废水厌氧生物处理系统中,颗粒的形成有利于生物系统的稳定运行,不仅能够显著地提高污泥的沉降性能,使反应器微生物停留时间增长,而且能够改善生理学环境,有利于微生物生长和相互作用。本论文采用人工配水,利用城市污水处理厂消化污泥为接种污泥,通过不同方式(投加或不投加惰性材料)培养颗粒污泥,研究了不同培养条件对颗粒污泥性能的影响及颗粒污泥对模拟染料废水的处理效果,同时对颗粒化反应器运行工况进行了优化。试验以城市污水厂消化污泥作为接种污泥,在ABR反应器中成功培养出了大量的性能良好的厌氧颗粒污泥,其粒径介于0.8-2.4mm之间,并沿水流方向逐渐减小。研究发现添加惰性材料可以缩短污泥颗粒化时间,有利于颗粒污泥的拓植,容易形成较大的颗粒粒径。出水碱度、上升流速和有机负荷也是影响污泥颗粒化的重要因素。试验研究表明接种污泥床过高和系统酸化会延长颗粒污泥培养所需的时间。本试验采用接种新鲜污泥和提高进水碱度相结合的方式,20天后反应器从酸化状态恢复到正常,并调整污泥床的高度不超过反应器有效水深的2/3以避免“沟流”现象。颗粒污泥生物相的观察与分析表明,不同隔室内呈现出种群配合良好的厌氧微生物分布。反应器前几隔室颗粒污泥以球状菌为主要菌属,后面隔室优势菌由类似Methanothrix的丝状菌、杆状菌和链状菌组成。ABR反应器COD处理效率随着反应器水力停留时间的缩短逐渐降低,要保持ABR有较高的COD去除效率,应保持HRT在30h以上。在HRT较高的条件下,水解酸化作用主要在前两个隔室完成,随着负荷的提高会有后面的隔室参与水解酸化,以产酸相隔室的增多和产甲烷作用的后移来适应负荷的提高,补偿COD的去除,维持反应器的稳定运行。各隔室pH值随HRT的减小而不断降低,出水pH值随运行时间的变化规律与COD去除率的变化规律基本一致。在同一HRT情况下1#隔室到6#隔室出水pH依次逐渐升高,说明了反应器内部作用和反应的变化规律。各隔室出水VFA沿水流方向不断降低,这更清楚地反映了ABR反应器产酸相和产甲烷相的分离现象。容积负荷增大时,挥发酸的积累抑制了甲烷菌的代谢活动,使得ABR对COD去除率呈下降趋势。运行宜保持容积负荷在8.0kgCOD/(m~3·d)以下,可通过控制出水的pH值在7.0～7.2之间实现。温度对ABR反应器处理效果影响较大,宜控制反应器在中、高温运行。试验采用添加惰性材料培养的颗粒污泥处理染料废水。驯化成功后,ABR颗粒污泥对耐晒黑染料的平均去除率达90%以上,在受到冲击时,仍能保持较高的COD去除率,表明ABR在处理难降解废水时具有潜在的优势。颗粒污泥细菌组成及粒径对耐晒黑的降解影响较大。粒径大、产酸菌为主的1#隔室的颗粒污泥降解耐晒黑效果优于粒径小、以产甲烷菌为主的5#隔室的颗粒污泥。葡萄糖的加入抑制了1#、3#隔室颗粒污泥对耐晒黑的降解,但提高了5#隔室对耐晒黑的降解率。水力停留时间对染料的去除影响较大,染料的平均去除率随着进水HRT的减小整体呈下降趋势。当HRT降至10h时,染料的平均去除率达84.1%,去除效果仍然较好。研究同时发现,调节pH有利于处理效果的提高。