Разрулилось. :з)
Суть была в следующем: тестововый error представлял собой следующее:
$i = 1 / 0;
Очевидно, интерпретатор воспринимал такую ситуацию как корневую ошибку и подмены обработчика не происходило.
Что странно, скрипт на этом не вываливался, а продолжал исполнение - отрабатывали 2 echo.
После того, как 0 был предварительно запихан в переменную, обработчик стал подменяться нормально.