橡胶促进剂M盐废水生物处理技术研究_精品文档.pdf

1、第8 卷第 1 期2 仪 犯年 2 月 央会省环境争报Jo l l川 目ofsafe ty助dE n 比 吧 n tV OI.S N o.1 Feb，么 刃 吕文.幼号:1 仪 月 硕 理 衬(勿 以 用)0 1 魂 幻 洲 以 抖橡胶促进剂 M盐废水生物处理技术研究农少 梅，2，刘纯新 2，张树增，李 雾 2，李 挥东 2(1 北京化工大学化学工程学院环境工程系，北京 1(X X)2 9;2 中国环境科学研究院，北京 1 1 叉 x 1 2)摘 典:为探讨徽生物技术在橡胶促进剂M盐废水处理中的应用.利用高效优势菌强化矛0工艺对像胶促进剂M盐废水进行处理，整个系统运行过程分为污泥的培养与驯化阶

2、段及稳定运行阶段。在稳定运行阶段C O D。平均去除率达卯.71%，氮氮平均去除率达78.31%。以M 矛 今、Fez、时 令、N 产 为4 个影响因 子，通过正交实验分 析无机离子对橡胶促进荆M盐废水中有机物降解的促进作用。由实验数据的极差大小可知.各无机离子对优势复合菌降解橡胶有机废水的影响从大到 小依次为:M n 平 今、Fe:今、N 产 今 和M 扩 今。4 种离子 最佳质最浓度组合为:0.，”叱/L 的M n Z 奋、1.oomg/L 的FeZ十、3 5.0 111 9/L 的M 扩 和0.025 吨/L 的Ni Z 今。关.甸:环境工程;橡胶促进剂M盐废水;扩0工艺;优势复合菌;无

3、机离子中田分类号:X 7 0 3.1文献标识码:A0 引言 像胶助剂是橡胶工业主要原材料之一，据不完全统计，么 刃 3 年我国橡胶促进剂产量约为83.S Wa，其中促进剂M盐的 产t为21.4 扮al J，占 促进剂生产总量的25.64%，是我国目 前生产量最大的促进剂。工业生产促进剂 M盐(2 一 硫醇基苯并魂哇，2 一 M e rC a PtD比 卿th i aZOl e)，是由苯胺、二硫化碳、硫磺为原料经高温高压缩合成粗制品，再经酸碱法精制而得21。M盐生产过程中产生大量的工业废水，其中含有未反应物、中间产物、助剂等有毒有害物质3，直接排放到环境中必将造成极大危害。自ZD世纪70年代，国

4、内外学者提出采用生物降解此类难降解有机废水的 新思路后1 司，采用生物技术处理橡胶工业有机废水逐渐成为研究的 热点，1。国内 对生产M盐产生的橡胶废水处理做了大量工作，但尚未取得很好的效果。本文将已筛选出的优势菌种经复合培养、污泥驯化和模拟实验，探讨优势复合菌降解含 M盐废水的最佳工艺条件，为其实际应用莫定基础。用 常 规 方 法 图。1.3 菌种的筛选与扩培 将取自M盐废水池的污泥稀释后，取其上清液，在含10%M盐废水的培养基平板上划线，经32 恒沮培养48 ho挑取不同类型的菌落在斜面上划线，反复分离纯化后，挑取生长良好的8 株菌，保存于牛肉蛋白膝斜面。将筛选分离出来的8 株菌(分别属于微

5、球菌属、短状杆菌属、肾杆菌属、短芽抱杆菌属、芽抱八叠球菌属、纤维单胞菌属、芽抱杆菌属、类芽抱杆菌属)“接人牛肉蛋白 陈液体培养基富集培养，于摇床中32 恒温震荡培养s d，以5 以 X)r/面n离心分离菌体10m i n，制成一定浓度的菌悬液，即为降解实验用的菌液。因筛选出的8 株菌均为兼性菌与好氧菌，所以在本次实验中将其分别投人缺氧池与好氧池中进行废水处理。2 结果与讨论2.1 工艺流程 实验采用扩0工艺，废水经厌氧反应器和缺氧反应器，最后进入好氧反应器。反应器运行两个月后，出水C O Dct可稳定降解至粼 刃口 岁 L 以下，达到所要求的排放标准。实验处理 M盐废水所采用的工艺流程详见图1

