何義亮1， 張 波2?
( 1.上海交通大學環境科學與工程學院，上海　200240；2.蘭州鐵道學院環境工程系，甘肅蘭州 730070)

　　摘　要： 將高效復合微生物技術用于厭氧(水解酸化)—SBR工藝處理化工試劑廢水，水解酸化過程的HRT為24h，COD去除率＞50%，廢水的BOD₅/COD由0.237提高到0.423，經水解酸化后氨氮含量有所增加；SBR的曝氣時間為18h，對COD的去除率平均為93%，SBR對氮有較好的去除效果(對總氮的去除率為83.93%，對氨氮的去除率達到了100%)。?
　　關鍵詞：高效復合微生物；水解酸化；SBR；化工廢水?
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)05-0074-03

　　上海某化工試劑廠所排廢水不僅有機污染物濃度高，而且由于污染物主要為苯環類物質，導可生化性特別差。采用傳統活性污泥法的厭氧(水解酸化)—SBR工藝處理，COD一直未能達標，因此選用投加高效復合微生物的生物強化技術進行了試驗。?
　　生物強化技術針對傳統生物處理技術不能有效處理有毒、有害、難降解污染物的不足，利用現代生物技術選育優勢菌種，構建基因工程菌以提高生物處理系統對難降解有機物的去除能力，并增強系統的穩定性和耐沖擊能力。林則等^[1]利用連續流紫外誘變技術直接對活性污泥進行馴化，將這種污泥與普通馴化污泥進行比較，發現其具有很高的降解活性和抗毒性能力。黃霞等^[2]針對焦化廢水中的3種難降解有機物(喹啉、異喹啉、吡啶)篩選了具有較高降解能力的優勢菌種，采用無紡布—PVA復合載體對優勢菌種進行包埋固定，研究了包埋固定化優勢菌種對相應有機物的降解特性，結果表明經優勢菌種處理8h后3種難降解有機物的降解率＞90%。劉建榮等^[3]利用光合細菌(PSB)活性污泥法處理含酚廢水，投加PSB于活性污泥中，經過苯酚誘導馴化可產生酚氧化酶，明顯地提高了除酚能力。?
　　由于許多有毒、有害、難降解有機廢水所含的污染物并不單一，因而也并不是某單一菌種所能處理的。高效復合微生物技術就是通過投加人工培育的優勢菌群并利用其高濃度、高活性以及微生物之間的各類共代謝作用來解除廢水的毒性，并通過打斷長鏈、破壞雜環和官能團等提高廢水的可生化性，進一步進行降解去除。?

1 　試驗材料與方法

　　水解酸化、SBR反應器均由相同尺寸的有機玻璃柱構成，內徑為190mm，高為400mm，總容積為11.3L，有效容積為10L。水解酸化反應器進水由高位水箱供給，從底部進入，高位溢流出水，內設攪拌器。SBR反應器設有兩個曝氣頭(以壓縮空氣為氧源)、兩個排水口，分別可排出25%、50%的上清液。試驗裝置如圖1所示。?

　　高效復合微生物采用進口菌種并經進一步人工培養馴化而成。試驗中的高效復合微生物是由芽孢桿菌屬(Bacillus)、產堿假單胞菌屬(Pseudomonas)、硫桿菌屬(Thiobacillus)、無色桿菌屬(Achrommnabcter)、亞硝化單胞菌屬(Nitrobacter)、腸桿菌屬 (Enterobacter)及微球菌屬(Micococcus)等組成，試驗時一次性投加，投加量根據 經驗確定為裝置有效容積的1/15，并加入適量的粉末活性炭作為載體。活性炭同時具有富積 有機物和提高生物量的作用(整個試驗過程中沒有補加高效復合微生物)。?
　　為便于控制，試驗用水為從各主要車間取水按比例人工配制而成(COD為2500～4000mg/L，BOD₅/COD值為0.2左右，SS＜300 mg/L，pH值為2.0左右)，經過焦炭和廢鐵屑構成的鐵炭微電解還原以及投加石灰的混凝中和沉淀等預處理工藝后再進入水解酸化反應 器中。預處理的目的主要是提高廢水的可生化性、去除SS以及調節pH值。試驗所用污泥 均經過馴化，馴化方法與普通活性污泥法相同，先少量進入試驗用水，并按照微生物所需營養比(C、N、P比為100∶5∶1)加入一定量的甲醇、尿素以及磷酸鹽，同時逐漸增加進水量，直至污泥對COD的去除率達到75%時馴化結束。馴化后厭氧酸化反應器中MLSS達到5755mg/L，SBR反應器中MLSS為12990 mg/L。MLSS的組成包括活性生物、代謝產物、吸附的有機物、無機物以及活性炭。

