膨胀颗粒污泥床反应器的应用研究进展

1、环境污染与防治 网络版 第6期 2008年6月膨胀颗粒污泥床反应器的应用研究进展*田在锋第一作者:田在锋,男,1971年生,高级工程师,主要从事水污染防治工程设计、环境科学研究工作。*河北省科学技术研究与发展计划项目(No. 07276708D)。 王路光2 王靖飞3(1.河北省环境科学研究院，河北 石家庄 050051;2.国家环境保护制药废水污染控制工程技术中心，河北 石家庄 050051;3.河北省水环境科学实验室，河北 石家庄 050051)摘要 介绍了膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的特征及研究应用进展。EGSB反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器，由于其独

2、特的技术优势，可以用于多种有机废水的处理，并具有较高的处理效率。EGSB反应器在各种浓度有机废水及毒性废水中有较多的应用基础研究，为生产性试验和进一步工程应用奠定了基础。还展望了EGSB反应器今后的发展趋势。关键词 厌氧生物处理 EGSB反应器 颗粒污泥Review of application and research expanded granular sludge bed reactor Tian Zaifeng1,Wang Luguang2,Wang Jingfei1. (1. Hebei Provincial Academy of Environmental Sciences, Sh

3、ijiazhuang Hebei 050051;2.State Environmental Protection Engineering Center for Pharmacy Wastewater Pollution Control, Shijiazhuang Hebei 050051;3.Hebei Provincial Key Laboratory of Aquatic Environment, Shijiazhuang Hebei 050051)Abstract: In this paper，the characteristics of Expanded Granular Sludge

4、 Bed(EGSB) reactor and its recent application and research achicvements were reviewed, of which is the third degeneration of anaerobic biological reactor developed on the base of UASB reactor, and by this unique technical advantage, it could be applied to treat many kinds of organic wastewater and h

5、igh COD removal efficiencies could be obtained. The future development of EGSB reactor was also prospected.Keywords: anaerobic biological treatment；EGSB reactor；granular sludge随着社会经济和城市的发展，环境污染和能源紧张的问题变得越来越严重，20世纪六、七十年代以后，厌氧消化技术作为一种低能耗的有机废水生物处理方法，得到了人们越来越多的重视。随着对厌氧消化理论不断深入地研究，人们相继开发了多种高效厌氧生物反应器，如厌氧滤

6、池(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器、厌氧附着膜膨胀床(AFFEB)及厌氧流化床(AFB)反应器等，它们被广泛应用于城市废水和各种有机工业废水的处理，均取得了良好的效果，人们将它们统称为第二代厌氧生物反应器。这些新型高效厌氧反应器的特点是：反应器结构上的设计或运行方式保证在反应器内能够保持较高的生物量，反应器的固体停留时间(SRT)较长，从而大大提高了反应器的容积有机负荷，缩短了水力停留时间(HRT)。改变了人们对厌氧处理效率低、处理周期长的传统观念，为有机废水的处理开辟了一个全新的领域。虽然第二代厌氧生物反应器在应用中取得了很大的成功，但在进一步扩大其处理范围时，仍然遇到了不少问题

7、，迫使人们在其基础上继续进行研究和开发，膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器就是在UASB反应器的基础上发展起来的新一代更高效的厌氧反应器。笔者介绍了EGSB反应器的产生背景、结构特征与工艺原理，以及EGSB反应器在处理各种废水时的研究应用情况，并展望其在我国的发展趋势。1 EGSB反应器的产生背景及其特征1.1 EGSB反应器的产生背景1976年荷兰Wageningen农业大学由LETTINGA教授领导的研究小组开始研究采用UASB反应器来厌氧处理生活污水。1981年LETTINGA等1研究在反应器的容积为120 L，在温度为1218 ，HRT为48 h情况下，利用UASB反应器处理生活污水，

