全 文 ：第 7 卷 第 12 期 环 境 工 程 学 报 Vol． 7，No． 12
2 0 1 3 年 1 2 月 Chinese Journal of Environmental Engineering Dec ． 2 0 1 3
ASBBＲ处理超高盐榨菜腌制废水
李晓品1，2 魏姗姗1 韩 懿1 周 健1* 陈 浬1 杨 志1
(1．重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400045;2．河南师范大学，新乡 453007)
摘 要 研究以超高盐榨菜腌制废水为对象，考察填料种类、负荷和温度对 ASBBＲ 启动及处理效能的影响。研究结
果表明，在温度为 30℃，盐度为 7%(NaCl计) ，负荷为 1 kg COD/(m3·d)的条件下，采用聚氨酯泡沫填料的反应器经 67 d
可成功构建超高盐榨菜腌制废水厌氧生物处理系统，较未设置填料、投加半软性组合填料、球形组合填料和聚苯乙烯泡沫
填料的反应器分别缩短了 26、6、24 和 18 d，且运行至第 79 天，可使出水 COD降至 375 mg /L，COD去除率为 92． 86%;通过
对负荷的阶段逐步提高，可提升反应器有机负荷至 15 kg COD/(m3·d) ，使进水 COD为(27 000 ± 2 000)mg /L的超高盐废
水，出水 COD均值降至 2 200 mg /L ，平均去除率达到 92． 03%;温度对反应器处理效能影响显著，温度分别为 30、25、20、15
和 10℃时，反应器 COD去除率分别为 92． 63%、84． 07%、67． 13%、54． 61%和 44． 19%。
关键词 厌氧 高盐废水 ASBBＲ 填料 负荷 温度
中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673-9108(2013)12-4697-06
Treatment of hypersaline mustard tuber wastewater
by anaerobic sequencing batch biofilm reactor
Li Xiaopin1，2 Wei Shanshan1 Han Yi1 Zhou Jian1 Chen Li1 Yang Zhi1
(1． Key Laboratory of Three Gorges Ｒeservoir Ｒegion’s Eco-Environment，Ministry of Education，Chongqing University，
Chongqing 400045，China;2． Henan Normal University，Xinxiang 453007，China)
Abstract Anaerobic sequencing batch biofilm reactor was used to treat hypersaline mustard tuber
wastewater，influences of filler kinds，organic loading and temperature on the system built and the treatment effi-
ciency of reactor were investigated． The results showed that under the operating conditions of temperature 30℃，
the condition of salinity 7%(calculated as NaCl) ，organic loading 1 kg COD /(m3·d) ，the reactor added poly-
urethane filler through 67 days successfully constructed the hypersaline mustard tuber wastewater anaerobic treat-
ment system，which shortened 26 days，6 days，24 days and 18 days than the ASBBＲ without adding any filler
or adding semi-soft combined filler，spherical combined filler and polystyrene filler respectively． When the start-
up time of reactor operated to the 79th day，the effluent COD was 375 mg /L，the removal rate was 92． 86% ．
When the reactor increased organic loading to 15 kg COD /(m3·d) ，the influent COD was (27 000 ± 2 000)
mg /L，the effluent COD was 2 200 mg /L，the removal rate was 92． 03% ． Temperature has remarkable effect on
