微生物在廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、微生物在廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀        論文導(dǎo)讀：隨著工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，工業(yè)污水和生活廢水的處理手段日益增強(qiáng)，生物處理是目前常用的廢水處理手段，這種處理方法通過(guò)微生物的新陳代謝作用，將廢物分解、吸收從而達(dá)到治理污染的目的，在城市污水和工業(yè)污水的處理中得到了廣泛的應(yīng)用。金敏、李君文、王新為等根據(jù)生活污水組成成分的特點(diǎn)，特意地?fù)癞a(chǎn)蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶的菌株和硝酸細(xì)菌及亞硝酸細(xì)菌組成強(qiáng)化微生物制劑，與中空纖維膜生物反應(yīng)器結(jié)合處理生活污水并同時(shí)與普通活性污泥膜生物反應(yīng)器進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)間和出水水質(zhì)比較。當(dāng)進(jìn)水COD、氨

2、氮、色度、濁度分別為230580mg/L、80130mg/L、6080倍、4080NTU，反應(yīng)器有效體積為36L，水力停留時(shí)間為510h時(shí)，膜生物反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間僅為2448h，且穩(wěn)定期出水COD平均為40mg/L(去除率為90.0%)。關(guān)鍵詞：生物制劑，膜生物反應(yīng)器，高效厭氧技術(shù)，廢水處理1. 引言隨著工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，工業(yè)污水和生活廢水的處理手段日益增強(qiáng)，生物處理是目前常用的廢水處理手段，這種處理方法通過(guò)微生物的新陳代謝作用，將廢物分解、吸收從而達(dá)到治理污染的目的，在城市污水和工業(yè)污水的處理中得到了廣泛的應(yīng)用。2. 生物制劑在污水處理中的應(yīng)用2.1生物制劑在城鎮(zhèn)生活污水處理中的應(yīng)用城市廢水中含

3、有大量的碳水化合物及含氮、磷的有機(jī)物，為強(qiáng)化微生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。用特效生物強(qiáng)化制劑處理城市廢水，可以顯著提高有機(jī)物的去除率，減少固體物質(zhì)的產(chǎn)生、增強(qiáng)硝化作用、提高污水脫氮脫磷效果1。20 世紀(jì) 80年代，美國(guó)亦開(kāi)始關(guān)注開(kāi)發(fā)有效的環(huán)保微生物菌劑。美國(guó)克里夫蘭大學(xué)的洪永哲教授與俄亥俄州辛辛那提的環(huán)境科學(xué)總公司共同研制成功微生物活菌液(IIMO)，由芽孢桿菌 (Baeillus)、假單孢桿菌(Pseudomona)、纖維單孢菌(Cellueomona)、腸細(xì)菌(Enterbaeter)、亞硝化桿菌(Nierobaeter)、硝化細(xì)菌 (Nitrosomonas)、 紅單孢菌(Rebodops

4、eudo-mona)7 種細(xì)菌組成。將這種混合菌液投人曝氣池中處理城市污水，大大降低了污泥的沉降量，提高了 COD、BOD的去除能力。金敏、李君文、王新為等根據(jù)生活污水組成成分的特點(diǎn)，特意地?fù)癞a(chǎn)蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶的菌株和硝酸細(xì)菌及亞硝酸細(xì)菌組成強(qiáng)化微生物制劑，與中空纖維膜生物反應(yīng)器結(jié)合處理生活污水并同時(shí)與普通活性污泥膜生物反應(yīng)器進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)間和出水水質(zhì)比較。當(dāng)進(jìn)水COD、氨氮、色度、濁度分別為 230580mg/L、80130 mg/L、6080 倍、4080 NTU，反應(yīng)器有效體積為 36 L，水力停留時(shí)間為 5 10 h 時(shí)，膜生物反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間僅為 2448 h，且穩(wěn)定期出水 COD

5、 平均為40 mg/L (去除率為 90.0%)；氨氮平均為 0.66 mg/L(去除率為 99.4%)；色度為 050 倍；濁度為 01NTU，連續(xù)運(yùn)行 3 個(gè)月，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18920-2002 )，與普通活性污泥膜生物反應(yīng)器處理生活污水相比，啟動(dòng)時(shí)間快、出水水質(zhì)穩(wěn)定而優(yōu)質(zhì)且氨氮去除率高。2.2 生物制劑在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用我國(guó)從 20 世紀(jì) 70 年代至今，各研究院所和高等院校先后分離出治理電鍍廢水的硫酸鹽還原菌、酚的降解菌、氰和腈的降解菌、硝基苯系物降解菌，印染廢水降解合成染料的高效脫色菌、多種農(nóng)藥降解菌和氯代芳烴降解菌、有機(jī)磷及樂(lè)果農(nóng)藥降解菌、苯并

