摘要：为评价厌氧-好氧联合工艺处理化工废水的运行性能，构建了UASB-SBR联合反应器系统。通过调控水力停留时间、有机负荷率等关键运行参数，连续运行120 d，监测COD值、BOD5值、ρ（NH3-N）等指标变化。结果表明：最优运行条件下，COD去除率达91.6%，NH3-N去除率达87.3%，系统运行稳定，抗冲击负荷能力强，联合工艺对化工废水具有良好的处理效果和运行稳定性。

　　关键词：厌氧-好氧联合工艺；化工废水；运行性能；参数优化；处理效果

　　0引言

　　化工废水成分复杂、有机物浓度高、生物毒性强，传统单一处理工艺难以满足排放要求。厌氧-好氧联合工艺通过厌氧段的酸化水解和产甲烷过程，以及好氧段的深度氧化，能够实现对难降解有机物的高效去:除。该工艺具有能耗低、污泥产里少、处理效果稳定等优势，已成为化工废水处理的重要技术。然而，联合工艺的运行性能受多种参数影响，运行稳定性和处理效率需要深入研究。因此，开展厌氧-好氧联合工艺处理化工废水的运行性能分析，优化关键运行参数，对提高化工废水处理水平具有重要意义。

　　1材料与方法
       1.1试验材料

　　1.1.1化工废水

　　试验用化工废水取自某石化企业废水处理站进水口，该废水主要来源于催化裂化、聚合反应和精馏分离等生产工艺单元。废水呈深褐色，具有刺激性气味，COD值为2800~3200mg/L，BOD,值为1100~1400mg/L，-N质里浓度为85~120mg/L，pH值为6.5~7.8。废水中主要含有苯系物、酚类化合物、多环芳烃等难降解有机物，以及悬浮物质里浓度为180~250mg/L，废水经预沉淀和pH调节后低温储存备用”。
       1.1.2厌氧-好氧接种污泥

　　厌氧接种污泥采用邻近污水处理厂厌氧消化池颗粒污泥，经长期驯化，具有良好的生物活性，呈黑褐色颗粒状，含有丰富的甲烷丝菌、甲烷八叠球菌等产甲烷菌群。

　　好氧接种污泥来源于处理同类化工废水的活性污泥法处理设施，已对化工废水中特征污染物产生良好适应性，呈黄褐色絮状，微生物种群丰富，包括菌胶团、丝状菌、原生动物等，生物相结构良好。

　　两类污泥在接种前均进行预处理，厌氧污泥经筛选去除细小颗粒后用模拟废水活性恢复培养7d，好氧污泥进行梯度驯化，逐步提高化工废水比例，确保微生物充分适应目标废水水质特征（表1）。

　　1.1.3试剂与药品

　　试验采用分析纯级别的重铬酸钾、硫酸亚铁铵、浓硫酸等COD检测试剂，纳氏试剂用于氨氮检测，pH调节使用氢氧化钠和盐酸溶液。营养盐补充采用磷酸:二氢钾、硫酸镁、氯化钙等无机盐，厌氧除氧使用高纯度氮气”。

　　1.2实验装置与工艺流程

　　实验装置采用厌氧-好氧联合处理系统，厌氧段选用上流式厌氧污泥床反应器(LASB)，有效容积为20L，高径比为4:1，设置三相分离器和集气装置。好氧段采用序批式活性污泥反应器(SER)，有效容积为15L，配备微孔曝气器和机械搅拌装置。两级反应器间设置中间调节池，容积为5L，用于水质缓冲和pH调节。整套装置配备蠕动泵、电磁阀、溶解氧仪、pH计等自动控制设备。

　　工艺流程为:

　　1)原水经提升泵进入UASB反应器底部，与厌氧颗粒污泥充分接触，在厌氧环境下进行酸化水解和产甲烷反应，大分子有机物被分解:

　　2)厌氧出水自流进入中间调节池进行pd调节和营养盐补充，同时去除悬浮物质，为后续好氧处理创造适宜的水质条件；

　　3）调节池出水定量泵入SBR反应器，在充氧条件下与活性污泥混合，通过微生物的新陈代谢进一步去除残留有机物；

　　4）经好氧处理后的出水排放，完成整个联合处理过程，同时回流部分污泥维持系统内微生物浓度，确保处理效果稳定[3]。

　　1.3工艺运行方法

　　系统启动分为厌氧段和好氧段同步进行，厌氧段采用负荷逐步提升法，初期有机负荷率控制在1.0 kg COD/（m3·d），每7 d提高0.5 kg COD/（m3·d），直至达到设计负荷3.5 kg COD/（m3·d）。好氧段按照传统活性污泥法启动，污泥质量浓度逐步提升至3 500~4 000 mg/L。

　　正常运行阶段关键参数控制包括：

　　厌氧段水力停留时间（HRT）控制在8~12 h，温度维持在35℃±2℃,pH值保持在6.8~7.2，定期排除多余污泥维持污泥床高度；

　　好氧段HRT控制在4~6 h，溶解氧质量浓度维持在2.0~3.0 mg/L，污泥龄控制在15~20 d，每日测定MLSS确保污泥质量浓度稳定；

　　3）系统整体HRT为12~18 h，回流比控制在50%~100%，根据进水水质波动调整回流量。运行过程中定期监测进出水水质，根据处理效果及时调整运行参数，确保系统稳定高效运行。