8、COD总去除率为45%75%。随后，他们按比例扩大设计了6、20 m3的反应器，并且用颗粒污泥接种，但研究结果表明，其处理效率比上述的45%75%更低。经过分析他们认为，由于污水与污泥未得到足够的混合，相互间不能充分接触，因而影响了反应速率，最终导致反应器的处理效率很低。1986年，DEMAN等2利用示踪剂对此进行了试验，其结果也证实了这一点。在利用UASB反应器处理生活污水时，为了增加污水与污泥间的接触，更有效地利用反应器的容积，必须对UASB反应器进行改进。LETTINGA等1认为改进的办法有两种:(1)采用更为有效的布水系统，即可通过增加每平方米的布水点数或采用更先进的布水设施来实现;(

9、2)提高液体的上升流速(vup)。但是当处理低温低浓度的生活污水时，改进布水系统的结果仍不理想，因此LETTINGA等1基于上述第二种办法，通过设计较大高径比的反应器，同时采用出水循环，来提高反应器内的液体上升流速，使颗粒污泥床层充分膨胀，这样就可以保证污泥与污水充分混合，减少反应器内的死角，同时也可以使颗粒污泥床中的絮状剩余污泥的积累减少，由此便产生了第三代高效厌氧反应器EGSB反应器。1.2 EGSB反应器的结构特征与工作原理EGSB反应器是对UASB反应器的改进，与UASB反应器相比，它们最大的区别在于反应器内液体上升流速的不同。在UASB反应器中，水力上升流速vup一般小于1 m/h，

10、污泥床更象一个静止床，而EGSB反应器通过采用出水循环，其vup一般可达到510 m/h，所以整个颗粒污泥床是膨胀的。EGSB反应器这种独有的特征使它可以进一步向着空间化方向发展，反应器的高径比可高达20或更高。因此对于相同容积的反应器而言，EGSB反应器的占地面积大为减少。除反应器主体外，EGSB反应器的主要组成部分有进水分配系统、气液固三相分离器以及出水循环部分，其结构图如图1所示。进水分配系统的主要作用是将进水均匀地分配到整个反应器的底部，并产生一个均匀的上升流速。与UASB反应器相比，EGSB反应器由于高径比更大，其所需要的配水面积会较小；同时采用了出水循环，其配水孔口的流速会更大，因

11、此系统更容易保证配水均匀。三相分离器仍然是EGSB反应器最关键的构造，其主要作用是将出水、沼气、污泥三相进行有效分离，使污泥在反应器内有效持留。与UASB反应器相比，EGSB反应器内的液体上升流速要大得多，因此必须对三相分离器进行特殊改进。改进可以有以下几种方法3：(1)增加一个可以旋转的叶片，在三相分离器底部产生一股向下水流，有利于污泥的回流；(2)采用筛鼓或细格栅，可以截留细小颗粒污泥；(3)在反应器内设置搅拌器，使气泡与颗粒污泥分离；(4)在出水堰处设置挡板，以截留颗粒污泥。图1EGSB反应器结构示意图Fig.1 Reactor structure of EGSB出水循环部分是EGSB反

12、应器不同于UASB反应器之处，其主要目的是提高反应器内的液体上升流速，使颗粒污泥床层充分膨胀，污水与微生物之间充分接触，加强传质效果，还可以避免反应器内死角和短流的产生。1.3 EGSB反应器颗粒污泥的特征颗粒污泥是EGSB反应器获得高处理效果的原因所在。一方面，颗粒污泥具有良好的沉降性能，可以防止污泥随出水流失；另一方面，颗粒污泥可以维持反应器内最大限度地滞留高活性污泥，因此反应器在较高的有机负荷和水力负荷条件下仍能有效地去除废水中的有机物。当利用EGSB反应器处理低温低浓度麦芽污水时，随着反应器的运行，颗粒污泥的粒径发生了一个转型过程。在反应初期，颗粒粒径主要集中在1.12.1 mm；随着

13、反应的进行，颗粒粒径分布范围更宽，大都分布在0.92.7 mm，且在此范围内分布较均匀；在反应后期，颗粒粒径明显增加，主要集中在1.32.7 mm。反应器不同高度处的颗粒污泥的粒径也有明显不同，如在反应器运行后期，反应器上部主要为1.71.9 mm的小粒径污泥，而下部则为2.32.9 mm的大粒径污泥。然而，就降解乙酸和VFA混合物的情况看，上部颗粒污泥的比基质降解率和比产甲烷活性分别比下部污泥高11%40%和20%45%。由于压力作用，底部污泥的密度增加，其孔隙度减少，于是基质扩散阻力加大，使得底部污泥活性较低。低温低浓度情况下，反应器中的产甲烷菌主要是乙酸营养型甲烷毛发菌属(Methano