6、花降解菌、高濃度有機(jī)廢水處理的非硫細(xì)菌、焦化廢水處理的微生物菌劑、硫氰酸鈉和硫代硫酸鈉等的降解菌，并在電鍍廢水治理、TNT-DNN 和 TNT-RDX 的混合狀廢水治理、農(nóng)藥廢水治理、印染廢水治理、含酚廢水治理、石油化工廢水等工程中得到應(yīng)用，效果十分顯著。宋乾武、王之暉等對(duì)某制漿廠生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)投加由多種酵素混合而成的生物制劑前后的運(yùn)行效果進(jìn)行詳細(xì)分析2。結(jié)果表明：在工藝運(yùn)行參數(shù)不變的條件下，使用生物制劑能夠提高生物處理系統(tǒng)的生物活性，增加活性生物量，使生物處理系統(tǒng)對(duì) CODCSS、色度去除率分別提高 16%、17%、27%，降低了化學(xué)處理單元藥劑使用量，增強(qiáng)了生物處理系統(tǒng)的耐沖擊負(fù)荷能力，

7、降低了水處理成本，對(duì)生物制劑在制漿廢水處理中應(yīng)用具有重要的推動(dòng)作用。3.膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用3.1糞便污水的處理糞便污水中有機(jī)物含量很高,利用傳統(tǒng)的反硝化處理方法要求有很高的污泥濃度,但是在固液分離時(shí)極其不穩(wěn)定,因而影響了三級(jí)處理效果。而MBR的出現(xiàn)就很好地解決了這一問(wèn)題,并且使糞便污水不經(jīng)稀釋而直接處理成為可能3。3.2工業(yè)廢水處理近年來(lái),人們利用MBR處理食品工業(yè)廢水、水產(chǎn)加工廢水、養(yǎng)殖廢水、化妝品生產(chǎn)廢水、染料廢水、石油化工廢水,均獲得了良好的處理效果。吳志超等采用分置式好氧MBR研究了對(duì)巴西基酸生產(chǎn)廢水的處理效果結(jié)果表明:MBR具有產(chǎn)泥量少、污泥活性好、能有效提高有機(jī)物的去除

8、效率等優(yōu)點(diǎn)。3.3飲用水生產(chǎn)隨著氮肥與殺蟲(chóng)劑在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用,飲用水也不同程度受到污染。LyonnaisedesEaux公司在90年代中期開(kāi)發(fā)出同時(shí)具有生物脫氮、吸附殺蟲(chóng)劑、去除濁度功能的MBR工藝,1995年該公司在法國(guó)的Douchy建成了日產(chǎn)飲用水400m3的工廠,出水中氮濃度低于0.1mgNO2/L,殺蟲(chóng)劑濃度低于0.02g/L。3.4城市生活污水處理1967年第一個(gè)采用MBR工藝的廢水處理廠由美國(guó)的Dorro-liver公司建成,這個(gè)處理廠處理14m3/d廢水。1980年,日本建成了兩座處理能力分別為10m3/d和50m3/d的MBR處理廠。付婉霞等采用一體式MBR處理高校學(xué)生宿舍盥

9、洗廢水,試驗(yàn)證明,無(wú)論進(jìn)水水質(zhì)如何變化,均能得到優(yōu)質(zhì)而穩(wěn)定的膜過(guò)濾水,符合生活用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。3.5城市污水回用1977年,一套MBR污水回用系統(tǒng)在日本的一幢高層建筑中得到實(shí)際應(yīng)用,90年代中期,日本就有39座這樣的廠在運(yùn)行,最大處理能力可達(dá)500m3/d,并且有100多處的高樓采用MBR將污水處理后回用于中水道。鮑建國(guó)等用一體式MBR處理港口污水,系統(tǒng)穩(wěn)定后出水(CODCr)<40mg/L,(NH3-N)<5mg/L,(油)<5mg/L,出水中SS和大腸桿菌均未檢測(cè)到,且無(wú)臭,無(wú)不快感,處理后的出水水質(zhì)達(dá)到中水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),可直接回用于港口綠化、沖洗車(chē)輛及灑水降塵3。3.6

