膨胀颗粒污泥床反应器的应用研究进展

以上研究结果都表明了EGSB反应器处理低温低浓度污水是可行的。
2.2处理中、高浓度污水
EGSB反应器在处理低温低浓度污水方面有着UASB反应器不可比拟的优越性，但是并不意味着它只局限于此，由于它能承受的COD负荷(最高可达30kg/(m3•d)比UASB反应器的(一般为10kg/(m3•d))高得多，无疑它具有强大的优势。实践证明，对于中、高浓度污水，EGSB反应器同样能获得良好的效果。德国建的第一座EGSB反应器就是处理的土豆废水[12]，土豆加工过程中产生的污水含有高浓度的可生物降解物质。该反应器高度为14m，体积为750m3。反应器进水COD为3500mg/L，其去除率可以达到70%～85%，沼气中甲烷的含量达到80%。荷兰PekaKroef污水处理厂采用EGSB反应器处理土豆和蔬菜加工过程中产生的高浓度污水[13]。
NUNEZ等[14]研究了中温(35℃)条件下EGSB反应器处理屠宰场废水的情况，屠宰场废水含有大量可生物降解有机物，其总COD为1440～4200mg/L，其中可溶解部分占40%～60%，不可溶解物质包括悬浮物和胶体，例如脂肪、蛋白质和纤维素，它们在厌氧反应器中降解很慢，悬浮固体的积累会影响污泥的比产甲烷活性，在高有机负荷率时反应器的运行将受到限制。NUNEZ等试验所用的反应器内径为0.044m、高1.4m，总容积为2.7L。在COD负荷为15kg/(m3•d)，HRT为5h的运行条件下，COD去除率达到67%，总悬浮固体去除率为90%，脂类去除率为85%，在颗粒污泥上没有脂类物质的积累。他们将试验结果与其他研究人员的成果相比较发现，当获得相似的COD去除率(70%)时，EGSB反应器的COD容积负荷(15kg/(m3•d))比UASB反应器的COD容积负荷(3.5～11.0kg/(m3•d))高，且HRT(0.2h)也比UASB反应器(0.3～1.2h)短。
国内很多学者对EGSB处理中、高浓度废水也展开研究，并且部分已投入实际应用。如左剑恶等[15]对EGSB反应器处理高浓度自配水进行试验研究，在中温条件(31～35℃)下，当进水COD为8200～9000mg/L时，进水COD负荷可达41.9kg/(m3•d)，COD去除率最高可达98%，出水COD小于500mg/L。张振家等[16-19]应用EGSB处理COD为5000～6000mg/L，pH为6.0～6.5，SS为1500～2000mg/L，温度33℃左右的变性淀粉生产废水，通过混凝沉淀、EGSB和好氧活性污泥法联合处理工艺，COD的去除率高于85%，出水水质良好，达到了国家污水综合排放一级标准。李克勋等[20]采用EGSB处理平均COD在10000mg/L以上的褐藻酸钠生产废水，通过采用两级EGSB厌氧加好氧处理工艺，COD去除率达到90%以上，出水达到了国家污水综合排放二级标准。EGSB厌氧反应器不但减轻后续单元的处理压力，并且有助于好氧反应器对有机物的去除，节约了运行成本。
茶多酚废水中主要含有茶多酚及其氧化产物、氨基酸、水溶果胶、水溶蛋白、残留提取溶剂和一定量的茶渣等，是一种含悬浮物的高浓度有机废水。任洪强等[21]把EGSB工艺用于处理茶多酚生产废水，先将废水通过混凝气浮预处理，再采用EGSB—CASS处理工艺，在系统进水COD为36960～43182mg/L，SS为6562～10904mg/L条件下，出水COD<250mg/L，SS<70mg/L，COD和SS的去除率均达到99%以上，系统出水可达标排放水标准。
常海荣等[22]采用两级EGSB工艺处理薯干酒精废醪液，COD为40000～50000mg/L，悬浮物含量很高，在30000mg/L以上，而且大部分悬浮物为难沉降物质。一级EGSB进水COD为50000mg/L；出水COD为5000mg/L；二级EGSB进水COD为5000mg/L；出水COD为2000～2500mg/L。经过二级EGSB，出水COD的去除率可达91%以上。EGSB反应器的COD容积负荷可以达到25kg/(m3•d)以上。
张振家等[23]进行了用膨胀颗粒污泥床工艺处理玉米酒精糟液的生产性试验，反应器容积236m3，在进水COD高达28000mg/L(不稀释、出水不循环)时，出水COD为2000mg/L左右，COD去除率保持90%以上，挥发酸也始终处于较低水平，处理效果好。COD容积负荷高达29kg/(m3•d)，水力停留时间缩短至1d。EGSB进水SS常值为6000mg/L并在较大范围内变化时，未对反应器造成不良影响。
2.3处理含硫酸盐废水
含硫酸盐废水的厌氧生物处理是近年来的一个重要课题，味精、糖蜜酒精及青霉素等制药废水都含有大量的有机物和高浓度的硫酸盐。一般来说，通过生物法从废水中去除硫酸盐可以分为两步：首先，将硫酸盐在厌氧条件下还原为硫化物；其次，将硫化物氧化为单质硫并加以去除。在第一步硫酸盐还原过程中，厌氧条件下硫酸盐还原菌(SRB)的生长和活动，会对正常的厌氧消化过程产生很大的影响：一方面，SRB与产甲烷菌(MPB)相比，二者具有类似的生长环境要求和基质利用特性，因此可能导致对MPB的基质竞争性抑制；另一方面，硫酸盐还原菌的代谢终产物——硫化氢(H2S)对厌氧细菌特别是产甲烷菌具有很强的毒害作用，会导致它们活性降低，甚至死亡。废水中COD与硫的比率(COD/S)以及反应器中的pH是控制这两方面影响的重要参数，硫酸盐通过SBR对MPB的抑制主要取决于COD/S的比值而非进水硫酸盐浓度，而反应器中的pH值则影响着溶液中硫化物所起抑制作用的程度。
王伟等[24]利用EGSB工艺处理高浓度硫酸盐的人工配水，在进水COD为4000mg/L的条件下，进水SO42-质量浓度约为1800mg/L时，获得了20kgCOD/(m3•d)和9kgSO42-/(m3•d)的负荷能力。较高的有机负荷使得产气量较大随之带来明显的气提效应，再加上较高的上升流速所产生的良好的气固分离效果，使得气相中的硫元素含量较高，达到了质量分数43.8%。硫酸盐还原菌所能达到的最大电子流比重为31.4%，对应的最低COD/SO42-约为2.0。EGSB反应器内溶解性硫化物与相应的自由硫化氢质量浓度为255、102mg/L，未对SRB与产甲烷菌产生任何毒性。