缺氧反应器预处理2，3-二甲基苯胺废水研究

孙宝盛，潘艳艳，邢国平，杨秀文，齐庚申，阎 玲
（天津大学建筑工程学院，天津 300072）

　　摘要：2，3-二甲基苯胺不易被生物降解，采用缺氧反应器预处理2，3-二甲基苯胺废水，废水中的挥发性脂肪酸（VFA）、BOD与COD比值增加，说明缺氧反应器能够将难降解的有机物转变为易生物降解的有机物。停留时间以6h左右为宜。
　　关键词：2，3-二甲基苯胺废水；缺氧反应器；生化处理；废水处理
　　中图分类号：X783
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2001)05-0023-03

A Study of Pre-treatment of 2,3-Dimethylandine-Containing
Wastewater by Anoxic Baffled Reactor
SUN Bao-sheng，PAN Yan-yan，XING Guo-ping，YANG Xiu-wen，QI Geng-shen，YAN Ling
（School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

　　Abstract:2，3-dimethylaniline cannot be easily biodegraded．An anoxic baffled reactor was used in the pretreatment of 2，3-dimethylaniline-containing wastewater．The content of volatile fatty acid（VFA）and the BOD to COD ratio in the wastewater were both increased，which means that anoxic baffled reactor can convert the or ganism which is hardly degradable into a biodegradable organism．
　　Key words：2，3-dimethylaniline-containing wastewater；wastewater treatment；anoxic baffled reactor；
biochemical treatment

　　2，3-二甲基苯胺（2，3-Dimethylaniline）是一种环状结构、有毒且不易降解的苯环有机物，微溶于水，溶于醇及醚。在甲灭酸生产过程排出的废水中，含有大量该物质。本试验用缺氧反应器预处理甲灭酸废水，使其经过酸化作用，分解成易降解产物，改善其可生化性，然后再进行好氧处理，达到净化目的。

1 试验装置

　　缺氧反应器的有效水深为1.06m，有效容积190L。反应器的外表面由有机玻璃制成，内设置有垂直折板，将其分成三个隔室。除第一隔室外，第二、三隔室均由上行室和下行室组成。每个隔室内都放置一定量的填料，填充比依次沿水流的方向递减，分别为61％，58％和37％。
　　在处理污水的过程中，缺氧反应器内形成了一种底部是污泥床，上部是过滤装置的体系。当污水进入反应器后，在挡板的作用下，沿折板作上下绕流，废水中的有机物被生物膜和悬浮态的活性污泥吸附并分解。由于填料的阻挡，微生物被有效地截留在反应器内，因此反应器内污泥浓度比较高，固体停留时间较长。悬浮填料还起了部分三相分离器的作用，在反应器的底部，基本上处于厌氧状况，从而产生了甲烷气体，气泡在上升的过程中，与填料撞击而分离逸出反应器。
　　与其它厌氧工艺相比，缺氧反应器结构简单，不需设三相分离器，反应器内水力条件好，容积利用率高启动时间短，运行管理比较方便。本实验采用好氧预挂膜和快速排泥法相结合的方法进行挂膜^[1]。
　　试验条件：
　　流量20～60L/h，进水COD125～770mg/L，水力停留时间3.17～8h，容积负荷0.45～2.75kgCOD/(m³·d)，水温19～32℃。

2 试验结果

2.1 挥发性脂肪酸（VFA）
　　在缺氧反应器中主要进行的是基质的水解酸化反应，当含有2，3-二甲基苯胺的废水进入反应器后，在微生物的作用下，使苯胺分子中的苯环还原或断裂。通过测定反应器进出水中VFA浓度的变化就能大致判断酸化反应进行的效果，进出水VFA的差异越大，说明反应器内水解酸化程度越好。同类有机物中，分子量小的比分子量大的容易水解，直链结构的分子比支链结构的分子容易水解，单环化合物比杂环化合物容易水解^[2]。
　　试验表明，经过缺氧反应器后，挥发性脂肪酸的浓度有所提高，进水VFA平均为190mg/L，出水VFA为300～540mg/L。随着容积负荷的增高，缺氧反应器出水的挥发性脂肪酸浓度也增高，如图1所示。这是因为在较高容积负荷下，有机物分解产生的挥发酸的量大于低容积负荷下产生的量。
2.2 水力停留时间（HRT）
　　水力停留时间是控制反应器运行的重要参数，对于单纯以预处理为目的的缺氧反应器，提高水力停留时间，使基质与微生物接触的时间增长，溶出COD的浓度就越高，即处理效率也越高，当进水COD≈300mg/L，HRT从3.17h增加到8.84h时，出水COD去除率由20.19％提高到34.52％。但是当停留时间在6.3h以上时，COD去除率变化不大，即使再增加停留时间，去除率的提高也有限，见表
1。其原因与缺氧反应器中该阶段的去除机理有关，在这一阶段主要是大分子的有机污染物在细菌胞外酶的作用下分解成小分子有机污染物，如有机酸等，污染物只是在形式和质上发生了变化，而在数量上变化较小^[3]。但是对于缺氧-好氧生物处理工艺来说，水力停留时间尽管因处理污水的种类而不同，但其缺氧段的HRT也不宜太长。
2.3 BOD₅与COD

