第４卷第５期
环境工程学报
Ｖ。１．４，Ｎ。．５
厌氧一好氧接触氧化处理汽车脱脂废水研究
张向和ｋ２
彭绪亚ｈ
刘
峰３
（１．重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４０００４５；２．重庆市环境卫生监测站，重庆４０１１２１；
３．西南大学资源环境学院，重庆４００７１５）
摘要采用厌氧ＵＡＳＢ．好氧接触氧化工艺对汽车脱脂废水进行连续处理实验研究。结果表明，在脱脂废水进水
ＣＯＤ浓度为６０００ｍｇ／Ｌ，厌氧水力停留时间为３．４ｄ，好氧水力停留时间为２．５ｄ条件下，ＣＯＤ总去除率平均为９３％，厌氧
段平均值为３８％。厌氧段可以提高出水的可生化性，厌氧．好氧接触氧化工艺效果要明显优于好氧工艺。
关键词
汽车脱脂废水
汽车涂装废水厌氧一好氧工艺文献标识码Ａ
十二烷基苯磺酸钠
中图分类号Ｘ７３４．２文章编号１６７３．９１０８（２０１０）０５—１１２５－０４
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ａｎａｅｒｏｂｉｃ．ａｅｒｏｂｉｃ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ＰｅｎｇＸｕｙａｌ
ＬｉｕＦｅｎ９３
ｄｅｇｒｅａｓｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ＺｈａｎｇＸｉａｎｇｈｅｌ・２
（１．Ｋｅｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅ
ＧｏｒｇｅｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＲｅｇｉｏｎ’ｓＥｃｏ—Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５，Ｃｈｉｎａ；
Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
２．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｔａｔｉｏｎｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２１，Ｃｈｉｎａ；
３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｐｒｏｍｏｔｅ
ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌ
ｒａｔｅ
ｏｆＣＯＤｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｅｇｒｅａｓｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒ－
ｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄ．ＷｈｅｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｔＣＯＤｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓ６０００ｍｇ／Ｌ，ＨＲＴｗａｓ３．４ｄｉｎｔｈｅａｎａｅ。ｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒａｎｄ２．５ｄｉｎｔｈｅａｅｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒ．ｔｈｅａｖｅｒａｇｅＣＯＤｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｗａｓ９３％．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃ
ｒｅａｃｔｏｒ
ｃａｎ
ｉｍｐｒｏｖｅ
ｔｈｅｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｓｂｅｔｔｅｒ
ｔｈａｎａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｅｇｒｅａｓｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｐａｉｎｔｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓ；
ｓｏｄｉｕｍｄｏｄｅｃｖＩｂｅｎｚｅｎｅＳＵｌｆｏｎａｔｅ
汽车涂装是保护和装饰汽车的主要措施，是非常重要的汽车制造工艺之一。汽车涂装废水是汽车生产废水中的主要组成部分，涂装废水种类多，且成分复杂，其中的高浓度有机废水已成为汽车涂装废水治理中的主要难题‘。“。
