論文作者：楊曉奕1 蔣展鵬1 師紹琪1 管運濤1 鄧建利2 黃斌2

摘要：采用單相和兩相厭氧方法,對含有硫酸鹽和難生物降解物質的單相的研干法腈綸廢水的處理進行了試驗研究,結果表明,兩相厭氧不僅比單相厭氧COD_Cr去除率高,運行穩定,硫酸根干擾小,在提高廢水的可生化性上也顯示出明顯的優勢.試驗中還發現,在pH=7.9～8.2下,硫酸鹽還原成為底物降解的主要代謝途徑,而在中性pH=6.8～7.1時,甲烷菌的競爭占優勢。

關鍵詞：睛綸廢水 廢水處理 厭氧

Research on the Dry Acrylon Wastewater Treatment by Single and Two Phase Anaerobic Methods

　　Abstract:Single and two phase anaerobic methods were tested to research their performances in treating dryacrylon wastewater containing sulfate and hard biodegradable substances. The results show that two phase anaerobic process is of higher CODcr removal efficiency, more stable operation condition, lower sulfate radical disturbance and easier biodegradability compared with single phase one. At pH value between 7.9 and 8.2, sulfate reduction becomes the main metabolic pathway of the substrate degradation, At pH value between 6.8 and 7.1, methanobacteria predominate.
　　Keywords: acrylon wastewater; wastewater treatment; anaerobic

　　全國5套同類型干法臆綸生產裝置均采用厭氧-好氧-生物活性炭處理工藝，厭氧厭氧由于干法腈綸廢水中含有一定濃度的兩相硫酸鹽和難生物降解物質，影響了厭氧系統對CODcr的處理去除率和運行穩定性，目前該工藝不能使出水達到國家排放要求。干法
　　兩相厭氧對含有硫酸鹽有機廢水的睛綸究研究目前還只是處于實驗室研究階段[1-2]，試驗用水多采用葡萄糖配水，廢水并且關于何種廢水適用于采用兩相厭氧消化工藝，單相的研觀點尚未統一。厭氧厭氧有些人認為，兩相厭氧消化是處理由多種菌群參與作用的生物過程，這些微生物種群的干法有效代謝相互聯結，而兩相厭氧消化過程將這一有機聯系的睛綸究過程分開，勢必會改變穩定的廢水中間代謝產物的成份，對消化過程產生一定影響。單相的研筆者則認為，如果采取的相分離得當，創造有利于不同細菌的生態環境，無疑會提高系統對難生物降解物質的處理能力和運行的穩定性。為此進行了單相厭氧和兩相厭氧處理睛綸廢水的試驗研究，對其處理效率、運行穩定性進行對比。

1 試驗部分

1.1 試驗水樣和裝置
1.1.1試驗水樣
　　干法腈綸工藝廢水中含有油劑、丙腈磺酸鈉、聚丙烯腈等有機物，它們以膠體或懸浮物形式存在于水中，經混凝沉淀后，其水質情況見表1。
1.1.2 試驗裝置
　　單相厭氧和兩相厭氧反應器均采用UASB反應器，如圖1、圖2，兩相厭氧的產酸反應器（A－UASB）與產甲烷反應器（M－UASB）的池容比為1：2。

1.2 試驗方法
　　單相厭氧試驗可分為啟動馴化和穩定運行兩個階段。啟動時從25％睛綸廢水，75％自來水開始，然后逐漸增加進水中睛綸廢水的比例直至100％。兩相厭氧生化試驗可分為分相、啟動、穩定運行三個階段。分相采用動力學分相。兩相厭氧啟動前期配水以葡萄糖為主，隨著試驗的進展，葡萄糖將逐步被腈綸廢水所代替。
1.3 試驗條件
　　單相厭氧、兩相厭氧反應器均采用UASB反應器，反應溫度均為35℃，其他試驗條件見表2。

