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CO2代替硫酸中和印染废水对厌氧处理的影响.pdf

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CO2代替硫酸中和印染废水对厌氧处理的影响.pdf

第 3 2 卷 第 8 期 2 0 1 9 年 8 月 环 境 科 学 研 究 R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s V o l . 3 2 ꎬ N o . 8 A u g . ꎬ 2 0 1 9 收 稿 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 7  ̄ 2 2 修 订 日 期 2 0 1 8  ̄ 1 2  ̄ 1 4 作 者 简 介 操 家 顺 1 9 6 4  ̄ ꎬ 男 ꎬ 浙 江 嵊 州 人 ꎬ 教 授 ꎬ 博 士 ꎬ 博 导 ꎬ 主 要 从 事 水 处 理 技 术 研 究 ꎬ c a o j i a s h u n @ 1 6 3 . c o m . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 李 超 1 9 8 4  ̄ ꎬ 男 ꎬ 辽 宁 沈 阳 人 ꎬ 副 教 授 ꎬ 博 士 ꎬ 主 要 从 事 水 处 理 生 物 技 术 研 究 ꎬ l i c h a o 0 6 0 9 @ 1 6 3 . c o m 基 金 项 目 国 家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 N o . 2 0 1 2 Z X 0 7 1 0 1  ̄ 0 0 3 ꎻ 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 N o . 2 0 1 8 B 1 4 8 1 4 ꎻ 江 苏 省 环 境 工 程 重 点 实 验 室 科 研 开 放 基 金 课 题 N o . K F 2 0 1 7 0 0 1 S u p p o r t e d b y N a t i o n a l M a j o r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y P r o g r a m f o r W a t e r P o l l u t i o n C o n t r o l a n d T r e a t m e n t ꎬ C h i n a N o . 2 0 1 2 Z X 0 7 1 0 1  ̄ 0 0 3 ꎻ F u n d a m e n t a l R e s e a r c h F o u n d s f o r t h e C e n t r a l U n i v e r s t i e s ꎬ C h i n a N o . 2 0 1 8 B 1 4 8 1 4 ꎻ O p e n F u n d P r o j e c t f o r K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h i n J i a n g s u P r o v i n c e ꎬ C h i n a N o . K F 2 0 1 7 0 0 1 C O 2 代 替 硫 酸 中 和 印 染 废 水 对 厌 氧 处 理 的 影 响 操 家 顺 1 ꎬ 2 ꎬ 钱 唐 健 1 ꎬ 2 ꎬ 李 超 1 ꎬ 2 ꎬ 3 ∗ ꎬ 赵 建 军 4 ꎬ 胡 健 4 ꎬ 孙 琦 4 1 . 河 海 大 学 ꎬ 浅 水 湖 泊 综 合 治 理 与 资 源 开 发 教 育 部 重 点 实 验 室 ꎬ 江 苏 南 京 2 1 0 0 9 8 2 . 河 海 大 学 环 境 学 院 ꎬ 江 苏 南 京 2 1 0 0 9 8 3 . 江 苏 省 环 境 工 程 重 点 实 验 室 ꎬ 江 苏 南 京 2 1 0 0 9 8 4 . 高 邮 市 海 潮 污 水 处 理 厂 ꎬ 江 苏 扬 州 2 2 5 6 1 4 摘 要 高 碱 性 印 染 废 水 在 生 化 处 理 前 需 进 行 中 和 处 理 降 低 p H ꎬ 而 通 常 所 采 用 的 硫 酸 会 对 厌 氧 处 理 产 生 抑 制 效 应 ꎬ 因 此 分 别 使 用 C O 2 和 硫 酸 中 和 印 染 废 水 ꎬ 并 采 用 U A S B 反 应 器 进 行 厌 氧 处 理 ꎬ 对 比 分 析 反 应 器 的 处 理 效 果 与 微 生 物 群 落 结 构 . 