汽车脱脂废水产生于汽车涂装流程中的脱脂工艺，该工艺主要是用热碱液和有机溶剂清洗待涂装的车身，其中碱液由强碱弱酸盐、聚合碱性盐（如磷酸盐、硅酸盐等）和表面活性剂（阴离子型或非离子型）等适当配合而成‘４１。所洗脱的车身表面的防锈油的主要成分包括硫化油脂、烷基苯磺酸盐、石油烷烃、高级脂肪酸盐和高级脂肪酸脂等。因此，在皂化作用和乳化作用下，涂装废水便形成了强碱性的脂肪酸盐。同时，废水中还含有大量的表面活性剂。上流式厌氧污泥床（ｕｐ—ｆｌｏｗａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｂｌａｎｋｅｔ，ＵＡＳＢ）反应器是荷兰学者Ｌｅｔｔｉｎｇａ等¨１在２０世纪７０年代初开发的，是一种简单、不用填料、没有悬浮物堵塞、处理效能很高的新型厌氧反应器№］．被广泛应用于废水中ＣＯＤ的去除¨“…。并且，ＵＡＳＢ
通常与厌氧一好氧装置联用【１“，用于ＣＯＤ较高且含有较多有机物质的废水处理中¨。”１。但ＵＡＳＢ与好氧
接触氧化工艺用于汽车脱脂废水的处理中尚不多见。
本研究将ＵＡＳＢ与好氧接触氧化工艺用于汽车脱脂废水的处理中，研究其对ＣＯＤ的去除率，并与好氧工艺进行比较，对其处理效果进行评价。
１某汽车制造厂污水处理站所存在的问题
某汽车制造厂污水处理站的工艺流程如图１
所示。
存在的主要问题：现有工艺流程以物化混凝－好氧接触氧化工艺为主，所处理的废水为常规排放的汽车生产废水，其ＣＯＤ为５００—７００ｍｇ／Ｌ。但现有工艺无法处理高浓度有机废水，外加脱脂废水是间歇排放的，所以某汽车制造厂采取先将污水储存起
收稿日期：２００９—１０—１７；修订日期：２００９—１１—１９
作者简介：张向和（１９７０一），男，博士研究生，高级工程师，主要从事废水
和同体废弃物处置研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｍｓｔ＿ｌｌｌＩ＠１６３．咖
・通讯联系人，Ｅ・ｍａｒｌ：ｘｙｐｅｎ９３３＠１２６．ｃｏｉｎ
１１２６
环境工程学报第４卷
淼《孙盎艟到班
排放４忑Ｋ磊瞩哥亿瓣
图ｌ
沉降器，亦为有机玻璃制造。底部设有小型曝气头４个，连接空气压缩机。安装填料后的有效容积约
为１２Ｌ。
生活２．３分析项目及方法
行小
某汽车制造厂污水处理站工艺流程图
Ｐｒｏｃｅｓｓｃｈａｒｔｆｏｒｓｅｗａｇｅｓｔａｔｉｏｎｏｆ
ｏｎｅ
对于ＵＡＳＢ反应器，每天测定进出水的ＣＯＤ、ｐＨ值以及出水的挥发酸。对于好氧接触氧化反应器，仅测定出水ＣＯＤ值。
ＣＯＤ测定采用标准重铬酸钾法¨引；ｐＨ值采用ｐＨ值测定仪；挥发酸采用滴定法¨７】。
Ｆｉｇ．１
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｆａｃｔｏｒｙ
３实验结果与讨论
来，再外运处理的方式，其运行成本较高。
３．１厌氧反应器运行结果
２研究内容与方法
２．１废水水质与水量
汽车脱脂废水水量为４００ｍ３／ａ。其水质情况为：ＣＯＤ浓度８０００～１４０００ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值９～１０，电
根据脱脂废水的水质特征，将脱脂水进行稀释后再进入厌氧反应器，进水用盐酸调节ｐＨ值。由于甲烷菌的最佳ｐＨ值范围为６．８—７．２…。，因此，将进水ｐＨ值调节为７左右。同时，为促进甲烷菌的生长，进水中添加微量元素Ｆｅ、Ｃｏ和Ｎｉ，浓度分
别为１、０．１和０．２ｍｇ／（Ｌ・ｄ）。
导率２０—２５ｍＳ／ｃｍ，碱度１０
离子表面活性剂浓度２７
２．２
０００—２５０００
ｍｇ／Ｌ，阴
ｍｇ／Ｌ。
实验装置
厌氧反应器进水流量保持在４．７５Ｌ／ｄ，水力停
留时间为３．４ｄ。实验阶段，通过提高进水浓度来改
针对汽车车间所存在的主要问题，以及高浓度有机废水的水质特点。在利用现有工艺流程的基础上，拟重点解决脱脂废水在高有机物浓度特点下的处置问题。拟采用厌氧．好氧联合生物处理工艺进行实验，实验装置如图２所示。
沿气
变反应器的容积负荷。在运行阶段，共提升了３次负荷。反应器启动期，用配置好的葡萄糖液作为进水，产气后，开始打入脱脂水。
反应器中进出水的ＣＯＤ浓度以及反应器中挥发酸的变化情况如图３所示。
—ｏ一进水—ｏ一厌氧出水—。－挥发酸＿１卜去除率
Ｉ
ＵＡＳＢ
反应器
刊
Ｆｉｇ．２
丘＝
］
Ⅱ
ｔｅｓｔ
母
静篮
稍
凸ｏＵ
图２实验装置示意图
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｆｏｒ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＵＡＳＢ反应器：外径６２００ｍｉｌｌ，内径巾１１５ｍｍ，反
应区高度ｌ
５００
５００
ｍｍ，由两端高度分别为１０００ｍｍ和
图３厌氧反应器运行情况
Ｆｉｇ．３
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃ
ｒｅａｃｔｏｒ
ｍｍ的有机玻璃管通过法兰连接而成。沉淀区高度４５０ｍｍ。反应区有效容积约为１６Ｌ。
反应器采用中温厌氧反应，恒温加热器中的水通过潜水泵打人夹套中，通过夹套水循环保证温度恒定，温度控制在３５±２℃。废水通过计量泵由底部进入反应器．产生的沼气通过水封后排出。出水经反应器顶部溢流出后进入接触氧化反应器，作为
好氧反应器的进水。
在最初的２８ｄ内，反应器处于启动阶段，进水ＣＯＤ为２０００—２７００ｍｇ／Ｌ，厌氧反应器的容积负荷为０．５２—０．８ｋｇＣＯＤ／（ｍ’・ｄ），出水ＣＯＤ为ｌ２３６
ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ去除率平均为３ｌ％。挥发酸是
