高含盐量石油发酵工业废水处理几方面
2010-06-18 10:44 分类：行业论文 来源：谷腾水网
关键词：驯化活性污泥含盐量生物降解抑制作用SBR反应器
0引言
近年来新兴的石油发酵工业排出的有机工业废水有时含有高浓度的无机盐类(主要为氯化钠和硫酸盐等)。由于有机废水通常采用诸如活性污泥法、生物滤池这样的生物处理工艺进行处理，因此废水中无机盐对好氧生物处理工艺性能的影响和抑制作用正越来越受到人们的关注。从水的角度看，废水中无机盐含量的高低直接影响水的活度，从而导致水的渗透压发生改变。废水处理微生物当水的活度适当时生长良好，活度过高会导致微生物细胞渗水过多破碎，过低则造成细胞内水份外渗造成失水而失去活性。废水中高浓度的无机盐对好氧生物处理系统的不利影响主要有以下几个方面[1～3]:
(1)造成好氧生物处理系统有机物去除率下降;
(2)导致生物膜或活性污泥结构松散，沉降性能恶化，处理系统出水悬浮物浓度增加;
(3)导致活性污泥和生物膜的生物相及微生物种群比例发生重大变化，原生动物种类和数量大幅度减少甚至全部消失。
另一方面，废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力有所不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力以及微生物体内酶对渗透压变化幅度的适应能力不同所致。因此，通过活性污泥的驯化过程培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是对该类有机工业废水进行处理的重要前提。
本研究所试验的石油烷烃发酵废水是化工行业在烷烃二元酸生产过程中排出的高盐度有机废水。该二元酸生产过程采用间歇式发酵工艺，反应器采用搅拌式发酵罐，其主要工艺设备有种子培养罐、发酵罐和分离精制装置组成。生产二元酸的主要原料有:石油烷烃、食盐、尿素、磷酸二氢钾、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生产工艺及废水排放情况见图1。
1试验条件与方法
1.1废水水质
石油烷烃二元酸生产过程中各部分废水经中和预处理后的水质情况见表1。
注:TDS进出水浓度基本相同
2.2活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较
活性污泥驯化前后对废水中有机物处理效果的比较见图3。从图3中显示的结果表明驯化污泥的有机物去除率比未驯化污泥显著提高，具有良好的有机物吸附氧化能力。在驯化活性污泥与含盐废水充分混合接触的数小时内废水中大部分有机物即被去除，CODCr值自3340mg/L迅速降至800mg/l以下;曝气20ｈ后废水CODCr去除率可稳定在90%以上。而未经驯化的活性污泥则出现明显的盐度中毒现象，曝气24ｈ后CODCr去除率仅为45.8%，并且延长曝气时间后CODCr下降十分缓慢，再延长48ｈ后CODCr仅下降47.5%。同时未驯化活性污泥生物相和微生物相对数量相应发生重大变化，曝气20ｈ后原先十分活跃的大量轮虫、有柄纤毛虫和其他高级的原生动物迅速死亡，尚存丝状细菌、菌胶团和少量低级原生动物;曝气48ｈ后尚存少量丝状细菌，菌胶团变得稀少，原生动物全部消失;曝气72ｈ后丝状细菌亦全部消失，只剩下更为稀少的菌胶团。以上结果说明废水中盐度的变化方式对未驯化微生物的适应性具有重大影响:盐度的急剧变化对未驯化微生物的抑制作用要比逐渐变化大得多。
2.3污泥驯化前后生物相的比较
接种污泥取自城市污水厂二沉池回流污泥，镜检结果显示其中生物相十分丰富，原生动物中的钟虫、楯纤虫等纤毛虫数量众多，十分活跃;并且菌胶团中附着大量丝状细菌。驯化活性污泥经4～6周培养后逐渐成熟，其外观颜色由深褐色逐渐转变为浅棕黄色，污泥沉淀性能优异，SVI数值在0.55～0.80之间，在整个试验阶段由于丝状细菌较少，从未发生过污泥膨胀现象;但其中絮凝颗粒细小紧密，无机成分多，MLVSS/MLSS值在0.55～0.65之间。活性污泥驯化前后生物相观察结果见表4。
驯化活性污泥中钟虫、楯纤虫和丝状细菌均已消失，其原因显然是由于它们对盐度的提高无法适应所致。楯纤虫是活性污泥微生物中敏感性最高的一种，其数量的急剧减少可作为出现冲击负荷或有毒物质抑制的重要表证。驯化活性污泥中尚存一些耐盐性能较好的原生动物，例如纤毛虫中的裂口虫(AmphieptusSP)和漫游虫(LitonotusSP)。同时，试验证明裂口虫在该高盐度工业废水处理系统中具有明显的水质指示作用:当裂口虫在活性污泥中出现时处理效果就好，出水澄清度高;反之则出水浑浊，处理效果下降。由于裂口虫以捕食游离细菌和摄取可溶性有机物为主，并能分泌黏液使细菌活化，促使细菌絮凝，所以它们对于驯化活性污泥中菌胶团的形成，活性污泥的沉淀性能以及出水水质都具有重要作用。从驯化前后活性污泥中细菌种类变化的角度进行分析，最明显的现象是驯化活性污泥中丝状细菌的消失，此现象与反应器在运行期间从未发生过污泥膨胀的情况是相一致的。对驯化污泥中的细菌进行分离培养观察其菌落形态，发现其细菌种类明显少于接种污泥，而细菌总数则并未明显减少。显然驯化活性污泥中微生物种类和各种微生物之间的相对数量都发生了重大变化。
2.4试验结果的动力学分析
根据上述试验结果可得出该处理系统BOD5去除负荷与相应的出水浓度大致呈直线关系，如图4所示。根据生物处理反应动力学:
N=Q(S0-Se)/Vx=(dS/dt)/X=KSe/Ks+Se(1)
式中N——污泥去除负荷，kgBOD5/kgMLVSSd)
Q——废水流量，l/d;
S0——进水BOD5浓度，mg/L;
Se——出水BOD5浓度，mg/L;
V——反应器容积，L;
X——反应器中污泥浓度，mgVSS/L;
K——最大比基质降解速度，d-1;
Ks——半速度常数，mg/L。
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