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文|鉴史解读
编辑|鉴史解读
<<——【·前言·】——>>
废水生物处理法中厌氧生物法处理上限高，因此被广泛应用于废水处理领域中，同时厌氧生物法被认为是最稳定和最有经济效益的技术之一，不仅可以产生甲烷，同时不会产生大量剩余污泥，增加处理成本。
本试验处理废水目标为实际醇酸树脂生产废水，该废水中含有大量有机物，如二甲苯、酯类、醛类等。
使用了螺旋对称流厌氧反应器（SSSAB）处理实际醇酸树脂生产废水，逐步提高反应器进水负荷，提高了反应器中存在的颗粒污泥中微生物对于实际醇酸树脂生产废水中有机物的耐受性，并且逐步提高反应器的厌氧降解效率。
按照反应器进水流速以及处理效果对实际醇酸树脂生产废水的处理阶段进行划分，可将总体划分为启动期、稳定期、提高期三个阶段。
通过运行期间COD、 氨氮、p H等变化情况，判断反应器在各个阶段处理醇酸树脂生产废水时运行的稳定性；
当试验处于提高期初期时，分别对两组反应器的进、出水进行取样，通过GC-MS分析测试处厌氧前后有机物质的变化情况，探明醇酸树脂生产废水中有机物的厌氧降解变化。
<<——【·SSSAB处理废水·】——>>
1.启动期
启动期共持续36 d，其中可分为两个阶段，分别为恢复阶段以及适应阶段，恢复期主要通过使用配置废水使反应器中新加入的厌氧颗粒 污泥恢复活性，实现颗粒污泥位置的重新分配，并且使颗粒污泥中的菌群重新适应在反应器中的位置及重新承担的降解步骤；
适应期则是将配置的模拟废水替换为稀释后的水样，在低负荷的情况下使反应器逐渐适应所处理的水样。
启动期1-16 d为恢复阶段，1#和2#SSSAB采用葡萄糖作为碳源，配置COD 为2000 mg/L的模拟废水作为进水，将反应器HRT设置为72 h。
当出水COD低于200 mg/L时，提高进水流速，缩短HRT 6 h，并且当HRT=24 h，出水COD低 于200 mg/L时，并且成功维持两天，则认为恢复阶段结束，反应器内存在的颗 粒污泥活性达到要求。
最终HRT=24 h，OLR=2 kg COD/(m^3·d)，出水COD均值 为133.95 mg/L，COD去除率达95 %。
启动期17-36 d为适应阶段，1#SSSAB泵入水样1（稀释后的未经物化预处 理水样），2#SSSAB泵入水样2（稀释后的经过物化预处理水样）进行平行对比试验研究。
此后，由于稀释后水样的COD远超过以葡萄糖配置的模拟废水，为了维持反应器中容积负荷的相对稳定，将1#与2#SSSAB的 HRT调整为5 d，此时水样1进水COD维持在9700 mg/L左右，氨氮含量为10.5 mg/L，1#SSSAB的OLR=1.94 kg COD/(m^3·d)；
水样2 进水COD维持在7500 mg/L左右，氨氮含量为8.5 mg/L，2#SSSAB的OLR=1.5 kg COD/(m^3·d)。
在该阶段内，出水COD呈现下降趋势，氨氮含量升高。
最终至34~36 d时达到相对稳定的水平，1#SSSAB平均出水COD为 250 mg/L，去除率稳定在85%，出水氨氮在15 mg/L左右，出水pH维持在6.88~7.56之间；
2#SSSAB平均出水COD为 579 mg/L，去除率稳定在90%左右，出水氨氮在12.5 mg/L左右，出水pH维持 在7.75~8.46之间。
因此，经物化预处理及未经物化预处理的水样均可在36 d时成功启动。
氨氮作为检测废水水质的一个重要指标，在厌氧处理过程中大部分的有机氮常常硝化菌被转化为氨氮的形式存在，进行进一步降解，因此废水在厌氧阶段中氨氮含量的升高可以表明在厌氧阶段中厌氧微生物的高活性。
在恢复阶段中出水氨氮高于进水氨氮，可以表明在恢复阶段中颗粒污泥的活性在逐渐恢复；
而在适应阶段由于进水氨氮由配置废水的50 mg/L降低至实际稀释废水的10.5 mg/L和8.5 mg/L，反应器出水氨氮则在15-55 mg/L之间剧烈波动，表明厌氧颗粒污泥在逐渐适应稀释后的水样1与水样2，直至30-36 d才恢复相对稳定性，适应期的结束。