6、。系统人水流量控制在S Ud。集水池起调节水质的作用。初沉池可去除废水中的部分悬浮物，降低废水中所含的颖位物。厌氧池的厌氧酸化作用可使废水中的大分子有机物，断裂成小分子有机物，环状有机物部分开环成链状有机物，提高废水的可生化性。一般来说水解酸化池的水力停留时间都较短，但是由于M盐废水对微生物的剧毒性与难生化性，因此在本次实验需要适当延长厌氧处理池的水力停留时间，设为 _ _二_、，B O 认_ _ _._._一24“。原 水 未 经 处 理 之 前 云 瑟”。3，属 于 难 生 化 性 废 水，经厌氧处理后旦 旦 马COD 0.4(见表2)，因此，厌氧处理可显著提高M盐废水的可生化性，同时厌氧

7、处理可去除部分c 0 D cr，减轻后续工艺处理的有机负荷。厌氧池内设有搅拌设备，搅拌作用可使微生物与有机废水充分接触，提高废水的处理效率。缺氧池内主要进行反硝化反应，废水中的氮氮在嗓气池中被氧化为硝态氮和亚硝态氮，回流至缺氧池中被反硝化菌还原为氮气逸出，达到脱氮的目的。缺氧池内置搅拌器，缓慢搅 裹 1 度水和纳污水体水质T a 目 e l 伽团t y 讨.侧 的”.妇，.dr 翻 刘 衬 电，.妇 绪1 材料与方法1.1 度水来谏与水质 实验所采用的有机废水取自 某化工厂生产 M盐的废水他，处理出水要求排人集中污水处理站。原水水质与纳污水体水质详见表1。1.2 分析方法 化学需氧量(c o

8、D cr)、州 值、B O 几及N 氏一 N的测定均采 C O D 丫(吨 L 一 )犷苯胺硝基苯声质t 浓度/质 量 浓度/质 量浓度/(吨 L 一 )(吨 L 一 )(吨 L 一 )N l 玛(吨、N/L 一 )原水接纳水43 以)哎5 0071 024 幻75 1 2020 一96ZD 307 8哎1 01 01 01 0.收稿日期:么 刃，一 璐 一 幼 作密简介:农少梅，硕士研究生，从事水污染控制工程研究;李捍 东(通讯作者)，研究员，博士，从事环境徽生物及水处 理技术研究，11 _ 腼 _ 山 幻 9 1 63.。口 1 扩0工艺流程.研.1 皿 口 内，目.心犷op 州 趁 泊.

9、3 4万方数据2 佣8 年2 月农少梅，等:橡胶促进剂M盐废水生物处理技术研究F e b，么 刃 吕 芝路菠米100908070印50403020100翎500姗500翎500翎500翎5000咤即44ff，J22ll 石日。衰2 厌级池出水B O 玩/C O。T 曲 触 2 砂 0 氏/C O D。对.触.钊 角 触.目，倒 扭 r时间蔽C O D 丫(吨 L 一 )B o D，/(吨 L 一 )B o 几/c o n。U八UU1000月，654736，山6U44月，-.000000第 27 d第 33 d第 男 d第47 d第 印 d37 田33 肠35 印37 即20 肠38 肋9 86

10、2么X)2洲X)1创 刀例刀1峨X)口2 林定运行阶 段进出 水中C O D c r 变化 迷哥菠报卯807060匆40302010阳朽40353025加1510 石旨孟城咤叶U拌，使水中的 溶解氧00小于0.2.砂 L，本次实验混合液回流比为3.5 一 5，水力停留时间为24 。好氧池采用改良型活性污泥法，内里顺粒状高分子填料，并投加优势菌群，好氧池水中的溶解氧(00)控制在2 一 3 口 岁L，水力停留时间为22。2.2 厌权污泥的培养与驯化 本阶段旨在驯化厌氧徽生物，使之逐渐适应橡胶促进剂M盐废水。所采用的接种污泥来自垃圾渗滤液的U A S B 反应器，加人的泥量约占厌氧反应器容积的30

11、%。废水中添加适量的磷酸二氢钾和硝酸钠等营 养物质，并控 制进水的c o 飞值。厌氧反应器中污泥的驯化周期分为4 个阶段:第 1 阶段控制进水C o nct为1 侧 刃口 9/L，第2 阶段为2 侧 x，吨/L，第3 阶段为3 以 刃口 岁 L，第4 阶段M盐废水不经稀释直接进入厌氧反应器。驯化阶段维持印d 左右，出 水c 0 D c r 基本稳定，驯化阶段结束。2.3 好妞污泥的培养与翻化 好氧池中投人的污泥约为容积的30%，加人的优势菌液与高分子颗粒填料各为容积的10%，加人一定量的M盐废水，添加适量的磷酸二氮钾、硝酸钠等营养物质。控制水中的C O D。为1 姗 叫/L，闷曝，每Z d 补

