厌氧好氧一体化生物反应器处理发酵废水的研究
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摘要
一体化反应器由于投资少、占地小、管理运行方便等优点而备受青睐。但现有的一体化反应器大都适用于处理中低浓度废水，耐受负荷普遍偏低。本课题研制出新型高效的厌氧好氧一体化生物反应器，旨在通过反应器结构优化、高效微生物载体研制、配合高效微生物菌剂技术处理中高浓度有机废水，实现高效和低耗，降低设备造价，提高反应器运行稳定性。
首先开展了菌剂对废水的适配试验。采用15种不同的微生物菌剂，以葡萄糖配水、中药提取废水、啤酒废水、氨氮配水为基质，分别测定了微生物菌剂的耗氧速率和厌氧比产甲烷速率，以其为指标比较了各菌剂对废水的适配性。根据结果选择活性高的14#、8#、10#菌剂，在试验室进行了菌剂对废水的连续处理试验，取得良好的处理效果，为菌剂在厌氧好氧一体化生物反应器的小试、中试中的应用奠定了基础。
经小试研究后，又对厌氧好氧一体化生物反应器进行了处理发酵废水的中试研究。试验结果表明，反应器启动快，系统有机负荷2.72kgCODm~(-3)d~(-1)时整个反应器去除率保持在84.5％～93.19％，在30多天内一次启动成功。冲击负荷试验中，系统总有机负荷最高可达到8.88kgCODm~(-3)d~(-1)，系统去除率稳定在88.10％～96.88％，说明反应器处理效率高，抗冲击能力强。稳定运行期间，COD去除率可达90％以上，各项指标都能达到国家排放标准。
此外，对反应器配套系统高效菌剂、高分子复合颗粒载体进行了研究。结果显示，菌剂与反应器适配良好，各功能区形成了丰富、高活性的微生物，厌氧区颗粒污泥TS高达83.9gL~(-1)，VS／TS为56.9％～57.4％，比产甲烷活性为280～350mLCH_4gvss~(-1)d~(-1)；好氧区固定化微生物TS高达1.921gL~(-1)，VS／TS为94.02～94.30％。对载体性能的研究表明，此高分子复合颗粒载体密度适中，易于流化，不易流失；粗糙多空，易于挂膜；且无生物毒害作用，稳定安全，是一种优良的生物载体。反应器各功能区对废水的降解过程分析，说明了反应器、菌剂、载体适配良好，在其协同作用下，实现了污染物的高效降解。
The integrated reactors were popular because of their characteristics such as little investment, small occupation of land, convenient of manage and running etc. But the present integrated reactors were mostly applied for treating wastewater of low concentration, the load tolerance was generally on the low side. A new type integrated anaerobic-aerobic bio-reactor was developed, which was conducted to treating organic wastewater of middle or high concentration by optimization of reactor structure, development of efficient microbe carrier and adaptation of high active microbial blends, to achieve high efficiency and low consume, reduce equipment cost, enhance running stabilization of reactor.
The adaptability test of microbial blends on different wastewater was carried on firstly. Oxygen consumption rate and anaerobic specific activity of methane producing of 15 different microbial blends were measured separately taking glucose artificial wastewater, Chinese herb extracting wastewater, brewery wastewater and ammonia nitrogen artificial wastewater as substrate, by which the adaptabilities of different microbial blends to wastewater were compared. According to the results high active microbial blends 14#, 8# and 10# were selected and used in the continuous treatment of wastewater in the laboratory and had obtained good effect, which had laid a foundation for application microbial blends to small scale test and pilot test of integrated anaerobic-aerobic bio-reactor.
