3.3 pH 值对洁霉素废水水解酸化的影响
3.3.1 pH 值对洁霉素废水水解酸化的效果及分析
3.3.1.1 COD 的变化
图 3.6 显示了不同 pH 值条件下洁霉素废水水解酸化的 COD 变化规律。从图中可以看出，进水 COD 浓度在 21557.5~23646.2mg/L 之间波动时，随着运行时间的延长，COD 去除率均逐渐增加，最后呈稳定趋势：pH=6 的条件下，COD的平均去除率为 7.5%,最高为 7.66%;pH=7.5 的条件下，COD 的平均去除率为11.5%,最高为 11.65%;pH=9 的条件下，COD 的平均去除率为 9%,最高为 9.15%.
由此可见，pH=7.5 的条件下，洁霉素废水水解酸化的 COD 去除效果最好，pH=9次之，pH=6 最差。但是，废水经水解酸化处理后，COD 能去除效果均不明显，可能是因为本试验废水的有机物浓度含量过高、成分复杂以及含有大量难降解的大分子有机物，且在试验后期发现水解酸化污泥有流失的现象。
3.3.1.2 挥发性脂肪酸（VFA）的变化
酸化率是用来衡量有机物的酸化程度，在水解酸化反应器中，没有产甲烷的条件下，进水中的有机物被降解为 VFA 和其他次要的发酵产物。在该情况下，酸化率等于出水VFA的COD当量值和进水VFA的COD当量值之差与进水COD的比值，也就是酸化度（acidification degree,AD）[94].
图3.7显示了不同pH值条件下洁霉素废水水解酸化进出水VFA及酸化率的变化规律。从图中可以看出，进水 VFA 浓度在 86.3~113.6mmol/L 之间波动。pH=6条件下，出水挥发酸和酸化率在运行的1~9d时，均呈现波动状态，在运行的9~25d时，均趋于稳定状态，分别在 107.4~118.5mmol/L、0~2.87%之间波动；pH=7.5条件下，出水挥发酸和酸化率在运行的1~9d时，均呈现波动状态，在运行的9~17d时，均呈现先增加后减小的状态，在运行的 17~25d 时，均趋于稳定状态，分别在 148.3~152.8mmol/L、10.74~12.6%之间波动；pH=9 条件下，出水挥发酸和酸化率在运行的 1~4d 时，均呈现跳动状态，在运行的 4~14d 时，均呈现波动状态，在运行的 14~25d 时，均趋于稳定状态，分别在 136.2~143.3mmol/L、7.47~9.64%之间波动。由此可见，pH=7.5 的条件下，洁霉素废水水解酸化的酸化效果最好，pH=9 次之，pH=6 最差。
3.3.1.3 氧化还原电位（ORP）的变化
图 3.8 显示了不同 pH 值条件下洁霉素废水水解酸化 ORP 的变化规律。从图中可以看出，随着运行时间的延长，pH=6条件下，反应器内的ORP 在-50~+50mV之间波动，最后稳定在0mV;pH=7.5条件下，反应器内的ORP 在-217.2~-116.2mV之间波动，最后稳定在 -200mV;pH=9 条件下，反应器内的 ORP 在-332.2~-241.2mV 之间波动，最后稳定在-270mV.这表明控制 pH=6、7.5 和 9 的情况下其 ORP 基本在水解酸化菌适宜的范围内（-350~+50mV），且 pH 越高，反应器内的 ORP 越低，越有利于水解酸化反应，虽然 pH=9 时的 ORP 最低，但是此时反应器内的 pH 偏碱性，不利于水解酸化菌群的生长。所以控制 pH=7.5更有利于洁霉素废水水解酸化的进行。
3.3.1.4 出水 B/C 的变化
图 3.9 显示了不同 pH 值条件下洁霉素废水水解酸化出水 B/C 的变化规律。已知原水 B/C 的平均值为 0.34,可生化性较差。从图中可以看出，各 pH 条件下可生化性均得到提高，说明水解酸化对高浓度洁霉素废水进行预处理是可行的的。在 pH=6 条件下，B/C 随着运行时间的延长，逐渐增加最后趋于稳定（在 0.48左右）；pH=7.5 和 9 条件下，B/C 在运行的第 5d 后均迅速增大，并趋于稳定状态，平均值均为 0.6,其中 pH=7.5（平均值为 0.63）略优于 pH=9（平均值为 0.59）的情况。这说明经水解酸化处理后，废水中具有生物毒性抑制作用的难生物降解物质开环裂解，形成了各种挥发性脂肪酸，极大的提高了废水的可生化性，为后续的生化处理提供良好的条件。因 pH=9 时反应器内的 pH 偏碱性，不利于水解酸化菌群的生长，且控制 pH=9 时需要的药剂更多，为节省费用以及使洁霉素废水水解酸化的进行更好，所以选择控制 pH 值为 7.5.
