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维生素C是人体必需的一种营养类物质，也可作抗氧化剂和食品添加剂，被广泛应用于医学、食品、饮料、饲料、化妆品等行业。中国是VC生产大国，年产量接近20万t，生产工艺主要为两步发酵法，生产过程会排放菌丝体废水、洗灌水、酸洗和碱洗废水、古龙酸母液、转化母液、蒸醇残液、精制母液等多种废水，特点是水量大、有机污染物浓度高、成分复杂、难降解、毒性大、含盐高，严重威胁水环境和人类健康，目前国内外主要采用厌氧与好氧结合的工艺进行处理。随着人们对环境污染的关注，制药废水的排放标准不断提高，尤其是《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB21903-2008)的实施，要求处理工艺中各个单元更加高效稳定运行，其中厌氧处理就成为整个工程能否达标排放的关键。 在厌氧生物处理过程中，产酸菌和产甲烷菌相互依赖相互制约处于一个稳定的平衡状态，但因产甲烷菌对环境因子要求比较严格，活性容易被抑制，从而导致挥发酸(VFA)大量积累，而酸性状态又对甲烷菌有毒害作用，最终引起厌氧反应器的运行失败，即“酸化”。酸化已成为制约厌氧工艺实际应用的一个严重问题。VC制药废水的厌氧处理在工程上最常使用升流式厌氧污泥床(UASB)与内循环厌氧(IC)反应器，其容积较大，负荷较高，一旦出现酸化不仅出水水质下降，对环境造成污染，并且酸化后恢复费用也高。因此研究厌氧反应器的酸化与控制技术对其高效稳定运行、减少污染、降低投资具有重要的意义。 方法: (1)接种污泥后，启动厌氧小试反应器并逐步提高负荷冲击致酸化，监测进出水COD、pH、VFA、ALK、容积产气率等各参数，建立酸化预警参数。 (2)在现场采用中试反应器处理VC制药废水，验证酸化预警参数的适用性并根据实际废水进行参数校正;在正常运行、轻度酸化、重度酸化时从反应器不同高度取样，比较不同时期不同高度各参数的变化，采用扫描电镜、PCR-DGGE分析微生物形态和种群变化。 (3)连续流态下采用模拟废水培养好氧颗粒污泥并处理制药废水，稳定运行后采用中试反应器酸化出水进行酸冲击，监测各参数和污泥性质变化。 (4)使用2个小试设备同时处理VC制药废水，温度分别上升和下降直至酸化;采用0、3、6、12的外循环比高负荷冲击致酸化;每次酸化分别采用不同的方法进行恢复。 结果: (1)VC废水COD为3000～5000mg/L时，中试反应器最大容积负荷为20kgCOD/(m3·d);当VFA/ALK＜0.35，且VFA/CODin＜0.1，厌氧反应器稳定，当VFA/ALK＞0.35，或VFA/CODin＞0.1，会发生酸化。酸化初期，参数的敏感程度为:容积产气率下降＞VFA上升＞ALK下降＞COD去除率下降＞pH值下降，酸化从底部向上延伸，2～3m处最先变化。 (2)正常颗粒污泥颜色较黑，粒径在1～2mm之间，以球形和椭球形为主;颗粒最大沉速103.2m/h，SVI约为15;2m处的VSS/SS和比产甲烷活性分别为78.4％和372.1mLCH4/(gVSS·d)，扫描电镜观察到污泥表面布满了形态饱满的球菌和形状均匀整齐的杆菌，表面和内部有很多孔隙和空洞。厌氧反应器酸化时，颗粒污泥颜色发灰发黄，3m处沉降速度为42.6m/h，SVI值在1～2m处升高至20，3m处下降至10，污泥VSS/SS下降至64.1％，比产甲烷活性还不及正常的1/3，细胞畸形、破裂，出现大量细胞死亡留下的空腔和一些其他形态的杂菌，菌群相似性指数为43.2％，多样性和丰度均显著下降。 (3)连续流态下接种厌氧颗粒污泥和好氧絮状污泥，50d左右成功培养出好氧颗粒污泥，对VC制药废水的COD、氨氮、TP去除率分别在90％、90％、70％以上。扫描电镜观察到好氧颗粒表面被丝状菌包裹，内有短杆菌和少量球菌且存在许多直径约20～80μm的空穴。厌氧反应器完全酸化后，好氧颗粒污泥系统对COD、氨氮、TP的去除率分别下降到35％、50％和30％，其影响程度为:TP＞COD＞NH3-N;反应器中颗粒污泥大量解体，污泥SVI升高到82.4;污泥颜色变暗，颗粒变得松散，沉降速度降至24～41m/h。颗粒表面原有的丝状菌流失，细胞残留物增多，仅剩部分杆菌和少量球菌。 (4)温度上升比下降对反应器的影响显著，容积负荷为10kgCOD/(m3·d)时，温度超过39℃或低于29℃，反应器容易酸化。外循环有利于反应器启动，减少VFA的积累，循环比的选择以反应器内水流上升流速小于3.0m/h为宜。厌氧出水回流+投加颗粒污泥+降低负荷、好氧出水回流+投加颗粒污泥+降低负荷、好氧出水回流+降低负荷、清水冲洗+降低负荷法四种恢复方法的恢复时间分别为7d、9d、11d、11d。 结论: (1)酸化预警参数VFA/ALK和VFA/CODin能及时反应酸化的发生。 (2)厌氧反应器酸化时，颗粒污泥颜色、粒径、沉速、SVI值、比产甲烷活性、微观结构、菌群组成均发生显著变化。 (3)连续流态下可以培养出好氧颗粒污泥并对VC制药废水的污染物有良好的去除效果，耐轻度酸冲击，厌氧重度酸化致好氧工艺运行失败，出水有损人体健康。 (4)容积负荷为10kgCOD/(m3·d)时，高于39℃或低于29℃，反应器易酸化。在反应器内流速小于3.0m/h时，COD去除率随外循环比的增大而上升。最快速、适用的酸化恢复方法是厌氧出水回流+投加颗粒污泥+降低负荷法。