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厌氧生物处理技术具有能耗低、负荷高、投资小的特点,被广泛地应用于高浓度有机废水和类似的工业废水处理。饮料生产废水中有机物浓度高(2000-3000mg/L),可生化性好,SS浓度低,普遍采用厌氧(UASB)与好氧的联合工艺进行处理,处理后的废水可达到要求的排放标准。然而,在实际运行中,当进水负荷、操作条件等发生较大变化时会引起UASB反应器处理效率不稳定,反应器酸化,污泥上浮等问题。本研究针对西安可口可乐饮料公司UASB反应器表面产生大量浮泥的情况,对其进行了半年的连续监测。通过分析进水水质、产气量、污泥结构、污泥的产甲烷活性及微生物种群等指标的变化,对导致污泥上浮的原因进行诊断。监测结果表明,随着进水有机负荷的降低,颗粒污泥内部的微生物无法获得足够的基质进行正常增殖,由于内源呼吸作用导致颗粒污泥内部出现空洞,污泥平均密度减小,沉降性能变差,从而引起污泥上浮。据此,提出了在进水COD浓度不变的条件下,通过缩短水力停留时间提高有机负荷的控制策略。依据提出的控制策略,在实验室采用UASB反应器以实际反应器中具有上浮特征的颗粒污泥作为接种污泥模拟处理饮料生产废水。通过对COD、VFA、SS、产气量等常规指标的监测,结合污泥粒径分布、污泥平均沉速及密度、污泥活性、污泥形态结构、系统氢分压、氢利用速率以及微生物种群结构等解析,确定了该对策的有效性。结果表明,当UASB反应器的水力停留时间从HRT 10h逐步缩短到HRT 2.5h时,反应器运行稳定。即使负荷提升至11.62 kg/(m3·d),出水COD浓度仍小于300 mg/L,去除率达到82%,与实际反应器的处理效率相当;反应器中污泥的平均沉降速度由接种时的41.3m/h提升至74.8m/h,密度由1030.6kg/m3增加到1093.3kg/m3,污泥的沉降性能得到改善,污泥上浮现象消失;乙酸活性(SMA)从接种时0.493gCOD/(gVSS·d)增至0.664gCOD/(gVSS·d),丙酸活性由0.398 gCOD/(g VSS·d)升高为0.588 g COD/(g VSS·d),对应的氢分压也由23.8 Pa逐渐降至5.75 Pa,此时,污泥的最大氢消耗速率(HUR)为0.48 gCOD/(g VSS·d)。FISH结果表明,颗粒污泥中总产甲烷菌的含量为接种时的1.8倍,乙酸型产甲烷菌的含量为接种前的1.5倍;氢营养型甲烷菌的含量为接种时的3.2倍,促进了种间互营过程的进行。缩短水力停留时间提高有机负荷可作为改善UASB反应器中颗粒污泥沉降性能,控制污泥的上浮的有效策略。