摘要：采用Fenton—UASB(升流式厭氧污泥床)一生物活性炭對高濃度聚酯廢水進行微生物降解處理。首先對高濃度聚酯廢水進行預處理，然后對影響UASB啟動階段COD(化學需氧量)去除率的重要因素(如pH、堿度、揮發酸濃度以及容積負荷等)進行了分析，并對穩定階段COD、去除率和污泥形態進行了考察；最后利用生物活性炭對聚酯廢水進行了處理。研究結果表明：聚酯廢水經氧化預處理后，其COD去除率為30％；上述聚酯廢水分別經UASB、生物活性炭反應器處理后，兩者的COD去除率均為65％。
0、前言
聚酯是由多元醇和多元酸聚合而成的含諸多酯鍵的高分子化合物總稱。通常聚酯主要是指聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹脂。由于聚酯具有力學性能優、耐磨性佳、絕緣性能好和吸水率低等特點，故其已成為用途廣泛的膠粘劑、涂料、工程塑料、纖維和薄膜的基體樹脂。近年來，隨著聚酯工業的快速發展，聚酯的生產廢水也越來越多，故有效處理聚酯工業廢水具有重要意義。
高濃度的聚酯廢水可生化性較差，若將其直接進入UASB(升流式厭氧污泥床)反應器中，極可能導致反應器內容積負荷過大，并且廢水中污染物對產甲烷菌有一定的抑制作用，故有必要對高濃度聚酯廢水進行預處理。Fenton(芬頓)試劑法具有操作簡單、氧化性強和反應快等特點，故采用該法預處理廢水后，可有效提升高濃度廢水的可生化性。UASB是一項厭氧生物的處理技術，由荷蘭Wageningen等于1972～1978年研制而成。該工藝將較高的生物量和生物活性與充分混合巧妙結合
在一起，并通過設計合理的3相分離器將氣、液、固分離，具有反應器內污泥濃度高、容積負荷大、水力停留時間短、無混合攪拌設備、污泥床內不填載體和污泥處理費用低等優點。因此，將UASB反應器應用于高濃度聚酯廢水的處理，具有重要的研究價值和應用前景。經UASB處理過的廢水，其化學需氧量(COD)仍然很高，大幅度超出江蘇DB32／939-2006的排放標準，故必須對UASB出水口排放的廢水進行2級處理。利用強吸附性的生物活性炭可有效吸附廢水中的有機物，從而達到深度處理的目的。
1、試驗部分
1．1、試驗原料
雙氧水(體積分數為30％)、七水硫酸亞鐵(提供產甲烷菌生長所需的鐵離子)、氫氧化鈉(NaOH)、硫酸，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；高效降解酯類有機物菌，自制；顆粒狀活性炭，工業級(牌號HG3—1290—80)，國藥集團化學試劑有限公司；厭氧顆粒污泥，合肥碧達環?？萍加邢薰?；廢水，江蘇某化工企業；芬頓(Fenton)試劑(由雙氧水、NaOH等配制而成)，分析純，廣州市華綠環?？萍加邢薰?。
1．2、試驗儀器
pH計，瑞士萬通公司；UASB(升流式厭氧污泥床)反應器，江蘇凌盛環境科技有限公司；生物活性炭反應器，無錫東盛石化裝備有限公司。
1．3、廢水處理
1.3.1、廢水的預處理
用稀硫酸溶液調節原水的pH至3，加入Fenton試劑，緩慢攪拌均勻；廢水經催化氧化反應若干時間后混凝沉淀，上清液流入進水箱。
1．3．2、不同反應器對廢水的處理
(1)UASB反應器：分為3相分離器、懸浮污泥層區和污泥區等3個部分。反應器的外徑為14CM、內徑為300px、高度為4250px和有效容積為20L,反應器的溫度為(35+2)℃。廢水經進水泵由反應器底部通過流量計調節注入，在頂部溢流出水；所產生的甲烷氣體經3相分離器分離后，由反應器頂部排出；沼氣排出管上裝有洗氣瓶，洗后計量。
(2)生物活性炭反應器：反應器內徑為100px、高為1250px和有效體積為212mL，顆粒狀活性炭裝填
在反應器中，所用菌種為高效降解酯類有機物菌。
1．3．3、污泥接種
UASB反應器中的污泥采用厭氧顆粒污泥，接種的污泥量占總容積的1／3，體積為6．7L左右。污泥呈黑色、含水率為88．78％、pH為7．7、揮發酸濃度為660mg／L和微生物個數為53818個／g，顆粒污泥(直徑為0．12～0．14Inm)表面光滑、菌體排列致密、菌體較為飽滿且泥中心有空洞。
1．3．4、廢水水質
