ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

ABR、SBR的出水的pH值均比较稳定，生活污水培养期ABR出水pH平均值为6.4，SBR出水平均为8.1。加入合成制药废水后，ABR出水pH平均值6.9，比同时期ABR进水的pH值低，是由于发生了厌氧的水解酸化作用。SBR出水pH平均值为8.4，也随ABR进水pH值的升高略有升高。

总体来看，三者的pH值都较为稳定，波动不大，这就可以为微生物的生长繁殖和代谢提供稳定的环境，同时稳定的监测数据也可说明微生物活动稳定，一定程度上可以反映了ABR-SBR组合工艺运行稳定。

培养期组合反应器的运行结果

污泥培养期共进行了60d左右，进水COD浓度控制在300～400mg/L。流量为2～8L•h-1，每次试验次数为3天，试验次数为6次。实验结果如表1所示。

表1培养期ABR-SBR的运行结果

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

由表1中的数据可以看出，总的去除率(ABR进水COD值与SBR出水COD值之差和ABR进水COD值之比)最终稳定在95%左右，污泥培养成熟。

最佳水力停留时间的确定

污泥培养期COD去除率随停留时间的变化曲线如图3。

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

图3培养期ABR反应器COD去除率随停留时间变化曲线图

由图3所示，ABR的COD的去除率随水力停留时间的变化而变化，呈现先升高后降低的趋势，即由26.50%增加到最高值61.88%，随后又降低到51.90%。去除率的最高值对应的水力停留时间是9h，此值即为ABR在处理该合成制药废水时的最佳的水力停留时间。

出现上述趋势是由于水力停留时间的大小直接影响着微生物与废水作用时间的长短，影响COD的去除率。适宜的停留时间能使废水与微生物充分接触，并且能适时的排除微生物的代谢产物，防止某些代谢产物对微生物产生抑制作用。

停留时间过短会因有机负荷过高而导致去除率下降，处理效果不理想;ABR中停留时间过长会使有机物和微生物不能充分混合接触，影响处理效果，延长处理反应时间，降低处理能力。

最佳曝气时间的确定

污泥培养期COD去除率随曝气时间的变化曲线如图4。

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

图4培养期SBR反应器COD去除率随曝气时间变化曲线图

曝气反应时间是确定SBR反应器容积的一个非常重要的工艺参数。曝气时间太短，系统中氧供给不足，微生物不能充分分解有机物，影响处理水水质;曝气时间太长，会过分消耗水中的有机物，从而影响反硝化脱氮效果，还会引起污泥膨胀，从而造成能量浪费、降低充氧效率，同时也会增大水处理成本，因此应当在特定的条件下通过试验找出最优曝气时间。

由图4可以看出，SBR反应器在处理合成制药废水时，随着曝气时间的推移，COD的去除率表现出明显的上升趋势，最高点出现在12h处，考虑到经济性的同时，最终确定了工艺的最佳曝气时间为12h。

含25%合成制药废水的污泥驯化期

此时期，由于高浓度合成制药废水的加入使得实验水样的入水COD值有所提高，其平均值约为780mg/L。先后通过ABR反应器和SBR反应器之后，COD值分别平均降低至420mg/L和34mg/L。出水水质稳定，满足国家环境保护标准(GB21904-2008)COD排放要求。

在混合液驯化的最初阶段，ABR反应器的COD的去除率是35%左右，比污泥培养后期的50%左右降低了15%，这是由于合成制药废水的加入，改变了厌氧微生物原有的生长环境，废水中增加了长链难降解有机物及对微生物有毒害作用的物质，使得微生物短时期内活性降低，废水的COD去除率下降。

驯化一段时间后，微生物逐渐适应了新环境，对制药废水的净化能力逐渐恢复，在该比例的驯化的后期可以达到40%左右。而SBR运行稳定，平均去除率为89.68%，特别是后期，去除率均在90%以上。

当ABR出水COD值逐渐增大或有所波动时，SBR出水COD都较小，体现出SBR反应器较为优秀的抗冲击能力，保证较高总去除率，见图5、6。

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

图5含25%合成制药废水的污泥驯化期原水、ABR及SBR出水COD变化曲线图

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

图6含25%合成制药废水的污泥驯化期ABR、SBR及总去除率变化曲线图

含50%合成制药废水的污泥驯化期

随着所加入合成制药废水比例的增大，原水COD值迅速增加至1380mg/L。此时SBR出水依旧保持在较低水平，约为74mg/L。而ABR反应器的出水COD却呈现出上升趋势，由最初的427mg/L逐步升高至约1000mg/L，反应器运行极不稳定。

在使用50%的混合液进行驯化时，ABR反应器的COD去除率迅速下降，最后稳定于26%左右。此阶段合成制药废水浓度的大幅度提高使得其杀菌性得到更好的体现。部分微生物在高浓度药水的的冲击下失去活性，导致ABR反应器处理效果未能达到预期要求。

与此同时，随着驯化期的延长，SBR反应器的去除率依旧保持有较高的稳定性，平均可达93%以上。SBR反应器的高效性继续保证着系统整体运行的效果处于出水达标的水平，见图7、8。

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

图7含50%合成制药废水的污泥驯化期原水、ABR及SBR出水COD变化曲线图

利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究

图8含50%合成制药废水的污泥驯化期ABR、SBR及总去除率变化曲线图

结论

在分析合成制药废水水质特征及国内外研究现状的基础上，本实验采用ABR-SBR组合工艺处理辽源市某药厂的合成制药废水。ABR和SBR均接种长春市西郊污水处理厂曝气池污泥，以生活污水为处理水样，采用低负荷连续进水的方式进行启动。

在试验中，分别考察了ABR和SBR反应器在启动期和驯化期的运行特征，研究了组合工艺处理合成制药废水中的COD降解规律，探索了本实验条件下组合工艺的最佳运行参数，从而得出以下结论:

(1)在本实验条件下，当ABR反应器停留时间为9h，SBR反应器曝气时间为12h时，ABR-SBR组合工艺对合成制药废水的处理在兼顾经济性的同时，可满足国家环境保护标准(GB21904-2008)COD排放要求，约为90mg/L。

(2)在温度设定为(35±1)℃的条件下，采用进水浓度为320mg/L启动时，经过22天的培养，ABR反应器去除率可稳定于55%，最高可达到60.42%。

(3)分别设置ABR反应器停留时间为2、3、4、5、6、8、9、10、12h，通过水力停留时间选择实验可得，ABR反应器最佳停留时间为9h。此时COD平均去除率可达到61.88%。

(4)ABR反应器在停留时间为9h的条件下进行微生物驯化。驯化起步阶段采用生活污水∶合成制药废水=4∶1的比例进行。合成制药废水的加入导致COD去除率急剧下降，最低可达32%。

通过15天的培养，COD去除率可稳定于46%。合成制药废水中的部分药物成分具有微生物抑制性，对微生物活性造成影响，降低了COD去除率。随着进水中合成制药废水比例的逐步升高，药物的生物抑制性表现愈加明显。此时，COD去除率呈下降趋势，最低为26%。

(5)SBR反应器运行较为稳定。当处于启动期时，进水COD浓度范围为140～220mg/L，去除率稳定于90%。当处于驯化期时，随着进水COD浓度的增加，COD去除率呈现上升趋势，最高可达94.37%。