1.4 研究參數

　　
　　式中：
　　COD_s——表示硫酸根還原菌降解的CODcr；
　　COD_M——表示甲烷菌降解的CODCr；
　　COD_s+M——表示硫酸根還原菌和甲烷菌共同降解的CODcr。

2 試驗結果與討論

2.1 CODCr去除情況及分析
　　圖3為單相厭氧、兩相厭氧CODcr變化曲線。由圖3可看出單相厭氧CODCr去除率8.0％－36.7％且波動較大；兩相厭氧CODcr去除率30.7％－44.2％。進行CODcr去除率與w（CODcr)：w(SO₄^2-）比值線性回歸分析。發現單相厭氧CODCr去除率隨。（CODcr）：w（SO₄^2-)比值（1.0－3.5）的升高而升高，回歸系數R²=0.7278，表明CODcr去除率與w（CODcr）：w（SO₄^2-）比值之間有一定的相關關系，說明單相厭氧中w（CODcr）：w(SO₄^2-）比值是影響CODcr去除率的關鍵因素。而兩相厭氧回歸系數R2=0.5325，說明它們之間相關性能較差，即兩相厭氧削弱了硫酸根對厭氧的不利影響。

　　這是因為在產酸反應器中，硫酸根還原菌將硫酸鹽還原的同時還可代謝常規產酸菌的某些中間產物如乳酸、丙酮酸、丙酸等，可將其進一步降解為乙酸，故在一定程度上提高了產酸相的轉化率，使產酸類型向乙酸型發展，有利于后續的產甲烷反應；并且由于產酸反應器處于弱酸狀態，硫化物將以硫化氫氣體形式逸出，這樣可減輕硫化物對產甲烷反應器中甲烷菌的毒害作用，從而提高了CODCr的去除率，保證了系統運行的穩定性。
2.2　BOD₅去除情況及分析
　　單相厭氧出水w（BOD₅）：w（CODcr）比值0.36～0.40，低于原進水0.43，而兩相厭氧出水w（BOD₅）：w（CODcr）比值0.58～0.71始終高于原進水（見表3），說明兩相厭氧不僅CODcr去除率高于單相厭氧，而且在提高廢水可生化性上也表現出明顯的優勢。

　　廢水經酸化反應器后w（BOD₅):w（CODcr）比值比原水有所升高，經甲烷反應器后，w（BOD₅）：w（CODcr）比值也同樣得到了升高。結合色一質分析結果分析原因，因為腈綸廢水中存在長鏈脂肪烴，在產酸反應器中轉化為長鏈脂肪酸（LCFA）。LCFA能夠在厭氧條件下降解，但在產酸反應器中，一方面由于是弱酸狀態，LCFA溶解度較小；另一方面，反應器中低鏈脂肪酸濃度較高，抑制了LCFA的降解。這樣大部分長鏈脂肪酸的酸化水解在產甲烷反應器中進行，從而提高了廢水的可生化性。
2.3 有機氮的轉化情況及分析
　　單相厭氧和兩相厭氧都可將有機氮轉化為無機氮，但轉化率不同，見圖4。兩相厭氧可將廢水中幾乎全部有機氮轉化為無機氮，單相厭氧只能將部分有機氮轉化成無機氮。說明在單相厭氧反應器中，硫酸鹽的還原不僅影響CODcr去除，而且也影響有機氮的分解轉化。

2.4 SO₄^2-的變化情況及分析
　　單相厭氧硫酸根去除率在10％～35％較大范圍內波動，兩相厭氧硫酸根去除率基本穩定在30％～40％之間，見圖5。圖6為單相厭氧、兩相厭氧原水中w（CODcr）:w（SO₄^2-）變化曲線。單相厭氧過程中原水w（CODcr):w（SO₄^2-）比值升高，硫酸根去除率降低；兩相厭氧過程中SO₄^2-濃度的變化對反應器沖擊較小，整個反應器在相對穩定的狀態下運行。表明兩相厭氧比單相厭氧在抗硫酸根沖擊方面有明顯的優勢。