精細化工與我們的生活息息相關(guān)，影響著(zhù)我們的衣食住行，是當今化工行業(yè)主要的創(chuàng )新源動(dòng)力。然而，精細化工在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )使用各類(lèi)化工原料及溶劑，加上其產(chǎn)品附加值較高，合成路線(xiàn)較為繁瑣，因此其會(huì )產(chǎn)生大量含有多種污染物種類(lèi)的廢水。而且，精細化工廢水具有COD濃度高、毒性大、可生化性差及水質(zhì)不穩等特點(diǎn)，如果不處理排放，會(huì )給環(huán)境及人類(lèi)健康帶來(lái)嚴重的破壞。上流式厭氧生物反應器(UASB)具有工藝結構緊湊、厭氧污泥濃度高、處理能力大、無(wú)混合攪拌設備、水力停留時(shí)間短、抗沖擊效果好等優(yōu)點(diǎn)，結合企業(yè)實(shí)際工況，本研究采用UASB處理工藝處理某精細化工企業(yè)擴產(chǎn)后的廢水。

　　1、試驗材料與方法

　　1.1 試驗用水

　　選擇某精細化工企業(yè)廢水預處理后的混合水樣為研究對象，其水質(zhì)指標，如表1所示。

　　1.2 主要儀器與設備

　　1)電子天平，MS104TS。

　　2)氣流烘干器，HG-3。

　　3)pH計，雷磁pHSJ-4F。

　　4)鼓風(fēng)干燥箱，DHG-9203A。

　　5)紫外分光光度計，UV1902PC。

　　6)恒流泵，LABV6。

　　7)恒溫水浴鍋，HH-4。

　　8)磁力加熱攢拌器，HWCL-3。

　　9)加熱器，WLD15S。

　　1.3 測定方法(見(jiàn)表2)

　　1.4 UASB試驗裝置

　　UASB試驗裝置分為三大部分，分別為頂部、中間和底部。其中，位于頂部的三相分離器把氣體、固體、液體三者進(jìn)行有效的分類(lèi)，是整個(gè)UASB裝置最核心及最至關(guān)重要的部件?？梢哉f(shuō)，只有具備了三相分離器這個(gè)核心部件才能稱(chēng)得上是UASB，才能保證UASB正常運行。

　　本次試驗裝置UASB反應器主要采用有機玻璃制作而成，裝置高1.2m，直徑50mm(外徑)，總容積約8L?？紤]到反應溫度對試驗影響較大，對裝置外部的筒體進(jìn)行了保溫。另外，為防止后期甲烷氣體產(chǎn)生較多，可能導致危險，對其設置了收集裝置。本試驗流程裝置，如圖1所示。

　　2、UASB反應啟動(dòng)裝置及試驗運行

　　UASB反應裝置的啟動(dòng)過(guò)程分初次啟動(dòng)和再次啟動(dòng)。其中，初次啟動(dòng)主要是對接種的污泥進(jìn)行培養、馴化，再次啟動(dòng)主要是縮短UASB反應裝置整體啟動(dòng)時(shí)間。根據研究及實(shí)踐經(jīng)驗可知，UASB反應啟動(dòng)需注意以下六點(diǎn):1)保持反應器內pH在6～8，促使甲烷菌生成。2)為防止馴化失敗，需對過(guò)高COD的進(jìn)水進(jìn)行稀釋。3)啟動(dòng)時(shí)應先提高廢水有機負荷，之后再逐步提高水力負荷。4)對懸浮物過(guò)高的廢水，應該采取沉降、氣浮等預處理手段降低懸浮物的含量。5)控制進(jìn)水濃度在500mg/L～1000mg/L。6)不采用循環(huán)污泥，剩余污泥不再進(jìn)入UASB反應器。另外，本試驗UASB反應啟動(dòng)裝置也應注意。

　　2.1 啟動(dòng)方案

　　污泥的培養和馴化一般有同步法和異步法兩種方法。通過(guò)對比兩種方法的優(yōu)劣，結合具體情況，本試驗選擇采用加入適量廢水，讓細菌在繁殖生長(cháng)中同步適應廢水的同步法。而且在試驗初期，為了能夠讓顆類(lèi)污泥更有效率的形成，需要對裝置進(jìn)行一定的控制，控制參數及措施，如表3所示。

　　2.2 污泥接種運行

　　通過(guò)對UASB反應裝置處理該企業(yè)精細化工廢水的試運行可得:

　　1)污泥接種初期(0d～30d)。在污泥接種初期，UASB裝置中幾乎沒(méi)有氣體產(chǎn)生，COD的去除效率不高，低于50%，且出水COD不穩定?？赡苁怯捎谖勰嘟臃N初期微生物對底物需要有一個(gè)適應過(guò)程，大多數微生物還未適應環(huán)境條件，因此達不到正常新陳代謝水平，不能發(fā)揮應有作用。

