馴化活性污泥處理高含鹽量有機(jī)廢水的研究
摘要：在有菌種存在的好氧系統(tǒng)中，采用馴化活性污泥的 方法 處理高含鹽量有機(jī)廢水。結(jié)果表明，馴化活性污泥可以有效地處理高含鹽量有機(jī)廢水，在Na2SO4含量小于20000mg/L范圍內(nèi)，馴化污泥可以正常降解廢水中的有機(jī)物，指示劑苯酚的去除率穩(wěn)定在90%以上，通過馴化可以大大增強(qiáng)微生物抵御鹽抑制的能力;在好氧系統(tǒng)中甜菜堿的抗鈉毒性作用不明顯。
關(guān)鍵詞：馴化活性污泥 高含鹽量 甜菜堿
Research on the Activated Sludge AcclimatiOn in
Treating Organic Wastewater with High Mineral Contents
Abstract：In an aerobic environment with the existence of the special microbes，activated sludge was acclimated to treat high saline organic wastewater. The acclimated activated sludge could degrade organic substances normally when the concentration of Na2SO4 was less than 20000 mg/L in the wastewater.The removal rate of sample substance phenol exceeded 90%.Acclimated microbes showed high resistance to salt inhibition.Betaine showed little influence on the acclimation in an aerobic environment.
Key words：acclimated activated sludge;high salinity;betaine
前言
高含鹽有機(jī)廢水是極難處理的 工業(yè) 廢水之一， 目前 采用兩種處理方式，即先脫鹽后處理和不脫鹽直接處理[1]。由于高濃度的鹽對微生物生長有很強(qiáng)的抑制作用，從而使生物法處理高含鹽有機(jī)廢水很困難。對于好氧和厭氧兩種情況，在實際處理中對好氧生物處理 研究 較多，好氧生物處理法有活性污泥法、生物膜法和培養(yǎng)適鹽菌[2-3]等多種方法。研究表明[3-4]，在厭氧系統(tǒng)中甜菜堿具有抗鈉毒性作用。
本實驗采用馴化活性污泥的方法處理高含鹽量有機(jī)廢水，并在馴化過程中加入甜菜堿，考察好氧系統(tǒng)中甜菜堿是否同樣具有抗納毒性作用。
1 實驗方法
取兩組香香菌種(1#和2#)，1#直接在含鹽廢水中馴化，2#在1#的基礎(chǔ)上加入甜菜堿進(jìn)行馴化。模擬的含鹽廢水中加入葡萄糖作為主要降解基質(zhì)，并加入少量苯酚兼做降解基質(zhì)和指示劑。所采用的實驗流程如圖1所示。按m(C):m(N):m(P)=100:5:1的配比向微生物培養(yǎng)基中加入尿素、磷酸二氫鉀等，配制成所需濃度，鹽度采用無水硫酸鈉調(diào)節(jié)。培養(yǎng)基曝氣一定時間，曝氣后靜置半小時，分層后取上層清液待檢測。
采用分光光度法檢測進(jìn)出水苯酚吸光度，對照苯酚降解標(biāo)準(zhǔn)曲線，求算去除率，確定生物降解性能。
2 結(jié)果與討論
2.1 操作參數(shù)的確定
2.1.1 溫度的確定
溫度是微生物的重要環(huán)境因素，實驗中溫度主要表現(xiàn)為對活性污泥的 影響 。工業(yè)廢水生物處理中微生物大多數(shù)為中溫性細(xì)菌，合適的溫度為25～35℃。溫度太低，活性污泥處于休眠狀態(tài)，活性不高;溫度過高，生物的蛋白質(zhì)和酶凝固，活性污泥會停止作用或死亡。實驗顯示，9℃時吸光度為0.232，而25℃時則為0.032，為保證實驗的可比性，維持較高的污泥活性，實驗將溫度控制在25℃左右。
2.1.2 曝氣時間的確定
圖2為曝氣時間與苯酚去除率的關(guān)系曲線。實驗選取的有機(jī)廢水中有機(jī)物主要有葡萄糖和少量苯酚，含鹽量為4000mg/L硫酸鈉溶液，從圖中可以看出，1#、2#試樣苯酚去除率幾乎重疊，隨著曝氣時間的延長，指示劑降解去除率迅速上升，曝氣4.0h，指示劑降解去除率達(dá)到99.4%，繼續(xù)延長曝氣時間，指示劑降解去除率變化不明顯，適宜的曝氣時間為4.0h。
2.1.3 馴化周期的確定
在馴化過程中，對某一特定鹽濃度，需要有一個適應(yīng)過程，該過程的長短主要取決于鹽抑制的大小和生物自身種群演替周期及對鹽的適應(yīng)能力。實驗選取4000mg/L硫酸鈉溶液，考察馴化周期對去除率的影響。圖3為馴化時間對苯酚去除率的影響。如圖所示，2#試樣去除率較1#高，并且隨著馴化時間的延長，指示劑降解去除率逐漸上升，馴化周期5d時兩者降解去除率比較接近，高達(dá)99%以上，由于種群演替周期一般為4～5d[5]，兼顧兩方面的因素，合適的馴化周期為5d。
