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工业废水中常含有大量大分子难降解有机物,因此,单一的好氧生化处理工艺不能取得理想的处理效果。厌氧生物技术具有高效降解大分子难降解有机物、低耗产能的特点,在工业废水处理中得到广泛的应用。但传统的厌氧技术中存在以下三个缺点:厌氧微生物生长缓慢,导致厌氧反应器启动缓慢;高浓度难降解污染物水解酸化速率慢,同时丙酸、丁酸等转化为乙酸过程易环境因素影响,在处理过程中易出现酸性末端产物的过度积累,对产甲烷菌抑制作用强烈时,会出现“酸化”现象,导致厌氧体系崩溃;对于含高氮废水,达不到去除氮素的效果,往往需要在厌氧处理工艺后续加设深度处理除氮,导致废水处理流程较长,投资和运营费用大。本文探索解决厌氧处理过程中这三点缺点的具体控制措施,以处理不同C/N废水为研究对象,探索不同进水C/N比时选取择最佳厌氧工艺实现以下目标:避免厌氧反应器“酸化”,以强化厌氧处理效果,在单一厌氧反应器实中实现同时产甲烷反硝化,即同时实现脱碳除氮双重功能,拓展厌氧处理领域。本实验内容包括:寻找快速启动厌氧反应器的方法;探索处理不同进水C/N废水最佳厌氧工艺的选择及机理研究。研究发现低强度超声波能加快启动进程,低强度超声波处理过的颗粒污泥启动IC厌氧反应器历时7天,而对照试验历时10天。低强度的超声波作用提高IC厌氧反应器中COD去除率,具有更高的产气率和最大比产甲烷活性。不同C/N比影响发酵类型的研究中发现:初始进水C/N为12、56、156时,形成丁酸型发酵类型,初始进水C/N200时,即进水C/N较高时,易实现乙醇型发酵,有效避免反应器“酸化”,此时有最高的产甲烷率和出水COD去除率;C/N比为56时胞外聚合物达到最大值,不同C/N比颗粒污泥表面特征也发生变化,对污泥的沉降性有一定的影响。对不同的C/N比培养的厌氧颗粒污泥进行扫描电镜观察,微生物群落表面特征也不相同。进水C/N低时不易实现乙醇型发酵厌氧工艺,但研究发现,进水C/N较低时,同时产甲烷反硝化工艺可以避免反应器内丙酸的积累,有效避免厌氧反应器“酸化”且同时具有脱碳除氮的功能。采用IC厌氧反应器,成熟厌氧颗粒污泥为接种污泥,驯化其具有同时产甲烷反硝化工功能的研究过程中,在进水碳源为葡萄糖,硝酸钠提供硝态氮,COD/NO3-为10的条件时,通过进水碳氮负荷不变,逐步减少水力停留时间来驯化厌氧颗粒污泥,历时30天完成厌氧颗粒污泥的驯化,实现了在单一相IC厌氧反应器中同时产甲烷反硝化。实验过程中,25天时达到稳定状态,出水COD去除率达到95%以上,氮的去除率达到96%;稳定时对出水氨氮进行测定,出水氨氮为2mg/L,发现厌氧过程中发生了DNRA过程;对产生的气体组分进行检测,其中甲烷占53%,氮气占47%。COD/NO3-为2、4、8、10、16时,出水COD出现先增高后下降的趋势, COD/NO3-为2时属于碳源不足,发生反硝化过程,未发产甲烷过程,产气组分未检测出甲烷;COD/NO3-为4时COD去除率仅有84%;COD/NO3-为8、10、16时, COD去除率较高,分别为89%、95.1%、94.9%。COD/NO3-为4、8、10时都有很好的除氮效果,去除率达到了95%左右, COD/NO3-为8、10、16时出水检测到了氨氮,发生了DNRA过程。具有同时产甲烷反硝的厌氧颗粒泥对丙酸积累引起的“酸化”有明显的恢复功能。当由丙酸引起的不同酸化程度,依次为基本无“酸化”、轻度“酸化”、中度“酸化”、高度“酸化”时, COD去除率分别达到了91.5%、87.9%、84.89%、81.05%。缓解中度“酸化”时最佳COD/NO3-为8。缓解重度“酸化”时最佳COD/NO3-为6。