结 果 表 明 采 用 C O 2 代 替 硫 酸 中 和 印 染 废 水 的 U A S B  ̄ 2 反 应 器 内 ρ S O 4 2 - 显 著 降 低 ꎬ ρ C O D C r ∕ ρ S O 4 2 - 由 2 3 升 至 6 8 ꎬ C O D C r 去 除 率 和 氨 化 率 分 别 升 高 了 4 6 􀆰 8 % 和 4 2 􀆰 2 % ꎻ 在 进 水 采 用 硫 酸 中 和 的 U A S B  ̄ 1 反 应 器 内 ꎬ 产 酸 菌 与 S R B s u l f a t e r e d u c i n g b a c t e r i a ꎬ 硫 酸 盐 还 原 菌 丰 度 的 增 加 导 致 反 应 器 处 理 效 率 不 佳 ꎬ 而 U A S B  ̄ 2 反 应 器 内 微 生 物 多 样 性 提 高 ꎬ 绿 弯 菌 门 C h l o r o f l e x i 、 热 孢 菌 门 T h e r m o t o g a e 及 T h e r m o v i r g a 属 等 优 势 菌 群 有 利 于 提 高 厌 氧 污 泥 处 理 能 力 ꎻ 进 一 步 将 C O 2 中 和 工 艺 代 替 硫 酸 中 和 工 艺 应 用 到 实 际 工 程 ꎬ 发 现 生 化 处 理 系 统 C O D C r 、 T P 、 T N 污 染 物 去 除 率 由 原 来 的 9 1 % 、 8 2 % 和 5 2 % 分 别 升 至 9 5 % 、 8 9 % 和 6 0 % ꎬ 每 年 可 减 少 印 染 废 水 处 理 成 本 1 6 5 1 0 4 元 ꎬ 减 排 C O 2 气 体 3 1 5 0 t . 研 究 显 示 ꎬ C O 2 中 和 工 艺 在 印 染 废 水 处 理 中 有 一 定 的 推 广 应 用 价 值 . 关 键 词 印 染 废 水 ꎻ C O 2 ꎻ 中 和 ꎻ S O 4 2 - ꎻ U A S B 反 应 器 中 图 分 类 号 X 7 0 3 . 1 文 章 编 号 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 2 0 1 9 0 8  ̄ 1 4 1 1  ̄ 0 8 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 􀆰 1 3 1 9 8 ∕ j 􀆰 i s s n 􀆰 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 􀆰 2 0 1 9 􀆰 0 1 􀆰 1 8 E f f e c t o n A n a e r o b i c T r e a t m e n t o f P r i n t i n g a n d D y e i n g W a s t e w a t e r w i t h C O 2 N e u t r a l i z a t i o n I n s t e a d o f S u l f u r i c A c i d C A O J i a s h un 1 ꎬ 2 ꎬ Q I A N T a ng j i a n 1 ꎬ 2 ꎬ L I C ha o 1 ꎬ 2 ꎬ 3 ∗ ꎬ Z H A O J i a nj un 4 ꎬ H U J i a n 4 ꎬ S U N Q i 4 1 . K e y L a b o r a t o r y o f I n t e g r a t e d R e g u l a t i o n a n d R e s o u r c e D e v e l o p m e n t o n S h a l l o w L a k e s ꎬ M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ꎬ H o h a i U n i v e r s i t y ꎬ N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ꎬ C h i n a 2 . C o l l e g e o f E n v i r o n m e n