生物柴油的研發和使用在我國仍處于起步階段，對生物柴油廢水的處理研究報道尚少。黃琳琳等采用隔油-氣浮-UASB-SBR-MBR組合工藝處理生物柴油廢水，最終出水滿足GB/T 18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》的排放標準，水處理運行成本為2.81元/m3。付新喜等對制生物柴油廢水進行了吸附處理，當進水平均質量濃度為2 706.9 mg/L時，4級串聯系統可使廢水達到排放要求。
本工作采用UASB-SBR-絮凝工藝處理地溝油制生物柴油的廢水，研究了厭氧-好氧生化工藝對該廢水的處理能力，以期為實際工程設計及運行提供參考。
1 實驗部分
1.1 廢水水質
廢水取自江蘇某生物質能有限公司廢水隔油池，COD為22 000 mg/L，TP為68 mg/L，ρ（NH3-N）為 45 mg/L，pH為4~5。
1.2 實驗裝置及實驗方法
UASB內徑95 mm，高750 mm，內置三相分離器，總有效容積約3 L，采用水浴恒溫加熱，溫度控制在（35±2）℃。UASB接種污泥為厭氧顆粒污泥，取自蘇州某酒精廠污水處理站內循環反應器，密度約1.14 g/L，粒徑約為1 mm，接種污泥量為45kg/m3，VSS/SS為0.7，接種污泥體積約為UASB容積的1/3。UASB實驗裝置示意見圖1。
SBR內徑12 cm、高40 cm、有效容積約3 L。接種污泥為蘇州吳中區某污水處理廠好氧污泥，接種后SBR的MLSS達4 000 mg/L。SBR實驗裝置示意見圖2。
廢水用計量泵從UASB底部泵入，經三相分離后由UASB頂部流出，反應產生的氣體經洗氣瓶，通過濕式氣體流量計計量。通過提高進水與回流水的比例來逐步提高UASB的進水COD，同時向UASB進水中加入一定量的氯化銨作為營養物質，并適當補充UASB內的鐵、鈷、鎳等微量元素。測定UASB出水COD、揮發性脂肪酸（VFA）濃度和碳酸氫鹽堿度。
將UASB出水定量泵入SBR，采用PLC自動控制系統控制SBR的運行周期：進水30 min，曝氣270min，沉淀30 min，排水15 min，靜置15 min，共6 h。每天進水4次，每次進水量0.75 L，反應溫度（25±1）℃，廢水pH為7~8，曝氣時DO為2~3 mg/L。在此運行條件下，每天測定SBR出水的COD。
1.3 分析方法
采用重鉻酸鉀法測定COD；采用精密試紙測定pH；采用分光光度法測定ρ（NH3-N）和TP；采用聯合滴定法測定VFA濃度和碳酸氫鹽堿度；采用重量法測定SS 和VSS 。
2 結果與討論
2.1 UASB的運行情況
2.1.1 UASB的啟動
接種污泥后，UASB需要在較低負荷條件下進行啟動。為使UASB中微生物活性快速恢復，先采用COD為1 500 mg/L的啤酒廢水培養污泥，每天進水量為3 L，運行7 d后開始處理生物柴油廢水。啟動初期采用自來水稀釋原水，啟動階段為20 d，進水COD由530 mg/L逐步提升至2 500 mg/L，容積負荷由0.53 kg/（m3·d）增加至2.50 kg/（m3·d）。用碳酸氫鈉調節進水pH為7~8，按COD∶ρ（N）∶ρ（P）=（200~350）∶5∶1向廢水中加入氯化銨。UASB啟動階段的進出水COD及COD去除率見圖3。
由圖3可見：UASB啟動10 d時，COD去除率升至80%以上；UASB啟動16 d后，COD去除率穩定在90%以上，出水VFA濃度穩定在2~3 mmol/L。
COD去除率的逐步上升表明微生物在馴化后能較好地適應該廢水。
2.1.2 UASB的負荷提升
