CN105084524A

CN105084524A - 一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法

Info

Publication number: CN105084524A
Application number: CN201510576384.6A
Authority: CN
Inventors: 徐军; 何一群; 王开春; 赵焰; 李坤; 崔庆兰; 刘娟; 袁丽娟
Original assignee: Bluestar Lehigh Engineering Institute
Current assignee: Bluestar Lehigh Engineering Institute
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2015-11-25

Abstract

本发明是一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，废水依次经过酵母菌处理系统和高盐生化处理系统进行处理，其中酵母菌处理系统使用复合适盐酵母菌菌群对废水中的高浓度有机物进行降解，生化处理系统使用复合适盐微生物菌群对酵母菌处理系统出水中的有机物进一步降解。该方法是酵母菌处理系统和普通生化处理系统的联合应用，在酵母菌处理系统中加入复合适盐酵母菌菌群，在生化处理系统加入复合适盐菌菌群；而且，两类微生物菌群都是各自在敞开高盐环境下以混合共培养方法进行制备。本发明方法尤其适用于总盐≥3%、COD≥5000mg/L的高盐高浓有机废水的处理与净化，与物化方法相比，处理成本较低。

Description

一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法。

背景技术

高盐（总盐浓度≥1%）、高COD（COD≥5000mg/L）有机废水在采油、化工、制药、食品、发酵等行业较为常见。目前，该类废水往往采用稀释处理或先除盐后生化的方法，但是由于废水高COD，蒸发过程产生大量母液；若不排出母液则会导致蒸发系统运行不稳定，最终影响整个企业的正常生产；而且蒸发得到的结晶盐一般属于固废，其中有些结晶盐则属于危险固废；最终导致废水的综合处理成本及其昂贵。

高盐废水一般难以采用普通生化法进行处理；即使是嗜盐菌，也超过了其能够处理的COD范围。因此，目前除蒸发脱盐技术以外，采用湿式催化氧化、萃取、树脂吸附等物化方法进行处理，也是一种选择；但是这些方法仅仅对部分高盐高浓有机废水具有较好处理效果，适用范围有限，而且一旦不能回收废水中的有用物质，其投资和运行成本也是相当高。

综合而言，将生物方法用于高盐高浓度有机废水处理，成为环保行业共同努力的目标。废水生物处理方法一般是指活性污泥法和生物膜法，主要利用活性污泥和生物膜中微生物群，其中对有机物发挥降解作用的主要是各种细菌。对于一般高浓度有机废水，可以采用厌氧生化工艺进行处理；但是对于高盐、高氨氮、高硫酸盐等类型的高浓度有机废水，常规厌氧工艺往往不能发挥作用，此时可替代的就是基于酵母菌的废水生物处理技术。该技术充分利用酵母菌所具有的耐酸、耐高渗透压、耐高浓度氨氮、耐高浓度有机物底物等特性，在高硫酸钠、高毒性、高氨氮等废水领域显示出独特的应用优势，弥补了现代高效厌氧处理技术的局限性。经过酵母菌处理过的废水，往往还达不到排放标准，需要进一步处理，而且后续处理一般为生化处理。目前，将酵母菌处理和生化处理结合在一起的生物处理工艺已经在味精、氨基酸、糖类、发酵液等行业得到应用，实现了此类废水的资源化处理，获得了较好的环保和经济效益。

对于高盐高浓度有机废水，尤其对于总盐≥3%、COD≥5000mg/L的废水，不仅有关酵母菌处理的研究和工程化案例较少，嗜盐菌的工程化应用仍然处在研究探索阶段。利用耐盐酵母菌对高盐高浓度有机废水进行预处理，降低有机污染物浓度，然后利用适盐细菌菌群和嗜盐菌群使废水中有机污染物浓度达标，将可以使高盐高浓度有机废水进行生物处理。从上述分析可知，高盐高浓度有机废水生物处理的技术关键在于获取能够适应高盐环境的耐盐酵母菌和高效适盐细菌菌群，两方面缺一不可。

现有技术中，中国专利公开号CN100519444C提供一种了可适用于高盐高浓度有机废水的多级酵母低氧处理工艺与方法，但是未能给出有关耐高盐酵母菌的选育和培养方法，也未能给出酵母菌处理高盐高浓度有机废水的实施例。专利申请号201310317975.2提供了一种多级驯化酵母菌去除废水COD的处理系统和工艺，采用驯化的方法获取酵母菌。除此以外，更多现有技术和专利都是采用从环境中筛选分离酵母菌、嗜盐菌，进行再培养后再用于污水处理的方法。在有机废水的生化处理中，也一般采用盐度驯化、嗜盐菌接种等方法进行处理，但目前仍未形成如普通生化法可广泛应用。

因此，目前利用酵母菌对高盐高浓度有机废水进行预处理的方法，以及利用细菌对高盐有机废水进行净化处理的方法，存在天然的局限性，这是目前高盐废水和高盐高浓度有机废水生物处理技术进展停滞不前的根本原因。这些局限性包括：

