牛櫻¹，陳季華²
（1.廣州市政工程設計研究院，廣東 廣州 510060；2.東華大學，上海200051）

　　摘　要：采用兼氧—好氧工藝對香料廢水進行處理，研究水力停留時間、進水濃度、有機負荷對處理效率的影響。試驗結果表明，在常溫下，經過兼氧一好氧處理后，出水CODcr濃度為150mg/L，BOD₅為25mg/L，色度降解到64倍，去除率分別達到97％，99.2％和99.7％。
　　關鍵詞：香料廢水；廢水處理；兼氧；好氧；氧化溝；生物接觸氧化
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455 （2002）0－0027－03

Experimental Studay on the Treatment of Perfume Wastewater with Facultaive-Aerobic Process
NIU Ying1, CHEN Ji-hua2
(1. Guangzhou Municipal Engineering Dsign and Research Institute, Guangzhou 510060, China; 2. Donghua University, Shangai 20051, China)

　　Abstract:Perfume wastewater was treated with facultative-aerobic process. Factors that influence treatment efficiency such as water retention time, pollutant concentrations of influent and loading of organic substances were studied. The results show that COD is 150mg/L, BOD₅ is 25mg/L and color index is 64 after facultativeaerobic treatment at room temperature. The removal efficiency is 97%, 99.2% and 99.7% respecively.
　　Key words:perfume wastewater; wastewater treatment; facultative; aerobic; oxidation ditch; biological contact oxidation

　　兼氧—好氧組合處理工藝是近幾年來發(fā)展的新工藝。本文應用兼氧—好氧工藝處理香料廢水，對其凈化功能及運行規(guī)律進行了實驗研究。

1 試驗方法

1.1 廢水水質
　　本研究所用的香料廢水取自某香料廠，該廠主要以愈創(chuàng)木酚，對亞硝基—N，N—二甲基苯胺和甲醛縮合的方法生產香蘭素，由于生產工藝復雜，產生廢水濃度高，且含有苯胺、硝基苯等難降解物質。其水質情況見表1。

表1 試驗進水水質 pH 色度/×10⁴倍 SS/（mg.L^-1) NH₃-N/（mg.L^-1) CODcr/（mg.L^-1) BOD₅/（mg.L^-1) ＜1 2-3 ＜200 100-150 9000-20000 1800-4500

1.2 試驗流程與裝置
　　試驗流程裝置如圖1所示。

　　試驗中兼氧反應器采用上流式兼氧濾池，內掛盾式纖維填料，填料的比表面積為2472m2/m³，底部設有漿板式攪拌器，緩慢攪拌，在溶解氧小于0.5mg/L的同時保證水質均勻。二級好氧工藝采用氧化溝與生物接觸氧化池相結合的工藝，已達到深度處理的目的。最終處理出水部分回流，以降低進水濃度，減輕兼氧反應器的有機負荷。沉淀池中的污泥回流到兼氧反應池中進行水解酸化，可減少剩余污泥量。

2 生物膜的培養(yǎng)與馴化

2.1 兼氧反應器的污泥接種與馴化方法
　　兼氧池中的菌種主要以兼性的水解菌和產酸菌為主，接種污泥取自上海某乳品廠的消化污泥與被單廠的厭氧污泥。兩種污泥混合后，向兼氧池中加人50L混合污泥作為菌種，其污泥濃度為38g/L。馴化時采用間歇進水，每24h加入8L1：5稀釋的香料廢水，同時配置一定濃度的營養(yǎng)鹽，以利于微生物的生長。在兼氧池的底部慢速均勻攪拌，使廢水和污泥能夠充分混合。通過調節(jié)轉速，保持水中溶解氧的濃度在0－0.5mg/L左右。兩個月后，在填料上可看到結構較為密實的生物膜，鏡檢可看到較為明顯的菌膠團附著在填料上。反應器中一部分污泥上浮形成一層高濃度的泥層覆蓋，自然隔絕空氣，溶解氧含量基本為0mg/L。
2.2 好氧池的污泥接種與馴化方法
　　實驗中的菌種取自上海市某污水廠曝氣池的回流污泥，接種污泥濃度為18g/L，接種量為40L。在培養(yǎng)馴化期間，進水先采用1：5比例稀釋的厭氧出水，并加入一定量的葡萄糖、淀粉和磷酸二氫鉀，保證配水中的w（BOD5）：w（N）：w（P）=100：5：1，以滿足微生物的生長，使反應器盡快啟動。馴化期間每24 h換30L水，逐漸減少葡萄糖和淀粉的投加量，并在配水中逐步提高厭氧出水的比例，直至進水CODcr為1500mg/L左右。
　　運行兩周后，填料上可觀察到灰黑色的生物膜，鏡檢發(fā)現較為明顯的菌膠團，有活躍的原生動物，主要是鐘蟲、等枝蟲等。此后改為動態(tài)培養(yǎng)，兩周后，污泥呈灰褐色，結構較為密實，鏡檢可見到少量的后生動物，主要是線蟲。

3 試驗結果及分析

3.1 兼氧反應器處理效果的研究
3.1.1 水力停留時間對處理效率的影響
　　水力停留時間（HRT）主要取決于廢水的性質，其生物降解的難易程度不同，所需的時間也不同[1]。香料廢水的水質比較復雜，有機物的各種鍵斷裂所需的時間不同，例如雙鍵的斷裂時間就大于甲醇的降解時間。從香料廢水進行馴化實驗研究的結果來看，廢水在該反應器的水力停留時間應大于24h。為了求得合理的停留時間，進行了5種不同停留時間的試驗，分別按36h、48h、60 h、72h、和96h運行，每個工況進行10d，得出出水水質與HRT的關系，如圖2所示。

