ABR-SBR組合反應(yīng)器處理合成制藥廢水的研究
ABR、SBR的出水的pH值均比較穩(wěn)定，生活污水培養(yǎng)期ABR出水pH平均值為6.4，SBR出水平均為8.1。加入合成制藥廢水后，ABR出水pH平均值6.9，比同時期ABR進水的pH值低，是由于發(fā)生了厭氧的水解酸化作用。SBR出水pH平均值為8.4，也隨ABR進水pH值的升高略有升高。
總體來看，三者的pH值都較為穩(wěn)定，波動不大，這就可以為微生物的生長繁殖和代謝提供穩(wěn)定的環(huán)境，同時穩(wěn)定的監(jiān)測數(shù)據(jù)也可說明微生物活動穩(wěn)定，一定程度上可以反映了ABR-SBR組合工藝運行穩(wěn)定。
培養(yǎng)期組合反應(yīng)器的運行結(jié)果
污泥培養(yǎng)期共進行了60d左右，進水COD濃度控制在300～400mg/L。流量為2～8L•h-1，每次試驗次數(shù)為3天，試驗次數(shù)為6次。實驗結(jié)果如表1所示。
表1培養(yǎng)期ABR-SBR的運行結(jié)果
利用ABR-SBR組合反應(yīng)器處理合成制藥廢水的研究
利用ABR-SBR組合反應(yīng)器處理合成制藥廢水的研究
由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，總的去除率(ABR進水COD值與SBR出水COD值之差和ABR進水COD值之比)最終穩(wěn)定在95%左右，污泥培養(yǎng)成熟。
最佳水力停留時間的確定
污泥培養(yǎng)期COD去除率隨停留時間的變化曲線如圖3。
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圖3培養(yǎng)期ABR反應(yīng)器COD去除率隨停留時間變化曲線圖
由圖3所示，ABR的COD的去除率隨水力停留時間的變化而變化，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，即由26.50%增加到最高值61.88%，隨后又降低到51.90%。去除率的最高值對應(yīng)的水力停留時間是9h，此值即為ABR在處理該合成制藥廢水時的最佳的水力停留時間。
出現(xiàn)上述趨勢是由于水力停留時間的大小直接影響著微生物與廢水作用時間的長短，影響COD的去除率。適宜的停留時間能使廢水與微生物充分接觸，并且能適時的排除微生物的代謝產(chǎn)物，防止某些代謝產(chǎn)物對微生物產(chǎn)生抑制作用。
停留時間過短會因有機負(fù)荷過高而導(dǎo)致去除率下降，處理效果不理想;ABR中停留時間過長會使有機物和微生物不能充分混合接觸，影響處理效果，延長處理反應(yīng)時間，降低處理能力。
最佳曝氣時間的確定
污泥培養(yǎng)期COD去除率隨曝氣時間的變化曲線如圖4。
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圖4培養(yǎng)期SBR反應(yīng)器COD去除率隨曝氣時間變化曲線圖
曝氣反應(yīng)時間是確定SBR反應(yīng)器容積的一個非常重要的工藝參數(shù)。曝氣時間太短，系統(tǒng)中氧供給不足，微生物不能充分分解有機物，影響處理水水質(zhì);曝氣時間太長，會過分消耗水中的有機物，從而影響反硝化脫氮效果，還會引起污泥膨脹，從而造成能量浪費、降低充氧效率，同時也會增大水處理成本，因此應(yīng)當(dāng)在特定的條件下通過試驗找出最優(yōu)曝氣時間。
由圖4可以看出，SBR反應(yīng)器在處理合成制藥廢水時，隨著曝氣時間的推移，COD的去除率表現(xiàn)出明顯的上升趨勢，最高點出現(xiàn)在12h處，考慮到經(jīng)濟性的同時，最終確定了工藝的最佳曝氣時間為12h。
含25%合成制藥廢水的污泥馴化期
此時期，由于高濃度合成制藥廢水的加入使得實驗水樣的入水COD值有所提高，其平均值約為780mg/L。先后通過ABR反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器之后，COD值分別平均降低至420mg/L和34mg/L。出水水質(zhì)穩(wěn)定，滿足國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)(GB21904-2008)COD排放要求。
在混合液馴化的最初階段，ABR反應(yīng)器的COD的去除率是35%左右，比污泥培養(yǎng)后期的50%左右降低了15%，這是由于合成制藥廢水的加入，改變了厭氧微生物原有的生長環(huán)境，廢水中增加了長鏈難降解有機物及對微生物有毒害作用的物質(zhì)，使得微生物短時期內(nèi)活性降低，廢水的COD去除率下降。