t ꎬ H o h a i U n i v e r s i t y ꎬ N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ꎬ C h i n a 3 . K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g i n J i a n g s u P r o v i n c e ꎬ N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ꎬ C h i n a 4 . G a o y o u H a i c h a o S e w a g e T r e a t m e n t P l a n t i n J i a n g s u P r o v i n c e ꎬ Y a n g z h o u 2 2 5 6 1 4 ꎬ C h i n a A b s t r a c t T h e p r i n t i n g a n d d y e i n g w a s t e w a t e r w i t h h i g h p H n e e d t o b e n e u t r a l i z e d b e f o r e t h e b i o c h e m i c a l t r e a t m e n t . H o w e v e r ꎬ t h e c o m m o n l y u s e d s u l f u r i c a c i d h a s i n h i b i t o r y e f f e c t s o n t h e f o l l o w i n g a n a e r o b i c t r e a t m e n t . I n t h i s s t u d y ꎬ C O 2 a n d s u l f u r i c a c i d w e r e a p p l i e d t o n e u t r a l i z e t h e p r i n t i n g a n d d y e i n g w a s t e w a t e r ꎬ r e s p e c t i v e l y ꎬ a n d t w o U A S B r e a c t o r s w e r e u s e d f o r a n a e r o b i c t r e a t m e n t a s a c o m p a r i s o n . T h e p e r f o r m a n c e a n d t h e m i c r o b i a l c o m m u n i t y o f t h e U A S B w e r e a n a l y z e d . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t C O 2 n e u t r a l i z i n g t h e p r i n t i n g a n d d y e i n g w a s t e w a t e r i n s t e a d o f s u l f u r i c a c i d s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d t h e c o n c e n t r a t i o n o f s u l f a t e i n U A S B  ̄ 2 r e a c t o r . T h e v a l u e o f ρ C O D C r ∕ ρ S O 4 2 - i n c r e a s e d f r o m 2  ̄ 3 t o 6  ̄ 8 ꎬ a n d t h e C O D C r r e m o v a l e f f i c i e n c y a n d a m m o n i a t i o n r a t e i n c r e a s e d b y 4 6 􀆰 8 % a n d 4 2 􀆰 2 % ꎬ r e s p e c t i v e l y . I n t h e U A S B  ̄ 1 r e a c t o r w h e r e t h e i n f l u e n t w a s n e u t r a l i z e d w i t