化工合成制藥廢水的高效厭氧生物處理技術(shù)研究.pdf

1、化工合成制藥廢水中常含有高濃度有毒有害污染物,一般生物法對(duì)該廢水處理效率不高且穩(wěn)定性不好。本文研究了厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)和雙循環(huán)厭氧反應(yīng)器(DC)三種新型高效厭氧反應(yīng)器處理合成制藥廢水的性能并深入分析了主要的生化反應(yīng)機(jī)理及微生物特性。
　　 系統(tǒng)考察了ABR反應(yīng)器在常溫(23-28℃)和低溫(T=14℃)條件下的運(yùn)行特性及影響因素。在常溫條件下,當(dāng)水力停留時(shí)間(HRT)=84h、容積負(fù)荷(OLR)

2、=2kgCOD/m3-d時(shí),COD去除率達(dá)到約70％。當(dāng)OLR升高至3.6kgCOD/m3·d時(shí),COD平均去除率降至65.1％。在低溫條件下,當(dāng)OLR=1kgCOD/(m3·d))時(shí),COD去除率僅為30％-50％。上述結(jié)果表明,ABR反應(yīng)器處理合成制藥廢水時(shí),容積負(fù)荷較低、COD去除率有限。另外,ABR反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中還出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象,導(dǎo)致了系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 采用IC反應(yīng)器處理高濃度的合成制藥廢水,結(jié)果表明,以高負(fù)荷

3、(5kgCOD/m3·d)、高進(jìn)水濃度方式啟動(dòng)內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC),經(jīng)過(guò)23d完成啟動(dòng)馴化,反應(yīng)器的容積負(fù)荷達(dá)到5kgCOD/m3·d時(shí),COD的去除率穩(wěn)定在70％左右。在HRT=20h的穩(wěn)定運(yùn)行條件下,IC反應(yīng)器處理制藥廢水的最佳容積負(fù)荷為8kgCOD/m3·d,COD去除率為70％。達(dá)到同樣COD去除率時(shí),lC反應(yīng)器的水力停留時(shí)間和容積負(fù)荷分別是ABR反應(yīng)器的1/4和4倍。但是IC反應(yīng)器處理制藥廢水時(shí)負(fù)荷和COD去除率還不夠高,

4、當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí),仍然需要稀釋,否則,反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)也時(shí)常會(huì)發(fā)生酸化問(wèn)題。
　　 在IC反應(yīng)器基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的新型雙循環(huán)厭氧反應(yīng)器(DC)處理合成制藥廢水的試驗(yàn)結(jié)果表明,DC反應(yīng)器具有啟動(dòng)時(shí)間短、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。當(dāng)DC反應(yīng)器處理低濃度實(shí)際合成制藥廢水時(shí),當(dāng)OLR介于2.3-5.6kgCOD/m3·d之間,HRT=16h時(shí),COD去除率高于80％。當(dāng)DC反應(yīng)器處理高濃度模擬廢水時(shí)(由實(shí)際制藥廢水和葡萄糖配制而成),oLR=5-30

5、kgCOD/m3·d,COD的去除率仍可穩(wěn)定在80％。當(dāng)容積負(fù)荷升高到44kgCOD/m3·d時(shí),COD去除率出現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。雖然廢水中COD/SO42-比值對(duì)DC的COD去除效果有明顯影響,當(dāng)COD/SO42-比值從10下降到3左右時(shí),COD去除率從85％下降到56.2％,但是,相比其它厭氧反應(yīng)器,DC對(duì)硫酸根的去除率較好,在穩(wěn)定運(yùn)行條件下,DC對(duì)制藥廢水中硫酸根的去除率為50％-70％。外循環(huán)量與進(jìn)水量的回流比為6:1時(shí),DC反應(yīng)

6、器的COD去除率和產(chǎn)氣量均達(dá)到最大,同時(shí)出水中揮發(fā)酸濃度最低。
　　 利用SEM方法觀察IC和DC反應(yīng)器中顆粒污泥形態(tài),發(fā)現(xiàn)兩者外觀形態(tài)相似,表明反應(yīng)器構(gòu)造對(duì)顆粒污泥形態(tài)變化影響較小。在此基礎(chǔ)上,利用PCR-DGGE基因指紋分析技術(shù),分析了DC反應(yīng)器不同運(yùn)行階段的微生物群落結(jié)構(gòu)特征(細(xì)菌和古細(xì)菌)。結(jié)果表明,DC反應(yīng)器內(nèi)微生物經(jīng)歷了顯著的動(dòng)態(tài)演替過(guò)程,最終形成特定種群的頂級(jí)群落,其中古細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化過(guò)程尤為明顯。克隆測(cè)序結(jié)果顯

7、示:總細(xì)菌中克呂沃爾氏菌屬(Kluyvera sp)和粘膠球形菌屬(Lentisphaerae)等種群以及古細(xì)菌中未可培養(yǎng)產(chǎn)甲烷古菌(Uncultured methanogenic archaeon)、甲烷球菌(Methanoculleus)和甲烷鬢毛菌屬(Methanosaeta concilii)一直保持著較為穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)地位,而總細(xì)菌中厭氧單胞菌屬(Aeromonas hydrophila)、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)

8、等種群和古細(xì)菌中甲烷微菌屬(Methanimicrococcus)、未可培養(yǎng)古菌(Uncultured archaeon)和未可培養(yǎng)甲烷八疊球菌(UnculturedMethanosarcinales archaeon)短暫存在。隨著群落的演替最終演變?yōu)閮?yōu)勢(shì)種群的總細(xì)菌主要有多粘芽孢菌屬(Paenibacillus polymyxa)、粘球菌屬(Myxococcales),蠟狀芽孢桿菌屬(Bacillus cereus)和δ變形菌屬(d