單相厭氧與兩相厭氧處理干法睛綸廢水的研究

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(zhì)的干法腈綸廢水的處理進行了試驗研究,結(jié)果表明,兩相厭氧不僅比單相厭氧CODCr去除率高,運行穩(wěn)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(yōu)勢.試驗中還發(fā)現(xiàn),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(yōu)勢。

關鍵字：睛綸廢水廢水處理厭氧

ResearcchontheDDryAccrylonnWasttewateerTreeatmenntbySinglleanddTwoPhaseeAnaeerobiccMethhods

Abstraact:Siingleandttwophhaseaanaeroobicmmethoddswerretesstedttoressearchhtheiirperrformaancesintrreatinngdryyacryllonwaastewaaterccontaiiningsulfaateanndharrdbioodegraadableesubsstancees.ThheressultsshowthattwopphaseanaerrobicproceessissofhhigherrCODccrremmovalefficciencyy,morrestaableooperattionccondittion,lowerrsulffaterradicaaldissturbaanceaandeaasierbiodeegradaabilittycommpareddwithhsingglephhaseoone.AAtpHvalueebetwween77.9annd8.22,sullfatereducctionbecommesthhemaiinmettaboliicpatthwayofthhesubbstrattedeggradattion,AtpHHvaluuebettween6.8aand7..1,meethanoobacteeriappredomminatee.

Keywwords::acryylonwwastewwater;;wasttewateertreeatmennt;annaerobbic全國5套同同類型干法臆臆綸生產(chǎn)裝置置均采用厭氧氧-好氧-生物活性炭炭處理工藝，由由于干法腈綸綸廢水中含有有一定濃度的的硫酸鹽和難難生物降解物物質(zhì)，影響了了厭氧系統(tǒng)對對CODcr的去除率和和運行穩(wěn)定性性，目前該工工藝不能使出出水達到國家家排放要求。

兩相厭氧對含有硫酸鹽有機廢水的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，并且關于何種廢水適用于采用兩相厭氧消化工藝，觀點尚未統(tǒng)一。有些人認為，厭氧消化是由多種菌群參與作用的生物過程，這些微生物種群的有效代謝相互聯(lián)結(jié)，而兩相厭氧消化過程將這一有機聯(lián)系的過程分開，勢必會改變穩(wěn)定的中間代謝產(chǎn)物的成份，對消化過程產(chǎn)生一定影響。筆者則認為，如果采取的相分離得當，創(chuàng)造有利于不同細菌的生態(tài)環(huán)境，無疑會提高系統(tǒng)對難生物降解物質(zhì)的處理能力和運行的穩(wěn)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(wěn)定性進行對比。1試驗部分1.1試驗水水樣和裝置

11.1.1試驗水樣

干法腈綸工工藝廢水中含含有油劑、丙丙腈磺酸鈉、聚聚丙烯腈等有有機物，它們們以膠體或懸懸浮物形式存存在于水中，經(jīng)經(jīng)混凝沉淀后后，其水質(zhì)情情況見表1。

1.1.22試驗裝置

單相厭氧和和兩相厭氧反反應器均采用用UASB反應器，如如圖1、圖2，兩相厭氧氧的產(chǎn)酸反應應器（A－UASB）與產(chǎn)甲烷烷反應器（M－UASB）的池容比比為1：2。表1混凝后腈腈綸廢水水水質(zhì)情況分析項目分析數(shù)據(jù)分析項目分析數(shù)據(jù)pHTP/(mg..LL-1)2-40CODcr/((mmg.L-11)700-180000SO42-/((mmg.L-11)250-6000BOD/(mgg..L-1)300-7000NH3-N/((mmg.L-11)30-60TN/(mg..LL-1)100-2500堿度/(mg..L-11)500-70001.2試驗方方法

單相相厭氧試驗可可分為啟動馴馴化和穩(wěn)定運運行兩個階段段。啟動時從從25％睛綸廢水水，75％自來水開開始，然后逐逐漸增加進水水中睛綸廢水水的比例直至至100％。兩相厭厭氧生化試驗驗可分為分相相、啟動、穩(wěn)穩(wěn)定運行三個個階段。分相相采用動力學學分相。兩相相厭氧啟動前前期配水以葡葡萄糖為主，隨隨著試驗的進進展，葡萄糖糖將逐步被腈腈綸廢水所代代替。

1.33試驗條件

單相厭氧、兩兩相厭氧反應應器均采用UASB反應器，反反應溫度均為為35℃，其他試驗驗條件見表2。表2試驗條件件試驗條件UASBA-UASBM-UASBHRT/h18612pH接種污泥顆粒污泥絮狀污泥顆粒污泥1.4研究參參數(shù)