h s u l f u r i c a c i d ꎬ t h e i n c r e a s i n g a b u n d a n c e o f a c i d  ̄ p r o d u c i n g b a c t e r i a a n d S u l f a t e R e d u c i n g B a c t e r i a l e d t o i t s p o o r r e a c t o r t r e a t m e n t e f f i c i e n c y . W h i l e t h e m i c r o b i a l d i v e r s i t y i n t h e U A S B  ̄ 2 r e a c t o r i s i m p r o v e d ꎬ a n d t h e d o m i n a n t b a c t e r i a s u c h a s C h l o r o f l e x i ꎬ T h e r m o t o g a e a n d T h e r m o v i r g a a r e b e n e f i c i a l t o i m p r o v e t h e 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 a n a e r o b i c s l u d g e p e r f o r m a n c e . M o r e o v e r ꎬ t h e C O 2 n e u t r a l i z a t i o n p r o c e s s w a s u s e d t o r e p l a c e t h e o r i g i n a l s u l f u r i c a c i d n e u t r a l i z a t i o n p r o c e s s . T h e r e m o v a l e f f i c i e n c y o f C O D C r ꎬ T P a n d T N i n c r e a s e d f r o m 9 1 % ꎬ 8 2 % a n d 5 2 % t o 9 5 % ꎬ 8 9 % a n d 6 0 % ꎬ r e s p e c t i v e l y . T h e c o s t o f p r i n t i n g a n d d y e i n g w a s t e w a t e r t r e a t m e n t w a s r e d u c e d b y 1 􀆰 6 5 m i l l i o n R M B ꎬ a n d C O 2 e m i s s i o n s w a s r e d u c e d b y 3 1 5 0 t p e r y e a r b y u s i n g C O 2 n e u t r a l i z a t i o n . R e s e a r c h s h o w s t h a t t h e C O 2 n e u t r a l i z a t i o n p r o c e s s c a n b e a p p l i e d i n t h e t r e a t m e n t o f p r i n t i n g a n d d y e i n g w a s t e w a t e r . K e y w o r d s p r i n t i n g a n d d y e i n g w a s t e w a t e r ꎻ C O 2 ꎻ n e u t r a l i z e ꎻ S O 4 2 - ꎻ U A S B r e a c t o r印 染 废 水 是 公 认 的 难 处 理 工 业 废 水 之 一 ꎬ 具 有 难 降 解 有 机 物 含 量 高 、 色 度 高 、 碱 性 强 、 可 生 化 性 差 等 特 点 [ 1  ̄ 3 ] . 随 着 印 染 新 工 艺 和 品 种 结 构 的 变 化 ꎬ 以 及 印 染 废 水 排 放 标 准 日 益 严 格 [ 4 ] ꎬ 印 染 废 水 处 理 更 难 达 到 排 放 要 求 . 