　　圖2中可以看出當 HRT小于60h時，CODcr去除率隨HRT的增加而顯著增加，但當HRT大于72h時變化不大，即使大幅增加HRT，CODcr去除率的提高也不明顯。如果停留時間小于36h，凈化效果較差，這是由于在水解酸化階段主要是大分子有機物在細菌胞外酶的作用下分解成小分子有機污染物，污染物只是在形式上發(fā)生了變化，而在數量上的變化較小。因此系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，兼氧反應器的停留時間控制在48h。
3.1.2 負荷對處理效果的影響
　　有機負荷是反映兼氧反應器效能的一項重要指標，試驗中綜合水力停留時間和進水濃度的影響，就不同有機負荷對兼氧反應器對CODcr的去除率和出水水質的影響進行了研究。
　　從圖3、圖4可以發(fā)現，隨著有機負荷的增加，CODcr去除率也隨之增加，當容積負荷為0.75kg［CODcr］/（m³·d）、污泥負荷為0.18kg［CODcr］/（kg［VSS］·d）時，CODcr的去除率可達70％。但當超過一定的限度時，降解效果會大幅下降，說明了兼氧工藝有著較好的抗負荷能力，因為隨著有機負荷的升高，水力停留時間的逐漸縮短，導致反應器中上升流速加大，使污泥和有機物能充分混合和接觸，改善了水力條件，提高CODcr去除率。但當超過其極限時，將會嚴重破壞微生物的降解機能，甚至會導致污泥腐化解體[2]。因此，保持較長的水力停留時間和較低的有機負荷有利于提高香料廢水的兼氧處理效果。

3.2 厭氧出水水質對好氧處理系統(tǒng)處理效率的影響
　　由于香料廢水水質水量變化大，廢水通過兼氧反應器后，出水水質也會產生一定的波動。從圖5可以看出，氧化溝和生物接觸氧化池組成的二級好氧處理系統(tǒng)抗沖擊負荷的能力很強，在正常運行時厭氧出水CODcr在 1000－1200mg/L，BOD5在250－350mg/L之間，通過好氧處理后，出水CODcr可在120－180mg/L，BOD₅在20－30mg/L之間，去除率為85％－90％，隨著進水濃度的逐漸提高，其出水水質基本保持穩(wěn)定，去除率有所提高。當厭氧出水CODcr的濃度上升為2000mg/L以上時，CODcr的去除率仍可達70％－75％。說明整個好氧處理系統(tǒng)具有很高的操作彈性。

3.3 色度的去除
　　香料廢水的原水色度極高，混合液的色度達3×10⁴倍左右，通過實驗可以發(fā)現，經過兼氧—好氧工藝處理后，色度的去除率達99％以上，特別是廢水通過兼氧反應器后，色度的去除率達96％以上。在兼氧或厭氧條件下，色度的去除率遠遠高于好氧條件下的色度去除率，這可能是由于厭氧代謝中特殊的先還原后氧化的反應，使發(fā)色基團的結構發(fā)生改變而利于脫色降解^[3]，在一般的好氧生物處理中，氧化代謝處于主導地位，而某些發(fā)色基團對氧化作用具有較強的抵抗能力，所以在好氧條件下色度去除率要小于厭氧條件下的去除率，厭氧出水中未能脫去的發(fā)色基團在后續(xù)好氧處理中的氧化溝中厭氧段可進一步去除。
3.4 運行結果
　　試驗經兩個月的穩(wěn)定運行后可以發(fā)現，香料廢水采用兼氧-好氧工藝處理后，降解效果明顯，出水大部分指標可達到國家規(guī)定的污水二級排放標準（GB8978－1996）。處理效果見表2。

表2 兼氧—好氧工敢處理香料廢水試驗結果 色度/倍 SS/（mg.L^-1) NH₃-N（mg.L^-1) CODcr/（mg.L^-1) BOD₅/（mg.L^-1) 進水濃度 2×10⁴-3×10⁴ ＜200 100-150 9000-20000 1800-4500 出水濃度 64-128 30 65 120-150 20-30

4 結論

　　①采用兼氧一兩級好氧工藝處理后，香料廢水中有機物得到了有效的降解，從出水上看，CODcr濃度為150mg/L，BOD5為25 mg/L，色度降解到64倍，去除率分別達到97％，99.2％和99.7％。
　　②在兼氧或厭氧條件下，色度的去除率遠遠高于好氧條件下的色度去除率，香料廢水通過兼氧反應器后，色度的去除率可達96％以上。
　　③兼氧-好氧工藝處理香料廢水充分發(fā)揮厭氧、兼氧和好氧微生物各自的優(yōu)勢，結合厭氧處理和好氧處理兩者的優(yōu)點，是一種高效率、低能耗、運行管理方便、經濟可行的生物處理方法。處理類似香料廢水這樣的高濃度有機廢液，兼氧—好氧工藝具有較為廣闊的應用前景。

參考文獻：

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　　[2] R BORJA.Influence of different aerobic pretreatments on the kinetic of olive mill wastewater[J].Water Research，1995，29（2）：489—495.
　　[3] Benitez.F J.Aerobic and anaerobic purification of wine distillery wast6water in batch reactors[J] .Chemical Engineering and Technology,1999，(2)：165—172.

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　　作者簡介：牛櫻（1974—），女，助理工程師，碩士，研究污水處理。