印染廢水是指棉、毛、化纖等紡織產品在預處理、染色、印花和整理過程中所排放的廢水[1].印染廢水水質隨原材料、生產品種、生產工藝、管理水平的不同而有所差異.總體而言,印染廢水成分復雜、有機物含量高、色度深、BOD/COD值較小、可生化性差[2],是國內外公認的較難處理的工業廢水之一;據不完全統計,我國每年大約有6~7億t印染廢水排入環境中[3],是工業廢水的排放大戶之一.厭氧生物處理比好氧生物處理對于難降解有機物的處理有更大的優越性.厭氧生物處理分為水解酸化、產酸、產氣3個階段[4],而A/O工藝中的A段就是把厭氧生物處理控制在第一階段.利用水解菌和產酸菌的作用,將大分子及難以生物降解的物質轉化為易于生物降解的小分子物質,改善廢水的可生化性,為后續的好氧生物處理創造有利條件.對于印染廢水而言水解酸化水力停留時間11~14h為宜[5].本文分析了污泥特性、生物相特性,對水解酸化池中加入微量曝氣以及剩余污泥全部回流到水解酸化池的A/O工藝進行研究,從微生物種類上分析其處理效果較好的原因,以及工藝中的主要微生物種類.
1·廢水處理流程
陜西咸陽華潤印染有限公司是一家以純棉、滌棉機織物印染為主的企業,日產生廢水量在4 000t左右,其廢水處理工藝如圖1所示.各車間的廢水在集水調節池混合降溫后,經泵提升從水解酸化池上部進水,水解酸化池底部微量曝氣起到攪拌作用,使池內泥水混合均勻.處理后廢水通過水解酸化反應器上部的溢流堰自流到曝氣池中,水解酸化池中的HRT為12~15h,MLSS在7·3~11·5 g·L-1之間,SV30約為93%,采用頂部溢流出水.由于厭氧池的污泥濃度較大,所以污水以泥水混合的形式流入好氧池.好氧池的HRT為8~10h,MLSS在6·1~8·8 g·L-1之間,SV30約為89%.經豎流式二沉池沉降下來的污泥全部回流到水解酸化池,整個系統基本沒有剩余污泥產生.
從上述工藝流
2·結果與討論
2·1水質監測
為了更深入地了解該系統,對該系統的進水、水解酸化池前端、后端,曝氣池前端、中端、后端以及二沉池出水的水質進行為期3個月的監測,監測結果如表2所示.
從監測的結果可以看出,該企業處理工藝的效果較好,COD的處理率可以達到87·5%~98%,其中水解酸化池的貢獻較大,COD的處理率達到50%~78%左右;雖然進水的固體懸浮物(SS)不是很高,但是SS的處理率也達到了98%~99%;pH也從進水的強堿性下降到7~8,其原因是:
(1)由于污泥回流出口與原水進水口并排,因此回流污泥起到了稀釋的作用,使得進水的pH、COD、溫度等都有所下降,這對水解酸化池的污泥以及后續曝氣池中的污泥均起到保護作用.
(2)二沉池污泥全部回流到水解酸化池,使得水解酸化池和曝氣池中的污泥濃度很高,分別為7~11g·L-1和6~8g·L-1,因此當污水進入水解酸化池和曝氣池中,首先污泥的吸附起了作用,將懸浮性有機物去除,且吸附時間短,在隨后的時間里才是降解作用.
(3)水解酸化池中的微生物種類有好氧、兼氧、厭氧,微生物種類十分豐富.有許多難降解物質是需要好氧菌與厭氧菌共同參與,氧化與還原共同作用下才能徹底降解,但由于順序厭氧———好氧處理過程不能及時地轉移、降解中間代謝物質,所以,可考
在監測的3個月中,水解酸化池中的溶解氧大部分為零,但偶爾也可以監測到有微量的溶解氧存在,而在曝氣池中,常常監測到溶解氧不到2mg/L的現象,但是這些情況并沒有影響系統的處理效率,這說明,在水解酸化池和曝氣池中的污泥在長期運行后,已經適應了這些情況,能夠較好地生長繁殖.整個系統中只有色度的處理效果不是很理想,經前期研究發現,本系統中原水水樣中含有大量結構復雜的有機物,主要是以芳烴和雜環類化合物為母體的不飽和有機物;經過了水解酸化池厭氧處理過后的水樣,從其主要有機物分子結構與原水水樣相比較可以知道,共軛鍵數目的減少且共軛鏈變短,分子量也變得比較小,所以廢水的色度就降低了;但是,原本在厭氧單元處理過的物質在好氧單元又重新出現,盡管O單元出水水樣相對原水已有了改善,但是還是較A單元出水色度高.