实验中的一个重要监测指标，从挥发酸的情况能判断出反应器运行情况的好坏¨“。此阶段出水挥发酸浓度从第一天的９８７ｍｇ／Ｌ逐渐降低，并稳定在１７６—４７２ｍｇ／Ｌ之间，挥发酸占出水ＣＯＤ的１６％一
—１８７６
内循环好氧反应器：总高度约１０００ｍｍ，内径约１４５ｍｉｌｌ，中心管的内径约５０ｍｉｌｌ，反应装置内设有夺１００ｍｍ弹性生物填料。反应器上部带有折流
第５期张向和等：厌氧．好氧接触氧化处理汽车脱脂废水研究
１１２７
３６％，提高了废水的可生化性。说明反应器中的产酸菌和产甲烷菌对废水开始适应，并且进水中所添加的微量元素能够提高甲烷菌的活性。
从第２９ｄ起，增加了进水浓度，此阶段维持３９ｄ。进水ＣＯＤ浓度为３２５５～４７５５ｍｇ／Ｌ，厌氧反应器的容积负荷为Ｏ．９７—１．４１ｋｇＣＯＤ／（ｍ３・ｄ），出水ＣＯＤ浓度为１４３０—２０７２ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ去除率平均为５５％。由于受进水浓度升高的影响，挥发酸在出水中的含量出现暂时性的升高，达到５４２ｍｇ／Ｌ，而后基本稳定在４００ｍｇ／Ｌ左右。
从第６８ｄ起，将进水ＣＯＤ浓度维持在
６０００
３．３厌氧－好氧工艺与好氧工艺运行情况比较
在进水浓度为４０００ｍｇ／Ｌ时（第３４ｄ起），运行单独好氧工艺，以对比好氧工艺与厌氧．好氧工艺的处理效果。单独好氧工艺所采用的反应器为有效容积１２Ｌ的好氧接触氧化反应器，内部装有与以上工艺相同的立体弹性纤维填料。两工艺进水保持一致，停留时间总和一致，均为５．９ｄ。
进水和好氧工艺出水，以及厌氧．好氧工艺出水情况如图５所示，ＣＯＤ去除率情况如图６所示。
ｍｇ／Ｌ左右（进水ＣＯＤ浓度提高到８０００ｍｇ／Ｌ
时，出水情况恶化，出水带出黑色厌氧污泥）。此阶段反应器的有机负荷为１．６１—２．４２ｋｇＣＯＤ／（ｍ３・ｄ），出水ＣＯＤ基本在３０００ｍｇ／Ｌ左右，去除率平均为３８％。出水挥发酸由于受进水冲击的影响，最大值达到８８９ｍｇ／Ｌ，而后随进水浓度降低，出水挥发酸浓度也逐渐稳定在５００ｍｇ／Ｌ左右。出水挥发酸占ＣＯＤ的１６％一３６％。
３．２好氧接触氧化反应器运行结果
在ＵＡＳＢ反应器运行的同时，启动了好氧接触氧化反应器。在厌氧反应器启动成功的同时，好氧反应器内填料上的生物膜形成，呈黄褐色。厌氧反应器的出水作为进水，直接进入好氧接触氧化反应器中，水力停留时间为２．５ｄ。好氧反应器内的溶解氧浓度在３～４ｍｇ／Ｌ之间。进出水ＣＯＤ及去除率情况如图４所示。在启动初期（前２８ｄ），好氧反应器的出水浓度经历了先增加再逐渐趋于稳定的过程。此阶段ＣＯＤ的去除率达到８０％以上，最高时为８６％。随着进水浓度的增加，好氧反应器出水波动变小，去除率集中在７０％一８０％之间。在进水ＣＯＤ浓度稳定在６０００ｍｇ／Ｌ时（第６８ｄ起），好氧反应器出水在此后第１５ｄ时达到３６４ｍｇ／Ｌ，去除率为８９％。
—“进水—ｏ一好氧出水—士广－去除牢
毫
暑
萎
凸
８
图５好氧工艺与厌氧．好氧工艺出水情况对比
Ｆｉｇ．５
Ｅｆｆｌｕｅｎｔｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓ
ａｎｄａｎａｅｒｏｂｉｃ・ａｅｒｏｂｉｃ
ｐｒｏｃｅｓｓ
单独好氧反应器出水波动比较大，且一直维持在１
ＩＩ］ｔｇ／Ｌ以上，而厌氧．好氧反应器出水基本
在５００一ｌ０００ｍｇ／Ｌ之间。在进水ＣＯＤ浓度提升为６０００ｍｇ／Ｌ时，组合工艺的出水ＣＯＤ达到
０００
３６４
ｍｇ／Ｌ，而好氧工艺的出水ＣＯＤ仍高达１０９３ｍｇ／Ｌ。厌氧．好氧工艺的ＣＯＤ总去除率均在８５％以上，最高为９３％，而好氧工艺的ＣＯＤ去除率均低于８０％。
术
哥篮啪
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毫三
越
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岔
鲁
时间（ｄ）
篮
粕
凸
图６好氧工艺与厌氧－好氧工艺ＣＯＤ去除率情况对比
Ｆｉｇ．６
ＣＯＤｒｅｍｏｖａｌ
ｒａｔｅ
８
ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｅｒｏｂｉｃ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｐｒｏｃｅｓｓａｎｄａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃ
图４好氧反应器运行情况
Ｆｉｇ．４
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｅｒｏｂｉｃ
ｒｅａｃｔｏｒ
与好氧工艺比较，在进水浓度与停留时间参数完全相同的条件下，厌氧．好氧组合工艺出水要比好氧工艺出水稳定、波动小。主要原因在于：废水在经过厌氧处理时，产气量极小，出水中挥发酸的含量相
１１２８
环境工程学报
ｆｏｒｖａｒｉｏｕｓ
ｏｆ
第４卷
ｔｙｐｅｓ
