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高濃度大蒜加工廢水中含有大量有機(jī)物、氮、磷等污染物及懸浮物，此外還含有具有抗菌作用的大蒜素，采用常規(guī)處理工藝處理大蒜加工廢水很難使其達(dá)標(biāo)排放?，F(xiàn)有對(duì)大蒜廢水的處理方法如物理法、酶法、生物法、微電解法和膜分離法等普遍存在有機(jī)負(fù)荷低、工藝穩(wěn)定性差、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。而活性污泥法具有處理量大、成本低、效率高、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，是處理大蒜加工廢水的理想工藝。UASB反應(yīng)器有較高的耐沖擊負(fù)荷能力和較長(zhǎng)的污泥停留時(shí)間，不僅可以有效降低污染物濃度，還可提高廢水的可生化性，目前已被廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理。SBR為厭氧與好氧交替進(jìn)行，不僅具有高效的有機(jī)物去除能力，還具有同步脫氮除磷功能。采用UASB+SBR組合工藝處理高濃度大蒜加工廢水時(shí)，UASB作為預(yù)處理單元去除廢水中的有機(jī)物，可提高廢水的可生化性；SBR主要去除氮、磷，并可進(jìn)一步去除有機(jī)物。

筆者研究了UASB—SBR耦合工藝對(duì)高濃度大蒜加工廢水的處理效果，探討了UASB和SBR的啟動(dòng)方法，確定了UASB和SBR的最佳工藝參數(shù)及影響因子，并利用高通量測(cè)序技術(shù)分析了SBR污泥系統(tǒng)微生物多樣性和菌群結(jié)構(gòu)，旨在為UASB—SBR耦合工藝處理高濃度大蒜加工廢水的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1、材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

UASB由有機(jī)玻璃制成，包括反應(yīng)區(qū)、三相分離區(qū)。反應(yīng)器分內(nèi)、外兩部分，內(nèi)徑約為80mm，外徑約為120mm。內(nèi)部為反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)，夾層部分為水浴保溫層，反應(yīng)器總高度為1500mm，其中反應(yīng)區(qū)高1200mm，三相分離區(qū)高300mm，反應(yīng)器有效容積為6.0L，反應(yīng)區(qū)外側(cè)每隔200mm設(shè)有一個(gè)取樣口。反應(yīng)器頂部設(shè)置安全瓶和集氣袋，氣體經(jīng)過(guò)三相分離區(qū)實(shí)現(xiàn)固、液、氣分離進(jìn)入安全瓶，最后由集氣袋收集，產(chǎn)氣量通過(guò)排水法測(cè)量。通過(guò)夾層部分的水浴保溫層控制反應(yīng)器溫度為（35±2）℃。

高負(fù)荷條件下啟動(dòng)UASB。在進(jìn)水COD濃度為9800mg/L、反應(yīng)器內(nèi)溫度為（35±2）℃、污泥濃度為3000mg/L條件下，將UASB反應(yīng)器HRT從20h增至50h（處理水量由0.3L/h降至0.12L/h），在每個(gè)HRT下反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行7d，考察出水COD情況。

在保持進(jìn)水COD濃度為9800mg/L、反應(yīng)器溫度為（35±2）℃、HRT為45h的前提下，將進(jìn)水pH從6.0逐漸升高至8.0，考察進(jìn)水pH對(duì)UASB反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響，確定反應(yīng)器運(yùn)行最佳pH。UASB出水儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱中備用，待SBR反應(yīng)器運(yùn)行至進(jìn)水階段再以瞬時(shí)進(jìn)水的方式加入SBR反應(yīng)器中。

SBR為無(wú)色有機(jī)玻璃柱，內(nèi)徑為220mm，高為1000mm，有效容積為14.4L，反應(yīng)器頂部設(shè)有電動(dòng)攪拌器、pH在線監(jiān)測(cè)儀和DO在線監(jiān)測(cè)儀，反應(yīng)器底部設(shè)有連接空氣泵和氣體流量計(jì)的橡膠曝氣盤(pán)，通過(guò)夾層部分的水浴保溫層控制反應(yīng)器溫度，沿反應(yīng)器外側(cè)每隔100mm設(shè)有一個(gè)取樣口，用以調(diào)整HRT和取樣，同時(shí)反應(yīng)器出水管接有電磁閥，以上所有設(shè)備均以時(shí)控開(kāi)關(guān)控制。