生 化 法 因 其 处 理 成 本 低 、 运 行 效 果 好 被 普 遍 用 于 印 染 废 水 处 理 [ 5  ̄ 6 ] ꎬ 目 前 被 广 泛 认 可 和 采 用 的 是 厌 氧 水 解 酸 化 加 好 氧 接 触 氧 化 的 组 合 生 化 工 艺 [ 7  ̄ 9 ] . 由 于 印 染 废 水 碱 性 强 ꎬ 通 常 在 生 化 处 理 前 投 加 硫 酸 调 节 p H ꎬ 但 因 此 引 入 的 大 量 S O 4 2 - 对 生 化 处 理 产 生 不 利 影 响 [ 1 0  ̄ 1 1 ] . 参 与 硫 酸 盐 还 原 过 程 的 SR B s ul f a t e r e duc i ng ba c t e r i a ꎬ 硫 酸 盐 还 原 菌 会 争 夺 产 甲 烷 菌 的 生 长 基 质 [ 1 2 ] ꎬ 同 时 其 还 原 产 物 硫 化 物 对 微 生 物 生 长 代 谢 产 生 抑 制 效 应 [ 1 3 ] ꎬ 严 重 影 响 生 化 处 理 尤 其 是 厌 氧 处 理 的 效 果 . 目 前 ꎬ 碱 性 废 水 处 理 已 逐 渐 从 强 酸 中 和 向 更 安 全 、 环 保 和 经 济 的 C O 2 中 和 发 展 . C O 2 溶 于 水 后 形 成 H 2 C O 3 ꎬ 电 离 出 H + 、 H C O 3 - 和 C O 3 2 - ꎬ 代 替 强 酸 起 到 中 和 作 用 ꎻ 同 时 ꎬ C O 2 常 温 下 加 压 即 可 液 化 或 固 化 ꎬ 安 全 无 毒 、 使 用 方 便 . 利 用 C O 2 处 理 碱 性 废 水 在 国 内 外 已 有 较 多 研 究 与 应 用 [ 1 4  ̄ 1 6 ] ꎬ 但 主 要 集 中 在 废 水 与 锅 炉 烟 气 含 C O 2 气 体 联 合 治 理 的 方 法 [ 1 7  ̄ 1 8 ] 上 ꎬ 而 关 于 C O 2 与 硫 酸 中 和 对 印 染 废 水 厌 氧 处 理 影 响 的 对 比 分 析 鲜 见 报 道 . 该 研 究 分 别 采 用 硫 酸 和 C O 2 中 和 印 染 废 水 ꎬ 中 和 后 废 水 通 入 U A SB 反 应 器 内 进 行 厌 氧 处 理 ꎬ 考 察 C O 2 与 硫 酸 分 别 中 和 印 染 废 水 对 处 理 效 果 的 影 响 ꎻ 从 微 生 物 群 落 结 构 层 面 分 析 C O 2 代 替 硫 酸 中 和 印 染 废 水 的 优 势 . 将 C O 2 中 和 工 艺 代 替 原 硫 酸 中 和 工 艺 应 用 到 实 际 工 程 ꎬ 对 比 生 化 处 理 系 统 污 染 物 去 除 效 果 ꎬ 分 析 产 生 的 经 济 及 环 境 效 益 ꎬ 以 期 为 C O 2 在 印 染 废 水 处 理 中 的 推 广 应 用 提 供 可 靠 依 据 . 1 材 料 与 方 法 1􀆰 1 试 验 装 置 及 方 法 针 对 印 染 废 水 高 碱 性 特 点 ꎬ 该 研 究 采 用 “ 中 和 预 处 理 + U A SB 反 应 器 ” 的 试 验 装 置 见 图 1 . 其 中 ꎬ U A SB 反 应 器 由 有 机 玻 璃 制 成 并 设 有 保 温 层 ꎬ 采 用 恒 温 数 控 水 浴 锅 控 制 反 应 器 内 温 度 维 持 在 37 ℃ ꎬ 反 应 图 1 试 验 装 置 F i g . 1 S c h e m a t i c d i a g r a m o f a t e s t d e v i c e 器 总 高 65 m m 、 外 径 26 m m 、 内 径 14 m m ꎬ 有 效 容 积 7 􀆰 5 L . 在 两 组 相 同 的 U A SB 反 应 器 前 分 别 投 加 硫 酸 和 C O 2 中 和 印 染 废 水 ꎬ 依 次 记 作 U A SB  ̄ 1 反 应 器 和 U A S B  ̄ 2 反 应 器 ꎬ 其 中 C O 2 纯 度 为 99 􀆰 97 % ꎬ 江 苏 灵 谷 化 工 有 限 公 司 通 过 曝 气 装 置 与 废 水 均 匀 混 合 ꎬ 并 控 制 反 应 器 进 水 pH 相 同 . 反 应 器 启 动 阶 段 采 用 连 续 进 水 ꎬ 接 种 污 泥 取 自 江 苏 省 某 印 染 废 水 处 理 厂 厌 氧 活 性 污 泥 ꎬ 印 染 废 水 按 照 适 宜 比 例 稀 释 后 向 反 应 器 中 进 样 ꎬ 控 制 进 水 pH 为 7 􀆰 0 7 􀆰 5 . 