After the small scale test, the pilot test of the integrated anaerobic-aerobic bio-reactor treating fermentation wastewater was carried on. The test results showed fast initiation of the reactor. When system organic load reached 2.72 kgCODm~(-3)d~(-1) the COD removal rate of the reactor was stable between 84.5%～ 93.19% and it initiated successfully in more than 30 days at a time. In the load shock test the maximum organic load of system could reach to 8.88 kgCODm~(-3)d~(-1) and the
首先开展了菌剂对废水的适配试验。采用15种不同的微生物菌剂，以葡萄糖配水、中药提取废水、啤酒废水、氨氮配水为基质，分别测定了微生物菌剂的耗氧速率和厌氧比产甲烷速率，以其为指标比较了各菌剂对废水的适配性。根据结果选择活性高的14#、8#、10#菌剂，在试验室进行了菌剂对废水的连续处理试验，取得良好的处理效果，为菌剂在厌氧好氧一体化生物反应器的小试、中试中的应用奠定了基础。
经小试研究后，又对厌氧好氧一体化生物反应器进行了处理发酵废水的中试研究。试验结果表明，反应器启动快，系统有机负荷2.72kgCODm~(-3)d~(-1)时整个反应器去除率保持在84.5％～93.19％，在30多天内一次启动成功。冲击负荷试验中，系统总有机负荷最高可达到8.88kgCODm~(-3)d~(-1)，系统去除率稳定在88.10％～96.88％，说明反应器处理效率高，抗冲击能力强。稳定运行期间，COD去除率可达90％以上，各项指标都能达到国家排放标准。
此外，对反应器配套系统高效菌剂、高分子复合颗粒载体进行了研究。结果显示，菌剂与反应器适配良好，各功能区形成了丰富、高活性的微生物，厌氧区颗粒污泥TS高达83.9gL~(-1)，VS／TS为56.9％～57.4％，比产甲烷活性为280～350mLCH_4gvss~(-1)d~(-1)；好氧区固定化微生物TS高达1.921gL~(-1)，VS／TS为94.02～94.30％。对载体性能的研究表明，此高分子复合颗粒载体密度适中，易于流化，不易流失；粗糙多空，易于挂膜；且无生物毒害作用，稳定安全，是一种优良的生物载体。反应器各功能区对废水的降解过程分析，说明了反应器、菌剂、载体适配良好，在其协同作用下，实现了污染物的高效降解。
The integrated reactors were popular because of their characteristics such as little investment, small occupation of land, convenient of manage and running etc. But the present integrated reactors were mostly applied for treating wastewater of low concentration, the load tolerance was generally on the low side. A new type integrated anaerobic-aerobic bio-reactor was developed, which was conducted to treating organic wastewater of middle or high concentration by optimization of reactor structure, development of efficient microbe carrier and adaptation of high active microbial blends, to achieve high efficiency and low consume, reduce equipment cost, enhance running stabilization of reactor.
The adaptability test of microbial blends on different wastewater was carried on firstly. Oxygen consumption rate and anaerobic specific activity of methane producing of 15 different microbial blends were measured separately taking glucose artificial wastewater, Chinese herb extracting wastewater, brewery wastewater and ammonia nitrogen artificial wastewater as substrate, by which the adaptabilities of different microbial blends to wastewater were compared. According to the results high active microbial blends 14#, 8# and 10# were selected and used in the continuous treatment of wastewater in the laboratory and had obtained good effect, which had laid a foundation for application microbial blends to small scale test and pilot test of integrated anaerobic-aerobic bio-reactor.