14、saeto)的菌种和氢营养型甲烷短杆菌属(Methanobrevibactor)的菌种。由于反应器内乙酸浓度很低，因此反应器内的甲烷八叠球菌属的菌种很少，所占比例不到1%，这与周琪4在利用UASB反应器处理生活污水过程中所观察到的结果相同。然而在UASB反应器中，索氏产甲烷丝菌为优势菌种，索氏产甲烷丝菌与甲烷毛发菌的共同特点是对乙酸的Ks值较低，在乙酸浓度低时，它们能与其它利用乙酸的产甲烷菌相互竞争，其中毛状菌属菌种对乙酸的Ks比甲烷八叠球菌属菌种之值低510倍5。2 EGSB反应器的应用研究现状2.1 处理低温低浓度污水与所有生物处理一样，厌氧工艺的性能很大程度上受环境因素的影响(如温度、p

15、H、营养物质等)6。最佳性能一般只能在最佳温度范围达到，大多数厌氧工艺设定都在3040 、5060 这两范围内，因为其代表了产甲烷细菌的最佳生长温度。通常认为低温下(<20 )，产甲烷菌的最大比生长速率会受到抑制，反应速率减慢，从而会降低工艺的处理效果。EGSB中高的上升流速能够带来良好的水力搅拌条件，促进了底物与生物体间的有效接触，增强了传质效果，这也就使得在低于15 的低温条件下处理污水成为可能7。自从EGSB反应器产生以后，大部分的研究都集中于低温低浓度污水的处理。一般认为，在利用厌氧技术处理低浓度污水时，通常会遇到3个问题，即溶解氧的影响、低的基质浓度和低的水温。由于产甲烷菌通常

16、被认为是严格厌氧菌，因此溶解氧的存在会抑制产甲烷菌的活性；低的基质浓度和低的反应温度则会导致微生物活性的降低。EGSB反应器采用了较高的液体上升流速，污水与污泥之间可以充分接触，传质效果良好，且颗粒污泥的形成和大量兼性菌的存在，使得其在处理低浓度污水方面具有很大的优势。KATO等3曾采用两个225.5 L的EGSB反应器在30 时处理以乙醇为基质的模拟低浓度污水。其中R1反应器是在无氧的环境下运行，R2反应器则在氧浓度相对较高(最高达3.8 mg/L的环境下运行。R1和R2在不同的HRT(0.52.1h)、有机负荷率(OLR)为3.903.24 kgCOD/(m3·d)的情况下，处理

17、进水COD为127675 mg/L的污水，实验结果表明，在相近的运行条件下所获得的处理效果相差无几，由此证明，溶解氧的存在对EGSB反应器的运行没有明显影响。另外，当vup控制在2.55.5 m/h时，只要选择适当的OLR，当进水COD为500700 mg/L甚至100200 mg/L时，反应器的去除率均能达到90%以上。REBAC等8采用120 L的EGSB反应器研究在常温下处理生活污水，反应器有效容积为116 L，反应区直径为0.19 m，高度为4.0 m，接种颗粒污泥取自处理造纸废水的生产性UASB反应器。结果表明，EGSB反应器不适合处理含悬浮物的废水。在干燥气候且温度大于13 条件下

18、，当HRT大于3.5 h，容积负荷大于2.7 kg/(m3·d)时，可溶性COD去除率及总COD去除率分别为51%和34%，而在HRT为2.0、1.5 h时，可溶性COD的去除率分别为45%和32%。REBAC等8对低温(1320 )条件下EGSB反应器处理麦芽发酵废水进行了中试研究，其EGSB反应器的内径为0.2 m，高7.5 m，总容积为225.5 L，接种污泥为760 m3，UASB反应器(2024 )内的颗粒污泥。麦芽污水的COD为2821 436 mg/L，其中可厌氧生物降解部分占73%。当反应器在16 情况下运行时，采用2.4 h的HRT和4.48.8 kgCOD/(m3