12、充一定t的菌液。s d 之后，填料上会有1 层薄的生物膜，说明 好氧池徽生物挂膜成功。好氧池徽生物挂膜完成后，将其与缺氧池串联起来进行同步驯化，逐步提高进水M盐废水的c o 飞，使系统适应较高浓度的进水。第1 阶段进水C O D ct 为绷 m 岁 L，第2 阶段为1 喇 刃口 了 L，第3 阶段为1“刃口 岁L，整个驯化阶段维持3odo2.4 系统称定运行阶段的污染物去除性能 在厌氧池与好氧池污泥驯化完成后，将整个工艺申联起来运行。每天监测出水水质，连续 15d，出水都比较稳定，则系统进人稳定运行阶段。从第 16 d 起，系统开始稳定运行，连续运行18d，系统进出水C O D。水质变化情况见

13、图2。由图2 可看出，系统18d 的连续运行中，进水C O 飞平均为4 0 80口 岁L，出水c 0 D ct 平均为3 7 7叱/L，coD。平均去除率为卯.7%，最高去除率达95.0%。连续运行Zl d，系统进出水氮氮变化见图3。从图3 可知，氛氮平均进水质t浓度为23.7 哪/L，平均出水质t浓度为5.1 口 名/L，平均去除率为78.3%，最高去除率可达86.2%。2.5 无机离子对优势菌降解效.的影晌 实 验选用 M 矛 今(M IO D 从。)、时+(R 耘 4 残 0)、M 矛 辛(M 续 幻 抽.7 HZo)和N iZ (N i 仇 Z HZ o)4 种无机离子作为4个因素，分

14、别以4 种不同的质t浓度为水平，依据表3 进行卜 (4)的 正 交实 验。在沮 度为20、相同 曦气量的 条件 下，经 过24h 的 降 解后，侧 定 废 水中的c 0 D c r 降 解率，得 到实 验数据分析表，见表40n 已.Z C 加.参dC O D 0d u 均 呵滋.日 y脚d 如 门.倪 训 峨加位 加 叮 目 曰.进水氮氮一出水氨氮去除率161 11 21 31 41 72 1北口3 称定运行阶段进出水中刊 习，一 N质，浓度变化r 坛 3 0 b.叫 乒吐N H，一 NO.叫 戈 目 加 山.血内 嗯目“团 y 拼南 一户峨 加口 加 盯 时.T.b 卜3 衰3 正交实脸设计

15、肠翻沙 成 目，.口.脚 目口.加吐水平因紊 AM 护+质量浓度/(叱 L 一 )因家 B Fez 奋质量浓度/(业 L 一)因素C M 矛 令质量浓度/(叱 L 一 1)因素 D N iZ 今质量浓度/(呱 L 一 )0.0 1 000.0 2 500.以000.0 幻 00000881421路书朋期期绷0。1 25 00.2 5()00.3 7 500.州 刃 0.二2内J4 根据表4 实验数据的极差大小可知，各无机离子对优势复合菌降解橡胶有机废水的影响从大到小依次为:M 矛、扮+、N iZ+和M 扩+。M 矛+是一种微量元索，是微生物维持正常生长发育所必需的，它可刺激徽生物的生命活动。F

16、ez+是细胞色素氧化酶和过氧化氢酶结构的一部分，在级的活化过程中，铁起着很重要的催化作用;Fez 本 能与水中的多种组分发生氧化还原反应，将大分子物质氧化为小分子物质，使难降解物质转变为易降解物质，同时Fez 乎 被氧化成 Fes 小，其水合物具 有较 强的 吸附一 絮 凝 作 用 阁。N iz+对 微生物的 生 长 有 促进作用，特别是对厌氧微生物的生长和生物化学反应更为重要。M 扩 今 在细胞质合成及糖的分解过程中起活化作用，在细胞中起稳定核糖体、细胞质和核酸的作用，并参与菌绿家的合成;不同徽生物对镁的需求量不同，革兰氏阳性菌对镁的需求量比 革兰氏阴性菌大10倍，J。因 本实验筛选出的8 株优势菌均为革兰氏阳性菌，所以在优势菌降解橡胶工业废水的过程中，徽生物对镁的利用率较大。由 数据分析表可知，上述3 5万方数据V of.SN o.1去 会寿 环;魂 矛 权第8 卷第 1 期衰4 实脸效据分析斑T创 日e4R.目t公 盆 曰 喊实验序号C O D。去除率/%朽1233价巧07肠183200伪肠3378肠05637469肠的737370636867肠73767074实验方案A I B