UASB—SBR工艺处理阿维菌素废水

冯慧桃，常雁红，罗 晖，马三剑，张欣欣，宋 韬

(1.北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083;2.北京科技大学 化学与生物工程学院，北京 100083 3.苏州科技学院 环保应用技术研究所，江苏 苏州 215011;4.北京世纪泰宝环境技术开发有限公司，北京100085)

UASB—SBR工艺处理阿维菌素废水

冯慧桃1，常雁红1，罗 晖2，马三剑3，张欣欣3，宋 韬4

(1.北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083;2.北京科技大学 化学与生物工程学院，北京 100083 3.苏州科技学院 环保应用技术研究所，江苏 苏州 215011;4.北京世纪泰宝环境技术开发有限公司，北京100085)

采用UASB—SBR组合工艺处理阿维菌素废水，考察了UASB反应器和SBR反应器中COD的去除效果。UASB反应器稳定运行阶段，当进水COD为9 210 mg/L、容积负荷为9.21 kg/(m3·d)时，COD去除率稳定在85%左右。SBR反应器稳定运行阶段，当进水COD为1 010 mg/L、容积负荷为1.01 kg/(m3·d)时，出水COD在300 mg/L以下，COD去除率约为75%。出水COD达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准。

上流式厌氧污泥床(UASB);序批式反应器(SBR);阿维菌素;化学需氧量;废水处理

阿维菌素是一种新型十六元大环内酯类杀虫杀螨抗生素，以淀粉、液糖、黄豆饼粉及酵母膏等为原料经生物发酵制得，是许多农药的替代品［1］。阿维菌素生产过程中产生大量废水，主要成分为发酵残存的培养基、菌丝体、发酵过程中产生的代谢产物及少量的阿维菌素。该废水成分较为复杂，有机物浓度高，毒性大，色度深，属于难处理高浓度有机废水［2］。

陈元彩等［3］采用预处理—厌氧水解—二段接触氧化工艺处理阿维菌素废水，出水COD降至557 mg/L。李再新等［4］采用铁炭内电解—UASB—生物接触氧化工艺处理阿维菌素废水，当进水COD为6 000～6 500 mg/L时，出水 COD达250～280 mg/L。Huang等［5］实验发现，阿维菌素废水经厌氧和物化处理后，COD、总氮质量浓度和总磷质量浓度分别降至550～650，130～160，1 mg/L。

UASB—SBR工艺具有投资少、操作简单、运行费用低和系统稳定性好等优点［6－10］，实际工程中用于处理多种废水均取得较好的效果。

本工作采用UASB—SBR工艺处理阿维菌素废水，取得了较好的效果，可为实际工程提供理论参考。

1 实验部分

1.1 废水水质和试剂

阿维菌素废水取自山东省某化工厂，水质见表1。实验所用试剂均为分析纯。

1.2 实验装置和仪器

UASB反应器内径为90 mm，高700 mm，其中三相分离器高度为80 mm，总有效容积为3 L。反应器放置在中温恒温水浴中，温度控制在(35±2)℃。接种污泥取自无锡市某柠檬酸厂内循环厌氧反应器的颗粒污泥，大部分呈黑色，粒径均匀，接种污泥量为45 kg/m3，接种污泥体积约为UASB反应器容积的1/3。

SBR反应器高40 cm，直径12 cm，有效容积3 L。接种污泥为苏州市某污水处理厂氧化沟污泥，接种量为SBR反应器容积的1/2。

表1 阿维菌素废水水质 mg/L

AUY120型电子天平:日本岛津公司;PHS－3H型玻璃电极pH计:上海精密科学仪器有限公司;721G型可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;UV－7504型紫外－可见分光光度计:上海顺茂仪器有限公司;QXi315i/SET型溶解氧仪:德国WTW公司;LML－1型湿式气体流量计:长春滤清器有限责任公司。