对较高，所以反应过程主要以水解酸化作用为主，对于废水中所含有的高分子有机物，尤其是高级脂肪酸盐等，产酸菌将废水中的部分大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，在去除ＣＯＤ的同时，出水ＣＯＤ中３０％左右是挥发酸。因此，厌氧．好氧组合工艺明显优于好氧工艺。
３．４脱脂废水难降解原因分析
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓ．ＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈ－
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＿５７
［８］Ｈｕｏ
Ｓ．Ｌ．，Ｘｉ
Ｂ．Ｄ．，ＹｕＨ．Ｃ．，ｅｔａ１．Ｉｎｓｉｔｕｓｉｍｕｌｔａ—
ｌａｎｄｆｉｌｌ
结果表明，厌氧工艺对脱脂废水的ＣＯＤ去除率仅有４０％，且挥发酸的含量高，说明在厌氧反应过程中，挥发酸并没有作为甲烷菌的底物得到分解。整个实验过程中，产生的沼气量较小，甲烷茵不活跃。其主要原因在于，脱脂废水中含有的表面活性剂等物质对厌氧菌有强烈的抑制作用。
阴离子表面活性剂在厌氧反应过程中，对产酸菌和产甲烷菌都会产生强烈的抑制作用¨“。研究表明，当直链烷基苯磺酸钠（１ｉｎｅａｒａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌ．
ｆｏｎａｔｅ，ＬＡＳ）浓度为１８．９ｍｇ／Ｌ时，对厌氧产酸菌的
ｎｅｏｕｓ
ｏｒｇａｎｉｃｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｆｒｏｍｒｅｃｙｃｌｅｄ
ａｎ
ｌｅａｃｈａｔｅｕｓｉｎｇ
ａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃ
ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，９９（１４）：６４５６～６４６４
［９］Ｔａｗｆｉｋ
ｔｅｍ
Ａ．，Ｅｌ－ＧｏｈａｒｙＦ．，ＯｈａｓｈｉＡ。，ｅｔａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ａｎ
ｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ
ｆｏｒｄｏｍｅｓｔｉｃ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｎａｅｒｏｂｉｃ—ａｅｒｏｂｉｃｓｙｓ－
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，５８（１）：１８５—１９４
［１０］ＺｈａｎｇＢ．，ＺｈａｏＨ．，ＺｈｏｕＳ．，ｅｔａ１．ＡｎｏｖｅｌＵＡＳＢ・
ｓｙｓｔｅｍ
ＭＦＣ－ＢＡＦｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ｓｏｕｒｃｅ
ｆｏｒｈｉｇｈ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｍｏｌａｓｓｅｓ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｎｄｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｉｏｒｅ－
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，１００（２３）：５６８７—５６９３
抑制作用到５０％，当ＬＡＳ浓度为６．３ｍｇ／Ｌ时，对厌氧产甲烷菌的抑制作用也达到５０％，并且ＬＡＳ对厌氧产甲烷菌的抑制作用呈线性增长¨９’驯。本文中脱脂废水中ＬＡＳ浓度在２７ｎｌｇ／Ｌ左右，对厌氧产酸菌和产甲烷菌的抑制作用都在５０％以上，尤其是对产甲烷菌的抑制作用更为明显。
４
［１１］郑淑文，王淑莹，张树军，等．两级ＵＡＳＢ与好氧组合
工艺处理城市生活垃圾渗滤液的启动研究．环境污染
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ａ
Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒ
ｃｏｍｂｉｎｅｄａｎａｅｒｏｂｉｃ（ＵＡＳＢ）一ａｅｒｏ—
ｂｉｅ（ＡｃｔｉｖａｔｅｄＳｌｕｄｇｅ）ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．Ｅｎ－
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ａｎａｅ－
结论
［１３］ＢａｎｕＪ．Ｒ．，ＫａｌｉａｐｐａｎＳ．，ＹｅｏｍＩ．Ｔ．Ｔｗｏ・ｓｔａｇｅ
ｄａｉｒｙ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆ
ｕｓｉｎｇ
ＨＵＡＳＢｗｉｔｈ
（１）采用厌氧ＵＡＳＢ．好氧接触氧化工艺处理汽车脱脂废水是可行的。脱脂废水进水ＣＯＤ浓度为
６０００ｎｌｔｓ／Ｌ，厌氧有机负荷为１．６１—２．４２ｋｇＣＯＤ
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（Ｉｎ３・ｄ）时，ＣＯＤ去除率可达到４０％，好氧处理后出水ＣＯＤ为３６４ｍｓ／Ｌ，去除率达到８９％，总ＣＯＤ去除率达到９４％。工艺出水可与其他常规废水一起排入现有的污水处理系统。
