CN102642933A - 厌氧微生物在降解含酚废水中的应用及利用其降解含酚废水的方法 - Google Patents

Abstract

厌氧微生物在降解含酚废水中的应用及利用其降解含酚废水的方法，属于污水处理技术领域。本发明将厌氧微生物用于降解含酚废水，处理方法为：在升流式厌氧反应器内接种含有絮状束毛球菌的颗粒污泥；进水之前控制水温为35±0.2℃，调节pH值为6.8～7.5；最初进水以运行该污泥的反应器水质为主，按5％的体积比例逐步增加含酚废水量，直至完全进入含酚废水；然后按照常规升流式厌氧反应器处理高浓度有机废水的运行方式进行操作。本发明利用驯化后的厌氧颗粒污泥微生物在反应器内起到降低含酚类化工废水的毒性，去除和分解酚类物质，提高可生化性，使后续的好氧生化反应或其他生物处理装置高效运行，从而达到含酚类化工废水的处理出水指标。

Description

厌氧微生物在降解含酚废水中的应用及利用其降解含酚废水的方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种厌氧微生物在降解含酚废水中的应用及利用该厌氧颗粒污泥微生物处理含酚废水的方法，具体涉及采用一种经过驯化的厌氧颗粒污泥微生物(絮状束毛球菌Trichococcus flocculiformis)在降解含酚废水中的应用及其在厌氧反应器内提高含酚类化工废水处理能力的水处理方法。

背景技术

随着近年来我国经济的快速发展，工业类型及规模的显著增加，企业在生产过程中会排放出大量多酚类混合废水。含酚类化工废水中一般含有苯酚、双酚类物质、丙酮等，具有较高的潜在毒性，若直接排放对环境、自然水体造成严重的污染。这些高浓度、难生化降解的有机污染物进入水体后，能长时间残留在水体中，具有较强的毒性和致癌、致突变作用，并通过食物链积累、富集，最终进入动物或人体内产生毒性。高浓度、难生化降解的有毒有害工业废水处理运行费用颇高，而且处理效果多不尽理想，因此开发具有针对性的、可靠的新型处理技术迫在眉睫。

含酚类化工废水的特点是其成分多为化工原料，可降解性极低，一般在0.3以下，酚类物质对大多数废水微生物具有抑制毒害作用，高浓度时可以使微生物内各种蛋白质凝固变性，而且其可生物降解性特别低。因此传统处理酚类废水只能采用投资费用大、运行成本高的物理或化学方法。近几年，提高该类废水的可降解性、筛选可降解酚类的微生物，成为了研究的热点，也成为处理此种废水的新突破。文献调查结果显示，很多提高此种废水可降解性的研究工作都把目光集中在化学催化、电解、强氧化等上面，而利用厌氧环境中的颗粒污泥微生物来提高可降解性的研究，尚未见到成熟的技术应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种厌氧微生物在降解含酚废水中的应用及利用其降解含酚废水的方法，在处理含酚类化工废水工艺前端加入厌氧生物处理装置，利用驯化后的厌氧颗粒污泥微生物(以絮状束毛球菌为优势种)在厌氧膨胀颗粒污泥床反应器内起到降低含酚类化工废水的毒性，去除和分解酚类物质，提高可生化性，使后续的好氧生化反应或其他生物处理装置高效运行，从而达到含酚类化工废水的处理出水指标。

本发明将厌氧微生物应用于降解含酚废水工艺中，其中以絮状束毛球菌(Trichococcus flocculiformis)为优势菌种，其特性为：细胞球形到卵圆形，1.0～1.5μm×1.0～2.5μm；50～200个细胞的长链；一种丝状菌；在液体培养基中常显示出有许多的节结；革兰氏阳性，不运动，不生芽孢；在液体培养基中形成絮状；在固体培养上有弯曲的链；兼性厌氧；化能异养，发酵型，生长缓慢；从各种碳水化合物类产酸，接触酶阳性，氧化酶阴性，吲哚阴性，不还原硝酸盐，MR阳性，最适温度25～30℃。

利用上述厌氧微生物絮状束毛球菌降解含酚废水的方法包括如下步骤：

一、颗粒污泥种泥的选取：

接种污泥采用35±2℃条件下含有絮状束毛球菌的升流式厌氧反应器中的颗粒污泥；

二、优势菌种的驯化和培养：

1、在升流式厌氧反应器内接种上述含有絮状束毛球菌的颗粒污泥；

2、升流式厌氧反应器进水之前预先控制水温为35±0.2℃，调节pH值为6.8～7.5；

3、最初进水以运行该污泥的反应器水质为主，驯化期进水浓度为1500～3000mg/L，按5％的体积比例逐步增加含酚废水量，直至完全进入含酚废水；

三、厌氧装置的运行：

然后按照常规升流式厌氧反应器处理高浓度有机废水的运行方式进行操作。本发明中所涉及的升流式厌氧反应器作为整个含酚化工废水处理工艺的前端工艺使用，在其后端可以接氧化池→CASST池→过滤→出水或接氧化池→曝气池→沉淀池→过滤→出水。

