孫寶盛，潘艷艷，邢國平，楊秀文，齊庚申，閻 玲
（天津大學(xué)建筑工程學(xué)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(yīng)器預(yù)處理2，3-二甲基苯胺廢水，廢水中的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、BOD與COD比值增加，說明缺氧反應(yīng)器能夠?qū)㈦y降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物。停留時(shí)間以6h左右為宜。
　　關(guān)鍵詞：2，3-二甲基苯胺廢水；缺氧反應(yīng)器；生化處理；廢水處理
　　中圖分類號：X783
　　文獻(xiàn)標(biāo)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(huán)狀結(jié)構(gòu)、有毒且不易降解的苯環(huán)有機(jī)物，微溶于水，溶于醇及醚。在甲滅酸生產(chǎn)過程排出的廢水中，含有大量該物質(zhì)。本試驗(yàn)用缺氧反應(yīng)器預(yù)處理甲滅酸廢水，使其經(jīng)過酸化作用，分解成易降解產(chǎn)物，改善其可生化性，然后再進(jìn)行好氧處理，達(dá)到凈化目的。

1 試驗(yàn)裝置

　　缺氧反應(yīng)器的有效水深為1.06m，有效容積190L。反應(yīng)器的外表面由有機(jī)玻璃制成，內(nèi)設(shè)置有垂直折板，將其分成三個(gè)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(gè)隔室內(nèi)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(yīng)器內(nèi)形成了一種底部是污泥床，上部是過濾裝置的體系。當(dāng)污水進(jìn)入反應(yīng)器后，在擋板的作用下，沿折板作上下繞流，廢水中的有機(jī)物被生物膜和懸浮態(tài)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(yīng)器內(nèi)，因此反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度比較高，固體停留時(shí)間較長。懸浮填料還起了部分三相分離器的作用，在反應(yīng)器的底部，基本上處于厭氧狀況，從而產(chǎn)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(yīng)器。
　　與其它厭氧工藝相比，缺氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，不需設(shè)三相分離器，反應(yīng)器內(nèi)水力條件好，容積利用率高啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行管理比較方便。本實(shí)驗(yàn)采用好氧預(yù)掛膜和快速排泥法相結(jié)合的方法進(jìn)行掛膜^[1]。
　　試驗(yàn)條件：
　　流量20～60L/h，進(jìn)水COD125～770mg/L，水力停留時(shí)間3.17～8h，容積負(fù)荷0.45～2.75kgCOD/(m³·d)，水溫19～32℃。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 揮發(fā)性脂肪酸（VFA）
　　在缺氧反應(yīng)器中主要進(jìn)行的是基質(zhì)的水解酸化反應(yīng)，當(dāng)含有2，3-二甲基苯胺的廢水進(jìn)入反應(yīng)器后，在微生物的作用下，使苯胺分子中的苯環(huán)還原或斷裂。通過測定反應(yīng)器進(jìn)出水中VFA濃度的變化就能大致判斷酸化反應(yīng)進(jìn)行的效果，進(jìn)出水VFA的差異越大，說明反應(yīng)器內(nèi)水解酸化程度越好。同類有機(jī)物中，分子量小的比分子量大的容易水解，直鏈結(jié)構(gòu)的分子比支鏈結(jié)構(gòu)的分子容易水解，單環(huán)化合物比雜環(huán)化合物容易水解^[2]。
　　試驗(yàn)表明，經(jīng)過缺氧反應(yīng)器后，揮發(fā)性脂肪酸的濃度有所提高，進(jìn)水VFA平均為190mg/L，出水VFA為300～540mg/L。隨著容積負(fù)荷的增高，缺氧反應(yīng)器出水的揮發(fā)性脂肪酸濃度也增高，如圖1所示。這是因?yàn)樵谳^高容積負(fù)荷下，有機(jī)物分解產(chǎn)生的揮發(fā)酸的量大于低容積負(fù)荷下產(chǎn)生的量。
2.2 水力停留時(shí)間（HRT）
　　水力停留時(shí)間是控制反應(yīng)器運(yùn)行的重要參數(shù)，對于單純以預(yù)處理為目的的缺氧反應(yīng)器，提高水力停留時(shí)間，使基質(zhì)與微生物接觸的時(shí)間增長，溶出COD的濃度就越高，即處理效率也越高，當(dāng)進(jìn)水COD≈300mg/L，HRT從3.17h增加到8.84h時(shí)，出水COD去除率由20.19％提高到34.52％。但是當(dāng)停留時(shí)間在6.3h以上時(shí)，COD去除率變化不大，即使再增加停留時(shí)間，去除率的提高也有限，見表
1。其原因與缺氧反應(yīng)器中該階段的去除機(jī)理有關(guān)，在這一階段主要是大分子的有機(jī)污染物在細(xì)菌胞外酶的作用下分解成小分子有機(jī)污染物，如有機(jī)酸等，污染物只是在形式和質(zhì)上發(fā)生了變化，而在數(shù)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(shí)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(shí)間對COD去除的效果 停留時(shí)間/h 進(jìn)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(jià)廢水可生化性的一個(gè)重要指標(biāo)，比值越高，可生化性越好。在傳統(tǒng)活性污泥法及厭氧發(fā)酵過程中，BOD₅的去除率高于COD的去除率；在缺氧反應(yīng)器預(yù)處理2，3-二甲基苯胺廢水的試驗(yàn)中，缺氧反應(yīng)器內(nèi)COD的去除率卻高于BOD₅的去除率。這是由于缺氧反應(yīng)器在去除易降解有機(jī)物的同時(shí)，對難降解或大分子有機(jī)物，只是將有機(jī)物的形態(tài)加以改變。對于苯胺廢水，只是將苯環(huán)還原或斷裂，使之成為易降解或小分子物質(zhì)，時(shí)化性得以改善。2，3-二甲基苯胺廢水的BOD₅/COD約為0.49，經(jīng)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(xù)的好氧處理。

