厭氧折流板反應(yīng)器（anaerobic baffled reactor，ABR）是McCarty和Bachmann等人于1982年提出的一種新型高效厭氧反應(yīng)器[1]。ABR中有多個豎立排列的隔板，使其形成一組升流式和降流式的厭氧污泥床。在單個反應(yīng)室內(nèi)，水力特性接近于完全混合式，而從整體效果上看，則近似于推流式，ABR的推流特性使其在處理對細(xì)菌有抑制或有毒的物質(zhì)時具有潛在的優(yōu)勢[2-3]。但目前利用ABR處理實(shí)際的有毒廢水尚報導(dǎo)較少，本研究利用ABR處理有機(jī)磷農(nóng)藥中間體甲基氯化物生產(chǎn)廢水，考察了進(jìn)水濃度，水力停留時間，溫度變化以及濃度沖擊對ABR處理效果的影響。

1 試驗(yàn)裝置與工藝流程

試驗(yàn)用厭氧折流板反應(yīng)器，長×寬×高=500mm×150mm×500mm，有效容積27.6L。ABR分為5格反應(yīng)室，每室由上、下流室組成，另加沉淀室，每格頂部設(shè)有導(dǎo)氣口，側(cè)部設(shè)有取水樣口，整個反應(yīng)器安置在恒溫水浴內(nèi)，其溫度通過WMZK-03型溫控儀維持在35±1℃（考察溫度的影響時除外）。工藝流程如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

甲基氯化物是生產(chǎn)絕大多數(shù)－硫代磷酸酯農(nóng)藥（如甲胺磷、對硫磷、殺螟松等）的重要中間體。在甲基氯化物的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的堿性廢水，廢水中的甲基氯化物屬難生物降解類，此廢水目前仍沒有切實(shí)可行的處理技術(shù)。試驗(yàn)所用的廢水取自湖南某農(nóng)藥廠甲基氯化物生產(chǎn)車間甲醇回收塔殘液，經(jīng)鐵碳內(nèi)電解十石灰沉磷預(yù)處理后稀釋3～6倍作為ABR的進(jìn)水。其原廢水和預(yù)處理后出水的水質(zhì)情況見表1。

3 接種污泥

反應(yīng)器的接種污泥取自某化纖廠污水處理站UASB回流污泥（約3/5）、某皮革廠厭氧塘污泥（約1/5）和該農(nóng)藥廠污水總排放口底泥（約1/5），混合后放入反應(yīng)器（污泥m(VSS)/m(SS)=19%），經(jīng)50d的共基質(zhì)（葡萄糖）培養(yǎng)馴化，污泥的產(chǎn)甲烷活性較好，污泥m(VSS)/m(SS)上升至35.5%。

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 進(jìn)水濃度、水力停留時間的影響
　　
以預(yù)處理后的出水稀釋一定的倍數(shù)后，利用蠕動泵進(jìn)水，測定進(jìn)、出水的CODcr、揮發(fā)酸（VFA）、碳酸氫堿度（HCO3-）、pH值等參數(shù)，試驗(yàn)考察了進(jìn)水濃度和水力停留時間（HRT）對反應(yīng)器的影響，反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行時試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

從表2可以看出，對于難降解的有毒廢水，水力停留時間對ABR處理效果的影響較大，隨停留時間的增大，ABR的處理效果明顯變好，而進(jìn)水CODcr濃度對ECOD的影響較小，當(dāng)HRT恒定為94h，進(jìn)水CODcr由4038.5增高至6421.3mg/L時，ECOD僅下降1.5%。
　　
考慮到出水揮發(fā)性脂肪酸（VFA）形成的COD極易被后續(xù)的好氧曝氣池降解，將出水VFA830mg/L左右換算成已降解的COD后，ABR對廢水的CODcr去除率（ECOD）約達(dá)到70%左右，這與該廢水75%的生化極限接近，因此沒有必要再進(jìn)一步延長HRT。

試驗(yàn)在進(jìn)水pH值和反應(yīng)器溫度基本穩(wěn)定的條件下，選擇HRT和進(jìn)水CODcr濃度二個因素，進(jìn)行優(yōu)化回歸考察了兩者與反應(yīng)器去除效果之間的關(guān)系。試驗(yàn)因素與水平變化值見表3。試驗(yàn)得出水力停留時間對處理效果影響的顯著性遠(yuǎn)大于進(jìn)水CODcr濃度?；貧w結(jié)論：ECOD(%)=45.78-7.86[CODcr(g/L)]+0.17[HRT(h)]+0.073[(CODcr(g/L)][HRT(h)]（在進(jìn)水CODcr4～8g/L、HRT47～94h的范圍內(nèi)適用）。在實(shí)際運(yùn)用中，可利用優(yōu)化回歸的結(jié)論指導(dǎo)運(yùn)行參數(shù)的選擇。

