论文作者：霍明昕 崔玉波 李晓君 王翠兰 王海东 林英姿 韩相奎
摘要：通过酸化-SBR法在不同温度和碱度条件下处理高浓度啤酒废糟液试验结果分析及其动力学研究，得出该法是一种处理中、高浓度有机废水的有效方法。 对运行条件和参数进行了较为深入的探讨，提出碱度是酸化处理制约因素的观点。
关键词：酸化 SBR法 有机污水
在反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的反应具有以下优点：①由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；②不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；③对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。
1 试验装置、材料和方法
1.1 试验装置
试验装置如图1。
1.2 材料和方法
酸化柱由有机玻璃制成，内装有益于酸化菌附着生长的弹性立体填料；SBR反应器由有机塑 料制成。首先进行污泥的接种与驯化，在酸化柱和SBR反应器内接种某汽车厂污水处理厂的 回流污泥；每日在高位水箱中加入新鲜啤酒废糟液，其水质条件为：
COD4000～6000mg/L，BOD５1650～3600mg/L；同时用Na2CO3调节 废水的pH值7～10。废水经高位水箱进入酸化柱(酸化柱有温控装置)，在柱内停留4h左右，酸化出水经收集后定时定量进入SBR反应器停留18h。对酸化柱和SBR反应 器进行监测，检测其进出水COD和污泥情况，同时检测酸化柱进出水碱度和pH值，15d后效果基本稳定，培养驯化完成，进入正式运行阶段。试验表明，废水酸化效果并非随废水在酸 化柱内停留时间的延长而增强，停留时间超过4h，COD去除率有所下降，故最佳酸化效果的 停留时间约为4h。
1.3 试验方案
1.3.1 酸化的试验方案
试验主要考察酸化在三个不同温度(20、24、28℃)和不同进水碱度(500、750、1000mg/L，以CaCO3计，下同)共九种条件下酸化效果和COD去除情况。
1.3.2 SBR反应器试验方案
COD的去除主要集中在SBR反应器中，该段共设置3个反应温度：20℃、24℃、28℃。运行参数分别是：进水0.5 h；18 h；沉淀1.5h；排水与闲置4.0h。
2 结果分析和讨论
2.1 酸化的结果分析与讨论
2.1.1 酸化对COD的去除情况
在给定温度和碱度组合下，酸化对进水COD均有一定的去除率。在4h停留时间内，平均每小时去除COD250mg/L左右，整个酸化阶段COD去除率达12%～25%。在所试验的三个不同温度条件下，达到酸化效果的最佳碱度是750mg/L，而最佳温度是24℃。
表1 酸化柱、SBR反应器、出水可生化性情况表日期 | 水箱水 | 酸化柱出水 | SBR反应器出水 |
COD(mg/L) | BOD5(mg/L) | BOD5/COD | COD(mg/L) | BOD5(mg/L) | BOD5/COD | COD(mg/L) | BOD5(mg/L) | BOD5/COD |
1998-04-27 | 4488.3 | 2421.3 | 0.539 | 3019.1 | 2704.5 | 0.896 | 96.9 | 20.4 | 0.211 |
1998-05-03 | 4393.8 | 2279.1 | 0.519 | 3109.8 | 21138 | 0.680 | 81.8 | 29.2 | 0.387 |
1998-05-12 | 4338.6 | 2056.4 | 0.474 | 3249.7 | 2308.6 | 0.710 | 79.4 | 11.6 | 0.146 |
1998-05-22 | 5417.9 | 2902.5 | 0.536 | 4179.3 | 2670.7 | 0.639 | 88.6 | 16.7 | 0.188 |
1998-05-28 | 4505.9 | 2587.9 | 0.547 | 3443.8 | 2271.5 | 0.660 | 83.6 | 6.50 | 0.077 |
1998-06-02 | 4715.6 | 2145.6 | 0.455 | 3289.4 | 2332.7 | 0.709 | 74.7 | 10.5 | 0.141 |
1998-06-15 | 4693.1 | 2182.1 | 0.465 | 3129.3 | 2476.2 | 0.791 | 76.6 | 8.40 | 0.110 |
1998-06-30 | 4430.7 | 2673.4 | 0.603 | 3188.6 | 2704.4 | 0.848 | 76.2 | 19.8 | 0.260 |
1998-07-09 | 4931.3 | 2342.9 | 0.475 | 3692.7 | 2761.2 | 0.748 | 98.6 | 21.3 | 0.216 |
平均值 | | | 0.520 | | | 0.740 | | | 0.190 |
2.1.2 碱度对酸化效果的影响
酸化效果也可以通过检测进出水碱度的变化情况来观察。进水碱度越大，出水碱度越小，说明酸化效果越好。不同温度、不同进水碱度条件下出水碱度的变化情况如图2。
可见，在进水碱度<500mg/L时，随着进水碱度的增大出水碱度减小。当进水碱度超过500mg/L时，随进水碱度增大，出水碱度亦增大。本试验最佳碱度范围是500～750mg/L，在此碱度范围之内，酸化效果比较理想。碱度过高反而使酸化系统运行不好，甚至导致酸化菌死亡。原因可能是微生物对含氮有机物同化的氨化作用起到了自然的缓冲作用。此外，温度对酸化效果也有一定影响，温度过高、过低均不利于酸化，本试验最适宜温度是24℃。
由表1可见，酸化柱进水的平均BOD5/COD=0.52,酸化柱出水的平均BOD5/COD=0.74，通过酸化可生化性提高了0.22，而废水在酸化柱内的停留时间仅有4h，酸化效果是较理想的，这就为后续的SBR生物处理创造了非常有利的条件。
2.2 SBR反应器结果分析
2.2.1 SBR反应器对进水COD的去除
本试验条件下，SBR反应器进出水COD随时间的变化曲线如图3所示。
由图3可见，虽然进水有机物浓度变化幅度较大，但出水较为稳定，波动较小，系统耐冲击负荷能力较强。
在本试验的容积负荷3.60～6.24kg/(m3·d)范围内,COD的去除率变化在94%～99%之间。这说明用酸化—SBR法处理啤酒废糟液效果比较理想，虽然进水浓度在4000～6000 mg/L之间波动很大，但出水的达标率仍然较高［执行标准：污水综合排放国家标准(GB8978—1996)一级标准］。然而当COD负荷超过6.24kg/(m3·d)后，COD去除率偏低，出水COD达标率低的趋势也较明显。
2.2.2 酸化效果对SBR反应器处理效果的影响
试验中，SBR反应器对进水COD去除率的好坏直接受酸化效果的影响，酸化效果好，去除率高，反之就低。其去除率最大值出现在：T=24℃，碱度500～750mg/L，此时去除率超过99%。
3 结论
①酸化—SBR法处理高浓度啤酒废糟液效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。
②酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废糟液，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去 除主要集中在SBR反应器中。
③酸化—SBR法处理啤酒废糟液受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。
参考文献：
［1］Griffiths P.High Performance Nutrient Removal without Prefermentat ion［A］.IAWQ 19th Biennial International Conference［C］.Vancouver,1998.
［2］陈新宇等.水解酸化—法处理难降解丁苯橡胶废水的研究［J ］.给水排水，1997，(2)：32-35.
［3］张森林等.酸化—序列法处理TMP生产废水［J］.给水排水，1995，(8)：20-21.
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