表2 改善2，3-二甲基苯胺廢水可生化性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 進(jìn) 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(yīng)時(shí)間為6h

3 生物相分析

　　在缺氧反應(yīng)器中存在著上向流和下向流兩種流態(tài)，上向流的流態(tài)接近于推流，縱向混合不明顯；下向流的流態(tài)接近于完全混合，在該隔室內(nèi)，生物量在上、中、下部基本相近。上向流的反應(yīng)室中，微生物以填料間的絮聚形式為主；而在下向流的反應(yīng)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(tuán)，其中又以厭氧菌和兼性菌為主。有時(shí)也能觀察到極少量的原生動(dòng)物，如不活躍的鐘蟲、小細(xì)菌和絲狀菌。
　　由于在缺氧反應(yīng)器內(nèi)存在著幾個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)室，因此每個(gè)反應(yīng)室內(nèi)生長著與環(huán)境條件一致的生物群落，其種群分布隨反應(yīng)器中水流的方向逐漸變化，如在第一隔室的底部（進(jìn)水口），發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)酸菌的比例最大。運(yùn)行初期，由于缺氧反應(yīng)器底部處于厭氧狀態(tài)，污泥顏色為墨黑色，并伴有較小的顆粒污泥。同時(shí)，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(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

　?。?）當(dāng)進(jìn)水COD≈300mg/L，HRT從3.17h增加到8.84h時(shí)，經(jīng)過缺氧反應(yīng)器后，揮發(fā)性脂肪酸的濃度提高，進(jìn)入VFA平均為190mg/L，出水VFA為300～540mg/L。
　?。?）缺氧反應(yīng)器中主要進(jìn)行的是水解酸化反應(yīng)，將難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，為后續(xù)的好氧處理提供方便。
　?。?）2，3-二甲基苯胺廢水的BOD₅/COD約為0.49，經(jīng)過6h缺氧處理后，出水的BOD₅/COD約為0.64。
　?。?）缺氧反應(yīng)器為由呈懸浮態(tài)和附著態(tài)的生物組成的復(fù)合型反應(yīng)器。

參考文獻(xiàn)：
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作者簡介：孫寶盛（1957～），男，1981年畢業(yè)于天津大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，副教授，現(xiàn)從事環(huán)境工程教學(xué)與科研工作。