2　結果與分析

2.1 HRT對COD去除率的影響
　　通過調節進水量來改變水解酸化反應器的HRT以考察其對COD去除率的影響，結果如圖2所示。?

　　由圖2可見，隨著HRT的延長，COD去除率逐步提高。當HRT達到24h時，COD去除率＞50%，但在超過24h后繼續延長HRT，COD去除率已不再有明顯提高。由于化工試劑廢水成分非常復雜，富含大量難降解有機物和對菌種有毒、有害的物質，因此要取得較好的水解酸化效果，HRT必須足夠長。從該試驗結果看，水解酸化反應器的HRT應滿足24h。?
2.2 曝氣時間對COD去除率的影響
　　從水解酸化反應器排出的廢水一次性進入SBR反應器進行曝氣、沉淀，試驗結果如圖3所示。 ?

　　由圖3可見，隨著曝氣時間的延長，COD去除率逐步提高，當曝氣時間達到18h后COD去除率達到88%，此時出水COD＜100mg/L，達到國家排放標準。據此確定SBR反應器的曝氣時間為18h，運行方式為：進水為1h、曝氣為18h、沉淀為2h、排水為1h、閑置 為2h。?
2.3 高效復合微生物對COD的去除效果
　　將高效復合微生物技術與水解酸化工藝相結合，不僅體現了該工藝具有的提高廢水可生化性的特性，而且也顯示了高效復合微生物巨大的降解功能。表1反映出采用高效復合微生物和普通活性污泥時，水解酸化工藝進出水COD、BOD5及BOD5/COD的變化情況。

表1 　高效復合微生物提高BOD5/COD值的效果 高效復合微生物 普通活性污泥 水解酸化進水 水解酸化出水 水解酸化出水 COD(mg/L) BOD₅(mg/L) BOD5/COD COD(mg/L) BOD₅(mg/L) BOD₅/COD BOD₅(mg/L) BOD₅/COD 2808 654 0.233 971 411 0.423 974 0.347 2774 663 0.239 910 380 0.418 976 0.352 2707 652 0.241 909 396 0.436 863 0.319 3065 778 0.254 944 377 0.400 1002 0.327 2862 738 0.258 880 376 0.428 961 0.336 2822 666 0.236 996 437 0.439 962 0.341 2960 595 0.201 1152 479 0.416 1003 0.339

　　由表1可見，投加高效復合微生物經水解酸化后廢水的BOD5/COD值平均由0.237提高到0.423；而在相同的進水條件下，普通活性污泥僅將該值提高到0.337，這主要是由于高效復合微生物具有更強的破壞雜環、打斷長鏈的功能。
　　經酸化水解反應器后，原有大分子或顆粒狀有機物被兼性異養菌水解為小分子易降解有機物(如低分子有機酸、醇等)，使反應器中pH值下降(平均下降0.2)。另外，從所測得的揮發酸 的數據也證明了反應器中水解酸化程度較高(當水溫為25℃、進水COD為2 505.31mg/L時，進水VFA=6.74mg/L，上清液VFA=12.85mg/L)。
　　圖4反映出投加高效復合微生物后水解酸化、SBR反應器對COD的去除情況。