4.2 溫度變化的影響
　　
在系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，維持進(jìn)水CODcr濃度6450mg/L左右、進(jìn)水HCO3-3420mg/L左右、停留時間94h不變，調(diào)節(jié)恒溫水浴值為25±1℃?？疾鞙囟扔?5℃下降至25℃對ABR系統(tǒng)的影響。待其達(dá)到平衡后，又恢復(fù)水浴溫度，考察其恢復(fù)的規(guī)律。結(jié)果見圖2。 溫度從第95d由35℃降低至25℃，第98d的出水可視為全部在25℃的溫度下進(jìn)行降解。從圖2可看出，CODcr的去除率由55%降至38.5%，出水揮發(fā)酸由920mg/L左右上升至1747.8mg/L?？梢?，在降溫初期，去除率急劇下降，且出水揮發(fā)酸出現(xiàn)積累，可能是產(chǎn)甲烷菌首先受到抑制引起。在反應(yīng)器運(yùn)行的101d，當(dāng)系統(tǒng)適應(yīng)了調(diào)整的溫度后，CODcr去除率得到一定的回升，達(dá)到43%左右，然而較35℃時仍下降了約12%。這與Nachaiyasit等人[4]在中等負(fù)荷以易降解物質(zhì)為基質(zhì)時，反應(yīng)器溫度由35℃降至25℃對ABR的去除效率無明顯影響的結(jié)論不同。可推測對于有毒難降解廢水，當(dāng)溫度改變時，ABR系統(tǒng)的處理效果也隨之發(fā)生相應(yīng)變化，但在一定范圍內(nèi)不會破壞整個系統(tǒng)。

　　
當(dāng)系統(tǒng)自104d恢復(fù)35℃后，運(yùn)行5d處理效果即達(dá)穩(wěn)定，可見ABR系統(tǒng)對于溫度的變化恢復(fù)較為迅速。

4.3 濃度沖擊的影響
　　
系統(tǒng)在恒溫35℃，停留時間94h條件下，反應(yīng)器的進(jìn)水由6426.5mg/L上升到10063.5mg/L進(jìn)水24h，此后又恢復(fù)6426.5mg/L的進(jìn)水?？疾炝朔磻?yīng)器在濃度沖擊后的恢復(fù)狀況，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖3。

從圖3可看出系統(tǒng)從沖擊開始到基本恢復(fù)大致分為如下四個階段：
　　
階段Ⅰ：假穩(wěn)定段（110～113d），此階段由于停留時間較長，出水CODcr值僅有微小增加，VFA與HCO3-略有下降，整個系統(tǒng)似乎仍處于穩(wěn)定態(tài)，這主要是由反應(yīng)器的推流特性所決定。
　　
階段Ⅱ：產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷抑制段（114～118d），此段產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲烷菌都嚴(yán)重受到抑制，反應(yīng)器基本上無氣體產(chǎn)生，出水CODcr急劇上升，出水的揮發(fā)酸由930mg/L降至210mg/L左右，出水堿度比進(jìn)水降低約500mg/L，系統(tǒng)的緩沖能力大大減弱。從圖3還可看出，HCO3-的最低值（第117d）比出水VFA的最低值（第115d）晚2d出現(xiàn)，即HCO3-的變化滯后于VFA約2d。
　　
階段Ⅲ：產(chǎn)酸恢復(fù)段（119～122d）。根據(jù)廢水厭氧處理的微生物學(xué)與生物化學(xué)原理，復(fù)雜物料的厭氧生物降解可分為水解、酸化、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷四個階段[5]，每一階段由特定的微生物來完成。由圖3可見，此段出水VFA逐漸升高，而CODcr的去除率卻只有少量增加，表明酸化菌與產(chǎn)乙酸菌的活性逐漸恢復(fù)。
　　
階段Ⅳ：產(chǎn)甲烷恢復(fù)段（123～129d），在產(chǎn)酸菌恢復(fù)的過程中，產(chǎn)甲烷菌逐漸恢復(fù)，反應(yīng)器產(chǎn)氣量開始增加，從圖中可以看出，出水VFA大量減少，HCO3-開始上升，產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲烷菌重新達(dá)到平衡，此時系統(tǒng)恢復(fù)平衡，CODcr的去除率重新達(dá)到55%。

5 結(jié)論

①利用ABR處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水，當(dāng)進(jìn)水CODcr高達(dá)6421.3mg/L時，CODcr的去除率可達(dá)到68%，與廢水75%的生化極限接近。
　　
②ABR處理甲基氯化物生產(chǎn)廢水時，水力停留時間對系統(tǒng)的影響比進(jìn)水CODcr濃度顯著。
　　
③系統(tǒng)溫度由35℃下降到25℃時，整個系統(tǒng)的CODcr去除率下降12%左右。反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌首先受到抑制，并受到抑制的程度比產(chǎn)酸菌大?；謴?fù)溫度后，系統(tǒng)能較快恢復(fù)平衡。
　　
④經(jīng)濃度沖擊后，系統(tǒng)依次經(jīng)歷假穩(wěn)定段、產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷被抑制段、產(chǎn)酸恢復(fù)段、產(chǎn)甲烷恢復(fù)段，整個過程約需20d左右。
　　
⑤改變系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)時，出水堿度的變化通常滯后揮發(fā)酸2～3d，在實(shí)際運(yùn)用中，出水揮發(fā)酸更能表征系統(tǒng)的活性。

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