　　2)接種污泥形成期(31d～60d)。在此階段，厭氧細菌得到了有效的生長(cháng)和繁殖，并有少量的氣體產(chǎn)生，COD去除率不斷提高，可達60%～70%，且出水COD逐漸穩定?？赡苁怯捎谖勰嘟?jīng)過(guò)上一個(gè)階段的馴化過(guò)后，體系內的顆類(lèi)較小和沉降性能較差的污泥基本被淘汰，厭氧細菌得到了有效的生長(cháng)和繁殖，其通過(guò)正常的生長(cháng)代謝不斷分解并降低COD。

　　3)接種污泥成熟期(61d～94d)。在接種污泥成熟期內的第80天，在廢水中原有的及由產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的VFA合并分解作用下，COD的去除效率較高，可達到75%～85%，且出水COD已基本穩定?？赡苁怯捎谖勰嘟?jīng)過(guò)前兩個(gè)階段的不斷馴化及生長(cháng)繁殖，體系中產(chǎn)甲烷的細菌和產(chǎn)乙酸的細菌達到一種平衡狀態(tài)，而在這種狀態(tài)下，對廢水的處理效果最好。

　　2.3 影響COD去除的因素分析

　　在試驗期間，對影響COD去除的因素進(jìn)行了研究，結果如下。

　　1)水力停留時(shí)間(HRT)。

　　本試驗考察了HRT為12h、18h、24h、30h、36h時(shí)COD的去除率。結果表明，初期的12h，COD去除率較低，約為60%。當HRT從12h增加到24h，COD去除率上升較快，升至75%。之后，隨著(zhù)HRT的不斷增大，COD去除率變化不大?？赡苁且驗楫斔νＡ魰r(shí)間較短，污染物與活性污泥接觸不充分，甲烷化還沒(méi)有完成，因此COD去除率較低?？紤]到時(shí)間效率，綜合各種因素，確定最佳水力停留時(shí)間HRT為24h。

　　2)溫度。

　　本試驗考察了溫度為20℃、30℃、35℃、40℃時(shí)COD的去除率。結果表明，在20℃～35℃，COD的去除率隨溫度的升高而逐漸增大，之后變化不明顯?？赡苁且驗槲覀冄芯康氖侵袦貐^域的厭氧細菌，溫度太低厭氧細菌處于凝膠狀態(tài)，失去活性，溫度升至35℃時(shí)，此時(shí)反應內產(chǎn)酸菌和甲烷菌相對平衡，系統有效運行，COD去除率約75%。因此，最終確定最適溫度為35℃。

　　3)堿度。

　　本試驗考察了堿度為500、800、1100、1400、1700、2000mg/L時(shí)COD的去除率。結果表明，COD的去除率隨堿度的升高呈“凸”型拋物線(xiàn)形狀，堿度在1100mg/L時(shí)，COD去除率最大，約為75%?？赡苁且驗閴A度較低時(shí)，不僅甲烷菌的生長(cháng)受到了抑制，產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)酸菌比例失衡，而且會(huì )因緩沖能力不夠而使反應器內消化液的數值偏低，因此COD去除率較低。而堿度較高時(shí)，pH值也同步升高，不利于產(chǎn)酸菌的生長(cháng)，進(jìn)而得體系失衡，影響去除率。因此，確定最佳堿度為1100mg/L。

　　4)pH值。

　　本試驗考察了pH值為6、6.5、7、7.5、8時(shí)COD的去除率。結果表明，COD的去除率隨pH值的升高也呈“凸”型拋物線(xiàn)形狀，pH值在7時(shí)，COD去除率最大，約為75%?？赡苁且驗閜H值的變化會(huì )影響體系內的微生物生長(cháng)環(huán)境，進(jìn)而影響生物酶的活性，導致微生物細胞內的代謝發(fā)生異常，造成COD去除率較低。由于pH值為7～8時(shí)，拋物線(xiàn)右端較高緩，因此，選擇最適宜的pH值是7～8。

　　3、工程運行結果

　　本次試驗結束之后，經(jīng)過(guò)調試后，最佳運行參數條件為水力停留時(shí)間(HRT)為24h，溫度為35℃，堿度為1100mg/L，pH值在7～8時(shí)，體系正常運行，UASB運行后COD去除率保持70%以上，平均74.3%，且好氧出水COD皆在300mg/L(國家廢水排放標準)以下，可以達標排放。

　　4、結論

　　本試驗在某精細化工企業(yè)原有工藝基礎上采用UASB工藝，得出如下結論:

　　1)找出的最佳參數條件是水力停留時(shí)間(HRT)為24h，溫度為35℃，堿度為1100mg/L，pH值在7～8。

　　2)本試驗構建的UASB工藝，出水COD<300mg/L(國家廢水排放標準)，可以達標排放。

　　3)本試驗可靠，可以進(jìn)一步實(shí)踐研究及推廣運行。(來(lái)源：山西省長(cháng)治市環(huán)境監測站)