孫寶盛，潘艷艷，邢國平，楊秀文，齊庚申，閻 玲
（天津大學建筑工程學院，天津 300072）

　　摘要：2，3-二甲基苯胺不易被生物降解，采用缺氧反應器預處理2，3-二甲基苯胺廢水，廢水中的揮發性脂肪酸（VFA）、BOD與COD比值增加，說明缺氧反應器能夠將難降解的有機物轉變為易生物降解的有機物。停留時間以6h左右為宜。
　　關鍵詞：2，3-二甲基苯胺廢水；缺氧反應器；生化處理；廢水處理
　　中圖分類號：X783
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455(2001)05-0023-03

A Study of Pre-treatment of 2,3-Dimethylandine-Containing
Wastewater by Anoxic Baffled Reactor
SUN Bao-sheng，PAN Yan-yan，XING Guo-ping，YANG Xiu-wen，QI Geng-shen，YAN Ling
（School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

　　Abstract:2，3-dimethylaniline cannot be easily biodegraded．An anoxic baffled reactor was used in the pretreatment of 2，3-dimethylaniline-containing wastewater．The content of volatile fatty acid（VFA）and the BOD to COD ratio in the wastewater were both increased，which means that anoxic baffled reactor can convert the or ganism which is hardly degradable into a biodegradable organism．
　　Key words：2，3-dimethylaniline-containing wastewater；wastewater treatment；anoxic baffled reactor；
biochemical treatment

　　2，3-二甲基苯胺（2，3-Dimethylaniline）是一種環狀結構、有毒且不易降解的苯環有機物，微溶于水，溶于醇及醚。在甲滅酸生產過程排出的廢水中，含有大量該物質。本試驗用缺氧反應器預處理甲滅酸廢水，使其經過酸化作用，分解成易降解產物，改善其可生化性，然后再進行好氧處理，達到凈化目的。

1 試驗裝置

　　缺氧反應器的有效水深為1.06m，有效容積190L。反應器的外表面由有機玻璃制成，內設置有垂直折板，將其分成三個隔室。除第一隔室外，第二、三隔室均由上行室和下行室組成。每個隔室內都放置一定量的填料，填充比依次沿水流的方向遞減，分別為61％，58％和37％。
　　在處理污水的過程中，缺氧反應器內形成了一種底部是污泥床，上部是過濾裝置的體系。當污水進入反應器后，在擋板的作用下，沿折板作上下繞流，廢水中的有機物被生物膜和懸浮態的活性污泥吸附并分解。由于填料的阻擋，微生物被有效地截留在反應器內，因此反應器內污泥濃度比較高，固體停留時間較長。懸浮填料還起了部分三相分離器的作用，在反應器的底部，基本上處于厭氧狀況，從而產生了甲烷氣體，氣泡在上升的過程中，與填料撞擊而分離逸出反應器。
　　與其它厭氧工藝相比，缺氧反應器結構簡單，不需設三相分離器，反應器內水力條件好，容積利用率高啟動時間短，運行管理比較方便。本實驗采用好氧預掛膜和快速排泥法相結合的方法進行掛膜^[1]。
　　試驗條件：
　　流量20～60L/h，進水COD125～770mg/L，水力停留時間3.17～8h，容積負荷0.45～2.75kgCOD/(m³·d)，水溫19～32℃。

2 試驗結果

2.1 揮發性脂肪酸（VFA）
　　在缺氧反應器中主要進行的是基質的水解酸化反應，當含有2，3-二甲基苯胺的廢水進入反應器后，在微生物的作用下，使苯胺分子中的苯環還原或斷裂。通過測定反應器進出水中VFA濃度的變化就能大致判斷酸化反應進行的效果，進出水VFA的差異越大，說明反應器內水解酸化程度越好。同類有機物中，分子量小的比分子量大的容易水解，直鏈結構的分子比支鏈結構的分子容易水解，單環化合物比雜環化合物容易水解^[2]。
　　試驗表明，經過缺氧反應器后，揮發性脂肪酸的濃度有所提高，進水VFA平均為190mg/L，出水VFA為300～540mg/L。隨著容積負荷的增高，缺氧反應器出水的揮發性脂肪酸濃度也增高，如圖1所示。這是因為在較高容積負荷下，有機物分解產生的揮發酸的量大于低容積負荷下產生的量。
2.2 水力停留時間（HRT）
　　水力停留時間是控制反應器運行的重要參數，對于單純以預處理為目的的缺氧反應器，提高水力停留時間，使基質與微生物接觸的時間增長，溶出COD的濃度就越高，即處理效率也越高，當進水COD≈300mg/L，HRT從3.17h增加到8.84h時，出水COD去除率由20.19％提高到34.52％。但是當停留時間在6.3h以上時，COD去除率變化不大，即使再增加停留時間，去除率的提高也有限，見表
1。其原因與缺氧反應器中該階段的去除機理有關，在這一階段主要是大分子的有機污染物在細菌胞外酶的作用下分解成小分子有機污染物，如有機酸等，污染物只是在形式和質上發生了變化，而在數量上變化較小^[3]。但是對于缺氧-好氧生物處理工藝來說，水力停留時間盡管因處理污水的種類而不同，但其缺氧段的HRT也不宜太長。
2.3 BOD₅與COD