采用接種培菌法和自然培菌法分別啟動(dòng)SBR反應(yīng)器，處理水量為0.125L/h。設(shè)置SBR的周期時(shí)長(zhǎng)分別為8和12h，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH為7.0~7.5，保持進(jìn)水COD為6000mg/L，污泥濃度為3200mg/L。SBR采用厭氧/好氧運(yùn)行模式，微氧曝氣控制溶解氧濃度為2~3mg/L。設(shè)定周期運(yùn)行參數(shù)：周期時(shí)長(zhǎng)為8h，每周期進(jìn)水10min、攪拌2h、曝氣5h、沉淀45min、排水5min；周期時(shí)長(zhǎng)為12h，每周期進(jìn)水10min、攪拌3h、曝氣8h、沉淀45min、排水5min?？疾觳煌琀RT下SBR反應(yīng)器對(duì)COD的去除效果。

在進(jìn)水COD為6000mg/L、周期時(shí)長(zhǎng)為12h條件下，通過(guò)SBR夾層部分的水浴保溫層控制反應(yīng)器溫度，將溫度由10℃升高至30℃，考察溫度對(duì)COD和NH3-N去除效果的影響。試驗(yàn)裝置如圖1所示。

1.2 試驗(yàn)用水與污泥來(lái)源

購(gòu)買市場(chǎng)上新鮮大蒜，剝皮后用榨汁機(jī)榨汁備用，隨后用自來(lái)水將榨好的大蒜汁稀釋至所需濃度。為保證廢水水質(zhì)穩(wěn)定及結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)所有用水均現(xiàn)用現(xiàn)配。具體水質(zhì)：COD為60~9800mg/L，NH3-N為40~75mg/L，TN為60~95mg/L，TP為9~27mg/L，pH為5.6~6.5。試驗(yàn)污泥取自遼寧省撫順市三寶屯污水處理廠二沉池。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

COD、TP、NH3-N、TN分別采用快速密閉催化消解法、鉬銻抗分光光度法、納氏試劑分光光度法、堿性過(guò)硫酸鉀紫外分光光度法測(cè)定，DO采用溶氧儀測(cè)定，pH采用酸度計(jì)測(cè)定。產(chǎn)氣量通過(guò)排水法測(cè)定，MLSS采用濾紙稱重法測(cè)定，SV30采用30min沉降法測(cè)定。DNA的提取、檢測(cè)和高通量測(cè)序由諾禾致源科技股份有限公司完成。

2、結(jié)果與討論

2.1 UASB啟動(dòng)與影響因素分析

2.1.1 UASB啟動(dòng)分析

高有機(jī)負(fù)荷條件下快速啟動(dòng)UASB反應(yīng)器，COD進(jìn)水濃度為9800mg/L。為了避免系統(tǒng)出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，延長(zhǎng)HRT，初步設(shè)定HRT為50h、溫度為（35±2）℃。圖2為UASB啟動(dòng)過(guò)程中COD的變化?？芍?，系統(tǒng)啟動(dòng)初期，COD去除率為8.67%。后續(xù)運(yùn)行中，COD去除率逐漸下降，直至第10天，COD去除率下降至6.23%，這可能是由于大蒜加工廢水具有高濃度的有機(jī)負(fù)荷，系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)無(wú)法適應(yīng)此沖擊。隨著UASB反應(yīng)器的繼續(xù)運(yùn)行，微生物逐漸適應(yīng)高濃度大蒜加工廢水水質(zhì)，代謝能力增強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物的去除效果有所提高，COD去除率呈現(xiàn)波動(dòng)式上升的趨勢(shì)。在第56天COD去除率為45%，系統(tǒng)內(nèi)可清晰見(jiàn)到粒徑為2~3mm的顆粒污泥，產(chǎn)氣效果明顯，平均每隔2s就會(huì)出現(xiàn)粒徑為2mm的氣泡，平均產(chǎn)氣量為1.6L/d，此時(shí)UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為3000mg/L。進(jìn)一步延長(zhǎng)UASB的運(yùn)行時(shí)間，COD去除率無(wú)明顯變化，認(rèn)定反應(yīng)器在第56天時(shí)啟動(dòng)成功。張立國(guó)等人發(fā)現(xiàn)，UASB啟動(dòng)成功后，系統(tǒng)內(nèi)MLVSS為9100mg/L，并指出UASB高效穩(wěn)定的運(yùn)行及成熟顆粒污泥的出現(xiàn)能夠表明反應(yīng)器啟動(dòng)成功。