After the small scale test, the pilot test of the integrated anaerobic-aerobic bio-reactor treating fermentation wastewater was carried on. The test results showed fast initiation of the reactor. When system organic load reached 2.72 kgCODm~(-3)d~(-1) the COD removal rate of the reactor was stable between 84.5%～ 93.19% and it initiated successfully in more than 30 days at a time. In the load shock test the maximum organic load of system could reach to 8.88 kgCODm~(-3)d~(-1) and the
引文
1 邓荣森，许俊仪．一体化氧化沟城市污水处理技术概览．西南给排水，2001，23(1)：20～26
2 陈坚，任洪强，堵国成，等．环境生物技术应用与发展．北京：中国轻工业出版社，2001
3 郑祥，朱小龙，张绍园，等．膜生物反应器在水处理中的研究及应用．环境污染治理技术与设备，2000，1(5)：12～20
4 张亚雷，赵建夫，吴勇，等．AmOn一体化污水生物处理装置的开发．中国给水排水，2005，21(1)：72～74
5 徐春晖，吕锡武．五箱一体化活性污泥法除磷脱氮性能初步研究．给水排水，2004，30(9)：4～7
6 苏国先，周兴求，伍健东，等．新型高效污水处理设备-集成一体化生物转筒反应器．环境污染治理技术与设备，2003，4(2)：77～80
7 刘旭东，杨正松，张健．A／O一体式曝气生物滤池处理生活污水．工业安全与环保，2002，28(5)：14～17
8 邓荣森，许俊仪，谭显春．城市污水处理与一体化氧化沟技术．给水排水，2000，26(11)：28～31
9 Ng Wun Jern. Aerobic treatment of piggery wastewater with the sequencing batch reactor. Biological Wastes, 1987, 22(4): 285～294
10 K. K. Chin, W. J. Ng, A. N. Ma. Palm oil refinery effluent treatment by sequencing batch reactors. Biological Wastes, 1987, 20(2): 101～109
11 刘永淞．SBR法处理啤酒生产废水．上海环境科学，1991，10(8)：12～16
12 李绍秀，彭勃．SBR法在屠宰废水处理中的应用．给水排水，1997，23(9)：34～36
13 田庆国．SBR系统处理制革污水技术．中国皮革，1996，25(9)：16～18
14 刘延华．间歇式活性污泥法的应用和发展．天津市政工程，1991，(3)：36～40
15 王晋，杨敏．一体式膜生物反应器硝化性能的研究．江苏工业学院学报，2003，15(1)：1～3
16 李红兵，顾国维，谢维民．中空纤维膜生物反应器处理生活污水的特性．环境 科学，1999，20(2)：53～56
17 刘锐，黄霞，钱易，等．一体式膜生物反应器处理生活污水的中试研究．给水排水，1999，25(1)：1～5
18 Tatsuki Ueda, Kenji Hata. Domestic Wastewater Treatment by a submerged membrane bioreactor with gravitational filtration. Water research, 1999, 33(12): 2888～2892
19 Xianghua Wen, Hangjiu Ding, Xia Huang, Ruopeng Liu. Treatment of hospital wastewater using a submerged membrane bioreactor. Pcocess Biochemistry, 2004, 39(11): 1427～1431
20 王敏，雷易．一体式膜生物反应器处理中药废水．中国给水排水，2003，19(12)：88～89
21 孙孝龙，普红平．一体式膜生物反应器(SMBR)处理抗生素废水研究．四川环境，2003，22(5)：12～14
22 张增荣，米晓．浅议一体式膜生物反应器．西南给排水，2004，26(5)：16～19
23 顾国维，何义亮．膜生物反应器在污水处理中的研究和应用．北京：化学工业出版社，2002