表明厌氧可以直接处理稀释后的醇酸树脂废水。
2.稳定期
稳定期36-51 d，维持进水COD不变，缩短HRT，逐步提升反应器容积负荷：1#SSSAB每次容积负荷提升步长为1.94 kg COD/(m^3·d)，2#SSSAB每次容积负荷提升步长为1.5 kg COD/(m^3·d)。
当时间处于50 d时， 1#SSSAB进行提升，由HRT=2.5 d，OLR=3.88 kg COD/(m^3·d)缩短至HRT=1.7 d， OLR=5.82 kg COD/(m^3·d)时，COD去除率由93.45 %降至87.20 %，出水COD均值为1010 mg/L，此后将HRT回调至2.5 d；
2#SSSAB经过提升后，HRT=1.7 d， OLR=4.5 kg COD/(m^3·d)，出水COD保持在500 mg/L以下。
稳定期51-88 d，1#SSSAB进水COD维持在9700 mg/L，缩短反应器的HRT， 每次容积负荷提升步长为0.49 kg COD/(m^3·d)，2#SSSAB进水COD维持在7500 mg/L，缩短反应器的HRT，每次容积负荷提升步长为0.37 kg COD/(m^3·d)。
1#SSSAB出水中COD、氨氮含量逐渐降低，最终1#SSSAB保持在HRT=1.67 d， OLR=5.82 kg COD/(m^3·d)，出水COD均值为739 mg/L，COD去除效率在95 % 左右；
2#SSSAB保持在HRT=1.25 d，OLR=6 kg COD/(m^3·d)，出水COD均值为 279 mg/L，COD去除率在96 %左右。在该阶段内，出水中氨氮含量均值与进水 氨氮含量保持在相同水平，并且COD去除容积负荷一直在提升，反应器运行稳定。
在稳定期的整个期间，当开始快速提高反应器容积负荷时，1#SSSAB出水氨氮含量快速提高后逐渐降低，表明在该阶段1#SSSAB内厌氧颗粒污泥活性较好，能够很好的适应高有机物的环境，但最终由于废水中有机物含量过高，导致活性逐渐降低；
而2#SSSAB则出水氨氮迅速降低，并保持与进水氨氮在相同的水平。
随着反应器容积负荷的提升，1#、2#SSSAB出水氨氮含量降低至与进水氨氮相同的水平。
该现象的出现，可能是由于反应器的进水水 样COD含量过高，与氨氮的比值远高于300：5，而高有机物浓度的水样可以导致反应器中厌氧颗粒污泥活性的下降，并且污泥的增殖同时需要消耗一定的氨氮 量，导致出水氨氮进一步降低。
根据进出水的氨氮含量，结合COD的降解情况，表明在该阶段内厌氧颗粒污泥的活性虽然一定的抑制作用，但反应器内污泥已适应该废水的水质情况。
3.提高期
稳定期88-120d，对第二批水样研究发现：稀释后的水样1的COD在9000 mg/L（±1000 mg/L）波动，当1#SSSAB的HRT为1.7d-20 d时，与36-88 d试验结果相似；
最终当1#SSSAB的HRT=1.25 d，OLR=7.2 kg COD/(m^3·d)时，出水 COD均值为967.76 mg/L，COD去除率为88 %，并且在出水中存在一些絮状污泥；
稀释后的水样2的 COD在6300 mg/L（±700 mg/L）波动，当时间在115 d 时，HRT=0.83 d，OLR=7.56 kg COD/(m^3·d)，最终出水COD均值为364.58 mg/L，去除率为94 %。
在该阶段内，由于第一批样品不足导致试验进度暂停，直至第二批水样送达，继续试验，因此在该阶段前期数据波动较大，反应器的容积负荷的骤降导致出水氨氮含量骤升；
但随着容积负荷的逐渐提高，出水氨氮逐渐恢复至之前的水平，最终在试验后期由于提升负荷过大导致1#SSSAB出水氨氮存在一定的波动，但2#SSSAB出水氨氮保持平稳状态。
试验结果表明，1#SSSAB处理未经物化预处理的稀释水样可达到OLR=7.2 kg COD/(m^3·d)，COD去除率达88 %的降解效果；