2.1.2 HRT對(duì)UASB反應(yīng)器的影響

在進(jìn)水COD濃度為9800mg/L、反應(yīng)器溫度為（35±2）℃條件下，考察HRT對(duì)UASB反應(yīng)器去除COD的影響，結(jié)果如圖3所示。可知，當(dāng)HRT為20h時(shí)，COD平均去除率僅為6.08%。這是因?yàn)镠RT過(guò)低引起系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）的積累，從而對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，此外廢水中僅部分有機(jī)物因與微生物接觸而被降解，未被降解的有機(jī)物隨出水排出，因此對(duì)COD的去除效果較差。班巧英等通過(guò)控制HRT考察了UASB反應(yīng)器的性能，認(rèn)為HRT過(guò)低會(huì)增加系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷，提高產(chǎn)酸發(fā)酵菌群的活性，并生成大量VFAs，但產(chǎn)甲烷互營(yíng)菌群增殖相對(duì)緩慢，導(dǎo)致系統(tǒng)酸化，影響了COD降解。隨著HRT增加，COD去除率也逐漸升高，直至將HRT增加至45h，COD去除率趨于平穩(wěn)，平均去除率達(dá)到44.16%。劉亞紅在UASB對(duì)高濃度有機(jī)廢水降解中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)HRT為48h時(shí)，COD去除率為89.3%，高于本試驗(yàn)結(jié)果。產(chǎn)生這種差別的原因可能是本試驗(yàn)的UASB采用了高負(fù)荷啟動(dòng)，進(jìn)水COD濃度較高，且大蒜加工廢水的特殊水質(zhì)會(huì)抑制系統(tǒng)中污泥的活性。當(dāng)HRT增加至50h時(shí)，COD去除率變化不明顯，因此確定UASB反應(yīng)器的最佳HRT為45h。

2.1.3 pH對(duì)UASB反應(yīng)器的影響

在進(jìn)水COD濃度為9800mg/L、反應(yīng)器溫度為（35±2）℃、HRT為45h的條件下，考察pH對(duì)UASB反應(yīng)器去除COD的影響，結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯觯?dāng)進(jìn)水pH為6.0時(shí)，UASB對(duì)COD的去除效果較低，僅為25.55%，出水較渾濁。隨著進(jìn)水pH的升高，COD去除率明顯升高，當(dāng)pH提升至7.5時(shí)，COD去除率達(dá)到44.15%，出水清澈。進(jìn)一步提升pH至8.0時(shí)，對(duì)COD的去除效果明顯變差。分析認(rèn)為，pH過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)細(xì)胞酶活性、膜表面電荷性質(zhì)及通透性產(chǎn)生影響，抑制細(xì)菌的降解能力。張立國(guó)等人通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水pH，考察了UASB的運(yùn)行效能，發(fā)現(xiàn)pH過(guò)低會(huì)影響產(chǎn)甲烷互營(yíng)菌群的活性，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)丙酸和乙酸的累積，影響系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果。而閆立龍等人在UASB處理豬場(chǎng)廢水的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH>7.5時(shí)，產(chǎn)甲烷菌活性受到抑制，COD去除率逐漸下降，與本試驗(yàn)的結(jié)果相似?？梢?jiàn)，本試驗(yàn)中UASB系統(tǒng)的最佳進(jìn)水pH為7.5。