the efficiency，when temperatures were 30，25，20，15 and 10℃，the removal rates of COD were 92． 63%，
84． 07%，67． 13%，54． 61% and 44． 19%，respectively．
Key words anaerobic;hypersaline;ASBBＲ;filler;organic loading;temperature
基金项目:国家水污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07315-
004)
收稿日期:2012 － 08 － 22;修订日期:2012 － 09 － 26
作者简介:李晓品(1984 ～) ，女，博士研究生，主要从事水污染控制
研究。E-mail:xiaopin0929@ sina． com
* 通讯联系人，E-mail:zhoujiantt@ 126． com
厌氧生物处理工艺因其能耗低被广泛应用于
高浓度有机废水处理中。近年来，高盐高浓度有
机废水厌氧处理成为热点［1-6］，Ilgi Karapinar 等［7，8］
利用上流式厌氧填充床反应器处理高盐合成废
水，在盐度 为 2%(NaCl 计) ，进水 COD 从 1 880
mg /L升至 9 579 mg /L 时，COD 去除率从 87%降
至 43%;在盐度为 3%(NaCl 计)时，COD 去除率
达到 94%，当盐度超过 3%时，处理效能开始被抑
制，升至 10%，COD 去除率下降为 10%;Ｒiffat
等［9］考察了分别接种嗜盐菌和混合菌的厌氧生物
滤池处理盐度为3． 5%(NaCl 计)的废水的效能，
在温度为 30℃，负荷为 3． 0 kg COD /(m3·d)时，
COD去除率达到 80%;当逐步提升有机负荷到 6． 0
kg COD /(m3·d)时，接种嗜盐菌的反应器仍保持
环 境 工 程 学 报 第 7 卷
稳定效能，而接种混合菌种的反应器处理效能开
始波动;周健等［10］探讨了 ASBBＲ(anoxic sequen-
cing batch biofilm reactor)处理盐度 1%(NaCl 计)
的高盐榨菜废水的效能，在温度为 30℃，负荷为 4
kg COD /(m3· d)的条件下，COD 去除率达到
62%;高欢等［11］研究了 UASB 反应器处理盐度
5%(NaCl计)的废水的效能，在温度为 55℃的条
件下，经 78 d 达到运行稳定，COD 去除率为
44%;马前等［12］研究表明，在温度为 38℃，pH 为
6 ． 8 ～ 7 ． 2，盐度低于 4 ． 6%(NaCl 计) ，负荷低于
15 ． 0 kg COD /(m3·d)的条件下，厌氧反应器处
理榨菜废水 COD 去除率稳定在 40% ～ 43%。现
有高盐高浓度有机废水厌氧生物处理研究多集
中在盐度为 2% ～ 5%(NaCl 计)较低的范围内，
且反应器运行负荷低，处理效能低等问题突出，
有关超高盐高浓度废水厌氧生物处理的研究鲜
有报道。
本研究以超高盐高浓度榨菜腌制废水为对象，
采用 ASBBＲ，考察填料种类、负荷和温度对反应器
处理超高盐高浓度榨菜腌制废水启动及处理效能的
影响，为超高盐高浓度榨菜腌制废水厌氧生物处理
提供支撑。
1 实验材料及方法
1． 1 实验装置
实验装置见图 1。ASBBＲ有效容积为 6 L，内设
填料，通过加温棒控制温度。
图 1 实验装置图
Fig． 1 Experimental equipment
1． 2 实验水质
实验用水取自某榨菜厂，盐度为(7． 0 ± 0． 2)%
(以 NaCl计) ，COD为 5 000 ～ 36 000 mg /L，BOD为
2 500 ～ 7 500 mg /L，pH为 4． 0 ± 0． 5。
1． 3 实验方法
1． 3． 1 填料种类对反应器启动及处理效能的影响
采用 5 个反应器进行平行实验，考察填料对反
应器处理超高盐腌制废水启动及效能的影响。实验
填料详见表 1，实验接种某城市污水厂脱水污泥浓
度为 30 g /L，在温度为(30 ± 2)℃，盐度为 7%(NaCl
计) ，负荷为 1． 0 kg COD /(m3·d)的条件下启动运
行各反应器，运行工况为进水 0． 25 h—反应 11． 5
h—排水 0． 25 h，测试进出水 COD等指标。
表 1 反应器填料种类
Table 1 Types of filler in the reactor
反应器 填料种类 挂膜密度或投加比
1 号反应器 不投加填料 —
2 号反应器 半软性组合填料 0． 6
3 号反应器 球形组合填料 0． 6
4 号反应器 聚氨酯泡沫填料 0． 6
5 号反应器 聚苯乙烯泡沫填料 0． 6
1． 3． 2 负荷对反应器处理效能的影响
采用 3 个反应器进行平行及阶段实验，考察负
荷对反应器处理超高盐腌制废水效能的影响。在温
度为(30 ± 2)℃、盐度 7%(NaCl计)的条件下，反应
器内设投加比为 0． 6 的聚氨酯泡沫填料，运行工况
为进水 0． 25 h—反应 11． 5 h—排水 0． 25 h，控制反
应器负荷分别为 1． 0、2． 0、4． 0、6． 0、8． 0、10． 0、
