何義亮1， 張 波2?
( 1.上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海　200240；2.蘭州鐵道學(xué)院環(huán)境工程系，甘肅蘭州 730070)

　　摘　要： 將高效復(fù)合微生物技術(shù)用于厭氧(水解酸化)—SBR工藝處理化工試劑廢水，水解酸化過程的HRT為24h，COD去除率＞50%，廢水的BOD₅/COD由0.237提高到0.423，經(jīng)水解酸化后氨氮含量有所增加；SBR的曝氣時間為18h，對COD的去除率平均為93%，SBR對氮有較好的去除效果(對總氮的去除率為83.93%，對氨氮的去除率達(dá)到了100%)。?
　　關(guān)鍵詞：高效復(fù)合微生物；水解酸化；SBR；化工廢水?
　　中圖分類號：X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)05-0074-03

　　上海某化工試劑廠所排廢水不僅有機(jī)污染物濃度高，而且由于污染物主要為苯環(huán)類物質(zhì)，導(dǎo)可生化性特別差。采用傳統(tǒng)活性污泥法的厭氧(水解酸化)—SBR工藝處理，COD一直未能達(dá)標(biāo)，因此選用投加高效復(fù)合微生物的生物強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。?
　　生物強(qiáng)化技術(shù)針對傳統(tǒng)生物處理技術(shù)不能有效處理有毒、有害、難降解污染物的不足，利用現(xiàn)代生物技術(shù)選育優(yōu)勢菌種，構(gòu)建基因工程菌以提高生物處理系統(tǒng)對難降解有機(jī)物的去除能力，并增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐沖擊能力。林則等^[1]利用連續(xù)流紫外誘變技術(shù)直接對活性污泥進(jìn)行馴化，將這種污泥與普通馴化污泥進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其具有很高的降解活性和抗毒性能力。黃霞等^[2]針對焦化廢水中的3種難降解有機(jī)物(喹啉、異喹啉、吡啶)篩選了具有較高降解能力的優(yōu)勢菌種，采用無紡布—PVA復(fù)合載體對優(yōu)勢菌種進(jìn)行包埋固定，研究了包埋固定化優(yōu)勢菌種對相應(yīng)有機(jī)物的降解特性，結(jié)果表明經(jīng)優(yōu)勢菌種處理8h后3種難降解有機(jī)物的降解率＞90%。劉建榮等^[3]利用光合細(xì)菌(PSB)活性污泥法處理含酚廢水，投加PSB于活性污泥中，經(jīng)過苯酚誘導(dǎo)馴化可產(chǎn)生酚氧化酶，明顯地提高了除酚能力。?
　　由于許多有毒、有害、難降解有機(jī)廢水所含的污染物并不單一，因而也并不是某單一菌種所能處理的。高效復(fù)合微生物技術(shù)就是通過投加人工培育的優(yōu)勢菌群并利用其高濃度、高活性以及微生物之間的各類共代謝作用來解除廢水的毒性，并通過打斷長鏈、破壞雜環(huán)和官能團(tuán)等提高廢水的可生化性，進(jìn)一步進(jìn)行降解去除。?

1 　試驗(yàn)材料與方法

　　水解酸化、SBR反應(yīng)器均由相同尺寸的有機(jī)玻璃柱構(gòu)成，內(nèi)徑為190mm，高為400mm，總?cè)莘e為11.3L，有效容積為10L。水解酸化反應(yīng)器進(jìn)水由高位水箱供給，從底部進(jìn)入，高位溢流出水，內(nèi)設(shè)攪拌器。SBR反應(yīng)器設(shè)有兩個曝氣頭(以壓縮空氣為氧源)、兩個排水口，分別可排出25%、50%的上清液。試驗(yàn)裝置如圖1所示。?