2.2 SBR啟動(dòng)及影響因素分析

2.2.1 SBR啟動(dòng)分析

分別采用接種培菌法和自然培菌法啟動(dòng)SBR反應(yīng)器，考察兩種方法對(duì)大蒜加工廢水的降解效果，結(jié)果如圖5所示。系統(tǒng)初始進(jìn)水COD濃度為59.62mg/L，此時(shí)接種培菌、自然培菌系統(tǒng)對(duì)COD的平均去除率分別為70.58%和65.32%。在運(yùn)行前7d，進(jìn)水COD濃度每天遞增20mg/L，第8~14天，兩個(gè)SBR系統(tǒng)平均進(jìn)水COD濃度為151.38mg/L，該階段兩個(gè)SBR系統(tǒng)對(duì)COD的平均去除率分別升高至95.95%和86.37%。從第15天起，繼續(xù)提高進(jìn)水COD濃度，盡管進(jìn)水濃度波動(dòng)較大，但兩個(gè)SBR系統(tǒng)的COD去除率均較穩(wěn)定，直至進(jìn)水COD濃度升高至5000mg/L時(shí)，自然培菌法SBR的COD去除率出現(xiàn)下降，且去除效果隨進(jìn)水COD濃度的增加開(kāi)始持續(xù)下降。其原因一方面是由于大蒜加工廢水濃度的增加導(dǎo)致大蒜素增加，從而抑制了微生物活性；另一方面，自然培菌系統(tǒng)無(wú)污泥基質(zhì)，致使微生物易流失，處理效率降低。而當(dāng)進(jìn)水COD濃度為5000mg/L時(shí)，接種培菌SBR系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果依然比較理想，COD去除率為94.74%。當(dāng)進(jìn)水COD提升至6000mg/L時(shí)，接種培菌SBR系統(tǒng)對(duì)COD的去除率開(kāi)始出現(xiàn)下降，這可能是由于此時(shí)進(jìn)水高有機(jī)負(fù)荷已經(jīng)超過(guò)微生物新陳代謝需求，達(dá)到微生物降解能力的閾值。此外，由于高濃度大蒜加工廢水中大蒜素濃度逐漸升高，殺菌作用逐漸增強(qiáng)，致使微生物生命活動(dòng)受到嚴(yán)重威脅。

由于后續(xù)SBR系統(tǒng)的進(jìn)水為UASB出水，其平均COD濃度為5442.02mg/L，而自然培菌法啟動(dòng)SBR系統(tǒng)的COD閾值為5000mg/L，接種培菌法為6000mg/L，認(rèn)定接種培菌法優(yōu)于自然培菌法，此時(shí)SBR污泥濃度為3200mg/L，污泥齡為15d。因此本試驗(yàn)采用接種培菌法啟動(dòng)反應(yīng)器。

2.2.2 周期時(shí)間對(duì)SBR系統(tǒng)的影響

當(dāng)進(jìn)水COD濃度為6000mg/L時(shí)，分析周期時(shí)間對(duì)SBR系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，在周期時(shí)間為8h的條件下，SBR系統(tǒng)運(yùn)行18d以后，出水COD濃度為1127.26mg/L，去除率為81.76%。當(dāng)周期時(shí)間為12h時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行18d后，出水COD濃度為267.59mg/L，去除率達(dá)到95.72%。由此可見(jiàn)，與周期時(shí)間為8h相比，周期時(shí)間為12h具有更好的COD去除效果。其主要原因是，較長(zhǎng)時(shí)間的曝氣能夠促進(jìn)好氧菌的增殖代謝，而廢水中的有機(jī)物主要依靠好氧菌降解。杜龑等人提出，曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)使系統(tǒng)內(nèi)氧傳質(zhì)效率得以提高，微生物活性增強(qiáng)，有機(jī)物被微生物充分消耗降解。而傅源等人在SBR處理大蒜廢水的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曝氣時(shí)間超過(guò)7h時(shí)，繼續(xù)增加曝氣時(shí)間對(duì)COD的去除影響不顯著。這與本試驗(yàn)的結(jié)果有所不同，這是由于本試驗(yàn)的進(jìn)水COD濃度較高，為保證系統(tǒng)內(nèi)溶解氧充足，不影響微生物代謝，確定SBR系統(tǒng)的曝氣時(shí)間為8h，最佳運(yùn)行周期時(shí)間為12h。