反 应 器 出 水 稳 定 后 逐 步 提 高 进 水 负 荷 ꎬ 直 至 达 到 实 际 印 染 废 水 浓 度 ꎬ 反 应 器 启 动 调 试 过 程 共 历 时 23 d . 待 反 应 器 稳 定 运 行 后 ꎬ 依 次 调 节 进 水 p H 为 7􀆰 0 、 7 􀆰 5 、 8􀆰 0 和 8􀆰 5 ꎬ 各 运 行 一 周 期 10 d ꎬ 水 力 停 留 时 间 控 制 为 24 h . 每 周 期 内 每 2 d 取 一 次 反 应 器 进 、 出 水 水 样 进 行 常 规 水 质 指 标 检 测 分 析 ꎬ 该 阶 段 共 历 时 4 0 d . 此 后 反 应 器 以 最 佳 进 水 p H 维 持 运 行 ꎬ 运 行 1 0 d 后 取 厌 氧 污 泥 进 行 微 生 物 菌 群 结 构 检 测 . 1 􀆰 2 试 验 水 质 试 验 对 象 为 江 苏 省 某 印 染 废 水 处 理 厂 调 节 池 内 原 水 ꎬ 称 为 前 处 理 废 水 . 前 处 理 废 水 主 要 由 退 浆 、 煮 练 、 漂 洗 工 艺 产 生 ꎬ 其 p H 高 、 ρ C O D C r 高 、 可 生 化 性 较 差 ꎬ 具 体 水 质 见 表 1 . 1 􀆰 3 检 测 方 法 ρ C O D C r 采 用 H J 828 2 017 水 质 化 学 需 氧 量 的 测 定 重 铬 酸 盐 法 测 定 ꎻ ρ T P 采 用 过 硫 酸 钾 消 解  ̄ 钼 锑 抗 分 光 光 度 法 测 定 ꎻ ρ T N 采 用 碱 性 过 硫 酸 2 1 4 1第 8 期 操 家 顺 等 C O 2 代 替 硫 酸 中 和 印 染 废 水 对 厌 氧 处 理 的 影 响 表 1 U A S B 反 应 器 进 水 水 质 T a b l e 1 I n f l u e n t q u a l i t y o f U A S B r e a c t o r s 水 质 指 标 范 围 平 均 值 p H 1 1 􀆰 0 1 3 􀆰 8 1 2 􀆰 2 ρ C O D C r ∕ m g ∕ L 3 5 0 0 5 0 0 0 4 2 0 0 ρ B O D 5 ∕ m g ∕ L 9 4 5 1 3 5 0 1 0 0 0 ρ T N ∕ m g ∕ L 6 0 1 0 0 6 5 ρ N H 3  ̄ N ∕ m g ∕ L 3 0 5 5 3 8 ρ S O 4 2 - ∕ m g ∕ L 5 6 0 8 7 0 6 4 0 色 度 ∕ 倍 1 0 2 4 4 0 9 6 2 0 4 8 钾 消 解 紫 外 分 光 光 度 法 测 定 ꎻ ρ N H 3  ̄ N 采 用 纳 氏 试 剂 分 光 光 度 法 采 用 T 6 新 世 纪 型 紫 外  ̄ 可 见 分 光 光 度 计 ꎬ 北 京 普 析 通 用 仪 器 有 限 责 任 公 司 测 定 ꎻ ρ S O 4 2 - 采 用 重 量 法 采 用 S H B  ̄ Ⅲ 型 循 环 水 式 多 用 真 空 泵 ꎬ 郑 州 长 城 科 工 贸 有 限 公 司 测 定 ꎻ pH 采 用 p H 在 线 检 测 仪 H G  ̄ P 1 3 ꎬ 广 州 汇 谷 环 保 技 术 有 限 公 司 测 定 ꎻ 污 泥 样 品 由 江 苏 中 宜 金 大 分 析 检 测 有 限 公 司 进 行 微 生 物 菌 群 结 构 检 测 M i s e q 测 序 . 2 结 果 与 讨 论 2 􀆰 1 U A SB 反 应 器 处 理 效 果 对 比 2 􀆰 1􀆰 1 U A S B 反 应 器 C O D C r 去 除 效 果 印 染 废 水 ρ C O D C r 高 、 可 生 化 性 差 ꎬ 国 内 外 学 者 利 用 U A SB 反 应 器 进 行 印 染 废 水 的 处 理 试 验 [ 1 9  ̄ 2 1 ] ꎬ 其 C O D C r 去 除 效 果 较 好 . 该 研 究 采 用 U A S B 反 应 器 对 中 和 后 的 印 染 废 水 进 行 厌 氧 处 理 ꎬ 将 难 降 解 及 不 易 被 微 生 物 吸 收 的 有 机 污 染 物 转 化 为 小 分 子 有 机 物 ꎬ 提 高 废 水 的 可 生 化 性 . 反 应 器 内 C O D C r 去 除 效 果 如 图 2 所 示 . 