　　高效復(fù)合微生物采用進(jìn)口菌種并經(jīng)進(jìn)一步人工培養(yǎng)馴化而成。試驗(yàn)中的高效復(fù)合微生物是由芽孢桿菌屬(Bacillus)、產(chǎn)堿假單胞菌屬(Pseudomonas)、硫桿菌屬(Thiobacillus)、無色桿菌屬(Achrommnabcter)、亞硝化單胞菌屬(Nitrobacter)、腸桿菌屬 (Enterobacter)及微球菌屬(Micococcus)等組成，試驗(yàn)時一次性投加，投加量根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)確定為裝置有效容積的1/15，并加入適量的粉末活性炭作為載體。活性炭同時具有富積 有機(jī)物和提高生物量的作用(整個試驗(yàn)過程中沒有補(bǔ)加高效復(fù)合微生物)。?
　　為便于控制，試驗(yàn)用水為從各主要車間取水按比例人工配制而成(COD為2500～4000mg/L，BOD₅/COD值為0.2左右，SS＜300 mg/L，pH值為2.0左右)，經(jīng)過焦炭和廢鐵屑構(gòu)成的鐵炭微電解還原以及投加石灰的混凝中和沉淀等預(yù)處理工藝后再進(jìn)入水解酸化反應(yīng) 器中。預(yù)處理的目的主要是提高廢水的可生化性、去除SS以及調(diào)節(jié)pH值。試驗(yàn)所用污泥 均經(jīng)過馴化，馴化方法與普通活性污泥法相同，先少量進(jìn)入試驗(yàn)用水，并按照微生物所需營養(yǎng)比(C、N、P比為100∶5∶1)加入一定量的甲醇、尿素以及磷酸鹽，同時逐漸增加進(jìn)水量，直至污泥對COD的去除率達(dá)到75%時馴化結(jié)束。馴化后厭氧酸化反應(yīng)器中MLSS達(dá)到5755mg/L，SBR反應(yīng)器中MLSS為12990 mg/L。MLSS的組成包括活性生物、代謝產(chǎn)物、吸附的有機(jī)物、無機(jī)物以及活性炭。

2　結(jié)果與分析

2.1 HRT對COD去除率的影響
　　通過調(diào)節(jié)進(jìn)水量來改變水解酸化反應(yīng)器的HRT以考察其對COD去除率的影響，結(jié)果如圖2所示。?

　　由圖2可見，隨著HRT的延長，COD去除率逐步提高。當(dāng)HRT達(dá)到24h時，COD去除率＞50%，但在超過24h后繼續(xù)延長HRT，COD去除率已不再有明顯提高。由于化工試劑廢水成分非常復(fù)雜，富含大量難降解有機(jī)物和對菌種有毒、有害的物質(zhì)，因此要取得較好的水解酸化效果，HRT必須足夠長。從該試驗(yàn)結(jié)果看，水解酸化反應(yīng)器的HRT應(yīng)滿足24h。?
2.2 曝氣時間對COD去除率的影響
　　從水解酸化反應(yīng)器排出的廢水一次性進(jìn)入SBR反應(yīng)器進(jìn)行曝氣、沉淀，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。 ?

　　由圖3可見，隨著曝氣時間的延長，COD去除率逐步提高，當(dāng)曝氣時間達(dá)到18h后COD去除率達(dá)到88%，此時出水COD＜100mg/L，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此確定SBR反應(yīng)器的曝氣時間為18h，運(yùn)行方式為：進(jìn)水為1h、曝氣為18h、沉淀為2h、排水為1h、閑置 為2h。?
2.3 高效復(fù)合微生物對COD的去除效果
　　將高效復(fù)合微生物技術(shù)與水解酸化工藝相結(jié)合，不僅體現(xiàn)了該工藝具有的提高廢水可生化性的特性，而且也顯示了高效復(fù)合微生物巨大的降解功能。表1反映出采用高效復(fù)合微生物和普通活性污泥時，水解酸化工藝進(jìn)出水COD、BOD5及BOD5/COD的變化情況。

表1 　高效復(fù)合微生物提高BOD5/COD值的效果 高效復(fù)合微生物 普通活性污泥 水解酸化進(jìn)水 水解酸化出水 水解酸化出水 COD(mg/L) BOD₅(mg/L) BOD5/COD COD(mg/L) BOD₅(mg/L) BOD₅/COD BOD₅(mg/L) BOD₅/COD 2808 654 0.233 971 411 0.423 974 0.347 2774 663 0.239 910 380 0.418 976 0.352 2707 652 0.241 909 396 0.436 863 0.319 3065 778 0.254 944 377 0.400 1002 0.327 2862 738 0.258 880 376 0.428 961 0.336 2822 666 0.236 996 437 0.439 962 0.341 2960 595 0.201 1152 479 0.416 1003 0.339