19、·d)的OLR， COD平均去除率约为56%；当反应器在20 情况下运行时，HRT分别为2.4、1.5 h、OLR分别为8.8、14.6 kgCOD/(m3·d)时，COD去除率分别为66%和72%。王凯军等9以水解反应器对城市污水进行预处理，去除SS并提高COD的溶解性和可生化性后，出水进入EGSB反应器，在温度812 ，EGSB的水力停留时间仅为2 h时，COD的去除率为60%。大量研究结果表明，EGSB在处理低浓度废水方面具有潜在的优势，但目前在我国EGSB的应用仅处于研究阶段，尚未有生产规模的EGSB10。董春娟等11在低温低浓度下进行了对EGSB反应器进行了动力学

20、研究，研究表明，EGSB反应器在进水COD 450 mg/L、35 (与35 同样的液体上升流速)和15 (提高液体上升流速至最佳)3种运行条件时的速率常数分别为3.91×102、1.07×102、2.54×102 d-1。温度的降低会使速率常数大幅度降低，但液体vup的提高能在一定程度上缓解温度降低对膨胀颗粒污泥床反应器运行效果产生的不利影响，保证该反应器能在低温、低浓度下高效运行。膨胀颗粒污泥床反应器内相对较高的液体上升流速能够使膨胀颗粒污泥床反应器保持很低的活化能，这在一定程度上缓解了温度的降低对膨胀颗粒污泥床反应器高效运行所产生的不利影响，是保证膨胀颗粒污

21、泥床反应器在低温、低浓度下高效稳定运行的关键。以上研究结果都表明了EGSB反应器处理低温低浓度污水是可行的。2.2 处理中、高浓度污水EGSB反应器在处理低温低浓度污水方面有着UASB反应器不可比拟的优越性，但是并不意味着它只局限于此，由于它能承受的COD负荷(最高可达30 kg/(m3·d)比UASB反应器的(一般为10 kg/(m3·d)高得多，无疑它具有强大的优势。实践证明，对于中、高浓度污水，EGSB反应器同样能获得良好的效果。德国建的第一座EGSB反应器就是处理的土豆废水12，土豆加工过程中产生的污水含有高浓度的可生物降解物质。该反应器高度为14 m，体积为750

22、 m3。反应器进水COD为3 500 mg/L，其去除率可以达到70%85%，沼气中甲烷的含量达到80%。荷兰Peka Kroef污水处理厂采用EGSB反应器处理土豆和蔬菜加工过程中产生的高浓度污水13。NUNEZ等14研究了中温(35)条件下EGSB反应器处理屠宰场废水的情况，屠宰场废水含有大量可生物降解有机物，其总COD为1 4404 200 mg/L，其中可溶解部分占40%60%，不可溶解物质包括悬浮物和胶体，例如脂肪、蛋白质和纤维素，它们在厌氧反应器中降解很慢，悬浮固体的积累会影响污泥的比产甲烷活性，在高有机负荷率时反应器的运行将受到限制。NUNEZ等试验所用的反应器内径为0.044

23、m、高1.4 m，总容积为2.7 L。在COD负荷为15 kg/(m3·d)，HRT为5 h的运行条件下，COD去除率达到67%，总悬浮固体去除率为90%，脂类去除率为85%，在颗粒污泥上没有脂类物质的积累。他们将试验结果与其他研究人员的成果相比较发现，当获得相似的COD去除率(70%)时，EGSB反应器的COD容积负荷(15 kg/(m3·d)比UASB反应器的COD容积负荷(3.511.0 kg/(m3·d)高，且HRT(0.2 h)也比UASB反应器(0.31.2 h)短。国内很多学者对EGSB处理中、高浓度废水也展开研究，并且部分已投入实际应用。如左剑恶等

24、15对EGSB反应器处理高浓度自配水进行试验研究，在中温条件(3135 )下，当进水COD为8 2009 000 mg/L时，进水COD负荷可达41.9 kg/(m3·d)， COD去除率最高可达98%，出水COD小于500 mg/L。张振家等16-19应用EGSB处理COD为5 0006 000 mg/L，pH为6.06.5，SS为1 5002 000 mg/L，温度33 左右的变性淀粉生产废水，通过混凝沉淀、EGSB和好氧活性污泥法联合处理工艺， COD的去除率高于85%，出水水质良好，达到了国家污水综合排放一级标准。李克勋等20采用EGSB处理平均COD在10 000 mg/L