　　經過高效復合微生物處理后，水解酸化、SBR反應器對COD的去除率分別平穩地保持在61%、91%，出水COD＜100mg/L。
2.4 高效復合微生物的脫氮效果
　　高效復合微生物的脫氮試驗結果如表2所示。

表2　高效復合微生物的脫氮效果　　　mg/L? 水解酸化進水 水解酸化出水 SBR出水 氨氮 有機氮 亞硝酸鹽氮 硝酸鹽氮 氨氮 有機氮 亞硝酸鹽氮 硝酸鹽氮 氨氮 有機氮 亞硝酸鹽氮 硝酸鹽氮 41.89 30.2 1.128 0 65.18 24.53 0.017 0 0 11.09 9.881 1.293 39.2 32.49 0.181 0 68.54 20.17 0.025 0 0 12.21 0.296 1.563 50.81 30.01 0.08 0 63.95 17.81 0.061 0 0 9.76 0.082 1.082 39.76 31.21 1.024 0 63.39 16.38 0.054 0 0 7.98 1.253 1.254 48.16 34.28 0.088 0 64.85 28.27 0.061 0 0 11.2 1.597 1.328 45.31 32.75 0.098 0 64.5 25.64 0.065 0 0 10.24 2.564 0.987

　　從表2可以看出，經過水解酸化反應器后氨氮含量有所增加(平均增加47.27%)，這部分氨氮主要是由有機氮轉化而來(有機氮平均減少30.47%)。經過SBR反應器后氨氮被100%去除，有機氮被去除52.96%，出水都達到了國家排放標準。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮經過水解酸化反應器后變化不大，在SBR反應器中也并未積累，說明高效復合微生物不僅具有較強的硝化能力，同時也具有較強的反硝化能力。整個工藝對總氮的去除率平均達到了83.93%，說明高效復合微生物技術具有非常強的脫氮能力。
2.5 高效復合微生物與普通活性污泥的比較
　　表3為在相同進水水質和運行工況下高效復合微生物與普通活性污泥作用效果的比較。

表3 高效微生物與普通活性污泥作用效果比較 項目 高效復合微生物 普通活性污泥 原水(mg/L) 出水(mg/L) 去除率(%) 出水( mg/L) 去除率(%) COD 2536 98 96.13 823 67.54 BOD₅ 575 10 98.26 0 100 總氮 82.57 13.27 83.93 57.21 42.03 氨氮 45.31 0 100 25.82 43.01

　　從表3可以看出，采用普通活性污泥的出水COD＞800mg/L，而BOD₅卻為零(說明普通活性污泥對這部分COD已無能為力，對氨氮的去除率也非常低，而采用高效復合微生物時出水COD＜100mg/L，脫氮效果也非常好，出水總氮和氨氮均可達到排放標準。

3 結論?

　　① 將高效復合微生物技術應用于厭氧水解酸化—SBR工藝處理化工試劑廢水是完全可行的，系統對COD、總氮、氨氮的去除率分別可達到93%、83.93%、100%，出水各項指標均達到排放標準。?
　　② 高效復合微生物能夠有效地提高廢水的可生化性(BOD₅/COD值由0.237提高到0.423)，比普通活性污泥具有更強的破壞雜環、打斷長鏈能力。?
　　③ 水解酸化—SBR反應器中投入高效復合微生物，同時必須滿足一定的HRT要求才能取得良好的效果。水解酸化HRT應達到24h，SBR曝氣時間應達到18h。?

參考文獻：

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　　[2] 黃霞.固定化優勢菌種處理焦化廢水中幾種難降解有機物的試驗研究[J].中國環境科學，1995，15(1)：1-5.?
　　[3]劉建榮.PSB活性污泥法處理含酚廢水[J].污染防治技術，1992，6(3)：16 -19.

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　　收稿日期：2001-12-10