2·2污泥脫氫酶活性監測
廢水生物處理及活性污泥消化的實質,是經微生物所產生的多種酶催化一系列的生物氧化還原反應[6].其中,脫氫酶能使被氧化有機物的氫原子活化并傳遞給特定的受氫體.因而,脫氫酶的活性可以反映處理體系內活性微生物量及其對有機物的降解活性,以評價降解性能.對于這種不嚴格但其處理效果較理想的A/O工藝來說,整個系統中的污泥活性非常關鍵,所以對水解酸化池,曝氣池的5個采樣點的污泥的脫氫酶活性進行了測定,測定的結果如圖2.圖2中sq為水解酸化池前端,sh為水解酸化池后端,bq為曝氣池前端,bz為曝氣池中端,bh為曝氣池后端.從監測結果知道,總體上看水解酸化池中的污泥脫氫酶活性比曝氣池中的污泥脫氫酶活性強,這是由于:①水解酸化池的污泥濃度較曝氣池的污泥濃度高,高濃度的活性污泥中,活細菌的含量就多;②水解酸化池中的微生物有好氧、厭氧、兼
2·3污泥中微生物培養
由于水解酸化池中加入了適量的曝氣,這樣可以使污水與池底的污泥充分混合,然而加入曝氣后的水解酸化池中的污泥就已經不再是嚴格的厭氧微生物,而從水解酸化池中流入到曝氣池中的污水是泥水混合的形式,所以勢必會對曝氣池中的污泥有所影響,改變原來的生物結構.通過對水解酸化池和曝氣池中的污泥進行顯微鏡觀察、培養、純種分離以及鑒定,發現水解酸化池和曝氣池中的菌膠團緊實,邊緣清晰,沉降性能較好,如圖3所示.通過比較,曝氣池的污泥沉降性能略好于水解酸化池;當水質水量、外部環境因素發生變化時,菌膠團的結構也會發生改變,但是經過幾天自身的調節,就會恢復菌膠團的特性.在觀察污泥中原生動物時,由于水解酸化池中的DO不高,所以原生動物和后生動物種類及數量較少,只觀察到草履蟲、變形蟲、線蟲,偶爾有輪蟲、纖毛蟲、有肋楯纖蟲等出現.這些原生動物都是在溶解氧不足時出現的微生物種類;在曝氣池內活性污泥良好時可以觀察到鐘蟲、輪蟲、累枝蟲,有肋楯纖毛蟲等,這是運行正常的污水處理設施的活性污泥生物相,表明污泥沉降及凝聚性能較好,它在二沉池能很快地和徹底地進行泥水分離,處理出水效果好;因此污水處理系統處理效果都與污水處理系統中組成活性污泥的微生物種類、數量及代謝活力有關,可見污水處理系統的生物相對污水處理具有良好的指示作用.
經過對水解酸化池中和曝氣池中微生物的鑒定發現,兩池中都存在兩株細菌A,B,且這兩株菌在平板培養基中數量較多,菌落形態及顯微鏡觀察如下:A菌經2~3d培
3·結論
(1)在裝有填料的水解酸化池中加入微量曝氣、二沉池污泥全部回流水解酸化池,該反應池同時兼有厭氧、好氧處理能力,使得處理效率提高,經過水解酸化池處理后,COD可去除50%~70%,pH也從11~13下降到8左右;整個系統的COD、SS的處理率達到87·5%~98%,98%~99%;pH由進水的11~13下降到7~8;但由于A單元不是嚴格的厭氧池,并且有些有機物結構在好氧池中又重新結合在一起,使得整個系統的色度處理率僅有50%~60%.
(2)通過對污泥脫氫酶活性的測定發現,水解酸化池的脫氫酶活性高于曝氣池;并且污泥活性較穩定,抗沖擊能力強.
(3)水解酸化池與曝氣池中的菌膠團結構緊實,沉降性能好;經過鑒定,在水解酸化池與曝氣池中均有假單胞菌和產堿桿菌,且以這兩種菌為主.
參考文獻:
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[3]劉梅紅.印染廢水處理技術研究進展[J].紡織學報,2007,28(1):11
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