劉鋒 馬三劍 吳建華 郭維華
（蘇州城建環(huán)保學院環(huán)保應(yīng)用技術(shù)研究所）

　　廢水的厭氧生物處理受到許多因素的影響，一般可把這些因素分為設(shè)計因素和環(huán)境因素兩大類。前者包括采用的反應(yīng)器類型、操作單元的選擇及排列方式、預處理的方式、負荷、水力停留時間、菌種污泥的選用等等，后者則側(cè)重以微生物學角度對厭氧過程加以考慮，影響厭氧過程的環(huán)境因素包括溫度、pH值、堿度、營養(yǎng)、氧化還原電位以及毒性、可降解性等廢水特征，它是影響厭氧處理的關(guān)鍵因素，是決定設(shè)計因素的依據(jù)。因此要更好地了解和應(yīng)用厭氧工藝，必須深入了解影響它的環(huán)境因素。以上各環(huán)境因素，在污水厭氧處理中較普遍存在且影響較大、不易控制的是溫度因素。
　　各種微生物都只有在各自所適宜的溫度下才能正常生長。根據(jù)微生物生長的適宜溫度范圍，習慣上將微生物分為三類。
　　（1）嗜冷微生物，生長溫度5～20℃；
　　（2）嗜溫微生物，生長溫度20～45℃；
　　（3）嗜熱微生物，生長溫度45～75℃；
　　相應(yīng)地，厭氧廢水處理也可分為低溫、中溫和高溫三類，其溫度范圍與上述細菌生長溫度范圍相對應(yīng)。同時，針對各種不同的廢水，用厭氧處理時又有各自的最佳適應(yīng)溫度。[1]
　　目前，使用得較廣也較成功的厭氧處理多是在中溫下運行（即中溫厭氧），一般來說，溫度越高，厭氧菌代謝過程越快，相應(yīng)的污泥活性越強（溫度每升高10℃，生物的反應(yīng)速度就增加一倍[2]），但對于中溫細菌存在一溫度上限，超過此溫度上限，細菌就會活性降低，甚至失活。因此，我們在利用厭氧進行廢水處理時，既要盡可能地增加反應(yīng)器的溫度，但又不致于使厭氧污泥的活性受到影響。為了在這兩者矛盾之間尋找一中溫厭氧最佳運行點，利用中溫厭氧顆粒污泥進行實驗，以測定中溫厭氧污泥在一定條件下的最佳運行溫度和最高允許運行溫度。

1 實驗內(nèi)容

　　本實驗采用的實驗設(shè)備為水浴加熱的UASB系統(tǒng)。主要處理裝置UASB反應(yīng)器有效容積為3L，上有2L的三相分離區(qū)，它的內(nèi)徑為94mm，總高度為720mm，整個系統(tǒng)的安裝流程見圖1。

　　實驗污泥取自某檸檬酸廠污水處理UASB反應(yīng)器中1.5m高處的厭氧顆粒污泥，污泥顆粒呈橢圓形，棕褐色，粒徑為2～4mm。先在UASB反應(yīng)器中加入1.6L顆粒污泥，作為接種污泥，注滿水，控制溫度在37±1℃恒溫下操作，用白糖所配制成的溶液（COD為5000mg/l）作為營養(yǎng)物培養(yǎng)16天，進行污泥的篩選，之后一周時間用低濃度的酒精廢水（COD為3000mg/l）作為進水，對污泥進行馴化培養(yǎng)，用蠕動泵把酒精廢水和一些平衡營養(yǎng)物質(zhì)及堿加到反應(yīng)器中。穩(wěn)定后反應(yīng)器進水的CODCr升到5000mg/l，這一濃度始終保持到實驗結(jié)束。實驗對進水的pH值進行調(diào)節(jié)，采用碳酸氫鈉溶液做為緩沖液調(diào)節(jié)進水的pH值為7～7.5左右，反應(yīng)器容積負荷為15kgCODCr/m3.d，進水量為3L/d，水力停留時間24h。反應(yīng)器的設(shè)計和水質(zhì)分析方法及微生物產(chǎn)氣分析用比較常見的方法，進水用蠕動泵（HL—2型）控制，BSD—0.5型濕式氣體流量計記錄產(chǎn)沼氣量，用溫度控制儀（WMZK—02型）控制水浴溫度，電加熱器（1000W）進行加熱，pH—2C型精密酸度計測pH值。
　　實驗溫度從37℃開始，每次升溫以2℃為基準，升溫后反應(yīng)器運行至少5天，待出水CODCr去除率、產(chǎn)氣率趨于穩(wěn)定后再升溫，進水濃度保持不變。