12． 0、15． 0、18． 0 和 20． 0 kg COD /(m3·d) ，测试进
出水 COD、pH、碱度等指标，并采用 PCＲ-DGGE 技
术分析系统种群结构变化。
1． 3． 3 温度对反应器处理效能的影响
采用阶段实验考察温度对反应器处理超高盐腌
制废水效能的影响。在盐度 7%(NaCl 计)的条件
下，反应器内设投加比为 0． 6 的聚氨酯泡沫填料，运
行工况为进水 0． 25 h—反应 11． 5 h—排水 0． 25 h，
控制反应器负荷为 15 kg COD /(m3·d) ，阶段控制
反应器温度分别为 30、25、20、15 和 10℃，测试进出
水 COD、pH、碱度、VFA等指标。
2 实验结果与分析
2． 1 填料种类对反应器启动及处理效能的影响
实验结果见图 2 ～图 8。由图 2 ～图 8 可知，各
反应器在运行初始阶段，出水 COD 均略高于进水，
分析认为，由于启动初始阶段接种污泥中的微生物
尚未适应盐度为 7． 0%(NaCl 计)的超高盐环境，其
降解系统尚未建立，并有部分死亡微生物随出水排
8964
第 12 期 李晓品等:ASBBＲ处理超高盐榨菜腌制废水
除，导致出水 COD升高;运行 3 ～ 5 d 后，各反应器出
水 COD浓度出现下降趋势，随着污泥驯化时间的增
加，接种污泥中的微生物逐渐适应高盐环境，1 ～ 5 号
反应器分别运行93、73、91、67和85 d后，COD去除率
达到63． 82%、74． 39%、73． 07%、86． 12%和 67． 91%，
表明各反应器厌氧微生物处理系统构建基本完成;1
～5号反应器分别运行 103、81、97、79 和 91 d 后，出
水 COD分别为 1 775、1 163、1 288、375 和 1 550 mg /
L，COD 去除率可达到65． 87%、77． 86%、74． 12%、
92． 86%和 69． 08%。 实验结果表明，填料种类对反应器微生物系统
9964
环 境 工 程 学 报 第 7 卷
图 9 2 号和 4 号反应器微生物形态 SEM图(× 5 000)
Fig． 9 SEM photographs of microorganisms in
No． 2 and No． 4 reactor(× 5 000)
构建及 COD去除效能影响显著。投加聚氨酯泡沫
填料的 4 号反应器启动完成所需时间为 67 d 最短，
其稳定运行 COD 去除率在 92． 86%，出水可达《污
水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准;其次为
投加半软性组合填料的 2 号反应器，启动完成所需
时间为 73 d，其稳定运行 COD去除率达 77． 86%;不
投加任何填料的 1 号反应器启动完成所需时间为
93 d 最长，其 COD 的去除率为 65%左右。分析认
为，与其他几种填料相比，聚氨酯泡沫填料具有比表
面积大、孔隙率高、易挂膜等特点;半软性组合填料
比表面积比聚氨酯泡沫填料小，布水性能好，易挂
膜;不投加填料的 1 号反应器中的微生物呈悬浮状
态，与生物膜法相比，缺乏稳定生长的环境，易受外
部环境的冲击，微生物种类数量少，导致反应器启动
时间较长，去除效能较低。由图 9 可知，2 种填料上
生长的微生物主要以甲烷八叠球菌和甲烷短杆菌为
主，但聚氨酯泡沫填料上生长的微生物的数量明显
多于半软性组合填料，且种群更加丰富，这表明聚氨
酯泡沫填料更适宜于微生物的附着生长和大量繁
殖，因此，投加聚氨酯泡沫填料的反应器启动完成所
需时间最短，去除效能高。
2． 2 负荷对反应器处理效能的影响
实验结果见图 10 ～图 12。由图 10 和图 11 可
知，负荷分别为 1． 0、2． 0 和 4． 0 kg COD /(m3·d)
时，当进水 COD为(5 000 ± 200)mg /L，出水 COD均
值分别为 375、538 和 725 mg /L，COD平均去除率分
别达到 92． 86%、89． 61%和86． 39%，当负荷由 1． 0
kg COD /(m3·d)提高到4． 0 kg COD /(m3·d)时，
反应器 COD 去除效能略有下降，反应器中的 pH 和
碱度变化不显著;当进水 COD 提高至(10 000 ±
1 000)mg /L、(15 000 ± 1 500)mg /L、(27 000 ±
2 000)mg /L、(36 000 ± 100)mg /L，负荷由 4． 0 kg
COD /(m3·d)提高到 6． 0、8． 0、15． 0 和 20． 0 kg
COD /(m3· d)时，出水 COD 均值为 963、2 200、
2 200和 3 700 mg /L，出水碱度均值分别为 2 662． 2、
2 085． 9、1 591． 2 和 1 565． 7 mg /L，COD平均去除率
达到91． 21%、86． 21%、92． 03%和 89． 52%;对于图
10 和图 11 中，负荷为 6． 0 kg COD /(m3·d)时，出
水 COD、碱度、pH 出现的突然升高情况分析认为，
这是由于为了将负荷由 4． 0 kg COD /(m3·d)提高
到6． 0 kg COD /(m3·d) ，在排水比不能提高的情况
