内容摘要：摘要：结合egsb 反应器，采用高效厌氧技术处理含高浓度硫酸盐有机废水，在cod 容积负荷为20 kg/(m3?d)的条件下，确定了最佳上升水流速度（vup ）为6 m/h左右。驯化1个月以后，在进水cod 为4000 mg/l的情况下，本试验的最适进水so42－为1521～2028 mg/l，对应的最适cod/ so42－比值为2.0～2.6。当cod 去除负荷为20 kg/(m3?d)时，so42－还原负荷达到了7.60 kg/(m3?d)以上，并且有进一步提升的潜力。
关键词：硫酸盐 egsb 上升水流速度 高效厌氧技术
含硫酸盐废水中的硫酸盐本身虽然无害，但是它遇到厌氧环境会在硫酸盐还原菌(srb)作用下产生h2s ，h2s 能严重腐蚀处理设施和排水管道，且气味恶臭，严重污染大气。另外硫酸盐废水排入水体会使受纳水体酸化，ph 降低，危害水生生物；排入农田会破坏土壤结构，使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质。目前，我国很多城市的地下水已经受到不同程度的硫酸盐污染，寻求行之有效的硫酸盐废水处理工艺早已成为环境工程界普遍关注的问题[1]。
硫酸盐废水来源广泛，按硫酸盐废水的特点可将其分为两大类：第一类废水含有大量的so42－和高浓度有机物；第二类废水也含有大量so42－，但有机物含量较少。本研究主要针对第一类废水进行。此类废水的厌氧生物处理工艺可归纳为两大类：（1）单相处理工艺；（2）两相处理工艺[2，3]。比较两种处理工艺，单相处理工艺具有经济简便的优势。
应用单相处理工艺时最大的困难在于硫酸盐还原菌（srb ）对产甲烷菌（mpb ）的竞争与抑制作用：（1）竞争作用，因为在厌氧反应器内srb 与mpb 同时存在，并且这两类菌可利用同种底物，从而在底物浓度不足时会发生竞争作用，不过由于高浓度有机废水可提供较充足的营养，故对本类废水这已不成为问题；（2）抑制作用，主要是由硫酸盐的还原产物硫化物引起的，尽管由于实验条件、方法的不同，关于抑制程度不同研究人员[4，5]所得出的结果不尽相同，但存在这一抑制作用却是毋庸质疑的。能否成功解除这一抑制作用就成了单相法处理这类废水的关键，这方面已有人提出了多种解决途径，例如气提法、金属离子沉淀法、出水硫化物氧化（如利用各种各样的微生物进行的生物氧化法）与回流工艺相结合的方案等等[1，6，7]。以上方法虽然都有一定的作用，但是操作起来都显得较为繁琐，本试验采用egsb 反应器，通过在反应器内维持一定的上升水流速度(vup)，从而在vup 以及反应自身所产气体的推动之下将产生抑制作用的h2s 从液相转移至气相，减轻或解除硫化物的抑制作用。 本研究采用上述技术处理含硫酸盐高浓度有机废水，希望在保证废水cod 去除效果的前提下达到高的硫酸盐去除率和还原负荷。一旦硫酸盐还原成硫化物就可以通过化学或者生物法转化成单质硫[8～10]，从而实现废水脱硫的最终目的。
1 材料与方法
1.1 接种污泥
取自某柠檬酸生产企业ic 反应器中的厌氧颗粒污泥，根据荷兰lettinga 推荐的接种量
[11]，本反应器内的种泥量控制在10～15 kgvss/m3。
1.2 试验用水
采用人工模拟废水，其中cod:n:p=200:5:1，硫酸盐浓度通过另外添加硫酸钠控制，具体配方见表1。
表1 模拟废水成分 [12] mg/l
主要成分
质量浓度
微量元素
质量浓度
cod
4000
h3bo3
0.1
蛋白胨
800
zncl2
0.1
葡萄糖
2800
cucl2
0.06
牛肉膏
500
mnso4·h2o
0.1
nh4cl
400
(nh4)6mo7o24·4h2o
0.1
kh2po4
90
alcl3
0.1
cacl2·2h2o
60
cocl2·6h2o
0.1
mgso4·7h2o
50
nicl2
0.1
feso4·7h2o
40
h3bo3
0.1
nahco3
5000
1.3 试验装置
试验中的egsb 反应器由有机玻璃制成，总体积为7.0 l，其中反应区为3.8 l。反应区高度为104.3 cm，内径为6.2 cm，高径比约为16.8。整套试验装置置于恒温室内，温度控制在30 ℃左右。
试验装置及流程如图1所示，整套装置形成了一个闭路循环，在换水周期内连续运转。
图1 试验装置及工艺流程图
1－进水及全回流出水接受容器；2－柱塞泵；3－湿式气体流量计；4－出气管
1.4 试验内容与方法
