论文摘要
间歇序批式厌氧反应器（ASBR）由于投资小、操作简单和运行灵活而倍受关注,但由于难以形成颗粒污泥或污泥颗粒化时间长,以及容易形成挥发性有机酸积累而受到抑制,限制了该技术的推广应用。本研究通过ASBR反应器的特性、颗粒污泥的形成及特性研究,探讨间歇序批操作条件下厌氧活性污泥系统的挥发性有机酸的积累、抑制及恢复等生物响应以及生态系统重建,为间歇序批式厌氧活性污泥高效处理系统的开发提供依据。在此基础上,采用ASBR处理高浓度啤酒废水,以期获得一种高效稳定、操作简单、经济合理的啤酒废水处理工艺。ASBR的启动及颗粒污泥特性研究试验结果表明:以葡萄糖为基质,采用浮动盖ASBR反应器,对接种的絮状污泥经120天的连续培养即可形成颗粒污泥。该污泥具有良好的沉降性能（平均沉速:25m/h）及产甲烷活性（甲酸、乙酸、丙酸和丁酸最大产甲烷活性分别为0.216gCOD/gVSS.d、0.825gCOD/gVSS.d、0.237gCOD/gVSS.d和0.796gCOD/gVSS.d）。电镜扫描（SEM）发现,污泥中的微生物由丝状菌组成,且形态均一（产酸菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌都呈丝状形态）。采用双倍负荷冲击,探讨了自然条件和人工干预下（控制反应器内pH不低于6.5）稳定的ASBR反应器中挥发酸的积累、抑制和恢复模式。在人工干预下,当容积负荷从5kgCOD/m3.d提高到10kgCOD/m3.d时,即使反应器内的VFA在短期内迅速积累高达1680mg/L,但产气量仍略有上升,表明甲烷菌的总体活性未受到明显抑制。沼气组分测定显示二氧化碳的含量从冲击前的37%增加到52%,当VFA积累时,产氢产乙酸菌对不同有机酸的响应模式不同,乙酸在第3天达到积累的最大值;异丁酸和异戊酸是第5天达到最大值;丙酸、丁酸和戊酸均在第9天达到最大值;17天后,系统完全恢复,显示了ASBR具有良好的抗冲击能力。负荷冲击过程中不同时期一个周期内乙酸、丙酸、丁酸及戊酸的浓度变化表明,在人工干预条件下,产酸菌、产氢产乙酸菌及产甲烷菌均未受到抑制。冲击前后污泥的产甲烷活性变化不大。SMA（甲酸,乙酸,丙酸和丁酸）由基态时的0.253gCOD/gVSS.d、1.114gCOD/gVSS.d、0.790gCOD/gVSS.d和0.746gCOD/gVSS.d变为恢复后的0.248gCOD/gVSS.d、1.001gCOD/gVSS.d、0.547gCOD/gVSS.d和0.605gCOD/gVSS.d。自然条件下,当容积负荷从5kgCOD/m3.d提高到10kgCOD/m3.d,5天后pH即由稳态时的6.6急剧降低至3.3,产酸菌、产氢产乙酸菌及产甲烷菌均受到抑制。调节pH值后,经179天的运行仍能恢复,且恢复后乙酸、丙酸、丁酸的最大比产甲烷活性分别为冲击前的1.20、1.32和1.24倍,达到1.338gCOD/gVSS.d、1.041gCOD/gVSS.d和0.926gCOD/gVSS.d。VFA及pH值对微生物的抑制顺序为产甲烷菌→产氢产乙酸菌→产酸菌。当调节pH值后,微生物活性的恢复顺序为产酸菌→产甲烷酸菌→产氢产乙酸菌。当产氢产乙酸菌的活性恢复后,ASBR完全恢复。浮动盖ASBR对高浓度啤酒废水具有较好的处理效果,当容积负荷为1.0kgCOD/m3.d-5.0kgCOD/m3.d,水力停留时间为1天时,COD去除效率可达到90%以上,出水COD小于300mg/L。去除1kgCOD的沼气产量高达0.41-0.55m3,气体中甲烷含量为50-61%。运行60天后,即可培养出良好的颗粒污泥,与UASB反应器内形成的颗粒污泥相比,该污泥具有密度大,粒径小（0.5-1.0mm）,沉降快（45m/h）,活性高（甲酸、乙酸、丙酸和丁酸活性分别为0.947gCOD/gVSS.d、0.786gCOD/gVSS.d、0.674gCOD/gVSS.d和0.624gCOD/gVSS.d）。研究发现,ASBR反应器处理啤酒废水时,所形成的污泥具有很高的甲酸代谢活性,说明丙酸和丁酸的降解为产甲酸产乙酸模式。