厭氧生物降解過(guò)程一般分為3 個(gè)階段： 水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、甲烷發(fā)酵階段， 前兩個(gè)階段又稱(chēng)為水解酸化階段�？紤]到產(chǎn)甲烷菌與水解產(chǎn)酸菌的生長(cháng)速度不同。近年來(lái)， 國內外陸續報道了利用厭氧水解工藝處理各種工業(yè)廢水的試驗研究。水解酸化的作用將廢水中的非溶解態(tài)有機物水解成溶解態(tài)有機物， 將某些難生物降解有機物轉化為易生物降解物質(zhì)， 改善廢水的可生化性， 降低一部分有機污染物和污泥產(chǎn)率， 能夠大大縮短反應器停留時(shí)間。根據微生物在反應器內的生長(cháng)狀態(tài)， 可把各種反應器分為三大類(lèi)型： 懸浮式反應器、接觸式反應器、復合式反應器。復合式反應器內既存在水解（酸化）的污泥， 又存在水解（酸化）生物膜， 形成水解（酸化）污泥-生物膜的綜合體。
腈綸廢水是一種難降解有機廢水， 污染物組成復雜， 毒性高。以水解酸化作為腈綸廢水前處理工藝， 對復合水解反應器啟動(dòng)運行情況及影響因素進(jìn)行研究與分析， 目的在于確定最佳的運行參數。
1 材料與方法
1．1 試驗裝置
反應器由圓柱形有機玻璃加工而成，反應區有效體積15 L，反應器半徑100 mm，高徑比為10 ∶1。反應器安裝在恒溫室中，溫度可在10 ～ 40 ℃之間調節，反應器內添加聚氯乙烯梅花型填料，微生物可附著(zhù)生長(cháng)、繁殖，形成掛膜性能良好的生物復合體，有回流作用，能有效地截留和吸附廢水中的顆粒性物質(zhì)和膠體物質(zhì)，可形成懸浮相污泥復合體。采用內循環(huán)式，反應器內循環(huán)由蠕動(dòng)泵控制，廢水由進(jìn)水泵打入高位水箱， 再由流量計計量進(jìn)入主反應區，由出口排出。反應器裝置如圖1 所示。
1．2 試驗材料
1．2．1 接種污泥
接種污泥為大慶煉化廠(chǎng)的好氧絮狀污泥， 污泥呈灰黑色， 松散絮狀， 污泥的m（VSS）／m（SS） ＝0．89， 接種量為3 L，反應器內的 污泥質(zhì)量濃度約20g［VSS］／L。微生物能附著(zhù)聚氯乙烯填料生長(cháng)，可形成良好的生物膜， 反應器啟動(dòng)初期無(wú)進(jìn)水， 循環(huán)回流培養污泥5 d， 之后將廢水通入反應器內，流量由1L／d 增加到10L／d， 持續30d。
1．2．2 試驗用水
試驗用水為大慶石化廠(chǎng)的工業(yè)廢水， 水質(zhì)見(jiàn)表1 所示。
2 結果與討論
2．1 進(jìn)水CODCr
濃度對復合水解反應器的影響在啟動(dòng)初期， 反應器在低濃度、低流速的條件下運行， 水解反應器HRT 維持在24 h， 進(jìn)水CODCr的質(zhì)量濃度為150 mg／L， CODCr容積負荷為0.31 kg／（m3·d），對污泥進(jìn)行培養馴化。隨著(zhù)進(jìn)水CODCr變化， 反應器CODCr去除率的變化情況如圖2 所示。運行過(guò)程中發(fā)現， 因進(jìn)水COD Cr濃度較低， 水解反應器停留時(shí)間過(guò)高，大部分可降解的有機物被去除。由于污泥負荷較低， 水解反應器啟動(dòng)較為容易。隨著(zhù)進(jìn)水CODCr值逐步增加， 去除率增加。當進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度超過(guò)1 200 mg／L 時(shí)，反應器CODCr去除率增加緩慢， 大體上保持在20％。廢水的可生化性得到極大地提高， m（BOD5）／m（CODCr）由0．31 提高到0．51（見(jiàn)圖3）， 有利于后續的生物處理。表明復合水解反應器對有機負荷有較好的適應能力，啟動(dòng)迅速， 出水水質(zhì)穩定。
2．2 溫度對復合水解反應器的影響
水解反應是一個(gè)典型的生化反應， 因此，溫度對水解反應的影響符合一般的生物反應規律， 即在一定的范圍內， 溫度越高， 水解反應的速率越大。在不同水溫下CODCr去除率見(jiàn)圖4。從圖4 中可以看出， 在最低溫度10 ℃ 下， 反應器仍可穩定運行， 其CODCr去除率與最高溫度時(shí)差異不大，去除率基本保持在20％ 左右。說(shuō)明當溫度在10 ～ 25 ℃之間變化， 水解反應速率變化不大， 復合水解反應器對低溫變化的適應性較強。一方面由于水解反應器內形成大量的活性污泥， 污泥濃度高， 水解酸化細菌對溫度的變化也不敏感，溫度波動(dòng)對大生物量的影響不大； 另一方面可以從傳質(zhì)的角度來(lái)解釋?zhuān)?/P>