1.3 实验方法

阿维菌素废水经过计量泵由UASB反应器底部注入，处理后的废水从UASB反应器上部溢流出水，产生的沼气从UASB反应器顶部排出。实验中按照COD ∶m(N)∶m(P)=(200～350)∶5 ∶l的比例向反应器内加入碳酸氢铵和磷酸二氢钾，同时加入一定量的微量元素。微量元素质量浓度见表2［11］。用碳酸氢钠、氢氧化钠、醋酸等调节进水pH为7～8。

表2 微量元素的质量浓度

将经过UASB反应器稳定运行处理后的废水用自来水稀释，泵入SBR反应器，由电磁阀控制出水，进水量和曝气时间等均为自动控制，每天进水3次，每次进水1 L，反应周期为8 h，根据实验情况适当调整。SBR反应器进水30 min，曝气240 min，搅拌30 min，沉淀120 min，排水30 min，闲置30 min。

1.4 分析方法

采用重铬酸钾法测定 COD［12］;采用玻璃电极法测定 pH;采用分光光度法测定 ρ(NH3－N)、ρ(NO－3－N)、ρ(NO－2－N)和TP;采用硝酸银滴定法测定ρ(Cl－);采用重量法测定ρ(SO2－4);采用蒸馏滴定法测定c(挥发性有机酸(VFA));采用电位滴定法测定总碱度。

2 结果与讨论

2.1 UASB反应器的运行情况

2.1.1 UASB 反应器的启动

在UASB反应器运行初期，为了增加反应器中微生物的活性，先用啤酒－自来水配制进水培养厌氧污泥，进水COD为1 000 mg/L，5 d后进阿维菌素废水。启动阶段为20 d，每天进水3 L，COD从490 mg/L稳步提高至2 400 mg/L，容积负荷由0.49 kg/(m3· d)增加至 2.40 kg/(m3· d)。UASB反应器启动阶段COD的变化情况见图1。

由图1可见:启动初期，COD去除率较低，约为60%;启动第6天时，COD去除率达到87%;启动第14～20天时，COD去除率稳定在90%左右，出水COD在200 mg/L以下，说明UASB反应器对该废水有很好的适应性，启动成功。启动运行期间，出水中ρ(VFA)约为3 mg/L。

2.1.2 UASB反应器容积负荷的提升

每当反应器稳定运行2～3 d后提升容积负荷。UASB反应器容积负荷提升阶段COD的变化情况见图2。由图2可见:容积负荷从2.50 kg/(m3·d)增加到 9.21 kg/(m3·d);容积负荷提升阶段进水COD从2 500 mg/L提升至9 210 mg/L，随着进水COD的提高，COD去除率略有下降;当UASB反应器容积负荷达到9.21 kg/(m3·d)时，出水 COD为 1 452 mg/L，COD去 除 率为84%。

图2 UASB反应器容积负荷提升阶段COD的变化情况

2.1.3 UASB反应器的稳定运行

UASB反应器稳定运行阶段进水COD维持在9 210 mg/L左右，进水量为3 L/d，水力停留时间为24 h。运行15 d后，出水COD稳定在1 400 mg/L左右，COD去除率稳定在85%左右。反应器运行稳定，对阿维菌素废水有较好的适应性。

2.1.4 UASB反应器出水中c(VFA)的变化

负荷提升阶段至完全回流阶段 c(VFA)和COD去除率的变化情况见图3。由图3可见，负荷提升阶段至完全回流阶段c(VFA)逐渐增大，COD去除率较稳定，后期减小。UASB反应器出水的pH维持在7.8左右，反应器运行良好，未出现有机酸积累现象［13］。