由 图 2 可 见 进 水 采 用 硫 酸 中 和 的 U A SB  ̄ 1 反 应 器 降 解 有 机 物 的 效 果 一 般 ꎬ C O D C r 去 除 率 在 8􀆰 8 % 3 2􀆰 7 % 之 间 ꎬ 平 均 值 为 1 7􀆰 1 % ꎻ 进 水 采 用 C O 2 中 和 的 U A SB  ̄ 2 反 应 器 处 理 效 果 有 了 明 显 的 改 善 ꎬ C O D C r 去 除 率 在 16􀆰 0 % 4 5􀆰 0 % 之 间 ꎬ 平 均 值 为 25 􀆰 1 % ꎬ 相 对 提 高 了 46􀆰 8 % . 相 比 于 投 加 硫 酸 ꎬ C O 2 的 投 加 能 够 降 低 废 水 中 ρ SO 4 2 - ꎬ 缓 解 硫 酸 盐 还 原 作 用 对 厌 氧 处 理 过 程 的 抑 制 效 应 ꎬ 有 效 提 高 了 反 应 器 C O D C r 去 除 率 . 图 2 U A S B 反 应 器 C O D C r 去 除 效 果 对 比 F i g . 2 C o m p a r i s o n o f C O D C r d e g r a d a t i o n o f U A S B r e a c t o r sρ S O 4 2 - 较 低 时 对 厌 氧 处 理 有 利 [ 2 2 ] ꎬ S R B 还 原 S O 4 2 - 既 维 持 较 低 的 氧 化 还 原 电 位 ꎬ 还 原 产 物 又 可 作 为 微 生 物 生 长 所 需 的 重 要 硫 源 ꎻ ρ SO 4 2 - 较 高 对 厌 氧 处 理 产 生 抑 制 作 用 ꎬ SR B 很 大 程 度 地 利 用 乙 酸 和 氢 气 ꎬ 与 产 甲 烷 菌 形 成 基 质 竞 争 ꎬ 且 高 浓 度 硫 化 物 会 对 微 生 物 产 生 毒 性 ꎬ 从 而 造 成 反 应 器 处 理 效 果 不 佳 . S O 4 2 - 对 厌 氧 处 理 的 影 响 程 度 主 要 取 决 于 ρ C O D C r ∕ ρ SO 4 2 - ꎬ 该 研 究 对 两 组 反 应 器 内 ρ C O D C r ∕ ρ SO 4 2 - 的 变 化 进 行 了 对 比 ꎬ 结 果 见 图 3 . 由 图 3 可 见 U A S B  ̄ 1 反 应 器 内 ρ SO 4 2 - 较 高 ꎬ 为 1 600 2 4 0 0 m g ∕ L ꎬ 造 成 ρ C O D C r ∕ ρ SO 4 2 - 基 本 维 持 在 2 3 之 间 ꎻ U A S B  ̄ 2 反 应 器 内 ρ SO 4 2 - 平 均 为 60 0 m g ∕ L 来 自 生 产 工 艺 中 的 含 硫 助 剂 等 ꎬ 使 得 ρ C O D C r ∕ ρ SO 4 2 - 升 至 6 8 . 结 合 反 应 器 的 C O D C r 图 3 U A S B 反 应 器 中 ρ C O D C r ∕ ρ S O 4 2 - 的 变 化 F i g . 3 V a r i a t i o n o f ρ C O D C r ∕ ρ S O 4 2 - i n U A S B r e a c t o r s 去 除 效 果 ꎬ 认 为 ρ C O D C r ∕ ρ SO 4 2 - ≤ 3 时 厌 氧 处 理 效 果 较 差 ꎬ 这 与 黄 瑞 敏 等 [ 2 3  ̄ 2 4 ] 研 究 结 论 相 符 . ρ C O D C r ∕ ρ SO 4 2 - 的 升 高 直 接 反 映 出 微 生 物 生 长 代 谢 环 境 的 改 善 ꎬ U A S B 反 应 器 处 理 效 果 因 此 得 到 提 高 . 3 1 4 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 2􀆰 1􀆰 2 U A SB 反 应 器 厌 氧 氨 化 效 果 印 染 废 水 中 氮 素 污 染 一 直 是 关 注 的 热 点 ꎬ 印 染 过 程 使 用 的 含 氮 染 料 和 助 剂 化 学 结 构 稳 定 ꎬ 使 废 水 中 难 降 解 有 机 物 含 量 增 高 [ 2 5 ] ꎬ 良 好 的 氨 化 作 用 是 后 续 处 理 的 保 障 [ 2 6 ] . 前 处 理 废 水 含 氮 有 机 物 主 要 由 蛋 白 纤 维 原 料 、 退 浆 生 物 酶 以 及 各 种 助 剂 构 成 ꎬ 厌 氧 条 件 下 由 氨 化 细 菌 水 解 形 成 N H 3  ̄ N ꎬ 反 应 器 内 厌 氧 氨 化 效 果 对 比 如 图 4 所 示 . 