本方法利用厌氧反应器内的颗粒污泥，其微生物优势菌种为经驯化优选后的絮状束毛球菌(Trichococcus flocculiformis)，处理含酚类化工废水，从而提高含酚类化工废水的可降解性和处理效能，为厌氧污泥颗粒的微生物处理含酚类废水提供一定的理论依据。

本发明可为反应器在处理含酚类化工废水的处理工艺中推广使用提供支持。通过反应器内驯化好的以絮状束毛球菌为优势种的厌氧颗粒污泥微生物，不仅使升流式厌氧反应器能够去除含酚类废水中的可降解性有机物，而且能够将毒害微生物物质的毒性降低，增加了可生化性，为后续工艺中的微生物生化降解提供了良好的生态条件。实施方法具有较高的可操作性，有利于水处理的经济运行，具有较高的实用性。优点如下：

(1)在颗粒污泥对该含酚废水的静态适应性试验中，其微生物(絮状束毛球菌)对该含酚废水有较好的适应性，6h的接触时间可以使原水的COD值降低约58％。说明颗粒污泥中的这种厌氧微生物有较好的适应性，利用其中的微生物对含酚废水处理是可行的。

(2)经过接种工业葡萄糖配水培养的颗粒污泥，经过驯化及连续运行60天后，在水力停留时间为9h时，其降解效率仍可维持在在50％以上，进一步证明了颗粒污泥微生物(絮状束毛球菌)不但在短时间内可以适应含酚废水，而且可以经过驯化获得能够降解此类含酚废水，且处理后的出水的可生化性(BOD/COD)由0.1提高到0.3左右。

(3)颗粒污泥在含酚废水的作用下，颗粒污泥表面虽被侵蚀严重，内部的杆菌明显减少且不圆润，内部充盈度差，有些杆菌表面甚至长出纤毛状附生物，使丝状菌和类丝状菌相对增多，说明丝状菌适应含酚废水能力要强于杆状菌。

(4)含酚类废水的成分使不适应微生物大量死亡，各个菌簇位置胞外聚合物被解体，颗粒污泥内部显得稀松、空洞。微生物的自身酶诱导机制和多种微生物的共代谢作用使厌氧颗粒污泥微生物具有了代谢酚类的能力。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式按照如下步骤利用厌氧微生物降解含酚废水：

一、颗粒污泥种泥的选取和性征

接种污泥采用35±2℃条件下处理酒精废水、奶业废水及大豆废水等的含有絮状束毛球菌种的升流式厌氧反应器中的颗粒污泥，要求该反应器运行稳定，颗粒污泥平均机械强度的完整性系数达30～40％以上，平均沉降速率大于35mm/s，粒径选用1.0～2.5mm之间为佳。

二、优势菌种的驯化和培养

在厌氧膨胀颗粒污泥床反应器内接种具有上述性征的颗粒污泥，要求接种污泥浓度不低于45g/L，其静置后的体积占到反应器容积的1/3以上；在反应器进水之前应预先控制水温为35±0.2℃，调节pH值为6.8～7.5。

为防止厌氧颗粒污泥微生物不适应含酚类废水的毒害，最初进水应以运行该污泥的反应器水质为主，驯化期进水浓度以1500～3000mg/L为宜，按5％的体积比例逐步增加含酚废水量。增加含酚废水的条件是，根据出水COD和产气情况，每阶段稳定后再考虑增加含酚废水的量，要求COD处理率至少稳定在50％以上，产气量增加或至少要求不减少，按此操作直至完全进入含酚废水。

驯化初期反应器的进水流量不宜过大，保证COD容积负荷在3.5～5.0kg/(m³·d)左右，或水力停留时间为9h以上，上升流速约为1.5～2.5m/h；后期随着污泥状态的好转，即COD去除率稳定在50％以上，产气量增加的状态下，才能逐步提高，但容积负荷也不应该超过7.5kg/(m³·d)。