25、以上的褐藻酸钠生产废水，通过采用两级EGSB厌氧加好氧处理工艺， COD去除率达到90%以上，出水达到了国家污水综合排放二级标准。EGSB厌氧反应器不但减轻后续单元的处理压力，并且有助于好氧反应器对有机物的去除，节约了运行成本。茶多酚废水中主要含有茶多酚及其氧化产物、氨基酸、水溶果胶、水溶蛋白、残留提取溶剂和一定量的茶渣等，是一种含悬浮物的高浓度有机废水。任洪强等21把EGSB工艺用于处理茶多酚生产废水，先将废水通过混凝气浮预处理，再采用EGSBCASS处理工艺，在系统进水COD为36 96043 182 mg/L，SS为6 56210 904 mg/L条件下，出水COD<250 mg/

26、L，SS<70 mg/L，COD和SS的去除率均达到99%以上，系统出水可达标排放水标准。常海荣等22采用两级EGSB工艺处理薯干酒精废醪液，COD为40 00050 000 mg/L，悬浮物含量很高，在30 000 mg/L以上，而且大部分悬浮物为难沉降物质。一级EGSB进水COD为50 000 mg/L；出水COD为5 000 mg/L；二级EGSB进水COD为5 000 mg/L；出水COD为2 0002 500 mg/L。经过二级EGSB，出水COD的去除率可达91%以上。EGSB反应器的COD容积负荷可以达到25 kg/(m3·d)以上。张振家等23进行了用膨胀颗粒污

27、泥床工艺处理玉米酒精糟液的生产性试验，反应器容积236 m3，在进水COD高达28 000 mg/L(不稀释、出水不循环)时，出水COD为2 000 mg/L左右， COD去除率保持90%以上，挥发酸也始终处于较低水平，处理效果好。COD容积负荷高达29 kg/(m3·d)，水力停留时间缩短至1 d。EGSB进水SS常值为6 000 mg/L并在较大范围内变化时，未对反应器造成不良影响。2.3 处理含硫酸盐废水含硫酸盐废水的厌氧生物处理是近年来的一个重要课题，味精、糖蜜酒精及青霉素等制药废水都含有大量的有机物和高浓度的硫酸盐。一般来说，通过生物法从废水中去除硫酸盐可以分为两步：首先，

28、将硫酸盐在厌氧条件下还原为硫化物；其次，将硫化物氧化为单质硫并加以去除。在第一步硫酸盐还原过程中，厌氧条件下硫酸盐还原菌(SRB)的生长和活动，会对正常的厌氧消化过程产生很大的影响：一方面，SRB与产甲烷菌(MPB)相比，二者具有类似的生长环境要求和基质利用特性，因此可能导致对MPB的基质竞争性抑制；另一方面，硫酸盐还原菌的代谢终产物硫化氢(H2S)对厌氧细菌特别是产甲烷菌具有很强的毒害作用，会导致它们活性降低，甚至死亡。废水中COD与硫的比率(COD/S)以及反应器中的pH是控制这两方面影响的重要参数，硫酸盐通过SBR对MPB的抑制主要取决于COD/S的比值而非进水硫酸盐浓度，而反应器中的p

29、H值则影响着溶液中硫化物所起抑制作用的程度。王伟等24利用EGSB工艺处理高浓度硫酸盐的人工配水，在进水COD为4 000 mg/L的条件下，进水SO42-质量浓度约为1 800 mg/L时，获得了20 kgCOD/(m3·d)和9 kgSO42-/(m3·d)的负荷能力。较高的有机负荷使得产气量较大随之带来明显的气提效应，再加上较高的上升流速所产生的良好的气固分离效果，使得气相中的硫元素含量较高，达到了质量分数43.8%。硫酸盐还原菌所能达到的最大电子流比重为31.4%，对应的最低COD/SO42-约为2.0。EGSB反应器内溶解性硫化物与相应的自由硫化氢质量浓度为255

