1、化工合成制藥廢水中常含有高濃度有毒有害污染物,一般生物法對該廢水處理效率不高且穩(wěn)定性不好。本文研究了厭氧折流板反應器(ABR)、內循環(huán)厭氧反應器(IC)和雙循環(huán)厭氧反應器(DC)三種新型高效厭氧反應器處理合成制藥廢水的性能并深入分析了主要的生化反應機理及微生物特性。
　　 系統考察了ABR反應器在常溫(23-28℃)和低溫(T=14℃)條件下的運行特性及影響因素。在常溫條件下,當水力停留時間(HRT)=84h、容積負荷(OLR)

2、=2kgCOD/m3-d時,COD去除率達到約70％。當OLR升高至3.6kgCOD/m3·d時,COD平均去除率降至65.1％。在低溫條件下,當OLR=1kgCOD/(m3·d))時,COD去除率僅為30％-50％。上述結果表明,ABR反應器處理合成制藥廢水時,容積負荷較低、COD去除率有限。另外,ABR反應器運行過程中還出現了酸化現象,導致了系統的不穩(wěn)定運行。
　　 采用IC反應器處理高濃度的合成制藥廢水,結果表明,以高負荷

3、(5kgCOD/m3·d)、高進水濃度方式啟動內循環(huán)厭氧反應器(IC),經過23d完成啟動馴化,反應器的容積負荷達到5kgCOD/m3·d時,COD的去除率穩(wěn)定在70％左右。在HRT=20h的穩(wěn)定運行條件下,IC反應器處理制藥廢水的最佳容積負荷為8kgCOD/m3·d,COD去除率為70％。達到同樣COD去除率時,lC反應器的水力停留時間和容積負荷分別是ABR反應器的1/4和4倍。但是IC反應器處理制藥廢水時負荷和COD去除率還不夠高,

4、當進水濃度較高時,仍然需要稀釋,否則,反應器運行時也時常會發(fā)生酸化問題。
　　 在IC反應器基礎上,設計開發(fā)的新型雙循環(huán)厭氧反應器(DC)處理合成制藥廢水的試驗結果表明,DC反應器具有啟動時間短、運行穩(wěn)定的特點。當DC反應器處理低濃度實際合成制藥廢水時,當OLR介于2.3-5.6kgCOD/m3·d之間,HRT=16h時,COD去除率高于80％。當DC反應器處理高濃度模擬廢水時(由實際制藥廢水和葡萄糖配制而成),oLR=5-30

5、kgCOD/m3·d,COD的去除率仍可穩(wěn)定在80％。當容積負荷升高到44kgCOD/m3·d時,COD去除率出現顯著下降趨勢。雖然廢水中COD/SO42-比值對DC的COD去除效果有明顯影響,當COD/SO42-比值從10下降到3左右時,COD去除率從85％下降到56.2％,但是,相比其它厭氧反應器,DC對硫酸根的去除率較好,在穩(wěn)定運行條件下,DC對制藥廢水中硫酸根的去除率為50％-70％。外循環(huán)量與進水量的回流比為6:1時,DC反應

6、器的COD去除率和產氣量均達到最大,同時出水中揮發(fā)酸濃度最低。
　　 利用SEM方法觀察IC和DC反應器中顆粒污泥形態(tài),發(fā)現兩者外觀形態(tài)相似,表明反應器構造對顆粒污泥形態(tài)變化影響較小。在此基礎上,利用PCR-DGGE基因指紋分析技術,分析了DC反應器不同運行階段的微生物群落結構特征(細菌和古細菌)。結果表明,DC反應器內微生物經歷了顯著的動態(tài)演替過程,最終形成特定種群的頂級群落,其中古細菌群落結構變化過程尤為明顯。克隆測序結果顯

7、示:總細菌中克呂沃爾氏菌屬(Kluyvera sp)和粘膠球形菌屬(Lentisphaerae)等種群以及古細菌中未可培養(yǎng)產甲烷古菌(Uncultured methanogenic archaeon)、甲烷球菌(Methanoculleus)和甲烷鬢毛菌屬(Methanosaeta concilii)一直保持著較為穩(wěn)定的優(yōu)勢地位,而總細菌中厭氧單胞菌屬(Aeromonas hydrophila)、不動桿菌屬(Acinetobacter)

8、等種群和古細菌中甲烷微菌屬(Methanimicrococcus)、未可培養(yǎng)古菌(Uncultured archaeon)和未可培養(yǎng)甲烷八疊球菌(UnculturedMethanosarcinales archaeon)短暫存在。隨著群落的演替最終演變?yōu)閮?yōu)勢種群的總細菌主要有多粘芽孢菌屬(Paenibacillus polymyxa)、粘球菌屬(Myxococcales),蠟狀芽孢桿菌屬(Bacillus cereus)和δ變形菌屬(d