本反應器添加梅花型填料， 有利于微生物的生長(cháng)，能有效地截留和吸附廢水中的顆粒性物質(zhì)和膠體物質(zhì)， 這是個(gè)快速反應的物理過(guò)程，所需時(shí)間較短，截留下來(lái)的物質(zhì)吸附在水解污泥的表面， 慢慢被分解， 這就使反應器內污泥停留時(shí)間要大于水力停留時(shí)間， 保證一定的去除率。因而溫度在一定范圍內對水解酸化的影響甚微，這與De Zeeuw 等的報道一致。
2．3 HRT 對復合水解反應器的影響
HRT 是水解反應器運行控制的重要參數之一，直接影響水解酸化的處理效果，在溫度為25 ℃ 左右， 進(jìn)水CODCr的質(zhì)量濃度為1400 mg ／ L 左右的條件下來(lái)改變HRT。圖5 表示HRT 對復合水解反應器CODCr去除率的影響趨勢。從圖5 中可以看出， CODCr去除率是隨著(zhù)HRT 的提高而增加， 但影響不是很大。當HRT 超過(guò)7 h， CODCr去除率提高很少， 在7 ～ 9 h 內， CODCr去除率較高。雖然繼續延長(cháng)HRT 還可能提高去除率，但已不是很明顯。因為這一階段主要是水解酸化細菌在生物酶作用下將不溶性有機物水解成溶解性有機物， 將高分子有機污染物分解成小分子有機污染物， 污染物的形式上改變了，但數量本質(zhì)沒(méi)有變化， 表征在CODCr上就是去除率沒(méi)有改變。因此最佳HRT 為7 ～ 8 h。
2．4 pH 值的影響
水解反應的pH 值適應范圍較廣， 文獻指出， pH 值在3．5 ~ 10 內均能發(fā)生水解反應，但最佳pH 值為5．5 ～ 6．6， 在水解酸化反應中， pH 值是逐漸降低，丙酸的含量會(huì )相對增大， 乙酸的含量則相對減小， 但水解酸化后一般有好氧生物處理， 不存在丙酸抑制的問(wèn)題， 在反應器運行期間， 進(jìn)水pH 值為8 左右， 經(jīng)過(guò)多次監測， 反應器內pH 值保持在5 ～ 6 之間，進(jìn)出水pH 值的變化可直接反映水解酸化的效果。進(jìn)出水pH 值變化大說(shuō)明水解酸化作用明顯，且出水水質(zhì)比較穩定。
2．5 回流量對復合水解反應器的影響
由于水解酸化的上升流速大于1 m／ h 時(shí)處理效果不好， 因此確定回流量為0、50％ 時(shí)考察其對復合水解反應器的影響， 結果見(jiàn)圖6。在HRT 為7 h， 進(jìn)水濃度基本相同的條件下，通過(guò)改變回流流速來(lái)改變回流量。由圖6 可知， 在無(wú)回流情況下， 反應器CODCr去除率為10％ 左右。而在回流量為50％， 上升流量為6.4 L ／ h， CODCr容積負荷約為5.69 kg ／ （m3·d）的情況下， 反應器CODCr去除率最高可達23．8％， 去除率提高了1 倍多， 測得腈綸廢水出水的m（BOD5） ／m（CODCr） 為0．55。由此可見(jiàn)，提高回流量可以增強水解酸化作用， 進(jìn)一步說(shuō)明了腈綸廢水存在難生物降解物質(zhì)。
3 結論
（1） 復合水解反應器放棄了反應時(shí)間長(cháng)， 控制要求嚴格高的產(chǎn)甲烷階段。影響水解酸化重要因素有進(jìn)水濃度、HRT、回流量， 而pH 值、溫度對水解酸化反應影響較小。本試驗的最佳參數：在HRT 為7 h， 回流量為50％ 的條件下， CODCr去除率可達23．8％， 出水m（BOD5）／m（CODCr）為0．55。
（2） 反應器內加入填料， 微生物固著(zhù)生長(cháng)， 并增設回流裝置， 回流量為50％時(shí)泥水可很好的接觸， 可形成高濃度的懸浮相水解污泥，增強了水解酸化作用， 并能對進(jìn)水負荷的變化起到一定的緩沖作用。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
（3） 復合水解反應器能有效提高廢水的可生化性， 適合于作難生物降解的腈綸廢水的預處理。（作者：周鍵，蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院）