3.3.2 水解酸化接后续生化试验的效果及分析
为了评价不同 pH 条件下水解酸化阶段的效果，考察了将水解酸化阶段的出水分别进入了厌氧摇瓶、好氧反应器及厌氧阶段的出水再进入好氧反应器时的COD 的去除效果，并对比不同组合条件下的 COD 去除效果，以期为工程应用提供依据。结果如图 3.10 所示。
从图 3.10 中可以看出，不同 pH 条件下水解酸化后续生化处理阶段的 COD去除效果均在 60%以上。在水解酸化接后续好氧时，COD 去除效果：pH=9（79.24%）> pH=7.5（74.99%）> pH=6（64.55%）。在水解酸化接后续厌氧时，COD 去除效果：pH=9（81.62%）> pH=7.5（80.57%）> pH=6（77.24%）。水解酸化进厌氧阶段的出水再进入好氧时，COD 去除效果：pH=9（85.13%）> pH=7.5（83.63%）> pH=6（80.43%）。由此可见，pH=9 的条件下水解酸化后续生化处理阶段的 COD 去除效果均最好，pH=7.5 次之，pH=6 较差。但是由于，pH=9的出水进后续生化处理时需进行 pH 调节量大，药剂消耗量也增大，费用增高，故综合考虑，在工程应用中，选择最佳的 pH 值为 7.5.由图 3.10 可知，水解酸化后续不同生化处理方法的 COD 去除效果：厌氧+好氧阶段 > 厌氧阶段 > 好氧阶段，由此可见，洁霉素废水经过水解酸化预处理后的最佳方法为厌氧+好氧阶段。
3.4 进水 COD 浓度对洁霉素废水水解酸化的影响
进水 COD 浓度是控制水解酸化阶段处理效果的重要影响因素。在实际工程中，制药废水的水质、水量波动大。因此，本试验考察了不同进水 COD 浓度条件下水解酸化对有机物去除效果的变化情况。试验过程中，控制温度为 25±2℃，pH 为 7.5±0.3,停留时间为 24h 的情况下，进水 COD 浓度从 17000mg/L 左右升到 20748.8mg/L,从 20748.8mg/L 升到 24681.2mg/L,从 24681.2mg/L 降到23000mg/L,再从 23000mg/L 升到 25025mg/L,最后从 25025mg/L 降回到23000mg/L.试验结果如图 3.11 所示。由图 3.11 可知，在 23d 的试验期间，反应器经历了 5 次进水负荷的冲击。
当进水 COD 浓度为 17000mg/L 左右时，COD 去除率在 13%以上；当进水 COD浓度突升到 20748.8mg/L 时，COD 去除率迅速升到 33.6%;当进水 COD 浓度连升到 24681.2mg/L 时，COD 去除率为 29.3%;当进水 COD 浓度从 24681.2mg/L降到 23000mg/L 左右时，COD 去除率逐渐下降至 5.5%;当进水 COD 浓度又突升到 25025mg/L 时，COD 去除率升到 15.4%;当进水 COD 浓度再一次从25025mg/L 降到 23000mg/L 左右时，COD 去除率逐渐下降，最后呈稳定在 11%左右。这可能是由于反应器运行初期随着进水 COD 浓度的增大，营养物质增多，微生物活性比较强，COD 去除率较高，呈上升趋势，但因制药废水毒性的积累，以及高浓度的运行（23000mg/L 以上），导致微生物活性和降解能力下降，从而使COD去除率下降，最终反应器内微生物与有毒物质的积累达到平衡状态，COD去除率达到稳定。
