1,、前言

肉類加工屠宰廢水具有顏色深,、懸浮物及有機物含量高的特點。由于該類廢水主要來自生豬的屠宰和加工環(huán)節(jié),，因此存在大量的豬血,、油脂、碎肉等污染物,，且這類有機質不易降解,，導致其處理困難。目前,，處理難降解有機物的厭氧工藝比較多,，包括IC反應器,、厭氧折流板反應器和UASB反應器等。厭氧處理污水的過程比較復雜,，被廣泛認可的“三階段理論”,，即污水先后經過水解酸化菌、產氫產乙酸菌和產甲烷菌作用才能被處理,，產甲烷菌作用是厭氧過程的關鍵階段,，也是受外在條件影響大的階段，主要體現(xiàn)在只有較大分子物質經產氫產乙酸菌轉換成乙酸,、H2和CO2之后才能被產甲烷菌群代謝利用,。然而，水解酸化菌,、產氫產乙酸菌和產甲烷菌都有各自對應的生存條件,，因此Ghosh和Pohland提出兩相厭氧發(fā)酵原理，即在一個反應器內將產酸和產甲烷兩階段串聯(lián),，并形成兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng),，這類兩相分離的反應器提高了廢水處理能力，已經被廣泛應用,。

因此,，基于兩相厭氧發(fā)酵的研究基礎，提出研制一種新型的高效厭氧反應器——多段內循環(huán)厭氧反應器(multi-internal-circleanaerobic reactor),，其基本原理是在反應器垂直方向上設三個反應室,，每個反應室分別進行產酸、產氫產乙酸,、產甲烷反應,，且通過設計折板使反應室內自動形成液體內循環(huán)，保證顆粒污泥處于膨脹流化狀態(tài),，提高泥水間的傳質作用,。我課題組已根據(jù)氣液流場模擬的實驗得到結構設計參數(shù)并已加工生產。本文作者以屠宰廢水為處理對象,，研究本反應器處理中高濃度有機廢水的可行性,。

2、材料與方法

2.1 實驗裝置

多段內循環(huán)厭氧反應器由有機玻璃制成,，垂向圓柱形，總規(guī)格為800mm×4000mm(φ×H),，其有效容積為1.75m3,，內部設置3個反應室，由上至下分別為產酸反應室(反應室),、產氫產乙酸反應室(第二反應室)和產甲烷反應室(第三反應室),，有效容積比為1∶1∶1.5,，且各段反應室的上部設置廢水取樣口，底部設置污泥取樣口,。各段反應室的頂部都帶有微孔曝氣盤,，裝置頂部有排氣口。本裝置的結構已根據(jù)氣液流場模擬的結果進行了優(yōu)化,。實驗裝置示意圖見圖1,。

2.2 廢水水質

試驗原水取自深圳市某屠宰場，進水COD濃度分布在800~3500mg/L之間,，波動性較大,。由于對COD去除效果的評價是本試驗的重要參數(shù)，因此在試驗的特定階段內利用稀釋法保持COD濃度接近,。

2.3 接種污泥

接種污泥取自該屠宰場的污泥濃縮池,。接種污泥體積按照反應器有效體積的50%來計算，,、二,、三反應室接種的污泥體積分別為0.25、0.25和0.38m3,。

2.4 水質分析

測定各反應室的COD,、pH、溫度,、VFA和收集產氣量,。COD：zhonggesuanjia法；pH：便攜式pH計,；溫度：溫度計,；VFA：蒸餾法；氣體：濕式氣流計,。

2.5 試驗方法

厭氧反應器的試驗分三階段,。階段采用低負荷啟動，控制COD容積負荷為0.5kgCOD/(m3?d),；啟動成功后,，進入第二階段，通過降低水力停留時間提高COD容積負荷,，從而確定佳水力停留時間,；第三階段，在一定水力停留時間下計劃性地提高進水COD濃度,，同時測定各反應室的COD去除率,、VFA及產氣量。

3、結果與分析

3.1 啟動階段

啟動階段溫度分布在36~38℃,，控制總進水COD濃度為1000mg/L,，HRT為48h，COD容積負荷為0.5kgCOD/(m3?d),，連續(xù)運行16d,。圖1是啟動期間COD每天的總去除率情況。在前3天,，COD總去除率低于40%,，考慮到水力停留時間長，污水有機物可能被污泥物理吸附,、截留,，可以推斷反應器厭氧效果幾乎為零。隨著啟動時間的延長,，COD總去除率逐漸增加,，到了啟動期的第9天，COD總去除率達到了60%,，隨后幾天COD總去除率提高的幅度增加,，第14天去除率達到75%，并且增長呈緩慢趨勢,，到第16天去除率達到83%,。考慮到,，在低負荷的環(huán)境下,，厭氧微生物可以利用的有機物有限，且由于長時間的水力停留時間可能無法提供有效的水力攪動的作用,，容易導致污泥堆積沉降,。因此在16天后停止低負荷環(huán)境運行反應器，即進入第二階段,。

3.2 不同水力停留時間對COD去除率的影響

控制總進水COD濃度為1000mg/L,，逐步減少HRT，HRT分別為35,，30,，25，20,，15和12h,，對應的COD容積負荷分別為0.69，0.80,，0.96,，1.21，1.58和2.0kgCOD/(m3?d)。本研究階段溫度分布在36~38℃內,，每2天測定一次COD。經統(tǒng)計,，HRT為35h,，COD容積負荷0.69kgCOD/(m3?d)時，共運行24天,，COD總去除率由33%提高到81%,，且仍然有上升的趨勢，因此從25天開始將HRT減少至30h,，由于進水量的突然增大,，厭氧微生物適應性較弱，使得在前幾天COD去除能力降低到60%以下,，隨著時間的延長,，厭氧微生物又恢復較強的活性，經過22天的運行時間,，COD總去除率達到了88%,。隨后，進一步將HRT降低至25h,，本階段反應器共運行22d,，在第22d時COD總去除率達到了91%，相比HRT=30h,，該階段對應的COD去除率的增長速率明顯較快,，這可能是由于較高的水力負荷，創(chuàng)造了較好的流態(tài),，為厭氧污泥與污水的充分接觸提供了基礎,。當HRT突然縮短至20d，容積負荷為1.2kgCOD/(m3?d)時,，COD去除率也驟減至76%,，相比前幾個階段，此時的厭氧污泥抗沖擊能力明顯加強,，且COD去除率能夠穩(wěn)定達到93%,。為了進一步驗證較高的水力負荷有利于反應器的運行，將HRT減少至15h,，此時出現(xiàn)了相反的實驗現(xiàn)象,，COD去除率降低到75%，且去除率不穩(wěn)定,。當HRT降低到12h時,，COD去除率進一步降低且逐漸下降，這說明該水力負荷下已不適合反應器的運行，結合現(xiàn)場實際情況,，當HRT=12h時,，反應器的出水攜帶了部分污泥，說明反應器存在污泥流失的現(xiàn)象,。