采取每天进出水各一次的半连续运行方式。首先在进水中不添加硫酸盐的情况下启动反应器，由于本实验用接种污泥是直接从某企业中正在高负荷运行的ic 反应器中取出的颗粒污泥，活性非常之高，故在进水cod4000 mg/l左右的条件下，cod 容积负荷很快达到了20 kg/(m3·d) 并能够稳定运行，然后即在此情况下进行下列试验。
1.4.1 确定装置运行最佳vup 的试验
对于本套装置，vup 是保证其稳定运行的至关重要并且需要首先进行研究的参数。相对于从反应器中去除气体的效果而言，vup 自然越大越好，但从保证污泥良好稳定生长的角度，vup 有最适的取值范围。故决定从污泥生长方面来确定最佳vup ，即待反应器在20 kgcod/(m3·d) 的容积负荷下稳定运行后，考察污泥的生长量（通过污泥床体积来反映）和废水的cod 去除率。vup 值选取为2、4、6及8 m/h，各阶段运行时间定为1周，通过排泥控制运行前的污泥床体积相等，运行期末测一次污泥床体积，并每天检测一次进出水cod 。
1.4.2 硫酸盐废水处理试验
待确定最佳vup 的试验结束后，紧接着即在此vup 值下进行硫酸盐废水处理试验。尽管vup 值不是在处理硫酸盐废水时得到的，因此不一定最适于硫酸盐废水处理，但是利用其作为本实验的运行参数仍不失为一项可行的策略。
在维持cod 容积负荷20 kg/(m3·d) 不变的条件下，通过向进水中添加na2so4并逐渐提高加入量来进行本试验，其中加入的na2so4量依次为20、30、45及60 g ，对应的进水中so42－分别为676、1014、1521和2028 mg/l，待硫酸盐还原率与cod 去除率均达到80%以上，并稳定运行3 d后即可进入下一阶段。
1.5 分析项目与方法
cod ：半微量快速烘箱法；ph ：ph-2s 型酸度计；碱度：分步滴定法[13]；mlss （悬浮固体）及mlvss （挥发性悬浮固体）：重量法[14]；so42－：络合滴定法[13]；硫化物：滴定法
[14]；颗粒污泥沉降速度：取量程为1 l的量筒，测定其高度，并注满清水。将用自来水淘洗过的颗粒污泥逐个加入量筒内，用秒表计量单个颗粒污泥从筒口沉降到筒底所需时间ｔ，然后利用公式v=h/ｔ(v为沉速，h 为量筒高度，ｔ为沉淀时间) 计算得出该颗粒污泥的沉速。测试过程中，在某个粒径范围内一般测定其中20～30个任意选取的颗粒污泥进行测试，取其平均值作为该粒径范围颗粒污泥的沉速。
内容摘要：摘要：结合egsb 反应器，采用高效厌氧技术处理含高浓度硫酸盐有机废水，在cod 容积负荷为20 kg/(m3?d)的条件下，确定了最佳上升水流速度（vup ）为6 m/h左右。驯化1个月以后，在进水cod 为4000 mg/l的情况下，本试验的最适进水so42－为1521～2028 mg/l，对应的最适cod/ so42－比值为2.0～2.6。当cod 去除负荷为20 kg/(m3?d)时，so42－还原负荷达到了7.60 kg/(m3?d)以上，并且有进一步提升的潜力。
关键词：硫酸盐 egsb 上升水流速度 高效厌氧技术
含硫酸盐废水中的硫酸盐本身虽然无害，但是它遇到厌氧环境会在硫酸盐还原菌(srb)作用下产生h2s ，h2s 能严重腐蚀处理设施和排水管道，且气味恶臭，严重污染大气。另外硫酸盐废水排入水体会使受纳水体酸化，ph 降低，危害水生生物；排入农田会破坏土壤结构，使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质。目前，我国很多城市的地下水已经受到不同程度的硫酸盐污染，寻求行之有效的硫酸盐废水处理工艺早已成为环境工程界普遍关注的问题[1]。
硫酸盐废水来源广泛，按硫酸盐废水的特点可将其分为两大类：第一类废水含有大量的so42－和高浓度有机物；第二类废水也含有大量so42－，但有机物含量较少。本研究主要针对第一类废水进行。此类废水的厌氧生物处理工艺可归纳为两大类：（1）单相处理工艺；（2）两相处理工艺[2，3]。比较两种处理工艺，单相处理工艺具有经济简便的优势。
应用单相处理工艺时最大的困难在于硫酸盐还原菌（srb ）对产甲烷菌（mpb ）的竞争与抑制作用：（1）竞争作用，因为在厌氧反应器内srb 与mpb 同时存在，并且这两类菌可利用同种底物，从而在底物浓度不足时会发生竞争作用，不过由于高浓度有机废水可提供较充足的营养，故对本类废水这已不成为问题；（2）抑制作用，主要是由硫酸盐的还原产物硫化物引起的，尽管由于实验条件、方法的不同，关于抑制程度不同研究人员[4，5]所得出的结果不尽相同，但存在这一抑制作用却是毋庸质疑的。能否成功解除这一抑制作用就成了单相法处理这类废水的关键，这方面已有人提出了多种解决途径，例如气提法、金属离子沉淀法、出水硫化物氧化（如利用各种各样的微生物进行的生物氧化法）与回流工艺相结合的方案等等[1，6，7]。以上方法虽然都有一定的作用，但是操作起来都显得较为繁琐，本试验采用egsb 反应器，通过在反应器内维持一定的上升水流速度(vup)，从而在vup 以及反应自身所产气体的推动之下将产生抑制作用的h2s 从液相转移至气相，减轻或解除硫化物的抑制作用。 本研究采用上述技术处理含硫酸盐高浓度有机废水，希望在保证废水cod 去除效果的前提下达到高的硫酸盐去除率和还原负荷。一旦硫酸盐还原成硫化物就可以通过化学或者生物法转化成单质硫[8～10]，从而实现废水脱硫的最终目的。