式中：

CODs——表示硫酸根根還原菌降解解的CODcr；

CODM——表示甲烷菌菌降解的CODCr；

CODs+MM——表示硫酸根根還原菌和甲甲烷菌共同降降解的CODcr。2試驗結(jié)果與與討論2.1CODDCr去除情況及及分析

圖3為單相厭氧氧、兩相厭氧氧CODcr變化曲線。由由圖3可看出單相相厭氧CODCr去除率8.0％－36.7％且波動較較大；兩相厭厭氧CODcr去除率30.7％－44.2％。進行CODcr去除率與w（CODcrr)：w(SO42-）比值線線性回歸分析析。發(fā)現(xiàn)單相相厭氧CODCr去除率隨。（CODcr）：w（SO42-)比值（1.0－3.5）的升高而而升高，回歸歸系數(shù)R2=0.72278，表明CODcr去除率與w（CODcr）：w（SO42-）比值之之間有一定的的相關關系，說說明單相厭氧氧中w（CODcr）：w(SO42-）比值是是影響CODDcr去除率的關關鍵因素。而而兩相厭氧回回歸系數(shù)R2=0..5325，說明它們們之間相關性性能較差，即即兩相厭氧削削弱了硫酸根根對厭氧的不不利影響。這是因為在在產(chǎn)酸反應器器中，硫酸根根還原菌將硫硫酸鹽還原的的同時還可代代謝常規(guī)產(chǎn)酸酸菌的某些中中間產(chǎn)物如乳乳酸、丙酮酸酸、丙酸等，可可將其進一步步降解為乙酸酸，故在一定定程度上提高高了產(chǎn)酸相的的轉(zhuǎn)化率，使使產(chǎn)酸類型向向乙酸型發(fā)展展，有利于后后續(xù)的產(chǎn)甲烷烷反應；并且且由于產(chǎn)酸反反應器處于弱弱酸狀態(tài)，硫硫化物將以硫硫化氫氣體形形式逸出，這這樣可減輕硫硫化物對產(chǎn)甲甲烷反應器中中甲烷菌的毒毒害作用，從從而提高了CODCr的去除率，保保證了系統(tǒng)運運行的穩(wěn)定性性。

2.2BOD5去除情況及及分析

單相厭氧氧出水w（BOD5）：w（CODcr）比值0.36～0.40，低于原進進水0.43，而兩相厭厭氧出水w（BOD5）：w（CODcr）比值0.58～0.71始終高于原原進水（見表表3），說明兩兩相厭氧不僅僅CODcr去除率高于于單相厭氧，而而且在提高廢廢水可生化性性上也表現(xiàn)出出明顯的優(yōu)勢勢。表3單相厭氧氧、兩相厭厭氧w(BODD5):w(CCODcrr))變化情況水樣兩相厭氧w（BBOOD5）：w（CODcr）原水0.410.390.430.460.330.35A-UASB0.550.470.570.610.590.59M-UASB0.670.580.700.720.700.71水樣兩相厭氧w（BBOOD5）：w（CODcr）原水0.430.430.430.430.430.44UASB0.400.360.360.390.390.40廢水經(jīng)酸化化反應器后w（BOD5):w（CODcr）比值比原原水有所升高高，經(jīng)甲烷反反應器后，w（BOD5）：w（CODcr）比值也同同樣得到了升升高。結(jié)合色色一質(zhì)分析結(jié)結(jié)果分析原因因，因為腈綸綸廢水中存在在長鏈脂肪烴烴，在產(chǎn)酸反反應器中轉(zhuǎn)化化為長鏈脂肪肪酸（LCFA）。LCFA能夠在厭氧氧條件下降解解，但在產(chǎn)酸酸反應器中，一一方面由于是是弱酸狀態(tài)，LCFA溶解度較小??；另一方面面，反應器中中低鏈脂肪酸酸濃度較高，抑抑制了LCFA的降解。這這樣大部分長長鏈脂肪酸的的酸化水解在在產(chǎn)甲烷反應應器中進行，從從而提高了廢廢水的可生化化性。

2.33有機氮的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化情況及分分析

單相厭氧氧和兩相厭氧氧都可將有機機氮轉(zhuǎn)化為無無機氮，但轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率不同，見見圖4。兩相厭氧氧可將廢水中中幾乎全部有有機氮轉(zhuǎn)化為為無機氮，單單相厭氧只能能將部分有機機氮轉(zhuǎn)化成無無機氮。說明明在單相厭氧氧反應器中，硫硫酸鹽的還原原不僅影響CODcr去除，而且且也影響有機機氮的分解轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化。2.4SO442-的變化情情況及分析