2.1.5 UASB反应器出水总碱度的变化

在启动阶段和负荷提升阶段，UASB反应器出水总碱度维持在3 000 mg/L左右，出水pH在7.8左右;完全回流阶段系统总碱度约为6 000 mg/L，出水pH在8.3左右。系统的pH和总碱度都比较高，对酸性物质有较好的缓冲能力。体系碱度高是因为反应过程中产甲烷阶段顺利进行，VFA被产甲烷菌消耗而不会积累，而在厌氧发酵过程中，产生的碳酸氢盐提高了碱度。另外，由于废水中含有大量的有机发酵液，在厌氧消化过程中，甲胺的甲烷化以及氨基酸、蛋白质及其他含氮有机物的降解都会产生游离氨。游离氨是厌氧反应体系中的致碱物质，会增加系统的碱度［14］。

图3 负荷提升阶段至完全回流阶段出水c(VFA)和COD去除率的变化情况

2.2 SBR反应器的运行情况

先采用啤酒－自来水配制的质量浓度为200 mg/L的溶液对SBR反应器中的好氧活性污泥进行培养。运行5 d后，将UASB反应器处理后的阿维菌素废水稀释10倍后打入SBR反应器中，出水COD在50 mg/L以下，好氧污泥活性良好。通过增大废水比例将进水COD由220 mg/L逐步提高至1 010 mg/L。曝气阶段 DO 为 0.5 ～2.0 mg/L，呈现先下降后上升的趋势，这是因为，废水刚进入SBR反应器时，体系中的有机物浓度很高，微生物利用有机物进行代谢，此过程耗氧速率大于供氧速率，DO下降;随着体系中有机物逐渐被降解，耗氧速率开始低于供氧速率，DO逐渐上升。

SBR反应器中COD的变化情况见图4。由图4可见:经过培养，活性污泥对该废水已有了一定的适应性，进水COD从300 mg/L提高至1 010 mg/L，容积负荷从 0.22 kg/(m3·d)逐步提高至1.01 kg/(m3·d)，并稳定运行，COD 去除率稳定在75%左右，出水 COD在 300 mg/L以下，达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准［15］。

图4 SBR反应器中COD的变化情况

3 结论

a)采用UASB反应器处理阿维菌素废水，进水COD 为9 210 mg/L，有机负荷为 9.21 kg/(m3·d)，COD去除率达85%左右。

b)经过UASB反应器处理的废水进入SBR反应器稳定运行后，进水有机负荷为1.01 kg/(m3·d)，进水COD为1 010 mg/L，出水COD在300 mg/L以下，COD去除率约为75%。

c)采用该UASB—SBR工艺处理阿维菌素废水，出水COD达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级排放标准。

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Treatment of Avermectin Wastewater by UASB-SBR Process

Feng Huitao1，Chang Yanhong1，Luo Hui2，Ma Sanjian3，Zhang Xinxin3，Song Tao4

(1.Civil and Environmental Engineering School，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China;2.School of Chemical and Biological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China;3.Institute of Environmental Protection Applied Technology，Suzhou University of Science and Technology，Suzhou Jiangsu 215011，China;4.Beijing Century Taibao Environmental Technology Development Co Ltd，Beijing 100085，China)

The avermectin wastewater was treated by UASB-SBR process and the COD removal effects of the two reactors were studied.In the stable running stage of the UASB reactor，when the influent COD is 9 210 mg/L and the volume loading is 9.21 kg/(m3d)，the COD removal rate is kept at 85%.In the stable running stage of the SBR reactor，when the influent COD is 1 010 mg/L and the volume loading is 1.01 kg/(m3d)，the effluent COD is 300 mg/L with 75%of removal rate，which can meet the second grade discharge standard of GB8978－1966.

up-flow anaerobic sludge bed(UASB);sequencing batch reactor(SBR);avermectin;chemical oxygen demand;wastewater treatment

X703

A

1006－1878(2011)05－0440－04

2011－05－23;

2011－06－13。

冯慧桃(1987—)，男，江苏省泰州市人，硕士生，研究方向为废水处理。电话 13581915905，电邮fenghuitao2005@163.com。联系人:常雁红，电话 010－62333292，电邮 yhchang0512@yahoo.com.cn。

(编辑 祖国红)