（２）与好氧工艺运行情况相比，厌氧工艺在去除ＣＯＤ的同时，能有效地将大分子有机物转化为易生物降解的小分子物质。
（３）废水中厌氧菌的抑制剂的含量偏高，若不经稀释而直接进入到反应器中，则很容易造成反应
器情况恶化。
［１５］Ａｒａｔｉｊｏ
ｂｉｃ
Ｍ．，ＺａｉａｔＭ．Ａｎｕｐｆｌｏｗｆｉｘｅｄ－ｂｅｄａｎａｅｒｏｂｉｃ・ａｅｒｏ－
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Ｇ．，ＨｕｌｓｈｏｆｆＰ．，Ｌｏｏｋ
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３．西南大学资源环境学院，重庆４００７１５）
摘要采用厌氧ＵＡＳＢ．好氧接触氧化工艺对汽车脱脂废水进行连续处理实验研究。结果表明，在脱脂废水进水
ＣＯＤ浓度为６０００ｍｇ／Ｌ，厌氧水力停留时间为３．４ｄ，好氧水力停留时间为２．５ｄ条件下，ＣＯＤ总去除率平均为９３％，厌氧
段平均值为３８％。厌氧段可以提高出水的可生化性，厌氧．好氧接触氧化工艺效果要明显优于好氧工艺。
关键词
汽车脱脂废水
汽车涂装废水厌氧一好氧工艺文献标识码Ａ
十二烷基苯磺酸钠
中图分类号Ｘ７３４．２文章编号１６７３．９１０８（２０１０）０５—１１２５－０４
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ａｎａｅｒｏｂｉｃ．ａｅｒｏｂｉｃ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ＰｅｎｇＸｕｙａｌ
ＬｉｕＦｅｎ９３
ｄｅｇｒｅａｓｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ＺｈａｎｇＸｉａｎｇｈｅｌ・２
（１．Ｋｅｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅ
ＧｏｒｇｅｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＲｅｇｉｏｎ’ｓＥｃｏ—Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５，Ｃｈｉｎａ；
Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
２．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｔａｔｉｏｎｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２１，Ｃｈｉｎａ；
３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｐｒｏｍｏｔｅ
ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌ
ｒａｔｅ
ｏｆＣＯＤｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｅｇｒｅａｓｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒ－
ｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄ．ＷｈｅｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｔＣＯＤｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓ６０００ｍｇ／Ｌ，ＨＲＴｗａｓ３．４ｄｉｎｔｈｅａｎａｅ。ｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒａｎｄ２．５ｄｉｎｔｈｅａｅｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒ．ｔｈｅａｖｅｒａｇｅＣＯＤｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｗａｓ９３％．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃ
ｒｅａｃｔｏｒ
ｃａｎ
ｉｍｐｒｏｖｅ
ｔｈｅｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｓｂｅｔｔｅｒ
ｔｈａｎａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｅｇｒｅａｓｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｐａｉｎｔｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓ；
ｓｏｄｉｕｍｄｏｄｅｃｖＩｂｅｎｚｅｎｅＳＵｌｆｏｎａｔｅ
