印染廢水處理好氧顆粒污泥技術(shù)

紡織印染廢水一直以排放量大、水質(zhì)復(fù)雜、色度高、處理難度大等特點(diǎn)而成為廢水治理工藝研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前印染廢水的處理方法通常是生物法和物化法結(jié)合，單獨(dú)使用任何傳統(tǒng)處理方法都不能有效地去除紡織廢水中存在的各種污染物。好氧顆粒污泥是一種微生物自凝聚形成的特殊生物膜，由外向內(nèi)延伸依次聚集生長(zhǎng)好氧、兼性厭氧、厭氧微生物，特殊的層狀分布能使好氧顆粒污泥在一個(gè)生物池中同時(shí)對(duì)廢水中各類(lèi)特征污染物進(jìn)行去除，生物量高，剩余污泥量少，且對(duì)有毒有害物質(zhì)和高負(fù)荷廢水的沖擊耐受力強(qiáng)。因此，好氧顆粒污泥技術(shù)是一種潛在的高效廢水生物處理技術(shù)。由于好氧顆粒污泥技術(shù)應(yīng)用于印染廢水處理方面的研究較少，因此筆者在單獨(dú)的好氧條件下，采用低高徑比(3.9)的SBR反應(yīng)器，接種剩余污泥，在有機(jī)負(fù)荷(OLR)為3kg/(m3d)的模擬印染廢水中馴化好氧顆粒污泥，通過(guò)測(cè)定COD、氨氮(NH4+-N)、總磷(TP)、色度及顆粒特性等指標(biāo)，評(píng)估好氧顆粒污泥對(duì)印染廢水的處理效能，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中不同時(shí)期的微生物菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，探究生物轉(zhuǎn)化機(jī)理，通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步論證好氧顆粒污泥技術(shù)應(yīng)用到印染廢水處理中的可行性。

　　一、材料與方法

　　1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

　　試驗(yàn)反應(yīng)器采用SBR的運(yùn)行方式，主體由圓柱形有機(jī)玻璃制成，內(nèi)徑100mm，有效高度為390mm，總有效容積為3.0L，排水率為50%，即每周期進(jìn)水1.5L。每天3個(gè)運(yùn)行周期，每周期8h，HRT為16h，水力負(fù)荷為0.57m3/(m2·d)。其中進(jìn)水5min，曝氣450min，沉淀時(shí)間8min，排水2min，靜置時(shí)間15min。進(jìn)水泵為蠕動(dòng)泵(BT100-2J)，轉(zhuǎn)速為93.5r/min，曝氣采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣量為60L/h，由氣體流量計(jì)控制，有1#、2#、3#共3個(gè)排水口，出水按照順序依次排出，反應(yīng)溫度為室溫。試驗(yàn)裝置采用PLC自動(dòng)控制。

　　1.2 接種污泥

　　實(shí)驗(yàn)接種污泥取自廣州市某污水處理廠二沉池的普通活性污泥。接種前去除污泥表面雜質(zhì)，將污泥靜置倒掉上清液后，剩下的濃縮污泥悶曝48h，消耗污泥中的有機(jī)物，接種污泥的MLSS為8973mg/L，SVI為83%，取1.5L接種污泥倒入SBR反應(yīng)器中，加入模擬廢水至3L，反應(yīng)器中的MLSS為4487mg/L。

　　1.3 模擬廢水組分

　　實(shí)驗(yàn)用水采用人工配水(各成分單位以mg/L計(jì))，以乙酸鈉和葡萄糖作為碳源，氯化銨作為氮源，磷酸二氫鉀為磷源，根據(jù)COD：N：P=100：5：1進(jìn)行配比。進(jìn)水基質(zhì)分為兩個(gè)階段，*一階段(第1天要第23天)，以葡萄糖為單一碳源，葡萄糖2000，第二階段(第24天要實(shí)驗(yàn)結(jié)束)，以乙酸鈉和葡萄糖作為碳源，其中乙酸鈉1280，葡萄糖1000。其他成分都相同，包括NH4Cl382，K2HPO448，MgSO4-7H2O120，CaCl-2H2O160，F(xiàn)eSO4-7H2O80，NaHCO3400，活性黑KN-B染料20。每升水中加入0.8mL的微量元素溶液，微量元素成分為院ZnSO4-7H2O120，CuSO4-5H2O30，KI180，MnCl2-4H2O120，CoCl2-6H2O150，H3BO4150。進(jìn)水COD1704~2310mg/L、NH4+-N85.2~114.8mg/L、TP12.94~16.3mg/L、pH7.0~7.5。

　　1.4 分析項(xiàng)目與檢測(cè)方法

　　實(shí)驗(yàn)中水質(zhì)測(cè)定均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，其中NH4+-N測(cè)定采用水楊酸試劑法，COD測(cè)定采用重鉻酸鉀法，TP用哈希分光光度法，pH采用便攜式pH計(jì)(PJBJ-260，上海雷磁公司)測(cè)定，污泥微觀結(jié)構(gòu)采用掃描電子顯微鏡觀測(cè)(S-3000N，Hitachi公司)。

　　1.5 基于Illumina平臺(tái)的16SrDNA宏基因組測(cè)序

　　1.5.1 污泥微生物選取與制備

　　分別選取系統(tǒng)中好氧顆粒污泥部分解體期(第115天)和顆粒修復(fù)后期(第128天以后)的污泥進(jìn)行研究，污泥樣品的制備方法為院兩個(gè)樣品均選自系統(tǒng)中的混合污泥，在3000r/min條件下離心3min，去除上清液，取濃縮污泥50mL，備用。

　　1.5.2 高通量測(cè)序方法

　　將采集的微生物樣品，送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)(廣州銳博生物科技有限公司)進(jìn)行16SrDNA宏基因組測(cè)序。

　　二、結(jié)果和討論

　　2.1 好氧顆粒污泥顆粒化

　　本實(shí)驗(yàn)在模擬廢水中共運(yùn)行144d，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為第玉階段馴化期(第1天要第48天)，第域階段穩(wěn)定期(第49天要第113天)，第芋階段解體期(第114天要第125天)與第郁階段修復(fù)期(第126天要第144天)4個(gè)階段。圖1是用數(shù)碼相機(jī)拍攝的顆粒污泥不同時(shí)期的形態(tài)