試驗所用廢水取自江蘇某化工企業，該聚酯生產廢水經水解池降解后，水樣即取自水解池出水口處。該廢水的COD較高、廢水中B／C(生物需氧量和化學需氧量之比值)較低以及可生化性較差，屬于難降解的有機化工廢水。
聚酯廢水中的主要污染物為乙二酯、乙二醇、乙酸乙甘醇、對苯二甲酸及其中間產物和低聚物，其中醛類物質對入體健康和生態環境帶來極大危害。表1列出了原水的基本性能。
![]()
1．4、測試或表征
(1)COD(化學需氧量)：采用重鉻酸鉀法進行測定。
(2)pH：采用pH計進行測定。
(3)堿度和揮發酸濃度：采用酸堿聯合滴定法進行測定。
(4)容積負荷：以單位反應器容積每Et接受廢水中有機污染物的量衡量之。
2、結果與討論
2．1、Fenton試劑法對廢水的預處理效果
廢水經預處理后，其COD去除率達到30％，說明其可生化性有所提高，可有效保證后續厭氧反應的順利進行。
2．2、啟動階段各因素對COD去除率的影響
2．2．1、pH的影響
pH是廢水厭氧處理最重要的影響因素之一。厭氧處理中水解菌、產酸菌對pH的適應范圍較大，但產甲烷菌對pH較敏感，故UASB反應器中物料的pH一般控制在6．5～7．8范圍內；否則，當UASB酸化時，反應器內的產酸菌大量生長，產甲烷菌的活性會受到抑制。在反應器啟動初期，為使pH控制在適宜范圍內，此階段引入堿類物質(以提高H的緩沖能力)是極其必要的；進入穩定處理階段，由于成熟的微生物種群的形成會使反應器獲得較高的穩定性，故此階段不必引入堿類物質u。在其他條件保持不變的前提下，pH和廢水厭氧處理時間對COD去除率的影響如圖1所示。
![]()
由圖1可知：剛開始對廢水進行厭氧處理時，隨著pH的不斷升高，處理廢水的COD去除率逐漸增大，說明pH的環境越來越適合甲烷菌的生長環境。隨著廢水處理時間的不斷延長，甲烷菌逐步適應了聚酯廢水，體系的pH基本不變，說明UASB反應器處于逐步穩定階段，具有一定的緩沖能力。
2．2．2、堿度的影響
堿度也是影響UASB啟動階段的重要因素之一，譚福環保。在其他條件保持不變的前提下，堿度和廢水。處理時間對COD去除率的影響如圖2所示。
![]()
由圖2可知：在污泥馴化階段，堿度基本保持在1500～1700mg／L范圍內，說明反應器中的微生物已逐漸適應了聚酯廢水，系統趨于穩定。在系統產甲烷階段，隨著產甲烷菌的活性不斷增強，其可將反應器中的甲酸、乙酸等酸化產物部分轉化為甲烷，同時釋放出一定量的堿，導致體系內部的pH及堿度略有增加；隨著反應的不斷進行，反應器已具備良好的緩沖能力，并且能自行調節堿度，故其動態保持系統相對穩定，表現為堿度保持在2200mg／L左右，適合產甲烷菌的生長，譚福環保。
2．2．3、揮發酸濃度的影響
試驗中揮發酸濃度的變化情況是判斷反應器運行狀況的重要指標之一”。在其他條件保持不變的前提下，揮發酸濃度對COD。去除率的影響如圖3所示。
![]()
由圖3可知：在污泥馴化階段，反應器中微生物還未適應聚酯廢水，故揮發酸的產量相對較少；隨著反應的不斷進行，產酸菌逐漸恢復了活性，揮發酸的產量呈逐漸增長態勢，最后穩定在1500mg／L左右。這是由于在系統產甲烷階段，鈷、鎳和鐵等營養元素的引入，使產甲烷菌的活性增強，而產酸菌的活性受到抑制，故揮發酸的產量出現短暫波動后逐漸減少，最終保持在1500mg／L左右。
2．2．4、容積負荷的影響
容積負荷直接反映了基質與微生物之間的平衡關系，是生物處理過程中最主要的控制參數。容積負荷是影響顆粒污泥增長、污泥活性和有機物降解的重要因素，提高負荷可以加快污泥增長速率和有機物的降解速率，同時使反應器的容積縮小，從而減少了污水處理的費用和占地面積。然而，當容積負荷過高時，體系中可能會發生甲烷化反應和酸化反應不平衡的問題；反之，容積負荷過低時，反應器容積將增大、設備利用率降低、投資和運行費用提高，譚福環保。在其他條件保持不變的前提下，容積負荷對COD去除率的影響如圖4所示。
![]()
由圖4可知：在UASB的啟動階段，容積負荷相對較低(這是由于微生物還處于適應污水階段，并且微生物剛剛具有一定的污水處理能力)；隨著廢水處理時間的不斷延長，顆粒污泥逐漸適應了廢水環境，容積負荷呈增長態勢，而廢水的COD，去除率也隨之增加；但是，當容積負荷過高時，繼續增加容積負荷，廢水的CODcr去除率增幅趨緩(這是由于當容積負荷過高時，會出現甲烷化反應和酸化反應不平衡等現象)，譚福環保。