24 何蜀炜．一体化污水处理设备的应用．中国环保产业，2002，(3)：36
25 赵艳，赵英武，李风亭．一体化污水处理设备的应用与发展．环境保护科学，2004，30(125)：16～19
26 肖鸿，杨平，郭勇．厌氧-好氧一体化反应器处理高浓度有机废水的运行特性研究．四川环境，2005，24(2)：4～7，10
27 Huang. Jun, Li Yijun, Xue Jia. Research on anaerobic-aerobic bioreactor for S-abscisic acid fermentation wastewater treatment. Completed
28 黄志国．A／O系统在城市和工业污水处理中的运用．福建环境，1995，12(4)：12～13
29 周国成．我国污水处理A／O、A~2／O工艺技术在生物脱氮除磷技术的试验研究、应用与发展．化工给排水设计，1997，(1)：1～11
30 邓荣森，张景波，王涛，等．新型一体化氧化沟工艺及其运行方式的探讨．给 水排水，2002，28(8)：4～7
31 肖隆文，匡敬．开发厌氧／好氧序批式一体化反应器的构想．中国给水排水，2002，18(1)：39～40
32 Daijun Zhang, Peili Lu, Tengrui Long, Willy Verstraete. The integration of methanogensis with simultaneous nitrification and denitrification in a membrane bioreactor. Process Biochemistry, 2005, 40(2): 541～547
33 周琪，顾国维，赵建夫，等．厌氧-好氧一体化净化器处理生活污水的研究．同济大学学报，1995，23(4)：398～402
34 彭宗银．厌氧-好氧一体化生活污水处理装置．重庆环境科学，1999，21(5)：60～62
35 蒋展鹏，钟燕敏，师绍琪．一体化A／O生物膜反应器处理生活污水．中国给水排水，2002，18(8)：9～12
36 姜苏，周集体，郭海燕，等．一体化A／O生物膜法处理生活污水．中国给水排水，2004，20(5)：56～58
37 R. Del Pozo, V. Diez. Integrated anaerobic-aerobic fixed-film reactor for slaughterhouse wastewater treatment. Water Reasearch, 2005, 39(6): 1114～1122
38 蒋展鹏，杨宏伟，孙立新．有机物好氧生物降解性的综合测试评价方法．环境科学，1999，20(6)：10～13
39 魏鹏月，Sung-Nein Lo．废水污泥储存时间对细菌活性的影响．中国造纸，1994，13(3)：24～27
40 Al. eri Pollice, Giuseppe Laera, Massimo Blonda, Biomass growth and activity in a membrane bioreactor with complete sludge retention. Water Research, 2004, 38: 1799～1808
41 何苗，张晓健，顾夏声．杂环化合物好氧生物降解性能的研究．中国环境科学，1997，17(6)：481～484
42 王学川，张铭让，魏玉娟．有机物的生物降解性及其检测．中国皮革，2001，30(23)：30～34
43 余毓馨，吴国庆，孟宪庭．环境工程微生物检验手册．北京：中国环境科学出版社，1990
44 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法(第四版)．北京：中国环境科学出版社，2002
45 黄钧，李毅军，刘东渝，等．三种工业废水颗粒污泥的化学及微生物学组成．应用与环境生物学报，1995，1(3)：252～259
46 黄钧，杨航，李毅军，等．一种用于废水生物处理的载体及其制备方法．申请号200310110842.4，公布时间2005，5，11
47 黄钧，罗明，李毅军，等．一种处理废水的生物反应器．申请号200310110842．4，公布时间2005，6，15
48 孙振龙，陈绍伟，吴志超．一体式平片膜生物反应器处理抗生素废水研究．工业用水与废水，2003，34(1)：33～35，38
49 中国科学院成都生物研究所《沼气发酵常规分析》编写组．沼气发酵常规分析．北京科学技术出版社，1984
50 徐金兰，黄廷林，王志盈．ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性．中国给水排水，2004，20(10)：49～51