1 材料与方法
1.1 接种污泥
取自某柠檬酸生产企业ic 反应器中的厌氧颗粒污泥，根据荷兰lettinga 推荐的接种量
[11]，本反应器内的种泥量控制在10～15 kgvss/m3。
1.2 试验用水
采用人工模拟废水，其中cod:n:p=200:5:1，硫酸盐浓度通过另外添加硫酸钠控制，具体配方见表1。
表1 模拟废水成分 [12] mg/l
主要成分
质量浓度
微量元素
质量浓度
cod
4000
h3bo3
0.1
蛋白胨
800
zncl2
0.1
葡萄糖
2800
cucl2
0.06
牛肉膏
500
mnso4·h2o
0.1
nh4cl
400
(nh4)6mo7o24·4h2o
0.1
kh2po4
90
alcl3
0.1
cacl2·2h2o
60
cocl2·6h2o
0.1
mgso4·7h2o
50
nicl2
0.1
feso4·7h2o
40
h3bo3
0.1
nahco3
5000
1.3 试验装置
试验中的egsb 反应器由有机玻璃制成，总体积为7.0 l，其中反应区为3.8 l。反应区高度为104.3 cm，内径为6.2 cm，高径比约为16.8。整套试验装置置于恒温室内，温度控制在30 ℃左右。
试验装置及流程如图1所示，整套装置形成了一个闭路循环，在换水周期内连续运转。
图1 试验装置及工艺流程图
1－进水及全回流出水接受容器；2－柱塞泵；3－湿式气体流量计；4－出气管
1.4 试验内容与方法
采取每天进出水各一次的半连续运行方式。首先在进水中不添加硫酸盐的情况下启动反应器，由于本实验用接种污泥是直接从某企业中正在高负荷运行的ic 反应器中取出的颗粒污泥，活性非常之高，故在进水cod4000 mg/l左右的条件下，cod 容积负荷很快达到了20 kg/(m3·d) 并能够稳定运行，然后即在此情况下进行下列试验。
1.4.1 确定装置运行最佳vup 的试验
对于本套装置，vup 是保证其稳定运行的至关重要并且需要首先进行研究的参数。相对于从反应器中去除气体的效果而言，vup 自然越大越好，但从保证污泥良好稳定生长的角度，vup 有最适的取值范围。故决定从污泥生长方面来确定最佳vup ，即待反应器在20 kgcod/(m3·d) 的容积负荷下稳定运行后，考察污泥的生长量（通过污泥床体积来反映）和废水的cod 去除率。vup 值选取为2、4、6及8 m/h，各阶段运行时间定为1周，通过排泥控制运行前的污泥床体积相等，运行期末测一次污泥床体积，并每天检测一次进出水cod 。
1.4.2 硫酸盐废水处理试验
待确定最佳vup 的试验结束后，紧接着即在此vup 值下进行硫酸盐废水处理试验。尽管vup 值不是在处理硫酸盐废水时得到的，因此不一定最适于硫酸盐废水处理，但是利用其作为本实验的运行参数仍不失为一项可行的策略。
在维持cod 容积负荷20 kg/(m3·d) 不变的条件下，通过向进水中添加na2so4并逐渐提高加入量来进行本试验，其中加入的na2so4量依次为20、30、45及60 g ，对应的进水中so42－分别为676、1014、1521和2028 mg/l，待硫酸盐还原率与cod 去除率均达到80%以上，并稳定运行3 d后即可进入下一阶段。
1.5 分析项目与方法
cod ：半微量快速烘箱法；ph ：ph-2s 型酸度计；碱度：分步滴定法[13]；mlss （悬浮固体）及mlvss （挥发性悬浮固体）：重量法[14]；so42－：络合滴定法[13]；硫化物：滴定法
[14]；颗粒污泥沉降速度：取量程为1 l的量筒，测定其高度，并注满清水。将用自来水淘洗过的颗粒污泥逐个加入量筒内，用秒表计量单个颗粒污泥从筒口沉降到筒底所需时间ｔ，然后利用公式v=h/ｔ(v为沉速，h 为量筒高度，ｔ为沉淀时间) 计算得出该颗粒污泥的沉速。测试过程中，在某个粒径范围内一般测定其中20～30个任意选取的颗粒污泥进行测试，取其平均值作为该粒径范围颗粒污泥的沉速。