通過提高進水COD來提升UASB負荷。保持UASB每天的進水量為3 L，逐步增加進水中原水的比例，每當UASB的COD去除率穩定2~3 d后繼續提升容積負荷。UASB負荷提升階段的進出水COD和COD去除率見圖4。由圖4可見，當進水COD從2 500 mg/L提升至15 000 mg/L時，UASB容積負荷從2.5 kg/（m3·d）提升至15.0 kg/（m3·d），COD去除率穩定在80%以上，此時UASB的VFA濃度為6.5 mmol/L，UASB產氣豐富，說明COD的降解產物主要以甲烷為主，VFA有一定積累，推測為長鏈脂肪酸水解時，丙酸、丁酸等不易甲烷化的揮發性脂肪酸的積累，系統已有一定的酸化跡象。當進水COD提升至16 000 mg/L時，容積負荷達到16.0kg/（m3·d），UASB出水中攜帶了大量解體厭氧污泥，出水中VFA濃度升高至9.4 mmol/L，UASB內的pH平衡被打破。可見，UASB處理該廢水的最佳容積負荷為15.0 kg/（m3·d）。
2.1.3 UASB的穩定運行
UASB穩定運行階段的容積負荷和COD去除率見圖5。UASB進入穩定運行階段后，停止向UASB進原水3 d，并補加部分顆粒污泥。從運行86d開始，向UASB內進水，先維持容積負荷在10.0 kg/（m3·d）左右，并逐步提升至15.0 kg/（m3·d），采用厭氧出水稀釋原水，此時進水COD控制在15 000mg/L左右，水力停留時間12 h，COD去除率均在87%左右，出水COD在2 500 mg/L以下。UASB穩定運行階段的VFA濃度和碳酸氫鹽堿度見圖6。由圖6可見，出水VFA濃度穩定在4~6 mmol/L，出水碳酸氫鹽堿度呈逐漸上升趨勢，并最終穩定在37 mmol/L，VFA濃度與碳酸氫鹽堿度的比值小于0.20，表明UASB處于穩定運行狀態。此時UASB的平均產氣量為16.8 L/d，每去除1 kg COD能產生約430 L沼氣。
2.2 SBR的運行情況
穩定運行的UASB出水中COD為1 900~2 200mg/L，ρ（NH3-N）為30~35 mg/L，TP為45~50 mg/L，尚不能滿足CJ343-2010《污水排入城市下水道水質標準》A級的要求，需要進行后續的好氧工藝處理。將UASB出水泵入SBR，逐步提高進水中廢水的比例，提高進水COD， SBR的進出水COD和COD去除率見圖7。由圖7可見， SBR進水COD從234 mg/L提升至1 528 mg/L，容積負荷最終為1.5 kg/（m3·d），污泥負荷約為0.5 kg/（kg·d），并穩定運行，COD去除率在83%以上，出水COD在200 mg/L左右，ρ（NH3-N）穩定在5 mg/L以下，TP約為25 mg/L。
2.3 絮凝處理效果
采用絮凝法除磷。向SBR出水中加入質量分數為5%的聚合氯化鋁，加入量為5 mL/L，處理后廢水TP穩定在4~6 mg/L。至此，廢水的COD、ρ（NH3-N）和TP均達到了CJ343-2010《污水排入城市下水道水質標準》A級要求。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
3 結論
a）采用UASB-SBR-絮凝工藝處理地溝油制生物柴油廢水。UASB穩定運行階段進水COD控制在15 000 mg/L左右，水力停留時間12 h，COD去除率約為87%，出水COD在2 500 mg/L以下，出水VFA濃度為4~6 mmol/L。UASB處理該廢水的最佳容積負荷為15.0 kg/（m3·d），VFA濃度與碳酸氫鹽堿度的比值小于0.20，表明UASB處于穩定運行狀態。
b）采用SBR處理UASB出水，SBR進水COD從234 mg/L提升至1 528 mg/L，容積負荷最終為1.5kg/（m3·d），污泥負荷約為0.5 kg/（kg·d），COD去除率在83%以上，出水COD在200 mg/L左右，ρ（NH3-N）穩定在5 mg/L以下， TP約為25 mg/L。
c）向SBR出水中加入質量分數為5%的聚合氯化鋁進行化學除磷，加入量為5 mL/L，處理后廢水TP為4~6 mg/L。廢水的COD、ρ（NH3-N）和TP均達到了CJ343-2010《污水排入城市下水道水質標準》A級要求。