2 實驗結(jié)果

　　整個實驗進行了85天，表1列出了實驗的進水負荷、溫度變化、去除效率和產(chǎn)氣率的變化情況。

表1 UASB實驗時間、溫度、去除率、產(chǎn)氣率 天數(shù)[d] 溫度[℃] 負荷[gCODCr/l.d] 去除率[%] 產(chǎn)氣率[m3/kgCOD去除] HRT[h] 1～13 37 5 93 0.51 24 14～21 37 3 91 0.44 24 22～33 40 5 89 0.50 24 34～40 42 5 94 0.52 24 41～48 44 5 85 0.40 24 49～62 46 5 70 0.34 24 62～72 48 5 50 0.22 24 73～85 50 5 20 0.14 24

　　進水溫度、COD去除效率、產(chǎn)氣率與實驗時間的關(guān)系見圖2～4。
　　實驗開始13天全部用糖配成5000mg/l的溶液，作為進水，CODCr去除效率維持在93%左右，表明實驗所用厭氧污泥活性很好。從第14天起用一周時間加入低濃度酒精（濃度為3000mg/l）原水，對污泥進行馴化，第22天后全部用酒精廢水（濃度為5000mg/l）作為進水，待CODCr去除率及產(chǎn)氣率穩(wěn)定后，開始升溫，每次只升高2℃，直至溫度升到50℃后，反應(yīng)器去除效率降至20%，認為污泥已失活，實驗停止。

3 結(jié)果分析

3.1溫度對CODCr去除率的影響
　　從圖2可看出，溫度在37～42℃之間時，厭氧污泥受溫度的變化影響較小，在溫度改變時，只需短時間的適應(yīng)期，即可恢復原活性，其至有可能去除效率會更高。但我們認為，對于不同的廢水，不同的廠家，所能提供的廢水厭氧處理的條件不同，因此，在厭氧反應(yīng)器調(diào)試運行中，應(yīng)采取不同的運行溫度，取得各自的最佳運行條件，最好不超過40℃。在溫度超過42℃時，溫度再升高，反應(yīng)器的COD去除效率呈直線下降，至50℃時，只有20%，厭氧污泥失去活性。
3.2溫度對產(chǎn)氣率的影響
　　從圖5可看出，厭氧污泥的產(chǎn)氣率在37～42℃內(nèi)，隨溫度的升高而增加，由0.44m3/kgCOD去除增加到0.52m3/kgCOD去除，表明當溫度升高時，厭氧污泥的活性有所增強，對有機物的降解也越快，厭氧反應(yīng)的各個過程都銜接較好，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)沒有揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的積累，反應(yīng)器的抗負荷沖擊能力也可較強。
3.3污泥生物相
　　厭氧反應(yīng)器內(nèi)的厭氧污泥是一生物鏈，一般包括三類細菌：水解酸化細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌、產(chǎn)甲烷細菌等，還有一些其它雜菌，各種微生物之間的生長是相互影響、相互制約的，只有生物鏈中各類細菌都能正常生存，污泥的活性才能保持，反應(yīng)器也才能正常運行。對于每種細菌，其所適應(yīng)的最佳溫度一般不同，而且各自的適宜溫度變化范圍極小（一般只有2～4℃）。因此，對于中溫厭氧污泥的最高適宜生長溫度，也同時受到污泥中其它類細菌所能承受的最高溫度的制約。從本實驗可得知，雖然中溫厭氧細菌正常生長所能達到的最高溫度為45℃，但實驗中所能達到的溫度只有42℃，這也正是受到各種細菌的相互制約所引起的。

4 結(jié)論

　　（1）對于中溫污泥，當溫度在37～42℃間運行較穩(wěn)定，特別是溫度為42℃時CODCr有最大的去除效率94%。
　　（2）在每一次的升溫開始階段產(chǎn)氣率會下降，運行一段時間后，趨于平衡，這表明產(chǎn)甲烷細菌對溫度變化很敏感，需要一定的適應(yīng)階段。
　　（3）當溫度大于42℃時，CODCr的去除效率幾乎沿直線下降，溫度達到50℃時，CODCr的去除效率只有20%以下，產(chǎn)氣率也最終減至趨于零，污泥無活性。
　　（4）雖然中溫厭氧在42℃時有最大的去除效率，但當一超過此溫度時，細菌很容易失活，非常難控制，運行不能穩(wěn)定，因此，建議中溫厭氧反應(yīng)器運行的最佳運行溫度為38～39℃。

參考文獻

　　1．賀延齡，廢水的厭氧生物處理[M]，北京：中國輕工業(yè)出版社，1998，16～171
　　2. 張希衡，廢水的厭氧生物處理工程[M]，北京：中國環(huán)境科學出版社，1995，35～318