　　由表1可見，投加高效復(fù)合微生物經(jīng)水解酸化后廢水的BOD5/COD值平均由0.237提高到0.423；而在相同的進(jìn)水條件下，普通活性污泥僅將該值提高到0.337，這主要是由于高效復(fù)合微生物具有更強(qiáng)的破壞雜環(huán)、打斷長鏈的功能。
　　經(jīng)酸化水解反應(yīng)器后，原有大分子或顆粒狀有機(jī)物被兼性異養(yǎng)菌水解為小分子易降解有機(jī)物(如低分子有機(jī)酸、醇等)，使反應(yīng)器中pH值下降(平均下降0.2)。另外，從所測得的揮發(fā)酸 的數(shù)據(jù)也證明了反應(yīng)器中水解酸化程度較高(當(dāng)水溫為25℃、進(jìn)水COD為2 505.31mg/L時，進(jìn)水VFA=6.74mg/L，上清液VFA=12.85mg/L)。
　　圖4反映出投加高效復(fù)合微生物后水解酸化、SBR反應(yīng)器對COD的去除情況。

　　經(jīng)過高效復(fù)合微生物處理后，水解酸化、SBR反應(yīng)器對COD的去除率分別平穩(wěn)地保持在61%、91%，出水COD＜100mg/L。
2.4 高效復(fù)合微生物的脫氮效果
　　高效復(fù)合微生物的脫氮試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　高效復(fù)合微生物的脫氮效果　　　mg/L? 水解酸化進(jìn)水 水解酸化出水 SBR出水 氨氮 有機(jī)氮 亞硝酸鹽氮 硝酸鹽氮 氨氮 有機(jī)氮 亞硝酸鹽氮 硝酸鹽氮 氨氮 有機(jī)氮 亞硝酸鹽氮 硝酸鹽氮 41.89 30.2 1.128 0 65.18 24.53 0.017 0 0 11.09 9.881 1.293 39.2 32.49 0.181 0 68.54 20.17 0.025 0 0 12.21 0.296 1.563 50.81 30.01 0.08 0 63.95 17.81 0.061 0 0 9.76 0.082 1.082 39.76 31.21 1.024 0 63.39 16.38 0.054 0 0 7.98 1.253 1.254 48.16 34.28 0.088 0 64.85 28.27 0.061 0 0 11.2 1.597 1.328 45.31 32.75 0.098 0 64.5 25.64 0.065 0 0 10.24 2.564 0.987

　　從表2可以看出，經(jīng)過水解酸化反應(yīng)器后氨氮含量有所增加(平均增加47.27%)，這部分氨氮主要是由有機(jī)氮轉(zhuǎn)化而來(有機(jī)氮平均減少30.47%)。經(jīng)過SBR反應(yīng)器后氨氮被100%去除，有機(jī)氮被去除52.96%，出水都達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮經(jīng)過水解酸化反應(yīng)器后變化不大，在SBR反應(yīng)器中也并未積累，說明高效復(fù)合微生物不僅具有較強(qiáng)的硝化能力，同時也具有較強(qiáng)的反硝化能力。整個工藝對總氮的去除率平均達(dá)到了83.93%，說明高效復(fù)合微生物技術(shù)具有非常強(qiáng)的脫氮能力。
2.5 高效復(fù)合微生物與普通活性污泥的比較
　　表3為在相同進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行工況下高效復(fù)合微生物與普通活性污泥作用效果的比較。

表3 高效微生物與普通活性污泥作用效果比較 項目 高效復(fù)合微生物 普通活性污泥 原水(mg/L) 出水(mg/L) 去除率(%) 出水( mg/L) 去除率(%) COD 2536 98 96.13 823 67.54 BOD₅ 575 10 98.26 0 100 總氮 82.57 13.27 83.93 57.21 42.03 氨氮 45.31 0 100 25.82 43.01

　　從表3可以看出，采用普通活性污泥的出水COD＞800mg/L，而BOD₅卻為零(說明普通活性污泥對這部分COD已無能為力，對氨氮的去除率也非常低，而采用高效復(fù)合微生物時出水COD＜100mg/L，脫氮效果也非常好，出水總氮和氨氮均可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論?

　　① 將高效復(fù)合微生物技術(shù)應(yīng)用于厭氧水解酸化—SBR工藝處理化工試劑廢水是完全可行的，系統(tǒng)對COD、總氮、氨氮的去除率分別可達(dá)到93%、83.93%、100%，出水各項指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。?
　　② 高效復(fù)合微生物能夠有效地提高廢水的可生化性(BOD₅/COD值由0.237提高到0.423)，比普通活性污泥具有更強(qiáng)的破壞雜環(huán)、打斷長鏈能力。?
　　③ 水解酸化—SBR反應(yīng)器中投入高效復(fù)合微生物，同時必須滿足一定的HRT要求才能取得良好的效果。水解酸化HRT應(yīng)達(dá)到24h，SBR曝氣時間應(yīng)達(dá)到18h。?

參考文獻(xiàn)：

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　　收稿日期：2001-12-10