工業(yè)廢水具有種類(lèi)繁多、成分復雜、排放量大、毒性強、難處理的特點(diǎn)。其中制藥廢水作為較典型的工業(yè)廢水，屬于難降解的高濃度有機廢水。在藥物生產(chǎn)過(guò)程中常用高濃度的含鹽水作溶劑或原料，由此產(chǎn)生的廢水通常含有大量無(wú)機鹽副產(chǎn)物，導致后續的生物處理效果不理想。因此，對含鹽制藥廢水進(jìn)行高效穩定處理成為國內外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

　　不同種類(lèi)的制藥廢水性質(zhì)迥異，但其共同之處在于污染物種類(lèi)多、水質(zhì)波動(dòng)大、可生化性差、含鹽量大。針對該類(lèi)廢水，工程上一般采用厭氧反應器，通過(guò)水解酸化改善可生化性，處理該類(lèi)廢水。

　　而IC厭氧反應器是典型的第3代厭氧反應器，相比UASB厭氧反應器，具有占地面積小、抗沖擊性能優(yōu)異、出水穩定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于印染廢水、大豆蛋白廢水、高強度滲濾液、棉漿廢水、釀酒廢水以及秸稈洗滌廢水等多種難降解廢水的處理中。

　　本研究以江西省某實(shí)際工程產(chǎn)生的制藥廢水為研究對象，用IC厭氧反應器進(jìn)行處理，對啟動(dòng)過(guò)程中的COD、硫酸根和NH3-N的去除率進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并研究鹽度對IC厭氧反應器處理效果的影響，對實(shí)際制藥廢水處理有一定借鑒意義和參考。

1、實(shí)驗部分

1.1 水樣來(lái)源與水質(zhì)

　　實(shí)驗所用接種污泥為南昌某污水廠(chǎng)脫水污泥，取得后立即投入實(shí)驗裝置中，接入量為IC厭氧反應器有效容積的1/3(約6 L)。所用廢水取自江西省某藥業(yè)股份有限公司，其主要產(chǎn)品為舒巴坦鈉和舒他西林堿等。實(shí)際制藥廢水水質(zhì)為COD 11 270 mg/L、NH3-N 126.48 mg/L、SO42- 323.14 mg/L、pH 3.14。

1.2 試劑與儀器

　　試劑：濃硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、碘化汞、磷酸，汕頭市西隴科學(xué)股份有限公司;硫酸銀、硫酸汞、碘化鉀、氯化鋇，姜堰市環(huán)球試劑廠(chǎng);氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、酚酞、抗壞血酸，汕頭市西隴化工股份有限公司;氯化鈉、氯化銨、碳酸氫鈉、重鉻酸鉀、酒石酸鉀鈉、酒石酸銻氧鉀、鉬酸銨、氨水，天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng);以上試劑均為分析純。

　　儀器：pHS-25型pH計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;自制IC厭氧反應器，由有機玻璃加工制成，分為主體與集氣罩2個(gè)部分。反應器主體為圓柱形，主體高度為1.42 m，直徑140 mm，有效容積為16.8 L。每個(gè)反應室均設有取泥口和取水口，便于實(shí)驗過(guò)程中取樣。實(shí)驗裝置如圖1所示。

　　COD采用重鉻酸鉀法測定;氨氮采用納氏試劑光度法測定;硫酸根采用鉻酸鋇光度法測定;pH采用便攜式pH計測定;VFA采用滴定法測定。

1.4 實(shí)驗方法

　　為啟動(dòng)IC厭氧反應器，采用中溫發(fā)酵連續進(jìn)水方式對反應器進(jìn)行馴化，運行過(guò)程中通過(guò)外壁水浴控制反應溫度在35 ℃左右，控制初始進(jìn)水COD負荷為2 kg/(m3·d)，進(jìn)水COD控制在2 000 mg/L左右，控制碳酸氫鈉投加量調節pH至7~8，水力停留時(shí)間(HRT)控制為24 h。

　　啟動(dòng)馴化過(guò)程中，當COD去除率穩定、出水VFA低于4 mmol/L，標志著(zhù)反應器進(jìn)入初級穩定狀態(tài)，此時(shí)將進(jìn)水負荷提升20%，進(jìn)行下一梯度濃度的啟動(dòng)。

　　隨著(zhù)進(jìn)水濃度的逐漸提升，反應器在每一梯度下均能穩定運行，最終以原水為進(jìn)水時(shí)，反應器出水水質(zhì)穩定，則認為IC厭氧反應器啟動(dòng)成功。對啟動(dòng)過(guò)程中出水的COD、氨氮、硫酸根、VFA等進(jìn)行分析，并在啟動(dòng)完成后研究鹽度對IC反應器運行特性的影響。

2、結果與分析

　　采用逐步提升進(jìn)水濃度梯度的方式啟動(dòng)IC厭氧反應器，在此過(guò)程中觀(guān)察各指標變化情況，分析反應器啟動(dòng)運行效果。當系統出水水質(zhì)穩定，說(shuō)明IC反應器啟動(dòng)完成。

　　啟動(dòng)結束后，考察鹽度對IC反應器處理效果的影響，由于實(shí)驗用實(shí)際制藥廢水不含鹽度，故通過(guò)外加NaCl提升進(jìn)水鹽度，并逐步提升鹽度梯度，觀(guān)察反應器在此過(guò)程的運行效果。