51 周洪波，陈坚，任洪强，等．UASB和EGSB反应器中厌氧颗粒污泥生物学特性的比较．应用与环境生物学报，2000，6(5)：473～476
52 尹军，周春生，韩相奎，等。流化式反应器生物膜特性的研究．水处理技术，1995，2(5)：305～308
53 李丽，焦伟堂，冯旭东．外循环三相生物流化床载体挂膜的研究．化工时刊，2005，19(7)：5～8
54 郑礼胜，施汉昌，钱易．内循环三相生物流化床处理生活污水．中国环境科学，1999，19(1)：51～55
55 周平，何嘉汉，钱易．内循环生物流化床反应器载体挂膜特性的研究．环境科学学报．1998，18(1)：68～72
2 陈坚，任洪强，堵国成，等．环境生物技术应用与发展．北京：中国轻工业出版社，2001
3 郑祥，朱小龙，张绍园，等．膜生物反应器在水处理中的研究及应用．环境污染治理技术与设备，2000，1(5)：12～20
4 张亚雷，赵建夫，吴勇，等．AmOn一体化污水生物处理装置的开发．中国给水排水，2005，21(1)：72～74
5 徐春晖，吕锡武．五箱一体化活性污泥法除磷脱氮性能初步研究．给水排水，2004，30(9)：4～7
6 苏国先，周兴求，伍健东，等．新型高效污水处理设备-集成一体化生物转筒反应器．环境污染治理技术与设备，2003，4(2)：77～80
7 刘旭东，杨正松，张健．A／O一体式曝气生物滤池处理生活污水．工业安全与环保，2002，28(5)：14～17
8 邓荣森，许俊仪，谭显春．城市污水处理与一体化氧化沟技术．给水排水，2000，26(11)：28～31
9 Ng Wun Jern. Aerobic treatment of piggery wastewater with the sequencing batch reactor. Biological Wastes, 1987, 22(4): 285～294
10 K. K. Chin, W. J. Ng, A. N. Ma. Palm oil refinery effluent treatment by sequencing batch reactors. Biological Wastes, 1987, 20(2): 101～109
11 刘永淞．SBR法处理啤酒生产废水．上海环境科学，1991，10(8)：12～16
12 李绍秀，彭勃．SBR法在屠宰废水处理中的应用．给水排水，1997，23(9)：34～36
13 田庆国．SBR系统处理制革污水技术．中国皮革，1996，25(9)：16～18
14 刘延华．间歇式活性污泥法的应用和发展．天津市政工程，1991，(3)：36～40
15 王晋，杨敏．一体式膜生物反应器硝化性能的研究．江苏工业学院学报，2003，15(1)：1～3
16 李红兵，顾国维，谢维民．中空纤维膜生物反应器处理生活污水的特性．环境 科学，1999，20(2)：53～56
17 刘锐，黄霞，钱易，等．一体式膜生物反应器处理生活污水的中试研究．给水排水，1999，25(1)：1～5
18 Tatsuki Ueda, Kenji Hata. Domestic Wastewater Treatment by a submerged membrane bioreactor with gravitational filtration. Water research, 1999, 33(12): 2888～2892
19 Xianghua Wen, Hangjiu Ding, Xia Huang, Ruopeng Liu. Treatment of hospital wastewater using a submerged membrane bioreactor. Pcocess Biochemistry, 2004, 39(11): 1427～1431
20 王敏，雷易．一体式膜生物反应器处理中药废水．中国给水排水，2003，19(12)：88～89
21 孙孝龙，普红平．一体式膜生物反应器(SMBR)处理抗生素废水研究．四川环境，2003，22(5)：12～14
22 张增荣，米晓．浅议一体式膜生物反应器．西南给排水，2004，26(5)：16～19
23 顾国维，何义亮．膜生物反应器在污水处理中的研究和应用．北京：化学工业出版社，2002
24 何蜀炜．一体化污水处理设备的应用．中国环保产业，2002，(3)：36
25 赵艳，赵英武，李风亭．一体化污水处理设备的应用与发展．环境保护科学，2004，30(125)：16～19
26 肖鸿，杨平，郭勇．厌氧-好氧一体化反应器处理高浓度有机废水的运行特性研究．四川环境，2005，24(2)：4～7，10
27 Huang. Jun, Li Yijun, Xue Jia. Research on anaerobic-aerobic bioreactor for S-abscisic acid fermentation wastewater treatment. Completed