30、、102 mg/L，未对SRB与产甲烷菌产生任何毒性。DRIES等25,26通过试验，在以乙酸为基质的情况下采用EGSB反应器对含硫酸盐废水进行处理，通过控制上述两个参数，获得了较高的处理效果。试验在2.3 L的玻璃反应器内进行，反应器启动后，将COD/S控制在2.2，pH控制为7.9±0.1。从试验开始起，逐渐改变进水流量、SO42-浓度以及硫酸盐负荷，硫酸盐转化率及COD去除率分别为70%、90%左右;尤其是当进水SO42-S为800 mg/L，SO42-S负荷为10.4 kg/(m3·d)时，硫酸盐转化率和COD去除率分别高达94%和96%，此时，反应器内进水流量为(

31、29.8±1.8)L/d，循环流量为236 L/d，液体上升流速为5 m/h，而水力停留时间为(1.9±0.1)h。链霉素属微生物类药物，对革兰氏阳性菌和结核杆菌都有较强的抗菌作用，由于链霉素生产过程中排放的有机废水，具有大量的硫酸盐浓度，因而在生物处理上具有一定的难度。李建英27、任立人28、吴根29等采用EGSB工艺处理链霉素有机废水，处理效果较好。在进水COD为5 00013 000 mg/L，SO42-为5001 800 mg/L条件下，COD的去除率可达70%以上，SO42-的去除率在60%左右。由此可见，EGSB反应器在处理含硫酸盐废水方面具有极大的发展潜力。E

32、GSB反应器处理含硫酸盐工业废水的研究将是进一步发展的重点。2.4 处理有毒性、难降解废水毒性物质的存在及其浓度是影响厌氧处理的重要因素之一，废水中所含的毒性物质往往会对产甲烷菌产生危害或抑制作用，从而导致反应系统运行的失败。废水中的毒性物质简单可分为无机毒物和有机毒物两大类。无机毒物如氨氮、无机硫化合物(H2S、SO32-)、重金属(如Cd2+、Pd2+)等，有机毒物则包括天然和合成化合物，主要代表有甲醛、长链脂肪酸(LCFA，如月桂酸、癸酸)、氰化物，和卤代化合物(如氯苯、五氯酚)、硝化芳香族、抗生素等等。SPEECE30认为要稳定和有效地处理毒性废水，关键在于合适的驯化和长泥龄的保证，鉴

33、于此，他提出了有助于厌氧去除毒物的3个条件:毒物浓度远低于其LC50(使厌氧过程污泥产甲烷活性降低50%的有毒物质的质量浓度)值;在处理条件下，毒物本身可以生物降解或能被螯合分离;生物体对这种毒物能够驯化。采用EGSB处理毒性废水时，除了本身厌氧微生物对毒物的降解专性外，EGSB的高出水循环率，改善了反应器内混和状况，不仅有效地降低了浓度梯度对微生物生长的影响，更稀释了进水中的毒物浓度，从而具有更强的耐受能力。当废水中含有对微生物有毒害作用的物质或是难于生物降解的物质时，采用传统的厌氧反应器或UASB反应器都很难获得较好的效果。由于EGSB反应器具有很高的出水循环比率，它可以将原水中毒性物质的

34、浓度稀释到微生物可以承受的程度，从而保证反应器中的微生物能良好生长;同时还由于反应器中液体上升流速大，废水与微生物之间能够充分接触，可以促进微生物降解基质。因此，采用EGSB反应器处理毒性或难降解的废水可以获得较好的效果。Calidic Europoort是荷兰的一座化工厂，该厂以甲醇为原材料生产甲醛。由于缺少地皮，厂里最终采用了以Biobed®EGSB作为主要处理单元的废水处理工艺，该反应器采用外置循环水流，循环出水先进调节池，与原水稀释后被泵入反应器。该厂原废水COD为40 000 mg/L，其中甲醛为10 000 mg/L，甲醇为20 000 mg/L，甲醛和甲醇在高浓度下对微