2.2 馴化對有機(jī)物降解的影響
2.2.1 鹽濃度的影響
圖4為馴化對指示劑去除率的影響。從圖中可以看出，隨著硫酸鈉濃度的提高，馴化污泥的苯酚去除率明顯比未馴化污泥高。在實驗的鹽度范圍內(nèi)，馴化污泥苯酚去除率維持在90%以上;而未經(jīng)馴化污泥苯酚去除率在鹽濃度小于3000mg/L時去除率較高，鹽度處于3000～5000mg/L時，苯酚去除率急劇下降，繼續(xù)提高鹽濃度，去除率僅維持在30%附近，表明生物經(jīng)馴化后可以降低鹽的抑制影響。其原因在于鹽濃度較低時，生物可以適應(yīng)于鹽溶液并生長，降解有機(jī)物性能良好，提高鹽濃度，未馴化生物受到抑制，降解性能明顯下降，指示劑降解去除率維持在較低的水平。經(jīng)過馴化的生物對滲透壓的調(diào)節(jié)能力增加，抵御鹽抑制的能力增強(qiáng)，在高含鹽量環(huán)境中能夠繼續(xù)降解有機(jī)物，苯酚的去除率保持在較高的水平。
2.2.2 馴化后活性污泥的生物相
活性污泥經(jīng)馴化后逐漸成熟，其外觀顏色由淺棕黃色變?yōu)樯钭攸S色;污泥沉淀性能較好，SVI數(shù)值在65～90之間;整個實驗階段未發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象，馴化活性污泥m(MLVSS)/m(MLSS)值在0.60～0.70之間。通過污泥鏡檢，馴化前生物相十分豐富，原生動物中鐘蟲、盾纖蟲等纖毛蟲數(shù)量眾多，菌膠團(tuán)種類繁多，有少量絲狀細(xì)菌。馴化后以菌膠團(tuán)為主，伴有少量原生動物，其中裂口蟲居多，還有少量漫游蟲出現(xiàn)，絲狀菌數(shù)量明顯減少。馴化污泥中鐘蟲、盾纖蟲的消失是由于鹽度的抑制作用所致，耐鹽性較好的裂口蟲和漫游蟲的存在有助于菌膠團(tuán)的形成及活性污泥的沉降性能，對改善出水水質(zhì)有重要作用。馴化活性污泥中絲狀細(xì)菌的消失與沒有發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象相符。
2.3 甜菜堿的影響
圖5為甜菜堿對馴化污泥苯酚去除率的影響。由圖可知，隨著鹽濃度的增加，苯酚去除率逐漸下降，在整個鹽度范圍內(nèi)(Na2SO4<20000mg/L)。兩者整體上都維持較高的去除率，進(jìn)一步表明馴化有助于增強(qiáng)微生物抵御高鹽度抑制的能力。結(jié)合圖2和圖3，實驗中加入甜菜堿的生物降解去除率(2#)比沒加甜菜堿的生物降解去除率(1#)略為高一些，但是這種差距不明顯。相比甜菜堿在厭氧系統(tǒng)中的抗鈉鹽抑制作用[4]，在好氧系統(tǒng)中甜菜堿的抗鈉毒性作用極不顯著。觀察馴化過程中加甜菜堿和不加甜菜堿的微生物，兩者生物相基本沒有差別，這也說明甜菜堿在馴化過程中沒有起到顯著作用。
3 結(jié)論
①合適的馴化活性污泥條件溫度為25℃，曝氣時間為4h，馴化周期為5d。
②馴化活性污泥可以有效地處理高含鹽量有機(jī)廢水，在含鹽量Na2SO4<20000mg/L范圍內(nèi)馴化污泥可以正常降解廢水中的有機(jī)物，指示劑苯酚的去除率穩(wěn)定在90%以上。
③馴化活性污泥具有良好的吸附、凝聚性能，其生物相以菌膠團(tuán)為主，菌種數(shù)量大致沒變，種類減少，原生動物數(shù)量減少，主要以裂口蟲和漫游蟲為主。
④在好氧系統(tǒng)中甜菜堿的抗鈉毒性作用不明顯。
參考 文獻(xiàn) ：
[1]馮克亮摘譯.含鹽廢水生物處理[J].環(huán)境 科學(xué) 動態(tài)，1998，3：22～23.
[2]周陪瑾，等.嗜鹽細(xì)菌[J].微生物學(xué)報，1989，16(1)：31～34.
[3]田新玉，等.極度嗜鹽細(xì)菌和耐鹽細(xì)菌的區(qū)分[J].微生物學(xué)報，1990，30(4)：314～317.
[4]DW Yerkes，S Boonyakitsombut，R E Speece.Antagonism of sodium toxicity by the compatible solute btaine in anaerobic methanogenic systems[J].Wat Sci Tech，1997，36(6～7)：15～18.
[5]G Smythe，G Matelli，M Bradford，C Roccha.Biological treatment of salty wastewater[J].Environmental Process，1997，16(3)：179～183.
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