28 黄志国．A／O系统在城市和工业污水处理中的运用．福建环境，1995，12(4)：12～13
29 周国成．我国污水处理A／O、A~2／O工艺技术在生物脱氮除磷技术的试验研究、应用与发展．化工给排水设计，1997，(1)：1～11
30 邓荣森，张景波，王涛，等．新型一体化氧化沟工艺及其运行方式的探讨．给 水排水，2002，28(8)：4～7
31 肖隆文，匡敬．开发厌氧／好氧序批式一体化反应器的构想．中国给水排水，2002，18(1)：39～40
32 Daijun Zhang, Peili Lu, Tengrui Long, Willy Verstraete. The integration of methanogensis with simultaneous nitrification and denitrification in a membrane bioreactor. Process Biochemistry, 2005, 40(2): 541～547
33 周琪，顾国维，赵建夫，等．厌氧-好氧一体化净化器处理生活污水的研究．同济大学学报，1995，23(4)：398～402
34 彭宗银．厌氧-好氧一体化生活污水处理装置．重庆环境科学，1999，21(5)：60～62
35 蒋展鹏，钟燕敏，师绍琪．一体化A／O生物膜反应器处理生活污水．中国给水排水，2002，18(8)：9～12
36 姜苏，周集体，郭海燕，等．一体化A／O生物膜法处理生活污水．中国给水排水，2004，20(5)：56～58
37 R. Del Pozo, V. Diez. Integrated anaerobic-aerobic fixed-film reactor for slaughterhouse wastewater treatment. Water Reasearch, 2005, 39(6): 1114～1122
38 蒋展鹏，杨宏伟，孙立新．有机物好氧生物降解性的综合测试评价方法．环境科学，1999，20(6)：10～13
39 魏鹏月，Sung-Nein Lo．废水污泥储存时间对细菌活性的影响．中国造纸，1994，13(3)：24～27
40 Al. eri Pollice, Giuseppe Laera, Massimo Blonda, Biomass growth and activity in a membrane bioreactor with complete sludge retention. Water Research, 2004, 38: 1799～1808
41 何苗，张晓健，顾夏声．杂环化合物好氧生物降解性能的研究．中国环境科学，1997，17(6)：481～484
42 王学川，张铭让，魏玉娟．有机物的生物降解性及其检测．中国皮革，2001，30(23)：30～34
43 余毓馨，吴国庆，孟宪庭．环境工程微生物检验手册．北京：中国环境科学出版社，1990
44 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法(第四版)．北京：中国环境科学出版社，2002
45 黄钧，李毅军，刘东渝，等．三种工业废水颗粒污泥的化学及微生物学组成．应用与环境生物学报，1995，1(3)：252～259
46 黄钧，杨航，李毅军，等．一种用于废水生物处理的载体及其制备方法．申请号200310110842.4，公布时间2005，5，11
47 黄钧，罗明，李毅军，等．一种处理废水的生物反应器．申请号200310110842．4，公布时间2005，6，15
48 孙振龙，陈绍伟，吴志超．一体式平片膜生物反应器处理抗生素废水研究．工业用水与废水，2003，34(1)：33～35，38
49 中国科学院成都生物研究所《沼气发酵常规分析》编写组．沼气发酵常规分析．北京科学技术出版社，1984
50 徐金兰，黄廷林，王志盈．ABR中厌氧颗粒污泥的微生物学特性．中国给水排水，2004，20(10)：49～51
51 周洪波，陈坚，任洪强，等．UASB和EGSB反应器中厌氧颗粒污泥生物学特性的比较．应用与环境生物学报，2000，6(5)：473～476
52 尹军，周春生，韩相奎，等。流化式反应器生物膜特性的研究．水处理技术，1995，2(5)：305～308
53 李丽，焦伟堂，冯旭东．外循环三相生物流化床载体挂膜的研究．化工时刊，2005，19(7)：5～8
54 郑礼胜，施汉昌，钱易．内循环三相生物流化床处理生活污水．中国环境科学，1999，19(1)：51～55
55 周平，何嘉汉，钱易．内循环生物流化床反应器载体挂膜特性的研究．环境科学学报．1998，18(1)：68～72
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