3.5 反应时间对洁霉素废水水解酸化的影响
反应时间作为水解酸化工艺的重要运行参数之一。它能够影响水解酸化反应的程度。在一定范围内，反应时间越长，废水与微生物反应越充分，工艺的处理效果越好。但是，当反应时间达到一定限值时，工艺的 COD 去除率也会无明显变化。试验过程中，控制温度为 25±2℃，pH 为 7.5±0.3 的情况下，考察了反应时间分别为 4h,8h,12h,16h,20h 和 24h 时，水解酸化反应器 COD 去除效果的变化，结果如图 3.12 所示。
由图 3.12 可知，水解酸化反应器中 COD 的去除率，随着反应时间的增加，在反应的前 4h 内，去除率迅速增大，之后增加缓慢，当反应时间为 24h 时到达最大值 14.9%.这与水解酸化初期以吸附作用为主的反应机理有关，吸附过程完成的较快，当初期的吸附作用完成之后，大分子以及难降解的有机物开始降解，所以 COD 去除率的增加逐步变缓[93].因此，在如上条件下，反应时间为 24h 时，洁霉素废水水解酸化的 COD 去除效果最好。
3.6 本章小结
（1）用葡萄糖配水模拟生活污水对水解酸化污泥进行培养。在 COD 进水浓度从 2000mg/L 开始，分 8 个阶段进水至 18000mg/L 左右时，历时 11d,反应器对 COD 的去除率最后稳定在 37%.在水解酸化污泥驯化过程中，随着进水中废水比例的增加，反应器对 COD 的去除率呈现下降趋势，历时 16d,最后稳定在 7%.
（2）研究了不同 pH 条件下水解酸化的处理效果。结果显示，在稳定运行时期，结合实际工程应用，控制 pH=7.5 的条件下，洁霉素废水水解酸化的效果最好，此时，COD 的平均去除率为 11.5%,最高为 11.65%;出水挥发酸和酸化率分别稳定在 148.3~152.8mmol/L、10.74~12.6%之间；ORP 稳定在-200mV;B/C从的 0.34 升到 0.6.
（3）研究了不同 pH 条件下水解酸化阶段后续生化处理的效果。结果显示，pH=9 的条件下水解酸化后续生化处理阶段的 COD 去除效果均最好，pH=7.5 次之，pH=6 较差。但是，由于 pH=9 的出水进后续生化处理时需进行 pH 调节量大，药剂消耗量和费用增高，故综合考虑，在工程应用中，选择最佳的 pH 值为7.5.水解酸化后续不同生化处理阶段的 COD 去除效果：水解酸化后续不同生化处理方法的 COD 去除效果：厌氧+好氧阶段 > 厌氧阶段 > 好氧阶段，由此可见，洁霉素废水经过水解酸化预处理后的最佳方法为厌氧+好氧阶段。
（4）研究了不同进水 COD 浓度和反应时间对水解酸化反应器 COD 去除效果的影响。结果显示，反应器运行初期随着进水 COD 浓度的 17000mg/L 左右增大到 20748.8mg/L 再增到 23000mg/L,COD 去除率呈先上升后下降的趋势，但因制药废水毒性的积累，以及高浓度的运行（23000mg/L 以上），导致微生物活性和 COD 去除率下降，最后在反应器内微生物与有毒物质的积累达到平衡状态时 COD 去除率稳定在 11%.随着反应时间的增加，COD 的去除率在反应的前4h 内，去除率迅速增大，之后增加缓慢，当反应时间为 24h 时到达最大值 14.9%.
因此，选择最佳反应时间为 24h 时。