馴化一段時間后，微生物逐漸適應(yīng)了新環(huán)境，對制藥廢水的凈化能力逐漸恢復(fù)，在該比例的馴化的后期可以達到40%左右。而SBR運行穩(wěn)定，平均去除率為89.68%，特別是后期，去除率均在90%以上。
當(dāng)ABR出水COD值逐漸增大或有所波動時，SBR出水COD都較小，體現(xiàn)出SBR反應(yīng)器較為優(yōu)秀的抗沖擊能力，保證較高總?cè)コ，見圖5、6。
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圖5含25%合成制藥廢水的污泥馴化期原水、ABR及SBR出水COD變化曲線圖
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圖6含25%合成制藥廢水的污泥馴化期ABR、SBR及總?cè)コ首兓圖
含50%合成制藥廢水的污泥馴化期
隨著所加入合成制藥廢水比例的增大，原水COD值迅速增加至1380mg/L。此時SBR出水依舊保持在較低水平，約為74mg/L。而ABR反應(yīng)器的出水COD卻呈現(xiàn)出上升趨勢，由最初的427mg/L逐步升高至約1000mg/L，反應(yīng)器運行極不穩(wěn)定。
在使用50%的混合液進行馴化時，ABR反應(yīng)器的COD去除率迅速下降，最后穩(wěn)定于26%左右。此階段合成制藥廢水濃度的大幅度提高使得其殺菌性得到更好的體現(xiàn)。部分微生物在高濃度藥水的的沖擊下失去活性，導(dǎo)致ABR反應(yīng)器處理效果未能達到預(yù)期要求。
與此同時，隨著馴化期的延長，SBR反應(yīng)器的去除率依舊保持有較高的穩(wěn)定性，平均可達93%以上。SBR反應(yīng)器的高效性繼續(xù)保證著系統(tǒng)整體運行的效果處于出水達標(biāo)的水平，見圖7、8。
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圖7含50%合成制藥廢水的污泥馴化期原水、ABR及SBR出水COD變化曲線圖
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圖8含50%合成制藥廢水的污泥馴化期ABR、SBR及總?cè)コ首兓圖
結(jié)論
在分析合成制藥廢水水質(zhì)特征及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本實驗采用ABR-SBR組合工藝處理遼源市某藥廠的合成制藥廢水。ABR和SBR均接種長春市西郊污水處理廠曝氣池污泥，以生活污水為處理水樣，采用低負(fù)荷連續(xù)進水的方式進行啟動。
在試驗中，分別考察了ABR和SBR反應(yīng)器在啟動期和馴化期的運行特征，研究了組合工藝處理合成制藥廢水中的COD降解規(guī)律，探索了本實驗條件下組合工藝的最佳運行參數(shù)，從而得出以下結(jié)論:
(1)在本實驗條件下，當(dāng)ABR反應(yīng)器停留時間為9h，SBR反應(yīng)器曝氣時間為12h時，ABR-SBR組合工藝對合成制藥廢水的處理在兼顧經(jīng)濟性的同時，可滿足國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)(GB21904-2008)COD排放要求，約為90mg/L。
(2)在溫度設(shè)定為(35±1)℃的條件下，采用進水濃度為320mg/L啟動時，經(jīng)過22天的培養(yǎng)，ABR反應(yīng)器去除率可穩(wěn)定于55%，最高可達到60.42%。
(3)分別設(shè)置ABR反應(yīng)器停留時間為2、3、4、5、6、8、9、10、12h，通過水力停留時間選擇實驗可得，ABR反應(yīng)器最佳停留時間為9h。此時COD平均去除率可達到61.88%。
(4)ABR反應(yīng)器在停留時間為9h的條件下進行微生物馴化。馴化起步階段采用生活污水∶合成制藥廢水=4∶1的比例進行。合成制藥廢水的加入導(dǎo)致COD去除率急劇下降，最低可達32%。
通過15天的培養(yǎng)，COD去除率可穩(wěn)定于46%。合成制藥廢水中的部分藥物成分具有微生物抑制性，對微生物活性造成影響，降低了COD去除率。隨著進水中合成制藥廢水比例的逐步升高，藥物的生物抑制性表現(xiàn)愈加明顯。此時，COD去除率呈下降趨勢，最低為26%。
(5)SBR反應(yīng)器運行較為穩(wěn)定。當(dāng)處于啟動期時，進水COD濃度范圍為140～220mg/L，去除率穩(wěn)定于90%。當(dāng)處于馴化期時，隨著進水COD濃度的增加，COD去除率呈現(xiàn)上升趨勢，最高可達94.37%。
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