硫酸盐有机废水主要来自食品、医药、精细化工、电镀以及部分石化行业，部分企业出于节能减排的目的，使用偏碱性吸收液／好氧出水，采用湿法喷淋烟道气中的废气，在实现烟道废气满足排放标准的产生了大量待处理的高浓度硫酸盐工业废水。高浓度硫酸盐工业废水对生态环境以及周边生物均会产生极大的不利影响，故近年来关于高浓度硫酸盐工业废水处理技术的研究也越来越多。常用的硫酸盐工业废水处理方法主要有化学沉淀法、物理吸附法、膜分离法和生物法。其中，生物法由于具有硫酸盐去除率高、二次污染少、投资成本低、能耗低等优点，备受关注并具有广阔的应用前景。生物法的中间产物硫化氢（H2S）气体对生物生长具有抑制作用，有学者考虑通过优化工艺参数来控制H2S的毒性程度，亦可平衡硫酸盐还原菌（SRB）与产甲烷菌（MPB）之间的竞争关系。
本研究基于UASB厌氧反应器和自制的兼氧反应器组合的试验装置，采用两段式生物组合方法以及经驯化的厌氧污泥和兼氧生物，通过工艺参数的控制和优化，论证了厌氧反应器对硫酸盐还原和COD降解的可行性，并研究了不同工艺参数对SO2－4还原成单质**的影响，终确认了反应器的效能和工艺的可行性。
1、材料与方法
1．1 试验工艺流程
本试验装置如图1所示，其工艺流程为：厌氧、兼氧两个反应器均制作成夹套型，夹套内由恒温水确保反应器的温度，温度恒定在（35±1）℃；废水经厌氧供料泵（软管泵）由底部进入UASB厌氧反应器，UASB厌氧反应器有效容积为15L，自上到下分别为三相分离器、悬浮区和污泥床区；经UASB厌氧反应器处理后，在反应器顶部溢流出水流入沉淀槽内，产气经水封瓶脱硫后排空，UASB厌氧反应器内液体自悬浮区，由厌氧循环泵泵入反应器底部，从而形成UASB厌氧反应器的外循环；兼氧供料泵将厌氧出水泵入自制的兼氧反应器，自制的兼氧反应器有效容积为20L，具有反应区和气液分离区，其工作机理为在兼氧生化反应的具备气液分离的功能，即可实现生化反应的液体和空气分离的目的；分离后的液体用于兼氧反应器的液体回流、测量柜内的液体取样以及出水槽的液体外排，测量柜内安装有氧化还原电位和pH值的检测仪表，兼氧循环泵的出水可流入出水槽，以便固液分离设备脱水。
1．2 接种污泥及处理废水
本试验厌氧接种污泥取自山东省某大型造纸厂运行的IC厌氧反应器的颗粒污泥，接种污泥浓度为10．8g／L，MLVSS／MLSS为0．70。兼氧接种菌种则取自该厂兼氧反应器中部悬浮液体，液体中固含量为10g／L，pH值为8．3，碱度为0．6mol／L。接种菌种均在常温条件下保存。
试验原水来自山东某化纤厂正常生产过程中所产生的废水，此废水具有化学需氧量（COD）、硫酸盐及总悬浮固体（TSS）含量高等特点。通过收集15d的废水混合水样并进行测试，原水中COD含量为4620mg／L，5日生化需氧量（BOD5）含量为1980mg／L，B／C为0．429，硫酸根（SO2－4）含量为2930mg／L，氨氮中N含量为27．6mg／L，磷酸中P含量为8．24mg／L。水样的pH值采用NaOH和H2SO4进行调节。
1．3 分析项目及方法
废水中CODCr含量采用****滴定法测定；BOD5含量采用接种与稀释法测定；挥发性脂肪酸（VFA）含量采用蒸馏滴定法测定；碱度（ALK）采用中和滴定法测定；TSS和有机物负荷（VSS）含量采用称重法测定；SO2－4含量采用EDTA滴定法测定；pH值采用玻璃电极法测定；硫氢化物含量采用碘量法测定；氧化还原电位（ORP，在线仪表）采用玻璃电极法测定。
2、结果与分析
2．1 进水参数的确定
据理论研究，废水中硫酸盐完全被还原需要足够的COD含量，即理论上COD／SO2－4值应不低于0．67，其主要原因是SRB和MPB之间对基质存在竞争关系，而其竞争受COD／SO2－4值的影响。当废水中SO2－4浓度不高于1000mg／L且COD／SO2－4值高于1．2时，COD／SO2－4值对COD去除率的影响较小，COD去除率可达到90％。根据实际情况，将收集的废水混合水样稀释4倍，水样中COD浓度约为1155mg／L，SO2－4浓度约为730mg／L，并通过酸、碱调节使得水样的pH值约为7，以此为基础进行COD和SO2－4去除率的研究。
2．2 UASB厌氧反应器对废水中COD和SO2－4的去除率
按照设定稀释倍数进行原料配置后，测量UASB厌氧反应器进、出口水样中COD和SO2－4的含量，并计算其去除率，其结果见图2。
由图2可见：经过约60d生物驯化，UASB厌氧反应器对废水中COD的去除率约为50％，SO2－4的去除率约为80％，高可达90％以上。图2中出现了COD和SO2－4去除率降低的过程，其原因是：当UASB厌氧反应器运行稳定时，增加反应器的容积负荷，生物群落中生物数量和种类需一段时间的适应过程，从而导致废水中COD和SO2－4的去除率瞬时降低；但当UASB厌氧反应器内生物菌群数量和种类稳定后，废水中COD和SO2－4的去除率仍恢复至原去除率，以此可为确定UASB厌氧反应器的大容积负荷提供参考。
2．3 UASB厌氧反应器的容积负荷和污泥负荷
UASB厌氧反应器的容积负荷可通过控制厌氧供料泵的供料量以及测量UASB厌氧反应器出水中VFA的含量来进行判断。当UASB厌氧反应器出水中VFA的含量高于5meq／L时，可通过降低厌氧供料泵的供料量，从而降低UASB厌氧反应器的容积负荷；当UASB厌氧反应器出水中VFA的含量低于5meq／L时，可通过提高厌氧供料泵的供料量，从而提高UASB厌氧反应器的容积负荷。图3为UASB厌氧反应器的容积负荷与VFA含量之间的关系。