35、生物具有很强的毒性。反应器的进水流量为5 m3/h，循环流量为145 m3/h，原水被稀释了30倍，这时甲醇和甲醛的浓度不再对甲烷菌具有毒性(甲醛<500 mg/L，甲醇<800 mg/L)，Bioded®EGSB反应器可以正常运行，且其处理效果极好。反应器在HRT为1.8 h，上升流速为9.4 m/h、COD容积负荷为17 kg/(m3·d)的运行条件下，出水中COD从未超过800 mg/L， COD的去除率高于98%，出水中甲醇和甲醛的浓度平均为20 mg/L，去除率高达99.8%31,32。脂类是一种难生物降解的物质，一般来说厌氧降解脂类可以分为3个阶段：

36、(1)脂类水解为长链脂肪酸(LCFA)和乙醇；(2)LCFA和乙醇降解为乙酸、H2和CO；(3)乙酸、H2和CO2转化为CH4。其中第二步是限速步骤。RINZEMA33采用EGSB反应器处理月桂酸钠(C120)和癸酸钠(C100)废水，均取得了很好的效果。当处理癸酸钠废水时，采用1496倍的循环率，反应器内液体上升流速可达7.27.7 m/h，运行35 d后，COD容积负荷即可增至31.5 kg/(m3·d)，平均COD去除率可达91%；当处理月桂酸钠废水时，采用511倍的循环率，液体循环流速达到10 m/h，COD容积负荷可达到31.4 kg/(m3·d)，平均83%的C

37、OD可被去除。然而在实际LCFA废水中，月桂酸及癸酸的含量很小，油酸(C181)所占的比重很大(80%)，有研究结果表明，EGSB反应器并不适合处理这类废水。HWU等34在高温(55)和中温(30)条件下研究水力学、温度和共存基质对EGSB反应器处理这类废水的影响。当仅以LCFA为基质时，采用较高的温度，COD去除率也较高，同时随着vup的增大，COD去除率减小，特别当vup升至4 m/h时，大量颗粒污泥被冲出反应器，因此几乎对COD没有去除。加入乙酸盐、蔗糖等易生物降解的共存基质后，COD去除率(82%89%)增加了，但是随着vup由1.0 m/h变化至7.2 m/h，中温情况下，转化为甲烷

38、的比率由70%降为53%;在高温情况下，其比率由70%降为39%。可见，EGSB反应器的高vup特征对处理这类废水并无益处。抗生素是一种生物抑制性物质，其生产废水中的残留及反应中间产物，不仅是对生物具有毒性的物质，也是难生物降解的物质。EGSB反应器较高的vup特征和产生的生物气，为这类毒性、难降解物质提供了稀释的有力条件。EGSB处理高浓度链霉素废水的生产性试验表明27-29，EGSB反应器在控制中温发酵(35±1)条件下，在COD为2 0007 000 mg/L，可有效降低反应器中毒性物质的抑制作用；进水COD在7 00013 000 mg/L，水力停留时间为35 h，pH为6.

39、87.2条件下，EGSB的COD最大容积负荷15.8 kg/(m3·d)，对COD去除率可达75%，对SO42-去除率也可有效地控制在60%70%。3 发展趋势随着国民经济的快速发展，城市生活污水和工业废水的总量也迅速增加。为了达到可持续性发展的要求，必须不断地开发和利用新型高效的反应器。在过去的20年里，UASB反应器已经发挥了重要的作用，而作为对UASB反应器改进的EGSB反应器，在处理低温低浓度的污水以及高浓度或有毒性工业废水方面具有其他厌氧反应器不可比拟的优势，但由于目前国内对EGSB在这方面的应用研究不多，尚未有生产规模的EGSB出现。国外在EGSB反应器处理中、高浓度污水

40、方面的研究较多，国内学者也在这方面作了一些研究，并已投入应用，取得了较好的效果，发展前景较好。EGSB利用回流系统将硫酸盐或有毒、难降解物质的浓度稀释，在处理含硫酸盐废水和有毒性、难降解废水方面具有一定的优势，将是今后高浓度难降解有机废水高效处理工艺的发展趋势。 参考文献1 LETTINGA G. Anaerobia treatment of sewage and low strength wastewater, Proc. Anaerobic DigestionM.Amsterdam: Elsevier Biomedical Press, 1981:271-291.2 DE MAN. Ana

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