　　1.4检测分析方法

　　水质检测严格按照国家标准分析方法执行，COD采用重铬酸钾法测定，BOD5采用稀释接种法测定，NH3-N采用纳氏试剂分光光度法测定，TP采用钼酸铵分光光度法测定。污泥性状分析包括MLSS、MLVSS采用重量法测定，SVI采用静沉法测定。

　　数据处理采用统计软件进行方差分析和相关性分析，检测频次为每日一次，所有数据均为三次平行测定的平均值，相对标准偏差控制在5%以内。

　　2结果与分析

　　2.1厌氧-好氧联合工艺对化工废水的处理性能

　　厌氧-好氧联合工艺对化工废水表现出优异的处理性能，系统运行120 d后各项指标趋于稳定（图1）。在最优运行条件下，联合工艺对COD的去除率达到91.6%，进水COD值为3 000 mg/L±150 mg/L，出水COD值稳定在250 mg/L±30 mg/L以下（图1-1）。BOD5去除率达到94.2%，进水BOD5为1 250 mg/L±80 mg/L，出水降至72 mg/L±15 mg/L。氨氮去除效果显著，去除率为87.3%，进水NH3-N质量浓度为102 mg/L±12 mg/L，出水降至13 mg/L±3 mg/L。

　　厌氧段主要承担有机物的初步降解，COD去除率约为65%，同时实现大分子有机物的酸化水解，提高废水的生物可降解性，BOD5/COD比值由初始的0.42提升至0.68。好氧段进一步去除残留有机物，COD去除率约为75%，并实现有效的硝化脱氮[4]。联合工艺的协同效应使得对化工废水中苯系物、酚类等难降解有机物的去除率达到85%以上（图1-2），出水水质稳定达到国家排放标准（表2）。

　　2.2运行参数对化工废水处理效果的影响

　　关键运行参数对联合工艺处理化工废水效果产生显著影响。如图2所示，水力停留时间是重要影响因素，系统总HRT从10 h延长至18 h时，COD去除率由82.4%提升至91.6%，继续延长至24 h时去除率仅提升至92.1%，经济效益显著下降（图2-1）。有机负荷率对厌氧段处理效果影响明显，厌氧段有机负荷率由2.0 kg COD/（m3·d）提升至3.5 kg COD/（m3·d）时，甲烷产量逐步增加，VFA积累量保持较低水平，但负荷超过4.0 kg COD/（m3·d）时出现酸化现象（图2-2）。好氧段溶解氧浓度对脱氮效果至关重要，DO质量浓度在2.0~3.0 mg/L范围内硝化效果最佳，NH3-N去除率达87.3%，DO过低（<1.5 mg/L）导致硝化不完全，过高（>4.0 mg/L）则增加能耗且对反硝化不利图2-3）。温度和pH值协同控制确保微生物活性发挥，最适条件下系统处理效果稳定（表3）。

　　2.3联合工艺处理化工废水的运行稳定性

　　联合工艺在处理化工废水过程中表现出良好的运行稳定性，连续运行180 d期间出水水质波动控制在较小区间内[5]。正常运行阶段，出水COD值稳定在230~270 mg/L之间，变异系数仅为6.8%，NH3-N出水质量浓度保持在10~16 mg/L范围内，变异系数为8.2%。系统对冲击负荷具有较强缓冲能力，当进水COD值由3 000 mg/L升至4 500 mg/L时，厌氧段通过VFA缓冲机制维持稳定，好氧段活性污泥浓度自动调节适应负荷变化。

　　冲击负荷试验表明，在1.5倍设计负荷冲击下，系统在72 h内恢复正常运行，COD去除率从76.3%回升至90.8%。长期运行中，厌氧颗粒污泥保持良好沉降性能和生物活性，污泥床高度稳定在60%~65%，好氧段污泥质量浓度维持在3 800~4 200 mg/L，SVI值稳定在85~95 mL/g，系统未出现污泥膨胀或流失现象（表4）。

　　3结语

　　厌氧-好氧联合工艺在处理化工废水方面表现出优异的运行性能。通过系统的试验研究，确定了最佳运行参数范围，实现了对化工废水中有机污染物的高效去除。联合工艺运行稳定性良好，具有较强的抗冲击负荷能力，能够适应化工废水水质波动的特点。研究结果为厌氧-好氧联合工艺在化工废水处理中的工程应用提供了重要的技术支撑和理论依据。今后应进一步深入研究工艺的长期运行特性和微生物群落演变规律，为工艺优化和推广应用奠定更加坚实的基础。

参考文献

　　[1]郭莉.十溴联苯醚厌氧-好氧联合降解菌群的筛选及降解性能研究[D].成都：成都理工大学，2023.

　　[2]刘松萌.厌氧-好氧微生物联合降解四溴双酚A研究[D].南京：南京农业大学，2022.

　　[3]王延林.厌氧/好氧生物流化床联合处理高浓度难降解有机废水示范工程运行特性研究[D].上海：东华大学，2021.

　　[4]李厚禹.好-厌氧联合堆肥对农业废弃物中抗生素耐药基因的消减研究[D].北京：中国农业科学院，2020.

　　[5]王文娜，刘芳，杨叶青.气浮-厌氧-好氧联合工艺处理1，4丁二醇、聚四氢呋喃废水[J].环境与发展，2019，31（4）：118-119.