單相厭氧氧硫酸根去除除率在10％～35％較大范圍圍內(nèi)波動，兩兩相厭氧硫酸酸根去除率基基本穩(wěn)定在30％～40％之間，見見圖5。圖6為單相厭氧氧、兩相厭氧氧原水中w（CODcr）:w（SO42-）變化曲曲線。單相厭厭氧過程中原原水w（CODcrr):w（SO42-）比值升升高，硫酸根根去除率降低低；兩相厭氧氧過程中SO42-濃度的變變化對反應器器沖擊較小，整整個反應器在在相對穩(wěn)定的的狀態(tài)下運行行。表明兩相相厭氧比單相相厭氧在抗硫硫酸根沖擊方方面有明顯的的優(yōu)勢。3兩相厭氧影影響因素及分分析3.1pH的的影響

SO42-的還原不不僅影響CODcr的去除，而而且SO42-還原產(chǎn)生生的S2-本身提高高了CODcr的測定值，1mg/LLS2-相當于2mg／LCODccr，從而影響響厭氧反應器器CODcr去除率的計計算值。甲烷烷反應器出水水硫化物與pH關系見表4。試驗結(jié)果表表明，pH值是影響厭厭氧出水硫化化物濃度的重重要因素,pH值升高，反反應器中硫化化物的濃度升升高，CODcr去除率下降降。表4硫化物隨隨pH的變變化情況pHw(CODs))::w(COODDs+M)%%去除率/%S2-/（mgg..L-1)CODcrCODs+MCODM58.224.343.318.1115.653.126.141.419.492.148.030.740.421.058.733.136.940.727.222.8從表4中可可以看出，隨隨著pH值升高，w（CODs）w（CODs++M）升高，說說明在pH值下，硫酸酸鹽還原成為為底物降解的的主要代謝途途徑，而在中中性pH值時，甲烷烷菌的競爭占占優(yōu)勢。

3..2有機磺酸鹽鹽對兩相厭氧氧的沖擊

有機磺酸鹽鹽是于法睛綸綸廢水生產(chǎn)過過程中的副產(chǎn)產(chǎn)物，由于生生產(chǎn)的不完全全穩(wěn)定性，有有機磺酸鹽的的濃度（以硫硫酸根計）在在0～150mg／L范圍內(nèi)波動動，有機磺酸酸鹽本身對厭厭氧菌無毒性性，但其在產(chǎn)產(chǎn)酸反應器中中水解產(chǎn)生SO42-，降低了了反應器中w（CODcr）：w（SO42-）

比值，從而而影響了厭氧氧的去除效果果。

有機機磺酸鹽的濃濃度突然從0－50mg／L增加到100－150mgg/L（見圖7），兩相厭厭氧的CODcrr酸去除率陡陡然從37.1％下降到22.8％。5d后，CODcr去除率穩(wěn)定定在32％左右，說說明兩相厭氧氧有一定的抗抗有機磺酸鹽鹽沖擊的作用用。3.3酸化段段回流比對兩兩相厭氧的影影響

在回流比200％情況下，CODcr的去除率可可達到54.5％，在回流流比為100％時，CODcr去除率最高高僅為39.8％，也就是是增強酸化水水解，有助于于總CODcr去除率的提提高（見圖8），這進一一步說明了睛睛綸廢水中的的確存在難生生物降解物質(zhì)質(zhì)，且厭氧過過程的水解發(fā)發(fā)酵階段是限限速步驟。4結(jié)論①用單相厭厭氧及兩相厭厭氧處理干法法睛綸廢水CODcr去除率分別別為8.0％～36.7％，30.7％～44.2％；兩相厭厭氧不僅CODcr去除率明顯顯高于單相厭厭氧，且在提提高難生物降降解廢水的可可生化性上也也顯示出明顯顯的優(yōu)勢。

②由于干法睛睛綸廢水中硫硫酸根的存在在，兩相厭氧氧比單相厭氧氧在抗硫酸根根沖擊方面有有明顯優(yōu)勢，系系統(tǒng)運行較穩(wěn)穩(wěn)定。

③在pH＝7.9～8.2時，硫酸鹽鹽還原成為底底物降解的主主要代謝途徑徑，而在中性性PH＝6.8～7.1時，甲烷菌菌的競爭占優(yōu)優(yōu)勢。

④睛綸廢水中中存在長鏈脂脂肪烴，在酸酸化反應器中中轉(zhuǎn)化為長鏈鏈脂肪酸，在在產(chǎn)甲烷反應應器長鏈脂肪肪酸進一步分分解轉(zhuǎn)化，這這樣w(BODD5):w（CODcr）比值經(jīng)產(chǎn)產(chǎn)酸反應器升升高，經(jīng)甲烷烷反應器也得得到了升高。

本課題得到了齊魯石化研究院的資助，在此表示感謝。參考文獻：[1]CCollerran，etall.Ana