2.2.3 溫度對(duì)SBR系統(tǒng)的影響

在進(jìn)水COD濃度為6000mg/L、周期時(shí)間為12h條件下，考察兩個(gè)月內(nèi)系統(tǒng)溫度對(duì)COD和NH3-N去除效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溫度為10℃時(shí)，COD去除率為34.28%，NH3-N去除率為40.58%；當(dāng)溫度升至25℃時(shí)，COD、NH3-N去除率分別達(dá)到了96%、95.27%。傅源等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為25℃時(shí)，SBR系統(tǒng)對(duì)大蒜加工廢水中COD的去除率達(dá)到94.33%，與本試驗(yàn)的結(jié)果類似。而隨著溫度的持續(xù)升高，系統(tǒng)對(duì)污染物的去除率卻呈下降趨勢(shì)。在生化反應(yīng)中，溫度過(guò)低會(huì)抑制微生物活性，而溫度過(guò)高則微生物的成分（如蛋白質(zhì)、核酸）將會(huì)受到損害。因此，在一定范圍內(nèi)提高溫度會(huì)加快細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)，有利于COD的去除。

2.2.4 菌群結(jié)構(gòu)分析

試驗(yàn)對(duì)SBR處理廢水過(guò)程中污水廠種泥（H1）和SBR馴化第60天的污泥（H2）、自然培菌法馴化成熟污泥（H3）菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了高通量測(cè)序，OTUs稀疏性曲線如圖6所示?？芍S著序列數(shù)的增加，稀疏性曲線逐漸趨于平緩，說(shuō)明擴(kuò)增序列能夠真實(shí)反映樣品的菌群結(jié)構(gòu)。

門(mén)水平上，3個(gè)樣品的微生物組成和結(jié)構(gòu)類似。H1代表的污泥中，Proteobacteria所占比例最高（見(jiàn)圖7），達(dá)到了45.98%，其次為Bacteroidetes、CandidatusSaccharibacteria和Planctomycetes，這4個(gè)菌門(mén)的相對(duì)豐度達(dá)到了84.31%。H2中，Proteobacteria所占比例仍然最高，達(dá)到了45.26%，其次為CandidatusSaccharibacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes，以上4個(gè)菌門(mén)的相對(duì)豐度之和達(dá)到了88.93%。H3中，Proteobacteria所占比例最高，達(dá)到52.81%，其次為Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes，這4個(gè)菌門(mén)的相對(duì)豐度達(dá)到了96.14%?？梢?jiàn)，Proteobacteria始終作為優(yōu)勢(shì)菌種存在于SBR反應(yīng)器內(nèi)。Li等人提出，Proteobacteria在反硝化及有機(jī)物降解中具有重要作用，因此始終作為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)存在于SBR反應(yīng)器內(nèi)。而隨著反應(yīng)器中微生物的不斷馴化，Bacteroidetes和Actinobacteria成為優(yōu)勢(shì)菌種。He等人研究SBR反應(yīng)器中微生物群落結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，Bacteroidetes為活性污泥中的常見(jiàn)菌門(mén)，其具有良好的有機(jī)物降解能力和脫氮性能。Actinobacteria絕大多數(shù)為異養(yǎng)好氧型細(xì)菌，能分解纖維素、角蛋白等復(fù)雜有機(jī)物，而大蒜加工廢水中含有高濃度的COD和NH3-N，為Bacteroidetes和Actinobacteria的生長(zhǎng)提供了適宜條件。

