劉鋒 馬三劍 吳建華 郭維華
（蘇州城建環(huán)保學(xué)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(jì)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(yù)處理的方式、負(fù)荷、水力停留時(shí)間、菌種污泥的選用等等，后者則側(cè)重以微生物學(xué)角度對(duì)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(jì)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(xí)慣上將微生物分為三類。
　　（1）嗜冷微生物，生長溫度5～20℃；
　?。?）嗜溫微生物，生長溫度20～45℃；
　?。?）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(xì)菌生長溫度范圍相對(duì)應(yīng)。同時(shí)，針對(duì)各種不同的廢水，用厭氧處理時(shí)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(yùn)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(qiáng)（溫度每升高10℃，生物的反應(yīng)速度就增加一倍[2]），但對(duì)于中溫細(xì)菌存在一溫度上限，超過此溫度上限，細(xì)菌就會(huì)活性降低，甚至失活。因此，我們?cè)诶脜捬踹M(jìn)行廢水處理時(shí)，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(yùn)行點(diǎn)，利用中溫厭氧顆粒污泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以測定中溫厭氧污泥在一定條件下的最佳運(yùn)行溫度和最高允許運(yùn)行溫度。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)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(gè)系統(tǒng)的安裝流程見圖1。

　　實(shí)驗(yàn)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(jìn)行污泥的篩選，之后一周時(shí)間用低濃度的酒精廢水（COD為3000mg/l）作為進(jìn)水，對(duì)污泥進(jìn)行馴化培養(yǎng)，用蠕動(dòng)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(jìn)水的CODCr升到5000mg/l，這一濃度始終保持到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。實(shí)驗(yàn)對(duì)進(jìn)水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用碳酸氫鈉溶液做為緩沖液調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值為7～7.5左右，反應(yīng)器容積負(fù)荷為15kgCODCr/m3.d，進(jìn)水量為3L/d，水力停留時(shí)間24h。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)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(jìn)水用蠕動(dòng)泵（HL—2型）控制，BSD—0.5型濕式氣體流量計(jì)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(jìn)行加熱，pH—2C型精密酸度計(jì)測pH值。
　　實(shí)驗(yàn)溫度從37℃開始，每次升溫以2℃為基準(zhǔn)，升溫后反應(yīng)器運(yùn)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(jìn)水濃度保持不變。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了85天，表1列出了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)水負(fù)荷、溫度變化、去除效率和產(chǎn)氣率的變化情況。

表1 UASB實(shí)驗(yàn)時(shí)間、溫度、去除率、產(chǎn)氣率 天數(shù)[d] 溫度[℃] 負(fù)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(jìn)水溫度、COD去除效率、產(chǎn)氣率與實(shí)驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系見圖2～4。
　　實(shí)驗(yàn)開始13天全部用糖配成5000mg/l的溶液，作為進(jìn)水，CODCr去除效率維持在93%左右，表明實(shí)驗(yàn)所用厭氧污泥活性很好。從第14天起用一周時(shí)間加入低濃度酒精（濃度為3000mg/l）原水，對(duì)污泥進(jìn)行馴化，第22天后全部用酒精廢水（濃度為5000mg/l）作為進(jìn)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(rèn)為污泥已失活，實(shí)驗(yàn)停止。

3 結(jié)果分析

3.1溫度對(duì)CODCr去除率的影響
　　從圖2可看出，溫度在37～42℃之間時(shí)，厭氧污泥受溫度的變化影響較小，在溫度改變時(shí)，只需短時(shí)間的適應(yīng)期，即可恢復(fù)原活性，其至有可能去除效率會(huì)更高。但我們認(rèn)為，對(duì)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(yùn)行中，應(yīng)采取不同的運(yùn)行溫度，取得各自的最佳運(yùn)行條件，最好不超過40℃。在溫度超過42℃時(shí)，溫度再升高，反應(yīng)器的COD去除效率呈直線下降，至50℃時(shí)，只有20%，厭氧污泥失去活性。
3.2溫度對(duì)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(dāng)溫度升高時(shí)，厭氧污泥的活性有所增強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物的降解也越快，厭氧反應(yīng)的各個(gè)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(fù)荷沖擊能力也可較強(qiáng)。
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(xì)菌：水解酸化細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌、產(chǎn)甲烷細(xì)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(xì)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(yùn)行。對(duì)于每種細(xì)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(duì)于中溫厭氧污泥的最高適宜生長溫度，也同時(shí)受到污泥中其它類細(xì)菌所能承受的最高溫度的制約。從本實(shí)驗(yàn)可得知，雖然中溫厭氧細(xì)菌正常生長所能達(dá)到的最高溫度為45℃，但實(shí)驗(yàn)中所能達(dá)到的溫度只有42℃，這也正是受到各種細(xì)菌的相互制約所引起的。

4 結(jié)論

　?。?）對(duì)于中溫污泥，當(dāng)溫度在37～42℃間運(yùn)行較穩(wěn)定，特別是溫度為42℃時(shí)CODCr有最大的去除效率94%。
　?。?）在每一次的升溫開始階段產(chǎn)氣率會(huì)下降，運(yùn)行一段時(shí)間后，趨于平衡，這表明產(chǎn)甲烷細(xì)菌對(duì)溫度變化很敏感，需要一定的適應(yīng)階段。
　?。?）當(dāng)溫度大于42℃時(shí)，CODCr的去除效率幾乎沿直線下降，溫度達(dá)到50℃時(shí)，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。
　?。?）雖然中溫厭氧在42℃時(shí)有最大的去除效率，但當(dāng)一超過此溫度時(shí)，細(xì)菌很容易失活，非常難控制，運(yùn)行不能穩(wěn)定，因此，建議中溫厭氧反應(yīng)器運(yùn)行的最佳運(yùn)行溫度為38～39℃。

參考文獻(xiàn)

　　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(xué)出版社，1995，35～318