由 图 4 可 见 U A SB  ̄ 1 反 应 器 中 氨 化 率 在 30􀆰 7 % 10 1 􀆰 5 % 之 间 ꎬ 平 均 值 为 6 0􀆰 4 % ꎻ U A S B  ̄ 2 反 应 器 厌 氧 氨 化 效 果 显 著 提 高 ꎬ 氨 化 率 为 59 􀆰 5 % 1 37􀆰 6 % ꎬ 平 均 值 为 85􀆰 9 % ꎬ 相 对 提 高 4 2􀆰 2 % . 相 比 于 投 加 硫 酸 ꎬ 投 加 C O 2 形 成 的 缓 冲 体 系 有 效 改 善 氨 化 细 菌 生 长 代 谢 环 境 ꎬ 增 强 其 对 难 降 解 含 氮 有 机 物 的 氨 化 作 用 ꎬ 为 印 染 废 水 中 T N 的 去 除 提 供 保 障 . 图 4 U A S B 反 应 器 氨 化 效 果 对 比 F i g . 4 C o m p a r i s o n o f a m m o n i a t i o n e f f e c t o f U A S B r e a c t o r s 2􀆰 1􀆰 3 pH 对 处 理 效 果 的 影 响 厌 氧 处 理 过 程 的 影 响 因 素 很 多 ꎬ 包 括 p H 、 水 力 停 留 时 间 、 酸 碱 度 、 温 度 及 负 荷 率 等 [ 2 7 ] ꎬ 其 中 p H 直 接 影 响 微 生 物 菌 群 的 生 长 代 谢 . 厌 氧 系 统 中 大 多 数 微 生 物 适 应 的 p H 范 围 为 5􀆰 0 8 􀆰 5 ꎬ 其 中 产 甲 烷 菌 适 宜 生 长 的 pH 范 围 为 6􀆰 5 7􀆰 8 . 该 试 验 以 U A S B 反 应 器 进 水 p H 为 控 制 变 量 ꎬ 研 究 pH 对 厌 氧 处 理 效 果 的 影 响 ꎬ U A S B 反 应 器 进 、 出 水 p H 情 况 见 表 2 ꎬ 其 处 理 效 果 与 进 水 pH 变 化 关 系 见 图 5 . 表 2 U A S B 反 应 器 进 、 出 水 p H 情 况 T a b l e 2 p H o f t h e i n l e t a n d o u t l e t o f U A S B r e a c t o r s 进 水 p H 出 水 p H 平 均 值 U A S B  ̄ 1 反 应 器 U A S B  ̄ 2 反 应 器 7 􀆰 0 6 􀆰 1 6 􀆰 4 7 􀆰 5 6 􀆰 7 7 􀆰 1 8 􀆰 0 7 􀆰 0 7 􀆰 3 8 􀆰 5 7 􀆰 2 7 􀆰 6由 表 2 可 见 ꎬ 两 组 U A S B 反 应 器 的 出 水 p H 均 略 低 于 进 水 p H ꎬ 说 明 U A S B 反 应 器 中 产 酸 菌 较 产 甲 烷 菌 更 为 活 跃 ꎬ 系 统 中 存 在 挥 发 性 脂 肪 酸 V F A s 的 积 累 . 投 加 C O 2 的 U A S B  ̄ 2 反 应 器 中 p H 的 降 低 要 明 显 小 于 U A S B  ̄ 1 反 应 器 ꎬ C O 2 在 废 水 中 形 成 的 C O 3 2 -  ̄ H C O 3 - 体 系 对 p H 变 化 起 到 缓 冲 作 用 ꎬ 减 少 pH 变 化 对 系 统 的 冲 击 ꎬ 有 利 于 反 应 器 处 理 效 率 的 提 高 . 由 图 5 可 见 U A S B 反 应 器 的 C O D C r 去 除 率 和 氨 化 图 5 U A S B 反 应 器 处 理 效 果 与 进 水 p H 关 系 F i g . 5 T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p H a n d t r e a t m e n t e f f e c t o f U A S B r e a c t o r s 率 分 别 在 进 水 p H 为 7 􀆰 5 和 8 􀆰 0 达 最 高 . 当 进 水 p H 由 7 􀆰 0 升 至 7 􀆰 5 时 ꎬ U A S B 反 应 器 中 包 括 产 甲 烷 菌 在 内 的 厌 氧 微 生 物 生 长 代 谢 能 力 增 强 ꎬ C O D C r 去 除 率 和 氨 化 率 随 之 升 高 ꎻ 当 进 水 p H 由 7 􀆰 5 升 至 8 􀆰 0 时 ꎬ 产 甲 烷

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