三、厌氧装置的运行

本实施方式的厌氧膨胀颗粒污泥床反应器作为整个含酚化工废水处理工艺的前端工艺使用，起到降低含酚类化工废水的毒性、去除和分解酚类物质、提高可生化性的作用。在驯化后的运行过程的操作方法与常规的升流式厌氧反应器相同，即原水由下端经均匀配水后进入到污泥床(或膨胀床)层，在厌氧颗粒污泥微生物的吸附降解作用下，去除相当的有机物，上升到反应器顶端的水在经过三相分离时，进行泥、水、气的分离，而使被处理过出水中有机物和固体物质大大减少，从而有利于后续生物处理工艺的顺利进行，直至实现达标排放。但在操作过程中需注意对进水水温的和pH值控制(水温35±0.2℃、pH值约为7.0左右)；COD的容积负荷可以比驯化后期的7.5kg/(m³·d)大，但在提升负荷时不应造成太大的冲击，日冲击负荷不应超过2kg/(m³·d)；水力停留时间不宜过小，最好能保持在6h以上；按照上升流速来控制回流量，上升流速以在出水口见不到成型颗粒污泥流出为参照。

具体实施方式二：本实施方式以广东某化工厂为例，按照如下步骤利用厌氧微生物絮状束毛球菌降解含酚废水：

一、颗粒污泥种泥的选取和性征

接种污泥采用35℃条件下处理大豆废水的含有絮状束毛球菌种的升流式厌氧反应器中的颗粒污泥，颗粒污泥平均机械强度的完整性系数为30％左右，平均沉降速率为35mm/s以上，粒径为1.0mm左右。

二、优势菌种絮状束毛球菌的驯化和培养

在厌氧膨胀颗粒污泥床反应器内接种具有上述性征的颗粒污泥，接种污泥浓度为52g/L；反应器进水之前控制水温为35℃，pH值为7.0。

最初进水应以运行该污泥的反应器水质为主，驯化期进水浓度为3000mg/L，阶段的COD处理率稳定在50％以上，按5％的体积比例逐步增加含酚废水量直至完全进入含酚废水。

驯化初期反应器的COD容积负荷为3.5kg/(m³·d)左右，水力停留时间为9h，上升流速为1.5m/h；后期随着污泥状态的好转，容积负荷6.5kg/(m³·d)。

三、厌氧装置的运行

经过7～8周的驯化调试，升流式厌氧反应在容积负荷3.0～5.0kg/(m³·d)的条件下，在含有优势絮状束毛球菌厌氧颗粒污泥微生物的协同作用下，进水酚类浓度由100～120mg/L降到20～30mg/L。

Claims (8)

1.厌氧微生物，其特征在于所述厌氧微生物用于降解含酚废水。

2.根据权利要求1所述的厌氧微生物在降解含酚废水中的应用，其特征在于所述厌氧微生物以絮状束毛球菌为优势菌。

3.利用厌氧微生物降解含酚废水的方法，其特征在于所述方法如下：

一、颗粒污泥种泥的选取：

接种污泥采用35±2℃条件下含有絮状束毛球菌的升流式厌氧反应器中的颗粒污泥；

二、优势菌种的驯化和培养：

1、在升流式厌氧反应器内接种上述含有絮状束毛球菌的颗粒污泥；

2、升流式厌氧反应器进水之前预先控制水温为35±0.2℃，调节pH值为6.8～7.5；

3、最初进水以运行该污泥的反应器水质为主，驯化期进水浓度为1500～3000mg/L，按5％的体积比例逐步增加含酚废水量，直至完全进入含酚废水；

三、厌氧装置的运行：

然后按照常规升流式厌氧反应器处理高浓度有机废水的运行方式进行操作。

4.根据权利要求3所述的利用厌氧微生物降解含酚废水的方法，其特征在于所述颗粒污泥的平均机械强度的完整性系数达30～40％以上，平均沉降速率大于35mm/s，粒径为1.0～2.5mm。

5.根据权利要求3所述的利用厌氧微生物降解含酚废水的方法，其特征在于所述接种颗粒污泥的浓度不低于45g/L，其静置后的体积占反应器容积的1/3以上。

6.根据权利要求3所述的利用厌氧微生物降解含酚废水的方法，其特征在于所述增加含酚废水的条件是：COD处理率至少稳定在50％以上，产气量增加或至少要求不减少。

7.根据权利要求3所述的利用厌氧微生物降解含酚废水的方法，其特征在于所述步骤二中，驯化初期反应器的进水流量不宜过大，控制COD容积负荷在3.5～5.0kg/(m³·d)，或水力停留时间为9h以上，上升流速为1.5～2.5m/h。

8.根据权利要求3所述的利用厌氧微生物降解含酚废水的方法，其特征在于所述步骤二中，驯化后期随着污泥状态的好转，容积负荷不超过7.5kg/(m³·d)。