汽车涂装是保护和装饰汽车的主要措施，是非常重要的汽车制造工艺之一。汽车涂装废水是汽车生产废水中的主要组成部分，涂装废水种类多，且成分复杂，其中的高浓度有机废水已成为汽车涂装废水治理中的主要难题‘。“。
汽车脱脂废水产生于汽车涂装流程中的脱脂工艺，该工艺主要是用热碱液和有机溶剂清洗待涂装的车身，其中碱液由强碱弱酸盐、聚合碱性盐（如磷酸盐、硅酸盐等）和表面活性剂（阴离子型或非离子型）等适当配合而成‘４１。所洗脱的车身表面的防锈油的主要成分包括硫化油脂、烷基苯磺酸盐、石油烷烃、高级脂肪酸盐和高级脂肪酸脂等。因此，在皂化作用和乳化作用下，涂装废水便形成了强碱性的脂肪酸盐。同时，废水中还含有大量的表面活性剂。上流式厌氧污泥床（ｕｐ—ｆｌｏｗａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｂｌａｎｋｅｔ，ＵＡＳＢ）反应器是荷兰学者Ｌｅｔｔｉｎｇａ等¨１在２０世纪７０年代初开发的，是一种简单、不用填料、没有悬浮物堵塞、处理效能很高的新型厌氧反应器№］．被广泛应用于废水中ＣＯＤ的去除¨“…。并且，ＵＡＳＢ
通常与厌氧一好氧装置联用【１“，用于ＣＯＤ较高且含有较多有机物质的废水处理中¨。”１。但ＵＡＳＢ与好氧
接触氧化工艺用于汽车脱脂废水的处理中尚不多见。
本研究将ＵＡＳＢ与好氧接触氧化工艺用于汽车脱脂废水的处理中，研究其对ＣＯＤ的去除率，并与好氧工艺进行比较，对其处理效果进行评价。
１某汽车制造厂污水处理站所存在的问题
某汽车制造厂污水处理站的工艺流程如图１
所示。
存在的主要问题：现有工艺流程以物化混凝－好氧接触氧化工艺为主，所处理的废水为常规排放的汽车生产废水，其ＣＯＤ为５００—７００ｍｇ／Ｌ。但现有工艺无法处理高浓度有机废水，外加脱脂废水是间歇排放的，所以某汽车制造厂采取先将污水储存起
收稿日期：２００９—１０—１７；修订日期：２００９—１１—１９
作者简介：张向和（１９７０一），男，博士研究生，高级工程师，主要从事废水
和同体废弃物处置研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｍｓｔ＿ｌｌｌＩ＠１６３．咖
・通讯联系人，Ｅ・ｍａｒｌ：ｘｙｐｅｎ９３３＠１２６．ｃｏｉｎ
１１２６
环境工程学报第４卷
淼《孙盎艟到班
排放４忑Ｋ磊瞩哥亿瓣
图ｌ
沉降器，亦为有机玻璃制造。底部设有小型曝气头４个，连接空气压缩机。安装填料后的有效容积约
为１２Ｌ。
生活２．３分析项目及方法
行小
某汽车制造厂污水处理站工艺流程图
Ｐｒｏｃｅｓｓｃｈａｒｔｆｏｒｓｅｗａｇｅｓｔａｔｉｏｎｏｆ
ｏｎｅ
对于ＵＡＳＢ反应器，每天测定进出水的ＣＯＤ、ｐＨ值以及出水的挥发酸。对于好氧接触氧化反应器，仅测定出水ＣＯＤ值。
ＣＯＤ测定采用标准重铬酸钾法¨引；ｐＨ值采用ｐＨ值测定仪；挥发酸采用滴定法¨７】。
Ｆｉｇ．１
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｆａｃｔｏｒｙ
３实验结果与讨论
来，再外运处理的方式，其运行成本较高。
３．１厌氧反应器运行结果
２研究内容与方法
２．１废水水质与水量
汽车脱脂废水水量为４００ｍ３／ａ。其水质情况为：ＣＯＤ浓度８０００～１４０００ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值９～１０，电
根据脱脂废水的水质特征，将脱脂水进行稀释后再进入厌氧反应器，进水用盐酸调节ｐＨ值。由于甲烷菌的最佳ｐＨ值范围为６．８—７．２…。，因此，将进水ｐＨ值调节为７左右。同时，为促进甲烷菌的生长，进水中添加微量元素Ｆｅ、Ｃｏ和Ｎｉ，浓度分
别为１、０．１和０．２ｍｇ／（Ｌ・ｄ）。
导率２０—２５ｍＳ／ｃｍ，碱度１０
离子表面活性剂浓度２７
２．２
０００—２５０００
ｍｇ／Ｌ，阴
ｍｇ／Ｌ。
实验装置
厌氧反应器进水流量保持在４．７５Ｌ／ｄ，水力停
留时间为３．４ｄ。实验阶段，通过提高进水浓度来改
针对汽车车间所存在的主要问题，以及高浓度有机废水的水质特点。在利用现有工艺流程的基础上，拟重点解决脱脂废水在高有机物浓度特点下的处置问题。拟采用厌氧．好氧联合生物处理工艺进行实验，实验装置如图２所示。
沿气
变反应器的容积负荷。在运行阶段，共提升了３次负荷。反应器启动期，用配置好的葡萄糖液作为进水，产气后，开始打入脱脂水。
反应器中进出水的ＣＯＤ浓度以及反应器中挥发酸的变化情况如图３所示。
—ｏ一进水—ｏ一厌氧出水—。－挥发酸＿１卜去除率
Ｉ
ＵＡＳＢ
反应器
刊
Ｆｉｇ．２
丘＝
］
Ⅱ
ｔｅｓｔ
母
静篮
稍
凸ｏＵ
图２实验装置示意图
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｆｏｒ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＵＡＳＢ反应器：外径６２００ｍｉｌｌ，内径巾１１５ｍｍ，反
应区高度ｌ
５００
５００
ｍｍ，由两端高度分别为１０００ｍｍ和
图３厌氧反应器运行情况
Ｆｉｇ．３
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃ
ｒｅａｃｔｏｒ
ｍｍ的有机玻璃管通过法兰连接而成。沉淀区高度４５０ｍｍ。反应区有效容积约为１６Ｌ。