2.1 啟動(dòng)過(guò)程中COD變化

　　反應器啟動(dòng)階段COD變化情況如圖2所示。

　　分析認為，啟動(dòng)初期反應器內的厭氧污泥微生物尚未適應制藥廢水，其活性受到一定影響，COD去除率較低。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行，厭氧微生物逐漸適應進(jìn)水水質(zhì)，對COD逐漸升高的廢水進(jìn)行穩定處理，COD去除率從初期的19.62%提升至后期的67.01%;反應器運行57 d后，COD去除率逐步穩定在65%左右。

2.2 啟動(dòng)過(guò)程中氨氮變化

　　反應器啟動(dòng)階段氨氮變化情況如圖3所示。

2.3 啟動(dòng)過(guò)程中硫酸根變化

　　反應器啟動(dòng)階段硫酸根變化情況如圖4所示。

　　但啟動(dòng)運行14 d時(shí)，可能因負荷急劇增加導致硫酸根去除率下降。逐漸提升進(jìn)水硫酸根至150 mg/L左右，去除率達到72%，之后出水硫酸根隨著(zhù)進(jìn)水硫酸根的增加而增加，其去除率最終穩定在73.4%左右。

2.4 啟動(dòng)過(guò)程中pH和VFA變化

　　pH與VFA是厭氧反應器的重要控制參數，可反映反應器內部實(shí)際運行情況。對啟動(dòng)過(guò)程中pH與VFA的變化情況進(jìn)行監測。

　　由于實(shí)驗進(jìn)水pH較低，添加NaHCO3調節進(jìn)水pH在7~8，使反應器能夠正常運行。反應器啟動(dòng)初期出水pH較穩定，最高達到7.56。啟動(dòng)40 d時(shí)出現出水pH下降現象，可能是此時(shí)容積負荷增大導致。運行58 d后，出水pH最低達到6.69。

　　VFA在反應器啟動(dòng)運行階段變化較大，波動(dòng)范圍保持在1.6~3.6 mmol/L。當反應器提升1個(gè)階段的進(jìn)水負荷后，VFA均有不同程度地提高，適應該進(jìn)水負荷后VFA又逐漸恢復正常。

2.5 鹽度對IC厭氧反應器處理效果的影響

　　制藥工藝中常用高濃度鹽水作溶劑或原料，產(chǎn)生的廢水中含有一定鹽度，當所含鈉離子、鈣離子、氯離子和硫酸根超出范圍，會(huì )對污泥微生物的代謝產(chǎn)生抑制毒害作用，給后續污水處理帶來(lái)極大影響。通過(guò)外加NaCl提升進(jìn)水鹽度，研究進(jìn)水鹽度對IC厭氧反應器處理效果的影響。

　　反應器啟動(dòng)完成后，IC厭氧反應器的進(jìn)水COD和硫酸根分別在10 154~12 748 mg/L和250.36~327.48 mg/L之間波動(dòng)。從第70天開(kāi)始，每隔12 d逐步提高進(jìn)水中的氯離子(3 000、6 000、9 000、12 000、15 000 mg/L)，考察鹽度對COD和硫酸根去除率的影響。

　　(1)鹽度對COD去除率的影響

　　實(shí)驗發(fā)現，隨著(zhù)鹽度的增加，其對系統的毒害增加，COD去除率降低，見(jiàn)表1。

　　隨著(zhù)鹽度的增加，系統對COD去除率的變化情況見(jiàn)圖5。

　　可見(jiàn)，IC厭氧反應器對一定濃度范圍的氯離子有一定忍耐性，氯離子增加并未引起COD去除率大幅降低，即鹽度對IC厭氧反應器處理含氯離子有機廢水的影響較小。

　　(2)鹽度對硫酸根去除率的影響

　　硫酸根去除率的變化趨勢與COD去除率基本類(lèi)似，隨著(zhù)鹽度增加，IC反應器對硫酸根的去除率降低，見(jiàn)表2。

　　由圖6可以看出，進(jìn)水氯離子為3 000 mg/L時(shí)，硫酸根去除率從73.4%降到68.12%，幾天后硫酸根去除率有所提高，最終穩定在70.73%左右;進(jìn)水氯離子為6 000 mg/L時(shí)，硫酸根去除率降到67.14%，隨后穩定在68.38%左右;當進(jìn)水氯離子為9 000 mg/L時(shí)，硫酸根去除率降到65.89%，隨后穩定在67.43%左右;進(jìn)水氯離子為12 000 mg/L時(shí)，硫酸根去除率降到65.26%，隨后穩定在66.09%左右;進(jìn)水氯離子為15 000 mg/L時(shí)，硫酸根去除率降到64.02%，隨后穩定在64.83%左右。

3、結論

　　采用IC厭氧生物反應器對實(shí)際制藥廢水進(jìn)行處理，采用35 ℃中溫發(fā)酵、連續進(jìn)水方式實(shí)現厭氧反應器的啟動(dòng)。

　　隨著(zhù)進(jìn)水COD逐步提升至原水濃度，反應器運行穩定，啟動(dòng)效果良好;經(jīng)過(guò)68 d的啟動(dòng)，COD去除率最終穩定在65%左右，硫酸根去除率達到73%左右，進(jìn)水氨氮較出水氨氮低，出水VFA在4 mmol/L以下，pH>6.6，各污染物去除效果穩定，反應器運行良好。

　　在0~1.5%的鹽度范圍內，進(jìn)水鹽度增加將導致COD及硫酸根的去除率不同程度地降低，但最終去除效果仍趨于平穩，說(shuō)明IC厭氧系統對外界鹽度有一定耐受能力。