you)利于后(hou)續的(de)(de)生物(wu)處理。表明復合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)解反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)對(dui)有(you)機(ji)負荷(he)有(you)較好的(de)(de)適應(ying)(ying)(ying)能力，啟(qi)(qi)動(dong)迅(xun)速， 出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質穩定。

2.2 溫(wen)度(du)對復(fu)合水(shui)解反應(ying)器的影響

水解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)是一個典型的(de)生(sheng)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)， 因此，溫(wen)(wen)度(du)對(dui)水解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)影響符合一般的(de)生(sheng)物反(fan)(fan)應(ying)(ying)規律， 即在(zai)(zai)一定的(de)范圍內(nei)， 溫(wen)(wen)度(du)越高(gao)， 水解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)速率(lv)越大(da)。在(zai)(zai)不(bu)同水溫(wen)(wen)下CODCr去除率(lv)見圖4。從(cong)圖4 中可以(yi)看(kan)出， 在(zai)(zai)最低溫(wen)(wen)度(du)10 ℃ 下， 反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)仍可穩(wen)定運行， 其CODCr去除率(lv)與最高(gao)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)差異不(bu)大(da)，去除率(lv)基(ji)本保持在(zai)(zai)20% 左(zuo)右(you)。說明當溫(wen)(wen)度(du)在(zai)(zai)10 ～ 25 ℃之間變化(hua)， 水解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)速率(lv)變化(hua)不(bu)大(da)， 復合水解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)對(dui)低溫(wen)(wen)變化(hua)的(de)適(shi)應(ying)(ying)性較強。一方面(mian)(mian)由(you)于水解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)內(nei)形成大(da)量的(de)活性污泥， 污泥濃(nong)度(du)高(gao)， 水解(jie)(jie)酸(suan)化(hua)細菌對(dui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)變化(hua)也不(bu)敏感，溫(wen)(wen)度(du)波(bo)動對(dui)大(da)生(sheng)物量的(de)影響不(bu)大(da); 另一方面(mian)(mian)可以(yi)從(cong)傳質的(de)角(jiao)度(du)來解(jie)(jie)釋，

本反應(ying)器添加(jia)梅花(hua)型填料， 有(you)利于(yu)微生物的生長，能有(you)效地截留和(he)吸(xi)(xi)附廢水(shui)中的顆粒性物質(zhi)和(he)膠(jiao)體物質(zhi)， 這(zhe)是個快速(su)反應(ying)的物理過程，所需時(shi)間較短，截留下來(lai)的物質(zhi)吸(xi)(xi)附在(zai)(zai)水(shui)解(jie)污泥的表面， 慢慢被分解(jie)， 這(zhe)就使(shi)反應(ying)器內(nei)污泥停留時(shi)間要大于(yu)水(shui)力停留時(shi)間， 保證一(yi)(yi)定(ding)的去除率。因而溫(wen)度在(zai)(zai)一(yi)(yi)定(ding)范圍內(nei)對水(shui)解(jie)酸化的影響甚微，這(zhe)與(yu)De Zeeuw 等的報道一(yi)(yi)致。

2.3 HRT 對復合(he)水(shui)解反應器的影響

HRT 是(shi)(shi)水解(jie)反應(ying)器(qi)運行控(kong)制的(de)重要(yao)參(can)數之一(yi)，直接影響(xiang)水解(jie)酸(suan)化(hua)的(de)處理效果，在(zai)(zai)溫度為25 ℃ 左右(you)， 進(jin)水CODCr的(de)質量濃(nong)度為1400 mg / L 左右(you)的(de)條件(jian)下(xia)來改(gai)變HRT。圖(tu)5 表示HRT 對復合(he)水解(jie)反應(ying)器(qi)CODCr去(qu)除率(lv)的(de)影響(xiang)趨勢。從圖(tu)5 中可(ke)以看出(chu)， CODCr去(qu)除率(lv)是(shi)(shi)隨著HRT 的(de)提高而增加， 但(dan)影響(xiang)不(bu)是(shi)(shi)很(hen)大。當HRT 超過7 h， CODCr去(qu)除率(lv)提高很(hen)少(shao)， 在(zai)(zai)7 ～ 9 h 內(nei)， CODCr去(qu)除率(lv)較高。雖(sui)然繼續延長HRT 還可(ke)能提高去(qu)除率(lv)，但(dan)已不(bu)是(shi)(shi)很(hen)明顯。因(yin)為這一(yi)階段(duan)主要(yao)是(shi)(shi)水解(jie)酸(suan)化(hua)細菌在(zai)(zai)生物(wu)酶作用下(xia)將不(bu)溶性有機(ji)物(wu)水解(jie)成溶解(jie)性有機(ji)物(wu)， 將高分子(zi)有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)分解(jie)成小分子(zi)有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)， 污(wu)染(ran)物(wu)的(de)形式上改(gai)變了，但(dan)數量本質沒有變化(hua)， 表征(zheng)在(zai)(zai)CODCr上就是(shi)(shi)去(qu)除率(lv)沒有改(gai)變。因(yin)此(ci)最佳HRT 為7 ～ 8 h。