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第 12 期 李晓品等:ASBBＲ处理超高盐榨菜腌制废水
下，通过提高进水浓度而导致的结果。实验结果表
明，负荷从 4． 0 kg COD /(m3·d)提高到 20． 0 kg
COD /(m3·d)时，反应器处理效能有波动，在 15． 0
kg COD /(m3·d)时，COD 平均去除率达到最高。
分析认为，在盐度 7%(NaCl 计)的条件下，随着负
荷的逐步提高，反应器中嗜盐微生物逐渐成为优势
菌种，其种类和数量逐渐增加，见图 12，使反应器保
持高效的去除能力。当负荷逐步提高至15． 0 kg
COD /(m3·d)时，出水碱度均值在 1 591． 2 mg /L左
右，当提高至 20． 0 kg COD /(m3·d)时，出水碱度下
降至 1 565． 7 mg /L 左右，且 COD 平均去除率也开
始降低，表明此时有机负荷已经开始超过微生物所
具有的降解能力，有机负荷能直接反映有机底物与
微生物之间的平衡关系［13］。在盐度 7%(NaCl计) ，
温度(30 ± 2)℃条件下，通过对负荷的阶段逐步提
高，ASBBＲ负荷宜控制在 15 kg COD /(m3·d) ，使
进水 COD为(27 000 ± 2 000)mg /L 的超高盐废水，
出水 COD 均值降至 2 200 mg /L ，COD 平均去除率
达到 92． 03%。
2． 3 温度对反应器处理效能的影响
实验结果见图 13 及表 2。
图 13 温度对 ASBBＲ COD去除效能的影响
Fig． 13 Effect of temperature on COD removal
efficiency in ASBBＲ
由图 13 可知，在盐度 7%(NaCl 计) ，负荷为 15
kg COD /(m3· d) ，温度分别为 30、25、20、15 和
10℃ 时，反应器 COD 去除率分别为 92． 63%、
84． 07%、67． 13%、54． 61%和 44． 19%，COD 降解速
率分别为 597． 92、535． 50、418． 25、345． 33 和 275． 33
mg /(L·h) ，随着温度的降低，COD 去除能力呈现
明显的下降趋势，温度对反应器 COD去除效能具有
显著的影响。
有关研究表明［14］，在大多数厌氧反应器中，温
度每提高 10 ～ 15℃，生化代谢速率提高 1 ～ 2 倍，与
之比较，本研究中厌氧嗜盐菌为优势菌种，温度每提
表 2 温度对反应器碱度、pH和 VFA的影响
Table 2 Effects of temperature on ALK，pH and VFA
温度 (℃) 出水碱度(mg /L) 出水 pH 出水 VFA(mg /L)
30 1 525 8． 02 95
25 1 405 7． 93 273
20 1 185 7． 22 632
15 1 045 6． 97 774
10 975 6． 51 1 038
高 10 ～ 15℃，有机物降解速率提高 1． 5 ～ 1． 9 倍，温
度的降低使得微生物细胞内某些酶的活性降低，导
致微生物的生长速率和微生物对基质的代谢速率降
低，从而使有机物的去除速率大幅下降。由表 2 可
知，随着温度的降低，反应器 pH 和碱度也相应呈现
明显的下降趋势，且出水 VFA 从 95 mg /L 升至
1 038 mg /L，这是由于 VFA 是厌氧有机物降解产甲
烷化过程中的重要中间产物，在低温条件下，产酸细
菌的代谢速率受温度影响比产甲烷菌要小［15］，由于
甲烷菌活性受到低温抑制，导致反应器中 VFA含量
增加，pH值也随之降低。
3 结 论
(1)填料种类对于超高盐废水厌氧微生物处理
系统构建和处理效能影响显著。在温度为 30℃，盐
度 7%(NaCl计) ，负荷为 1 kg COD /(m3·d)的条
件下，投加聚氨酯泡沫填料的反应器经 67 d 可构建
出超高盐废水厌氧生物处理系统，较未设置填料、投
加半软性组合填料、球形组合填料和聚苯乙烯泡沫
填料的反应器分别缩短了 26、6、24 和 18 d，且运行
至第 79 d，可使反应器出水 COD 降至 375 mg /L，去
除率为 92． 86%，可达《污水综合排放标准》
(GB8978-1996)三级标准。
(2)在 ASBBＲ聚氨酯泡沫填料投加比为 0． 6，
温度(30 ± 2)℃，盐度 7%(NaCl计)的条件下，通过
对负荷的阶段逐步提高，可提升反应器有机负荷至
15 kg COD /(m3· d) ，使进水 COD 为(27 000 ±
2 000)mg /L 的超高盐废水，出水 COD 均值降至
2 200 mg /L，COD平均去除率达到 92． 03%。
(3)温度对 ASBBＲ 处理超高盐榨菜腌制废水
效能影响显著。在盐度 7%(NaCl 计) ，负荷为 15
kg COD /(m3· d) ，温度分别为 30、25、20、15 和
10℃时，反应器 COD 去除率分别为 92． 63%、
84． 07%、67． 13%、54． 61%和 44． 19%。
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