綱水平上，3個(gè)樣品的主要菌綱有一定的差異（見(jiàn)圖8）。H1代表的污泥中，以Alphaproteobacteria（30.05%）、Sphingobacteriia（9.19%）、Planctomycetia（8.48%）和Gammaproteobacteria（5.44%）為主要菌綱。H2的菌綱主要包括Alphaproteobacteria（35.69%）、Planctomycetia（7.42%）、Betaproteobacteria（4.5%）、Cytophagia（4.19%）。H3主要包括Alphaproteobacteria（47.57%）、Actinobacteria（18.04%）、Flavobacteriia（8.6%）、Cytophagia（6.89%）。Alphaproteobacteria具有良好的脫氮除磷性能，因此其始終作為優(yōu)勢(shì)菌綱存在于反應(yīng)器內(nèi)；而Actinobacteria、Flavobacteriia具有異養(yǎng)硝化特性，對(duì)反應(yīng)器的脫氮能力具有促進(jìn)作用。

屬水平上，3個(gè)樣品的差異較大（見(jiàn)圖9），H1中優(yōu)勢(shì)菌屬主要包括：Defluviicoccus（18.56%）、Saccharibacteria_genera_incertae_sedis（9.76%）、Kofleria（3.53%）、Aquisphaera（3.01%）。

H2中的優(yōu)勢(shì)菌屬主要包括：Saccharibacteria_genera_incertae_sedis（24.05%）、Defluviicoccus（20.97%）、Aquisphaera（4.02%）、Aridibacter（2.28%）。H3中的優(yōu)勢(shì)菌屬主要包括：Bauldia（12.82%）、Cellulomonas（8.75%）、Sphingopyxis（8.32%）、Flavobacterium（7.93%）。Cellulomonas具有良好的纖維素降解能力，Sphingopyxis能夠分泌胞外多糖，在磷的積累和穩(wěn)定顆粒結(jié)構(gòu)方面具有重要作用。Flavobacterium不僅具有反硝化能力，同時(shí)也是指示顆粒污泥成熟與否的重要指標(biāo)之一。正是由于以上細(xì)菌在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮著各自功能，因而本系統(tǒng)在處理過(guò)程中具有良好的去除有機(jī)物及脫氮除磷能力。

2.3 UASB—SBR處理高濃度大蒜加工廢水效果

2.3.1 對(duì)COD和TP的去除效果

圖10為UASB—SBR工藝對(duì)COD的去除效果。可知，耦合工藝平均進(jìn)水COD濃度為9616.80mg/L，經(jīng)UASB處理后平均出水COD濃度為5331.74mg/L，平均去除率為44.55%。高濃度大蒜加工廢水經(jīng)UASB厭氧處理后COD濃度顯著降低，廢水中難降解有機(jī)物被UASB轉(zhuǎn)化為易降解有機(jī)物，廢水可生化性提升，為后續(xù)SBR系統(tǒng)做出了貢獻(xiàn)。SBR系統(tǒng)平均出水COD濃度為96.86mg/L，平均去除率為98.18%，SBR具有高效的COD去除能力，在大蒜加工廢水COD去除中起到主要作用。這是由于SBR是厭氧、好氧交替運(yùn)行，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度呈周期性改變，氧濃度梯度大、轉(zhuǎn)移效率高，使有機(jī)物去除率顯著提升，而B(niǎo)acteroidetes對(duì)有機(jī)物有高效的降解能力，其作為優(yōu)勢(shì)菌種存在于活性污泥中，為大蒜加工廢水中高濃度有機(jī)物的去除做出了突出貢獻(xiàn)。耦合工藝對(duì)大蒜加工廢水COD的去除率為99%，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

耦合工藝平均進(jìn)水TP濃度為24.09mg/L，UASB系統(tǒng)對(duì)TP的平均去除率為0.81%，可見(jiàn)UASB對(duì)TP幾乎沒(méi)有去除效果（見(jiàn)圖11）。分析原因，UASB反應(yīng)器內(nèi)無(wú)穩(wěn)定聚磷菌形成，對(duì)TP的去除主要通過(guò)微生物細(xì)胞的合成作用。經(jīng)SBR反應(yīng)器處理后，平均出水TP濃度為1.25mg/L，平均去除率為94.77%，對(duì)TP的去除率較高是由于厭氧、好氧交替運(yùn)行條件有助于聚磷菌生長(zhǎng)，好氧狀態(tài)下聚磷菌過(guò)量吸磷并貯存在菌體內(nèi)，最終隨剩余污泥排出系統(tǒng)，在厭氧條件下聚磷菌將體內(nèi)聚磷水解，以正磷酸鹽的形式釋放到污水中。耦合工藝對(duì)大蒜加工廢水中TP的去除率為94.82%，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.2 對(duì)NH3-N和TN的去除效果