2.4 pH 值的影響

水(shui)解(jie)反(fan)應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)pH 值(zhi)適應(ying)(ying)(ying)范圍(wei)較廣， 文獻指出， pH 值(zhi)在(zai)(zai)3.5 ~ 10 內均能發生(sheng)水(shui)解(jie)反(fan)應(ying)(ying)(ying)，但最佳(jia)pH 值(zhi)為(wei)(wei)5.5 ～ 6.6， 在(zai)(zai)水(shui)解(jie)酸(suan)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)(ying)中， pH 值(zhi)是逐漸降低，丙(bing)酸(suan)的(de)(de)含量會(hui)相(xiang)(xiang)對(dui)增大， 乙(yi)酸(suan)的(de)(de)含量則相(xiang)(xiang)對(dui)減(jian)小， 但水(shui)解(jie)酸(suan)化(hua)(hua)后一(yi)般有好氧生(sheng)物處理， 不存在(zai)(zai)丙(bing)酸(suan)抑制的(de)(de)問題， 在(zai)(zai)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)運行(xing)期間(jian)， 進水(shui)pH 值(zhi)為(wei)(wei)8 左右(you)， 經過多次監測， 反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)內pH 值(zhi)保持(chi)在(zai)(zai)5 ～ 6 之間(jian)，進出水(shui)pH 值(zhi)的(de)(de)變化(hua)(hua)可直接(jie)反(fan)映水(shui)解(jie)酸(suan)化(hua)(hua)的(de)(de)效果。進出水(shui)pH 值(zhi)變化(hua)(hua)大說(shuo)明水(shui)解(jie)酸(suan)化(hua)(hua)作(zuo)用明顯(xian)，且出水(shui)水(shui)質(zhi)比較穩定。

2.5 回(hui)流量對復(fu)合水解反應器的(de)影(ying)響

由(you)于水解酸(suan)化(hua)的上(shang)升流(liu)(liu)速大于1 m/ h 時處理效(xiao)果不好， 因此確定回(hui)(hui)(hui)流(liu)(liu)量(liang)為(wei)(wei)0、50% 時考(kao)察其(qi)對(dui)復合(he)水解反應(ying)器的影響， 結果見(jian)(jian)圖6。在HRT 為(wei)(wei)7 h， 進水濃度基本(ben)相同的條件下，通過改變回(hui)(hui)(hui)流(liu)(liu)流(liu)(liu)速來改變回(hui)(hui)(hui)流(liu)(liu)量(liang)。由(you)圖6 可(ke)知， 在無回(hui)(hui)(hui)流(liu)(liu)情況下， 反應(ying)器CODCr去除(chu)(chu)率(lv)為(wei)(wei)10% 左(zuo)右。而(er)在回(hui)(hui)(hui)流(liu)(liu)量(liang)為(wei)(wei)50%， 上(shang)升流(liu)(liu)量(liang)為(wei)(wei)6.4 L / h， CODCr容積負荷約為(wei)(wei)5.69 kg / (m3·d)的情況下， 反應(ying)器CODCr去除(chu)(chu)率(lv)最(zui)高(gao)可(ke)達23.8%， 去除(chu)(chu)率(lv)提(ti)高(gao)了1 倍多， 測得腈綸(lun)廢(fei)水出水的m(BOD5) /m(CODCr) 為(wei)(wei)0.55。由(you)此可(ke)見(jian)(jian)，提(ti)高(gao)回(hui)(hui)(hui)流(liu)(liu)量(liang)可(ke)以增強水解酸(suan)化(hua)作用， 進一(yi)步說明了腈綸(lun)廢(fei)水存在難(nan)生(sheng)物降解物質(zhi)。

3 結論

(1) 復合(he)水(shui)(shui)解(jie)反(fan)應(ying)器放棄了反(fan)應(ying)時間長， 控制(zhi)要(yao)求嚴格高的(de)產甲烷階段。影響水(shui)(shui)解(jie)酸化重要(yao)因素有(you)進水(shui)(shui)濃度(du)、HRT、回流(liu)量， 而pH 值(zhi)、溫度(du)對(dui)水(shui)(shui)解(jie)酸化反(fan)應(ying)影響較(jiao)小。本試驗(yan)的(de)最佳參數：在HRT 為(wei)7 h， 回流(liu)量為(wei)50% 的(de)條件下， CODCr去除(chu)率可達23.8%， 出水(shui)(shui)m(BOD5)/m(CODCr)為(wei)0.55。

(2) 反應器內加入填(tian)料， 微生物固著生長， 并(bing)增設(she)回流裝置(zhi)， 回流量為50%時泥(ni)水(shui)(shui)可很(hen)好的(de)接觸(chu)， 可形成(cheng)高濃度(du)的(de)懸浮相水(shui)(shui)解污泥(ni)，增強(qiang)了(le)水(shui)(shui)解酸化作(zuo)用， 并(bing)能對(dui)進水(shui)(shui)負荷的(de)變(bian)化起到一定的(de)緩沖作(zuo)用。

(3) 復合水解(jie)反應器能(neng)有(you)效提高廢(fei)水的可生(sheng)(sheng)化(hua)性， 適(shi)合于(yu)作難生(sheng)(sheng)物降(jiang)解(jie)的腈綸(lun)廢(fei)水的預處理。(作者：周(zhou)鍵，蘭(lan)州交通大學環境與市政工程學院)

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