表1 水力停留时间对COD去除的效果 停留时间/h 进水/(mg·L^-1) 出水/(mg·L^-1) 去除率/％ 3.17 320 250 21.9 4.00 295 220 25.4 5.00 300 200 33.3 6.30 290 185 36.2 8.00 295 190 35.6 9.00 300 200 33.3

　　BOD₅与COD的比值是评价废水可生化性的一个重要指标，比值越高，可生化性越好。在传统活性污泥法及厌氧发酵过程中，BOD₅的去除率高于COD的去除率；在缺氧反应器预处理2，3-二甲基苯胺废水的试验中，缺氧反应器内COD的去除率却高于BOD₅的去除率。这是由于缺氧反应器在去除易降解有机物的同时，对难降解或大分子有机物，只是将有机物的形态加以改变。对于苯胺废水，只是将苯环还原或断裂，使之成为易降解或小分子物质，时化性得以改善。2，3-二甲基苯胺废水的BOD₅/COD约为0.49，经过6h缺氧处理后，出水的BOD₅/COD约为0.64（见表2），可生化性大大提高，这更有利于后续的好氧处理。

表2 改善2，3-二甲基苯胺废水可生化性实验数据 进 水 出 水 COD/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) BOD₅/COD COD/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) BOD₅/COD 431 180 0.42 304 194 0.64 703 280 0.40 460 264 0.57 697 414 0.59 553 410 0.74 648 312 0.48 444 303 0.68 794 450 0.57 726 427 0.59 注：反应时间为6h

3 生物相分析

　　在缺氧反应器中存在着上向流和下向流两种流态，上向流的流态接近于推流，纵向混合不明显；下向流的流态接近于完全混合，在该隔室内，生物量在上、中、下部基本相近。上向流的反应室中，微生物以填料间的絮聚形式为主；而在下向流的反应室中，微生物几乎全部以附着在填料表面的生物膜形式存在，主要是夹杂有丝状菌的菌胶团，其中又以厌氧菌和兼性菌为主。有时也能观察到极少量的原生动物，如不活跃的钟虫、小细菌和丝状菌。
　　由于在缺氧反应器内存在着几个独立的反应室，因此每个反应室内生长着与环境条件一致的生物群落，其种群分布随反应器中水流的方向逐渐变化，如在第一隔室的底部（进水口），发酵细菌和产酸菌的比例最大。运行初期，由于缺氧反应器底部处于厌氧状态，污泥颜色为墨黑色，并伴有较小的颗粒污泥。同时，借助悬浮填料的截留作用，可以有效地防止丝状菌引起的污泥膨胀，从而增加反应器的运行稳定性。

4 结论

　　（1）当进水COD≈300mg/L，HRT从3.17h增加到8.84h时，经过缺氧反应器后，挥发性脂肪酸的浓度提高，进入VFA平均为190mg/L，出水VFA为300～540mg/L。
　　（2）缺氧反应器中主要进行的是水解酸化反应，将难降解的有机物转变为易生物降解的有机物，为后续的好氧处理提供方便。
　　（3）2，3-二甲基苯胺废水的BOD₅/COD约为0.49，经过6h缺氧处理后，出水的BOD₅/COD约为0.64。
　　（4）缺氧反应器为由呈悬浮态和附着态的生物组成的复合型反应器。

参考文献：
[1]叶芬霞，徐向阳，俞秀娥，等．载体好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床反应器的影响[J]．中国环境科学，1995，15(1)：5～9．
[2]张希衡等．废水厌氧生物处理工程[M]．北京：中国环境科学出版社，1996，379～405．
[3]赵金辉，赵志耀．厌氧-水解反应器稳定运行的试验研究[J]．环境科学，1999，20(3)：75～78．

---

作者简介：孙宝盛（1957～），男，1981年毕业于天津大学环境工程专业，副教授，现从事环境工程教学与科研工作。