反应器采用中温厌氧反应，恒温加热器中的水通过潜水泵打人夹套中，通过夹套水循环保证温度恒定，温度控制在３５±２℃。废水通过计量泵由底部进入反应器．产生的沼气通过水封后排出。出水经反应器顶部溢流出后进入接触氧化反应器，作为
好氧反应器的进水。
在最初的２８ｄ内，反应器处于启动阶段，进水ＣＯＤ为２０００—２７００ｍｇ／Ｌ，厌氧反应器的容积负荷为０．５２—０．８ｋｇＣＯＤ／（ｍ’・ｄ），出水ＣＯＤ为ｌ２３６
ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ去除率平均为３ｌ％。挥发酸是
实验中的一个重要监测指标，从挥发酸的情况能判断出反应器运行情况的好坏¨“。此阶段出水挥发酸浓度从第一天的９８７ｍｇ／Ｌ逐渐降低，并稳定在１７６—４７２ｍｇ／Ｌ之间，挥发酸占出水ＣＯＤ的１６％一
—１８７６
内循环好氧反应器：总高度约１０００ｍｍ，内径约１４５ｍｉｌｌ，中心管的内径约５０ｍｉｌｌ，反应装置内设有夺１００ｍｍ弹性生物填料。反应器上部带有折流
第５期张向和等：厌氧．好氧接触氧化处理汽车脱脂废水研究
１１２７
３６％，提高了废水的可生化性。说明反应器中的产酸菌和产甲烷菌对废水开始适应，并且进水中所添加的微量元素能够提高甲烷菌的活性。
从第２９ｄ起，增加了进水浓度，此阶段维持３９ｄ。进水ＣＯＤ浓度为３２５５～４７５５ｍｇ／Ｌ，厌氧反应器的容积负荷为Ｏ．９７—１．４１ｋｇＣＯＤ／（ｍ３・ｄ），出水ＣＯＤ浓度为１４３０—２０７２ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ去除率平均为５５％。由于受进水浓度升高的影响，挥发酸在出水中的含量出现暂时性的升高，达到５４２ｍｇ／Ｌ，而后基本稳定在４００ｍｇ／Ｌ左右。
从第６８ｄ起，将进水ＣＯＤ浓度维持在
６０００
３．３厌氧－好氧工艺与好氧工艺运行情况比较
在进水浓度为４０００ｍｇ／Ｌ时（第３４ｄ起），运行单独好氧工艺，以对比好氧工艺与厌氧．好氧工艺的处理效果。单独好氧工艺所采用的反应器为有效容积１２Ｌ的好氧接触氧化反应器，内部装有与以上工艺相同的立体弹性纤维填料。两工艺进水保持一致，停留时间总和一致，均为５．９ｄ。
进水和好氧工艺出水，以及厌氧．好氧工艺出水情况如图５所示，ＣＯＤ去除率情况如图６所示。
ｍｇ／Ｌ左右（进水ＣＯＤ浓度提高到８０００ｍｇ／Ｌ
时，出水情况恶化，出水带出黑色厌氧污泥）。此阶段反应器的有机负荷为１．６１—２．４２ｋｇＣＯＤ／（ｍ３・ｄ），出水ＣＯＤ基本在３０００ｍｇ／Ｌ左右，去除率平均为３８％。出水挥发酸由于受进水冲击的影响，最大值达到８８９ｍｇ／Ｌ，而后随进水浓度降低，出水挥发酸浓度也逐渐稳定在５００ｍｇ／Ｌ左右。出水挥发酸占ＣＯＤ的１６％一３６％。
３．２好氧接触氧化反应器运行结果
在ＵＡＳＢ反应器运行的同时，启动了好氧接触氧化反应器。在厌氧反应器启动成功的同时，好氧反应器内填料上的生物膜形成，呈黄褐色。厌氧反应器的出水作为进水，直接进入好氧接触氧化反应器中，水力停留时间为２．５ｄ。好氧反应器内的溶解氧浓度在３～４ｍｇ／Ｌ之间。进出水ＣＯＤ及去除率情况如图４所示。在启动初期（前２８ｄ），好氧反应器的出水浓度经历了先增加再逐渐趋于稳定的过程。此阶段ＣＯＤ的去除率达到８０％以上，最高时为８６％。随着进水浓度的增加，好氧反应器出水波动变小，去除率集中在７０％一８０％之间。在进水ＣＯＤ浓度稳定在６０００ｍｇ／Ｌ时（第６８ｄ起），好氧反应器出水在此后第１５ｄ时达到３６４ｍｇ／Ｌ，去除率为８９％。
—“进水—ｏ一好氧出水—士广－去除牢
毫
暑
萎
凸
８
图５好氧工艺与厌氧．好氧工艺出水情况对比
Ｆｉｇ．５
Ｅｆｆｌｕｅｎｔｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｅｒｏｂｉｃｐｒｏｃｅｓｓ
ａｎｄａｎａｅｒｏｂｉｃ・ａｅｒｏｂｉｃ
ｐｒｏｃｅｓｓ
单独好氧反应器出水波动比较大，且一直维持在１
ＩＩ］ｔｇ／Ｌ以上，而厌氧．好氧反应器出水基本
在５００一ｌ０００ｍｇ／Ｌ之间。在进水ＣＯＤ浓度提升为６０００ｍｇ／Ｌ时，组合工艺的出水ＣＯＤ达到
０００
３６４
ｍｇ／Ｌ，而好氧工艺的出水ＣＯＤ仍高达１０９３ｍｇ／Ｌ。厌氧．好氧工艺的ＣＯＤ总去除率均在８５％以上，最高为９３％，而好氧工艺的ＣＯＤ去除率均低于８０％。
术
哥篮啪
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毫三
越
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岔
鲁
时间（ｄ）
篮
粕
凸
图６好氧工艺与厌氧－好氧工艺ＣＯＤ去除率情况对比
Ｆｉｇ．６
ＣＯＤｒｅｍｏｖａｌ
ｒａｔｅ
８
ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｅｒｏｂｉｃ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｐｒｏｃｅｓｓａｎｄａｎａｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏｂｉｃ
图４好氧反应器运行情况
Ｆｉｇ．４
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｅｒｏｂｉｃ
