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制药废水成分复杂、COD浓度高、可生化性差、含盐量高,属于较难处理的工业废水,在工程实践中常采用厌氧生物技术进行处理以降低整体处理成本。颗粒污泥的形成是反应器高负荷稳定运行的关键,而污泥颗粒化受诸多因素制约,特别是对于具有生物毒性和抑制性的化学合成制药废水,获得自然形成的颗粒污泥则更加困难。本研究以生物亲和性高的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,简称PVA)凝胶颗粒作为微生物固定化载体,研究了PVA厌氧颗粒污泥反应器处理化学合成制药废水的启动及运行效果。同时对比考察了采用传统颗粒污泥、传统颗粒污泥与活性炭接种上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,简称UASB)在相同条件下处理同种制药废水的处理效果。最后采用扫描电镜、高通量测序技术对污泥的微生物特性进行深入研究。主要研究内容与结论如下:(1)将絮状活性污泥与PVA凝胶颗粒以体积比2.5:1混合加入UASB反应器,经过17天的培养获得PVA颗粒污泥初成体。接种PVA颗粒污泥初成体后UASB反应器运行30天即完成污泥驯化。容积负荷由1.2 kgCOD/(m~3·d)提升至7.1 kgCOD/(m~3·d),在制药废水水质波动较大情况下(COD=2540~5210 mg/L),以容积负荷7kgCOD/(m~3·d)运行,COD去除率维持在70%左右,反应器稳定运行。(2)UASB反应器接种传统颗粒污泥,运行47天完成污泥驯化。在进水COD有较大的波动(2540~5210 mg/L)情况下,以容积负荷7 kgCOD/(m~3·d)运行,去除率维持在50%~60%之间,波动较大。另一UASB反应器接种传统颗粒污泥的同时投加活性炭,运行47天完成污泥驯化,完全进制药废水后以容积负荷7 kgCOD/(m~3·d)运行,去除率随水质变化而波动,基本维持在60%以上,处理效果优于仅接种颗粒污泥的反应器。结果表明,PVA颗粒污泥较传统颗粒污泥具有污泥培养、驯化期短,去除率高,稳定性好的优势。(3)PVA颗粒污泥的沉降速度主要集中在120~130 m/h,沉降性能优于传统颗粒污泥。通过扫描电镜观察到PVA颗粒污泥外表面及内部富集了大量的微生物。传统颗粒污泥在反应器运行后VSS/TSS减少,粒径分布、沉降性能均发生改变,而添加活性炭有利于提高微生物抵御水质变化的能力,有利于颗粒污泥粒径的保持和沉降速度的提升。高通量测序结果表明PVA颗粒污泥微生物种类丰富,主要优势菌属为Levilinea、Syntrophorhabdus、Desulfovibrio及Acetobacterium。Alpha多样性指数表明PVA颗粒污泥微生物群落丰度与多样性均高于传统颗粒污泥,使反应器内保持较高的微生物含量。