10、難降解有機(jī)廢水處理近年來(lái)MBR的研究已經(jīng)從生活污水?dāng)U展到一些難降解廢水,MBR對(duì)難降解廢水表現(xiàn)出很強(qiáng)的處理能力。韓懷芬等采用管式MBR處理造紙廢液,原水CODCr質(zhì)量濃度為9001300mg/L,通過(guò)混凝沉淀后進(jìn)入反應(yīng)器,出水可達(dá)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。劉超翔等采用規(guī)模為10m3/d左右的一體式MBR對(duì)毛紡廠印染廢水的處理進(jìn)行了中試研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:用此裝置處理印染廢水,出水水質(zhì)穩(wěn)定良好,明顯優(yōu)于該毛紡廠現(xiàn)有接觸氧化處理工藝出水。         4.高效厭氧技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用高效厭氧技術(shù)的中試研究采用了三類(lèi)厭氧反

11、應(yīng)器 AnaEG、折流板式ABR 和回轉(zhuǎn)式反應(yīng)器 APFR。處理后 COD 平均消減量分別為 494、393、307mg/L，消減幅度分別為 36.0%、28.6%和 22.4%。AnaEG 反應(yīng)器處理后 BOD平均降低了近 100 mg/L；ABR 和 APFR 分別降低了 8 和 61 mg/L。B/C 最終都保持 0.4 左右或略高于 0.4，處于易生化降解范圍內(nèi)。經(jīng)厭氧處理后 C：N：P 的比例都是明顯改觀的。硫酸鹽還原作用使出水硫化物的增加，產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，各反應(yīng)器均未大量產(chǎn)生沼氣。后續(xù)好氧階段能正常運(yùn)行4。一期厭氧池清理改造后，厭氧出水 COD 均值平均削減了 165

12、mg/L，BOD 平均削減了 40 mg/L， B/C 略有提高。硫酸鹽含量削減 70 mg/L 左右，SS 均值降低了 81 mg/L。厭氧對(duì) TN 和 TP 的削減幅度都不大，C：N：P 的比例都有所優(yōu)化。進(jìn)出水 pH 均值分別為 9.58、8.51，變化范圍明顯減小。成本分析表明厭氧工藝的使用使可以污水廠處理總成本降低 490萬(wàn)元/年左右。AnaEG 對(duì)TA 的降解率為 8.5%，說(shuō)明 TA 是難于被厭氧降解。GC-MS分析表明經(jīng) AnaEG 處理后，烷烴含量由進(jìn)水的 71.26%下降到出水的19.57%，有機(jī)物種類(lèi)由進(jìn)水的 112 降到了 64。AnaEG 反應(yīng)器對(duì)高級(jí)烷烴這類(lèi)對(duì)產(chǎn)甲烷

13、菌等厭氧菌有很強(qiáng)毒性的物質(zhì)也有很高的降解效率。三種毒性測(cè)定方法測(cè)定均表明廢水毒性很強(qiáng)，AnaEG 則可大大減輕廢水的毒性。衛(wèi)生填埋場(chǎng)內(nèi)厭氧消化了一年的顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性最高，最適合做接種用的顆粒污泥，其可以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)。掃描電鏡分析表明，三個(gè)泥樣（分別為：填埋場(chǎng)內(nèi)厭氧消化一年后的泥、消化前即好氧剩余污泥濃縮壓濾后的泥及運(yùn)行了 400 d 的AnaEG 內(nèi)的顆粒泥）的微生物結(jié)構(gòu)有很大不同，而 PCR-DGGE 表明三個(gè)泥樣的菌種類(lèi)型差異不大，這些顆粒污泥的粒徑分布存在著明顯的差異。據(jù)此提出了填埋場(chǎng)生產(chǎn)顆粒污泥的污泥顆粒化過(guò)程的新三步模型。在出水 TCOD 均在排放標(biāo)準(zhǔn) 150 mg/L 以下

14、的前提下，好氧剩余污泥回流比率可達(dá)到好氧處理時(shí)剩余污泥量的60%。進(jìn)水高 pH 能有效促進(jìn)剩余污泥減量化。SRT 為 10 d 和 25 d 的好氧剩余污泥，最大污泥回流比率分別可達(dá) 60%和 40%。好氧和厭氧/兼性菌在污泥產(chǎn)率上的明顯差異，是不同pH條件或不同SRT的剩余污泥在減量化時(shí)會(huì)有不同最大削減量的重要原因。生產(chǎn)應(yīng)用表明，一期污泥可減量 0.24 噸干泥/萬(wàn)噸水；二期污泥可減量 0.45 噸干泥/萬(wàn)噸水。從 AnaEG 內(nèi)提取的好氧 TA 降解菌 JD-1 經(jīng)生理生化及分子生物學(xué)鑒定為銅綠假單胞菌，厭氧 TA 降解菌 JD-2 鑒定為蠟狀芽孢桿菌。JD-1 24h 內(nèi)對(duì) 1000 m