ｒｅａｃｔｏｒ
与好氧工艺比较，在进水浓度与停留时间参数完全相同的条件下，厌氧．好氧组合工艺出水要比好氧工艺出水稳定、波动小。主要原因在于：废水在经过厌氧处理时，产气量极小，出水中挥发酸的含量相
１１２８
环境工程学报
ｆｏｒｖａｒｉｏｕｓ
ｏｆ
第４卷
ｔｙｐｅｓ
对较高，所以反应过程主要以水解酸化作用为主，对于废水中所含有的高分子有机物，尤其是高级脂肪酸盐等，产酸菌将废水中的部分大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，在去除ＣＯＤ的同时，出水ＣＯＤ中３０％左右是挥发酸。因此，厌氧．好氧组合工艺明显优于好氧工艺。
３．４脱脂废水难降解原因分析
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＿５７
［８］Ｈｕｏ
Ｓ．Ｌ．，Ｘｉ
Ｂ．Ｄ．，ＹｕＨ．Ｃ．，ｅｔａ１．Ｉｎｓｉｔｕｓｉｍｕｌｔａ—
ｌａｎｄｆｉｌｌ
结果表明，厌氧工艺对脱脂废水的ＣＯＤ去除率仅有４０％，且挥发酸的含量高，说明在厌氧反应过程中，挥发酸并没有作为甲烷菌的底物得到分解。整个实验过程中，产生的沼气量较小，甲烷茵不活跃。其主要原因在于，脱脂废水中含有的表面活性剂等物质对厌氧菌有强烈的抑制作用。
阴离子表面活性剂在厌氧反应过程中，对产酸菌和产甲烷菌都会产生强烈的抑制作用¨“。研究表明，当直链烷基苯磺酸钠（１ｉｎｅａｒａｌｋｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌ．
ｆｏｎａｔｅ，ＬＡＳ）浓度为１８．９ｍｇ／Ｌ时，对厌氧产酸菌的
ｎｅｏｕｓ
ｏｒｇａｎｉｃｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｆｒｏｍｒｅｃｙｃｌｅｄ
ａｎ
ｌｅａｃｈａｔｅｕｓｉｎｇ
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［９］Ｔａｗｆｉｋ
ｔｅｍ
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ａｎ
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［１０］ＺｈａｎｇＢ．，ＺｈａｏＨ．，ＺｈｏｕＳ．，ｅｔａ１．ＡｎｏｖｅｌＵＡＳＢ・
ｓｙｓｔｅｍ
ＭＦＣ－ＢＡＦｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ｓｏｕｒｃｅ
ｆｏｒｈｉｇｈ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｍｏｌａｓｓｅｓ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｎｄｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｂｉｏｒｅ－
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，１００（２３）：５６８７—５６９３
抑制作用到５０％，当ＬＡＳ浓度为６．３ｍｇ／Ｌ时，对厌氧产甲烷菌的抑制作用也达到５０％，并且ＬＡＳ对厌氧产甲烷菌的抑制作用呈线性增长¨９’驯。本文中脱脂废水中ＬＡＳ浓度在２７ｎｌｇ／Ｌ左右，对厌氧产酸菌和产甲烷菌的抑制作用都在５０％以上，尤其是对产甲烷菌的抑制作用更为明显。
４
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ａ
Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒ
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ａｎａｅ－
结论
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ｄａｉｒｙ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆ
ｕｓｉｎｇ
ＨＵＡＳＢｗｉｔｈ
（１）采用厌氧ＵＡＳＢ．好氧接触氧化工艺处理汽车脱脂废水是可行的。脱脂废水进水ＣＯＤ浓度为
６０００ｎｌｔｓ／Ｌ，厌氧有机负荷为１．６１—２．４２ｋｇＣＯＤ
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（Ｉｎ３・ｄ）时，ＣＯＤ去除率可达到４０％，好氧处理后出水ＣＯＤ为３６４ｍｓ／Ｌ，去除率达到８９％，总ＣＯＤ去除率达到９４％。工艺出水可与其他常规废水一起排入现有的污水处理系统。
（２）与好氧工艺运行情况相比，厌氧工艺在去除ＣＯＤ的同时，能有效地将大分子有机物转化为易生物降解的小分子物质。
（３）废水中厌氧菌的抑制剂的含量偏高，若不经稀释而直接进入到反应器中，则很容易造成反应
器情况恶化。
［１５］Ａｒａｔｉｊｏ
ｂｉｃ
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Ｇ．，ＨｕｌｓｈｏｆｆＰ．，Ｌｏｏｋ
Ｗ．ＵＡＳＢ．ｐｒｏｃｅｓｓｄｅｓｉｇｎ