馴化活性污泥方法處理高含鹽量有機(jī)廢水
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(duì)微生物生長(zhǎng)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(duì)于好氧和厭氧兩種情況，在實(shí)際處理中對(duì)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)適鹽菌等多種方法。研究表明，在厭氧系統(tǒng)中甜菜堿具有抗鈉毒性作用。
本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)間，曝氣后靜置半小時(shí)，分層后取上層清液待檢測(cè)。
采用分光光度法檢測(cè)進(jìn)出水苯酚吸光度，對(duì)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(shí)驗(yàn)中溫度主要表現(xiàn)為對(duì)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(huì)停止作用或死亡。實(shí)驗(yàn)顯示，9℃時(shí)吸光度為0.232，而25℃時(shí)則為0.032，為保證實(shí)驗(yàn)的可比性，維持較高的污泥活性，實(shí)驗(yàn)將溫度控制在25℃左右。
2.1.2曝氣時(shí)間的確定
實(shí)驗(yàn)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(shí)間的延長(zhǎng)，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(zhǎng)曝氣時(shí)間，指示劑降解去除率變化不明顯，適宜的曝氣時(shí)間為4.0h。
2.1.3馴化周期的確定
在馴化過程中，對(duì)某一特定鹽濃度，需要有一個(gè)適應(yīng)過程，該過程的長(zhǎng)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(duì)鹽的適應(yīng)能力。實(shí)驗(yàn)選取4000mg/L硫酸鈉溶液，考察馴化周期對(duì)去除率的影響。圖3為馴化時(shí)間對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng)，指示劑降解去除率逐漸上升，馴化周期5d時(shí)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(duì)有機(jī)物降解的影響
2.2.1鹽濃度的影響
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(shí)驗(yàn)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(shí)去除率較高，鹽度處于3000～5000mg/L時(shí)，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(shí)，生物可以適應(yīng)于鹽溶液并生長(zhǎng)，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(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(dòng)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(duì)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
隨著鹽濃度的增加，苯酚去除率逐漸下降，在整個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(dòng)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。
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