2#SSSAB处理经物化预处理的稀释水样可达到OLR=7.56 kg COD/(m^3·d) ，COD去除率94 %的降解效果。
试验结果表明这两种水样均可以通过SSSAB达到良好的去除效果，证明SSSAB 具有良好的处理醇酸树脂生产废水的能力，并且SSSAB具有处理未经物化预处理废水水样的能力，证明在一定范围内可以通过使用SSSAB从而取消物化预处理步骤。
<<——【·废水的厌氧生物降解·】——>>
1.厌氧处理前后废水中有机物的检测
醇酸树脂生产废水中含有大量的有机物，无法将有机物分开进行单独鉴定，因此选择GC-MS分析测试：
采用吹扫捕集、固相微萃取技术，通过该方法，可以测试水样中易挥发性有机物，气相色谱图横坐标为保留时间，纵坐标为电信号，将GC-MS测试的质谱图、气相色谱图与图谱库中的数据进行对比，推测出符合该情况可能性最大的化学物质种类，得出分析测试结果。
1.1物化预处理前后有机成分差异
未经物化预处理，1#SSSAB进水水样中共9种有机物，主要为单环芳烃苯系物（BTEX），占总体有机物比值为97.02%，主要有对二甲苯 （46.57%）、邻二甲苯（30.42%）、乙基苯（9.10%）、苯乙酮（8.98%）、苯酚（1.95%）。
水样经物化预处理后，2#SSSAB进水中共5种有机物，含苯环物质占总体有机物比值为95.72%，主要为苯乙酮（80.49%）、苯酚（12.38%）。
说明该水样中所含大部分苯系物（如二甲苯）都属于易气浮处理或易被絮凝沉淀的有机物质，其余（如苯乙酮）属于难挥发、难絮凝的有机物。
1.2 SSSAB出水有机成分差异
在经过SSSAB处理后，水样1经厌氧处理后，出水中共13种有机物，其中酯类物质占比35.82%，醇类物质占比31.95%，异佛尔酮占比6.81%；
水样2经厌氧处理后出水中共3种有机物，其中酯类为48.17%，醇类31.24%，异佛尔酮含量为20.59%。
出水水样中的苯系物含量大幅减少，进水水样1中苯系物占总体有机物比值为97.02%，经过厌氧处理后仅为34.40%；
进水水样2中苯系物占总体有机物比值为95.72% ，经过厌氧处理后未检测出，表明SSSAB具有良好的苯系物降解效果。
水样1经厌氧处理后主要难降解有机物为2-甲基丁酸己酯（23.58%）、2-乙 基-1,3-二氧戊环-4-甲醇（11.96%）、2-甲基丁酸戊酯（7.16%）、苯酞（7.03%）等9种有机物，；
水样2经厌氧处理后的主要难降解有机物为2-甲基丁酸己酯 （48.17%）、2-乙基-1,3-二氧戊环-4-甲醇（34.24%）、异佛尔酮（20.59%），这三种有机物在出水中占有机物总量的比为2.34∶1.66∶1；
并且这3种有机物在水样1经厌氧处理后出水中均有检出，并且3者占总体有机物比值的比例基本相同。
水样1和水样2中的共同物质只有苯乙酮、苯酚和7,7-二甲基-2,3-二氧双环庚烷-1-羧酸甲酯，表明这3种有机物极有可能为2-甲基丁酸己酯、2-乙 基-1,3-二氧戊环-4-甲醇、异佛尔酮的降解源。
<<——【·总结·】——>>
（1）SSSAB对于醇酸树脂生产废水具有良好的厌氧生物处理效果：当未经过物化预处理的1#SSSAB的OLR=7.20 kg/（m^3·d）时，平均出水COD为967.76 mg/L，COD去除率为88%；
当经过物化预处理的2#SSSAB的OLR=7.56 kg COD/ （m^3·d）时，平均出水COD为364.58 mg/L，COD去除率为94%。
对比试验表明SSSAB对水样2处理效果优于水样1，但2者均可达到良好的降解转化效果。
（2）SSSAB具有较好的有机物降解效果，醇酸树脂生产废水主要有机物为 邻二甲苯、对二甲苯、苯酚、苯乙酮等苯系物，厌氧降解后均未检出，证明SSSAB 可有效转化、降解这些苯系物。
<<——【·参考文献·】——>>
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