高含鹽量石油發酵工業廢水處理幾方面
2010-06-18 10:44 分類：行業論文 來源：谷騰水網
關鍵詞：馴化活性污泥含鹽量生物降解抑制作用SBR反應器
0引言
近年來新興的石油發酵工業排出的有機工業廢水有時含有高濃度的無機鹽類(主要為氯化鈉和硫酸鹽等)。由于有機廢水通常采用諸如活性污泥法、生物濾池這樣的生物處理工藝進行處理，因此廢水中無機鹽對好氧生物處理工藝性能的影響和抑制作用正越來越受到人們的關注。從水的角度看，廢水中無機鹽含量的高低直接影響水的活度，從而導致水的滲透壓發生改變。廢水處理微生物當水的活度適當時生長良好，活度過高會導致微生物細胞滲水過多破碎，過低則造成細胞內水份外滲造成失水而失去活性。廢水中高濃度的無機鹽對好氧生物處理系統的不利影響主要有以下幾個方面[1～3]:
(1)造成好氧生物處理系統有機物去除率下降;
(2)導致生物膜或活性污泥結構松散，沉降性能惡化，處理系統出水懸浮物濃度增加;
(3)導致活性污泥和生物膜的生物相及微生物種群比例發生重大變化，原生動物種類和數量大幅度減少甚至全部消失。
另一方面，廢水處理微生物對于水環境滲透壓的適應能力有所不同，主要是由于不同微生物對于滲透壓的調節能力以及微生物體內酶對滲透壓變化幅度的適應能力不同所致。因此，通過活性污泥的馴化過程培養出具有良好有機物降解性能的耐鹽微生物是對該類有機工業廢水進行處理的重要前提。
本研究所試驗的石油烷烴發酵廢水是化工行業在烷烴二元酸生產過程中排出的高鹽度有機廢水。該二元酸生產過程采用間歇式發酵工藝，反應器采用攪拌式發酵罐，其主要工藝設備有種子培養罐、發酵罐和分離精制裝置組成。生產二元酸的主要原料有:石油烷烴、食鹽、尿素、磷酸二氫鉀、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生產工藝及廢水排放情況見圖1。
1試驗條件與方法
1.1廢水水質
石油烷烴二元酸生產過程中各部分廢水經中和預處理后的水質情況見表1。
注:TDS進出水濃度基本相同
2.2活性污泥馴化前后對廢水中有機物處理效果的比較
活性污泥馴化前后對廢水中有機物處理效果的比較見圖3。從圖3中顯示的結果表明馴化污泥的有機物去除率比未馴化污泥顯著提高，具有良好的有機物吸附氧化能力。在馴化活性污泥與含鹽廢水充分混合接觸的數小時內廢水中大部分有機物即被去除，CODCr值自3340mg/L迅速降至800mg/l以下;曝氣20ｈ后廢水CODCr去除率可穩定在90%以上。而未經馴化的活性污泥則出現明顯的鹽度中毒現象，曝氣24ｈ后CODCr去除率僅為45.8%，并且延長曝氣時間后CODCr下降十分緩慢，再延長48ｈ后CODCr僅下降47.5%。同時未馴化活性污泥生物相和微生物相對數量相應發生重大變化，曝氣20ｈ后原先十分活躍的大量輪蟲、有柄纖毛蟲和其他高級的原生動物迅速死亡，尚存絲狀細菌、菌膠團和少量低級原生動物;曝氣48ｈ后尚存少量絲狀細菌，菌膠團變得稀少，原生動物全部消失;曝氣72ｈ后絲狀細菌亦全部消失，只剩下更為稀少的菌膠團。以上結果說明廢水中鹽度的變化方式對未馴化微生物的適應性具有重大影響:鹽度的急劇變化對未馴化微生物的抑制作用要比逐漸變化大得多。
2.3污泥馴化前后生物相的比較
接種污泥取自城市污水廠二沉池回流污泥，鏡檢結果顯示其中生物相十分豐富，原生動物中的鐘蟲、楯纖蟲等纖毛蟲數量眾多，十分活躍;并且菌膠團中附著大量絲狀細菌。馴化活性污泥經4～6周培養后逐漸成熟，其外觀顏色由深褐色逐漸轉變為淺棕黃色，污泥沉淀性能優異，SVI數值在0.55～0.80之間，在整個試驗階段由于絲狀細菌較少，從未發生過污泥膨脹現象;但其中絮凝顆粒細小緊密，無機成分多，MLVSS/MLSS值在0.55～0.65之間?；钚晕勰囫Z化前后生物相觀察結果見表4。
馴化活性污泥中鐘蟲、楯纖蟲和絲狀細菌均已消失，其原因顯然是由于它們對鹽度的提高無法適應所致。楯纖蟲是活性污泥微生物中敏感性最高的一種，其數量的急劇減少可作為出現沖擊負荷或有毒物質抑制的重要表證。馴化活性污泥中尚存一些耐鹽性能較好的原生動物，例如纖毛蟲中的裂口蟲(AmphieptusSP)和漫游蟲(LitonotusSP)。同時，試驗證明裂口蟲在該高鹽度工業廢水處理系統中具有明顯的水質指示作用:當裂口蟲在活性污泥中出現時處理效果就好，出水澄清度高;反之則出水渾濁，處理效果下降。由于裂口蟲以捕食游離細菌和攝取可溶性有機物為主，并能分泌黏液使細菌活化，促使細菌絮凝，所以它們對于馴化活性污泥中菌膠團的形成，活性污泥的沉淀性能以及出水水質都具有重要作用。從馴化前后活性污泥中細菌種類變化的角度進行分析，最明顯的現象是馴化活性污泥中絲狀細菌的消失，此現象與反應器在運行期間從未發生過污泥膨脹的情況是相一致的。對馴化污泥中的細菌進行分離培養觀察其菌落形態，發現其細菌種類明顯少于接種污泥，而細菌總數則并未明顯減少。顯然馴化活性污泥中微生物種類和各種微生物之間的相對數量都發生了重大變化。
2.4試驗結果的動力學分析
根據上述試驗結果可得出該處理系統BOD5去除負荷與相應的出水濃度大致呈直線關系，如圖4所示。根據生物處理反應動力學:
N=Q(S0-Se)/Vx=(dS/dt)/X=KSe/Ks+Se(1)
式中N——污泥去除負荷，kgBOD5/kgMLVSSd)
Q——廢水流量，l/d;
S0——進水BOD5濃度，mg/L;
Se——出水BOD5濃度，mg/L;
V——反應器容積，L;
X——反應器中污泥濃度，mgVSS/L;
K——最大比基質降解速度，d-1;
Ks——半速度常數，mg/L。
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