表1 水力停留時間對COD去除的效果 停留時間/h 進水/(mg·L^-1) 出水/(mg·L^-1) 去除率/％ 3.17 320 250 21.9 4.00 295 220 25.4 5.00 300 200 33.3 6.30 290 185 36.2 8.00 295 190 35.6 9.00 300 200 33.3

　　BOD₅與COD的比值是評價廢水可生化性的一個重要指標，比值越高，可生化性越好。在傳統活性污泥法及厭氧發酵過程中，BOD₅的去除率高于COD的去除率；在缺氧反應器預處理2，3-二甲基苯胺廢水的試驗中，缺氧反應器內COD的去除率卻高于BOD₅的去除率。這是由于缺氧反應器在去除易降解有機物的同時，對難降解或大分子有機物，只是將有機物的形態加以改變。對于苯胺廢水，只是將苯環還原或斷裂，使之成為易降解或小分子物質，時化性得以改善。2，3-二甲基苯胺廢水的BOD₅/COD約為0.49，經過6h缺氧處理后，出水的BOD₅/COD約為0.64（見表2），可生化性大大提高，這更有利于后續的好氧處理。

表2 改善2，3-二甲基苯胺廢水可生化性實驗數據 進 水 出 水 COD/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) BOD₅/COD COD/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) BOD₅/COD 431 180 0.42 304 194 0.64 703 280 0.40 460 264 0.57 697 414 0.59 553 410 0.74 648 312 0.48 444 303 0.68 794 450 0.57 726 427 0.59 注：反應時間為6h

3 生物相分析

　　在缺氧反應器中存在著上向流和下向流兩種流態，上向流的流態接近于推流，縱向混合不明顯；下向流的流態接近于完全混合，在該隔室內，生物量在上、中、下部基本相近。上向流的反應室中，微生物以填料間的絮聚形式為主；而在下向流的反應室中，微生物幾乎全部以附著在填料表面的生物膜形式存在，主要是夾雜有絲狀菌的菌膠團，其中又以厭氧菌和兼性菌為主。有時也能觀察到極少量的原生動物，如不活躍的鐘蟲、小細菌和絲狀菌。
　　由于在缺氧反應器內存在著幾個獨立的反應室，因此每個反應室內生長著與環境條件一致的生物群落，其種群分布隨反應器中水流的方向逐漸變化，如在第一隔室的底部（進水口），發酵細菌和產酸菌的比例最大。運行初期，由于缺氧反應器底部處于厭氧狀態，污泥顏色為墨黑色，并伴有較小的顆粒污泥。同時，借助懸浮填料的截留作用，可以有效地防止絲狀菌引起的污泥膨脹，從而增加反應器的運行穩定性。

4 結論

　　（1）當進水COD≈300mg/L，HRT從3.17h增加到8.84h時，經過缺氧反應器后，揮發性脂肪酸的濃度提高，進入VFA平均為190mg/L，出水VFA為300～540mg/L。
　　（2）缺氧反應器中主要進行的是水解酸化反應，將難降解的有機物轉變為易生物降解的有機物，為后續的好氧處理提供方便。
　　（3）2，3-二甲基苯胺廢水的BOD₅/COD約為0.49，經過6h缺氧處理后，出水的BOD₅/COD約為0.64。
　　（4）缺氧反應器為由呈懸浮態和附著態的生物組成的復合型反應器。

參考文獻：
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[3]趙金輝，趙志耀．厭氧-水解反應器穩定運行的試驗研究[J]．環境科學，1999，20(3)：75～78．

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作者簡介：孫寶盛（1957～），男，1981年畢業于天津大學環境工程專業，副教授，現從事環境工程教學與科研工作。