圖12為UASB—SBR工藝對(duì)NH3-N的去除效果?？芍?，平均進(jìn)水NH3-N濃度為73.81mg/L，經(jīng)UASB反應(yīng)器處理后，平均出水NH3-N濃度為80.64mg/L，平均去除率為-9.23%，出水NH3-N濃度增加是因?yàn)閁ASB在厭氧狀態(tài)下對(duì)NH3-N幾乎沒(méi)有降解能力，對(duì)NH3-N的去除主要依賴于微生物的同化作用，而且由于高濃度大蒜加工廢水中蛋白質(zhì)的分解和氨化作用，使NH3-N的出水濃度略高于進(jìn)水濃度。經(jīng)SBR反應(yīng)器處理后，平均出水NH3-N濃度為3.66mg/L，去除率為95.44%，SBR系統(tǒng)具有良好的厭氧、好氧條件，NH3-N可在SBR好氧期被去除，而且在長(zhǎng)期的馴化下，反應(yīng)器中Flavobacterium成為優(yōu)勢(shì)菌屬，該細(xì)菌具有較強(qiáng)的脫氮能力，對(duì)廢水中NH3-N的去除起到主要作用。耦合工藝對(duì)NH3-N的去除率為87.07%，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

當(dāng)耦合工藝平均進(jìn)水TN濃度為94.21mg/L時(shí)，經(jīng)UASB處理后，平均出水TN濃度為91.02mg/L，平均去除率為3.38%（見(jiàn)圖13）。厭氧條件下，UASB系統(tǒng)無(wú)法完成生物脫氮中的硝化過(guò)程，僅有一小部分氮隨有機(jī)物降解，因此對(duì)TN的去除率較低。經(jīng)SBR系統(tǒng)處理后，對(duì)TN的平均去除率為94.69%，SBR系統(tǒng)中好氧、厭氧交替進(jìn)行，氨氮在好氧狀態(tài)下被硝化菌轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，而在厭氧狀態(tài)下，硝態(tài)氮被反硝化菌轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦?，因此SBR具有較高的TN去除能力。耦合工藝對(duì)大蒜加工廢水TN的去除率為94.87%，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

3、結(jié)論

①高負(fù)荷條件下可快速啟動(dòng)UASB反應(yīng)器，在進(jìn)水COD濃度為9800mg/L、溫度為（35±2）℃條件下，UASB反應(yīng)器最佳HRT為45h、最佳pH為7.5。

②接種培菌法可有效啟動(dòng)SBR，在進(jìn)水COD濃度為6000mg/L條件下，SBR反應(yīng)器最佳循環(huán)時(shí)間為12h（瞬時(shí)進(jìn)水10min、攪拌3h、曝氣8h、沉淀45min、排水5min），最佳溫度為25℃。

③SBR中污泥具有豐富的生物多樣性，但在不同運(yùn)行階段，污泥的菌群結(jié)構(gòu)具有一定差異。在門(mén)水平上，Bacteroidetes、Proteobacteria占據(jù)主導(dǎo)地位；在綱水平上，Alphaproteobacteria、Actinobacteria、Flavobacteriia為優(yōu)勢(shì)菌綱；在屬水平上，Bauldia、Cellulomonas、Sphingopyxis、Flavobacterium為系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌屬。正是這些菌群的共同作用，才使得高濃度的大蒜廢水得到高效降解。

④UASB—SBR工藝在最佳工況下對(duì)高濃度大蒜加工廢水中COD、TP的平均去除率分別為99%、94.77%，對(duì)NH3-N、TN的平均去除率分別為95.44%、94.87%，出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。