膨胀颗粒污泥床（expendedgranularsludgebed，EGSB）反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代新型高效厌氧反应器（EGSB、IC、UFB）的代表之一，与UASB反应器相比，EGSB具有有机负荷和上流速度高、抗冲击负荷强、基建投资省、占地面积小等显著优点，已经得到了国内外众多研究者和企业的普遍认可，且已应用于淀粉废水，制药废水，啤酒废水，生活废水，印染废水，含酚废水，造纸废水等工业污水处理研究中。
但是在国内外大量高效厌氧反应器的运行实践中，仍然遇到了很多问题。比如：由于厌氧微生物增殖慢导致厌氧反应器初次启动慢，使得厌氧反应器的快速启动仍旧是决定反应器运行成败的关键问题之一，也是各国学者关注的课题。笔者以中试规模EGSB反应器为研究对象，接种处理同类废水的厌氧污泥，考察反应器处理废纸造纸废水的快速启动过程与处理效果，旨在寻求有效、实用的EGSB反应器快速启动方法，以提高反应器的处理效果，加快反应器在废纸造纸污水处理中的推广与应用。
1材料与方法
1.1废水处理工艺及装置
研究采用的试验装置为课题组自制的圆柱形钢结构EGSB中试反应器，容积15.8m3，主体高14m，直径1.2m。工厂现有的废水处理工艺为UASB-AS生化处理系统，工艺流程如图1所示。
1.2试验用水
试验装置位于西安市某造纸厂，该厂主要生产涂布白板纸，原料有废旧报纸、箱板纸、书本纸以及瓷土。在造纸厂的生产过程中，产品的产量、废水量以及废水中的物质成分相对稳定。EGSB反应器试验用水为该厂废水处理单元一沉池出水，一沉池出水水质：COD1010~1420mg/L，SS220~630mg/L，pH6.81~7.11，TN52.8mg/L，TP1.06mg/L，碳酸钙碱度870~970mg/L，钙153~180mg/L。
1.3接种污泥
反应器接种污泥为工厂现有UASB反应器底部的絮状污泥。该污泥外观呈深灰色黏稠絮状体，大量絮状污泥中混合有少量颗粒状污泥。混合接种污泥总悬浮固体（TSS）为42.7g/L，产甲烷活性（SMA）为0.77g/（g?d），挥发性悬浮固体（VSS）与TSS质量浓度比为50%。
1.4分析方法
反应器在运行过程中主要的监测项目有：反应器进出水COD、进水流量、进出水的pH、进出水碱度、悬浮固体（SS）、挥发性有机酸（VFA）、氨氮、总氮、总磷等，检测方法均采用标准分析法〔6〕。污泥性质的测定项目有：VSS/TSS，产甲烷活性〔7〕等。
1.5反应器快速启动运行方案
根据试验用水水质特征，采用连续进水的方式向反应器进料，通过逐渐增加进水水量来提高反应器的负荷。反应器的快速启动运行方案为：前4天为反应器内厌氧污泥的适应阶段，不增加进水量。从第5天开始，每3天为一个周期，水量从20m3/h开始，在反应器稳定运行的前提下，每个周期水量增加5~10m3/h，直至达到195m3/h。
通过反应器进出水COD浓度、VFA浓度、pH、SS、VSS、污泥产甲烷活性等条件控制反应器启动过程，具体要求为：VFA<3mmol/L；pH>6.6；COD去除率>80%；产气情况良好。在各项指标连续正常的情况下，按照启动运行方案继续运行反应器。
2结果与讨论
2.1水力停留时间（HRT）对COD去除率的影响
在反应器的启动运行过程中，HRT对COD去除率的影响如图2所示。
由图2可见，随着反应器进水量的不断提高，HRT迅速降低。并且在反应器启动初期，COD去除率没有因为HRT的减少而有大幅波动。运行第24天，HRT已缩短为2.9h，COD去除率保持在70%以上。反应器运行中期出现了洗泥现象，造成了COD去除率一度下降，经过调整后，反应器逐渐恢复到较好状态，运行后期HRT稳定在3h左右。
2.2上流速度对COD去除率的影响
上流速度对COD去除率的影响如图3所示。
由图3可见，随着反应器运行时间的不断增长，反应器的上流速度在逐渐增加。在运行的第24天，上流速度达到了4.85m/h，COD去除率保持在70%以上。中期由于洗泥现象调整了进水量，反应器运行后期上流速度达到了4.9m/h，取得了良好的效果。
2.3反应器容积负荷与HRT变化
反应器容积负荷及HRT的变化如图4所示。
由图4可见，随着运行时间的增加，反应器的容积负荷在运行第24天达到了11.8kg/（m3?d），HRT降低至2.9h。由于反应器运行中期工厂进入了检修阶段，容积负荷降至8.4kg/（m3?d），同时出现了反应器洗泥现象。采取降低进水量的措施后，反应器HRT增加为3.8h。随着工厂生产的恢复，反应器处理效果也恢复至较好的状态，HRT低至3h。
2.4pH与出水VFA变化
进出水pH及出水VFA变化如图5所示。
由图5可见，pH受水质变化幅度的影响很小，但是VFA的变化幅度却很大。在反应器运行的第27天，出水VFA浓度上升至4.64mmol/L，这是由于反应器部分颗粒污泥被冲出反应器，导致反应器内污泥浓度和细菌活性降低，没有足够的产甲烷菌将挥发酸进一步转化，造成的VFA积累。采取降低进水量的措施后，污泥不再流失，出水VFA浓度一直稳定在2.6mmol/L以下，反应器内再没有出现严重的酸化现象。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
2.5污泥特性
随着运行时间的增加，反应器底部污泥浓度经历了一个先减少后增大的过程，在运行初期，反应器的洗泥过程导致污泥质量浓度先从13.17g/L降低到4.5g/L，随着运行时间的增加，污泥逐渐增长，在运行后期污泥质量浓度达到15.7g/L，污泥负荷从接种时的0.08kg/（kg?d）增加到后期的0.73kg/（kg?d），污泥产甲烷活性由接种时的0.7695g/（g?d）增长到后期的1.257g/（g?d），VSS/TSS比值由50%增加到88%，反应器运行后期污泥为较紧实的颗粒状，表面光滑，颜色以灰色为主。
3结论
（1）中试规模EGSB反应器采用非颗粒状污泥接种，在三周即可达到4.85m/h的上流速度和2.9h的HRT，COD去除率稳定在70%~90%。
（2）反应器运行后期，HRT稳定在3h左右，上流速度达到4.9m/h，COD去除率保持在70%以上，出水VFA浓度稳定在2.6mmol/L以下。
（3）反应器内颗粒污泥的产甲烷活性是接种污泥的1.63倍，VSS/TSS比值达到88%，污泥表面光滑，颜色以灰色为主。