15、g/L TA 降解率 99%，JD-2 72 h 內(nèi)對(duì) 1000 mg/L TA 降解率98%。GC-MS 分析表明厭、好氧降解途徑有較大不同。高效兼性厭氧染料脫色菌JD-3 也為銅綠假單胞菌，其 72h 內(nèi)可使各類(lèi) 100 mg/L 的多種染料完全脫色，染料脫色在缺氧條件下最好。參考文獻(xiàn)：1高玉紅,劉衛(wèi)潔,畢慧敏. 生物制劑在廢水處理中的研究進(jìn)展.河北化工,2880,9（3）:7577.2曹文平,武曉剛,郭一飛,等. 酵母菌在廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀和進(jìn)展.中國(guó)生物工程雜志ChinaBiotechnology,2007,27(11):99104。3范麗華. 膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的研究及應(yīng)用.

16、 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì).2008,4(2):82834 王進(jìn). 高效厭氧技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用研究.上海交通大學(xué)學(xué)位博士論文.2007,9(3)          4.高效厭氧技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用高效厭氧技術(shù)的中試研究采用了三類(lèi)厭氧反應(yīng)器 AnaEG、折流板式ABR 和回轉(zhuǎn)式反應(yīng)器 APFR。處理后 COD 平均消減量分別為 494、393、307mg/L，消減幅度分別為 36.0%、28.6%和 22.4%。AnaEG 反應(yīng)器處理后 BOD平均降低了近 100 mg/L；ABR 和 APFR 分別

17、降低了 8 和 61 mg/L。B/C 最終都保持 0.4 左右或略高于 0.4，處于易生化降解范圍內(nèi)。經(jīng)厭氧處理后 C：N：P 的比例都是明顯改觀的。硫酸鹽還原作用使出水硫化物的增加，產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，各反應(yīng)器均未大量產(chǎn)生沼氣。后續(xù)好氧階段能正常運(yùn)行4。一期厭氧池清理改造后，厭氧出水 COD 均值平均削減了 165 mg/L，BOD 平均削減了 40 mg/L， B/C 略有提高。硫酸鹽含量削減 70 mg/L 左右，SS 均值降低了 81 mg/L。厭氧對(duì) TN 和 TP 的削減幅度都不大，C：N：P 的比例都有所優(yōu)化。進(jìn)出水 pH 均值分別為 9.58、8.51，變化范圍明顯減

18、小。成本分析表明厭氧工藝的使用使可以污水廠處理總成本降低 490萬(wàn)元/年左右。AnaEG 對(duì)TA 的降解率為 8.5%，說(shuō)明 TA 是難于被厭氧降解。GC-MS分析表明經(jīng) AnaEG 處理后，烷烴含量由進(jìn)水的 71.26%下降到出水的19.57%，有機(jī)物種類(lèi)由進(jìn)水的 112 降到了 64。AnaEG 反應(yīng)器對(duì)高級(jí)烷烴這類(lèi)對(duì)產(chǎn)甲烷菌等厭氧菌有很強(qiáng)毒性的物質(zhì)也有很高的降解效率。三種毒性測(cè)定方法測(cè)定均表明廢水毒性很強(qiáng)，AnaEG 則可大大減輕廢水的毒性。衛(wèi)生填埋場(chǎng)內(nèi)厭氧消化了一年的顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性最高，最適合做接種用的顆粒污泥，其可以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)。掃描電鏡分析表明，三個(gè)泥樣（分別為：填埋場(chǎng)內(nèi)厭氧消化一年后的泥、消化前即好氧剩余污泥濃縮壓濾后的泥及運(yùn)行了 400 d 的AnaEG 內(nèi)的顆粒泥）的微生物結(jié)構(gòu)有很大不同，而 PCR-DGGE 表明三個(gè)泥樣的菌種類(lèi)型差異不大，這些顆粒污泥的粒徑分布存在著明顯的差異。據(jù)此提出了填埋場(chǎng)生產(chǎn)顆粒污泥的污泥顆?；^(guò)程的新三步模型。在出水 TCOD 均在排放標(biāo)準(zhǔn) 150 mg/L 以下的前提下，好氧剩余污泥回流比率可達(dá)到好氧處理時(shí)剩余污泥量的60%。進(jìn)水高 pH 能有效促進(jìn)剩余污泥減量化。S