（1）无论酵母菌还是细菌，其中的耐盐种群和非耐盐种群在耐盐范围和耐盐能力上具有本质区别，其区别的根本原因是耐盐的酵母菌和细菌具有适应胞外高渗透压的生理适应机制，而非耐盐种不具备。因此，通过驯化的方法，虽然能够使普通酵母菌和普通细菌获得一定的耐盐能力，但是其耐盐能力不稳定，在盐度冲击后期处理效果会大幅度降低。

（2）废水中污染物质一般种类较多，成分复杂，尤其是高盐有机废水。普通生化处理系统之所以能够用于有机废水的生化处理并具有良好的稳定性，关键在于生化系统中的活性污泥或生物膜是由多种细菌、原生动物等种群构成的复合生态系统。盐度驯化过程削弱或破坏了普通非适盐细菌菌群形成的稳定群落结构，而在盐度驯化过程获得竞争优势的少数弱嗜盐菌群和适盐细菌菌群又由于种类太少难以形成稳定的种群群落结构，从而导致处理效率不高且效果不稳定。采用筛菌的方法获得耐盐或嗜盐酵母菌，以及耐盐菌或嗜盐的有机物降解菌，难以构建多种群的酵母菌群处理系统和多种群的细菌群处理系统。

（3）环境微生物大多以互利共生的方式生存，99%以上不能被分离和纯培养，耐盐或嗜盐的酵母菌和细菌都不例外。尽管大多数酵母菌和细菌不能通过筛选分离的方法获得，但是在酵母菌处理系统和活性污泥法（生物膜法）生化处理系统中却普遍存在。但是，相当一部分环保微生物工程技术研究人员未能意识到环境微生物的这种存在特点，试图通过筛选分离优势降解菌株的方法对原来不能处理废水进行处理。一方面，菌株筛选的方法工作量巨大，能够筛选分离到的优势降解菌群种类有限；另一方面，菌株筛选处在灭菌、隔离等封闭环境，很难确保菌株对废水的适应性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，该方法对高盐高浓有机废水进行净化处理，方法操作简单，便于进行工程化。

本发明所述适盐酵母菌菌群，包括微生物分类学上的耐盐酵母菌和嗜盐酵母菌。本发明所述适盐细菌菌群，包括微生物分类学上的耐盐细菌、嗜盐细菌、耐盐古菌、嗜盐古菌。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，其特点是：废水依次经过酵母菌处理系统和高盐生化处理系统进行处理，其中酵母菌处理系统使用复合适盐酵母菌菌群对废水中的高浓度有机物进行降解，生化处理系统使用复合适盐微生物菌群对酵母菌处理系统出水中的有机物进一步降解；

所述复合酵母菌菌群是在敞开高盐环境下，直接以高盐环境样品为耐盐酵母菌和嗜盐酵母菌来源，在盐浓度1%~20%、pH2~6、温度20℃~40℃、溶解氧0.1~4.0mg/L的条件下，采用混合培养方法得到；

所述复合适盐菌菌群是在敞开高盐环境下，直接以高盐环境样品为耐盐菌和嗜盐菌来源，在盐浓度1%~20%、pH6~10、温度10℃~40℃条件下，采用混合培养方法得到；

所述复合酵母菌群的混合培养，优选2种及2种以上有机碳来源，且其中至少1种有机碳来源为糖类；所述复合适盐菌菌群的混合培养，优选2种及2种以上有机碳来源。所述复合适盐菌菌群，可在混合培养过程中，逐渐形成耐盐的生物膜或活性污泥。

本发明所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，进一步优选的技术方案是：所述的酵母菌处理系统工艺参数为：盐浓度1%~20%、pH2.0~6.0、温度20℃~40℃、溶解氧0.1~1.0mg/L、处理负荷≤4.0kgCOD/(kgMLSS.d)。

本发明所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，进一步优选的技术方案是：所述高盐生化处理系统工艺参数：盐浓度1%~20%、pH6.0~9.0、温度10~40℃、处理负荷为≤0.50kgCOD/(kgMLSS.d)。

本发明所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，进一步优选的技术方案是：所述酵母菌处理系统和高盐生化处理系统，根据具体水质分别设计成多级处理系统。该生化处理系统可以为厌氧系统、兼氧系统和好氧系统，可以为活性污泥法、生物膜及其它工艺。本发明中所述酵母菌处理系统，在处理高盐高浓有机废水前，需要以该废水进行驯化，且驯化过程中，优选添加糖类作为共同有机碳来源。

本发明中所述的高盐环境样品，其来源包括但不限于：海洋、死海、盐湖、盐田、盐碱地、盐矿、盐井、晒盐场、腌制环境、普通土壤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）能够对总盐浓度≥3%、COD≥5000的高盐高浓度有机废水直接进行生物处理。

（2）本发明方法操作简单，便于进行工程化。

（3）采用本发明方法，可以处理硫酸钠≥3%、COD≥5000mg/L高浓度有机废水，其处理成本比单独的生化方法成本降低50%以上。

实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，废水依次经过酵母菌处理系统和高盐生化处理系统进行处理，其中酵母菌处理系统使用复合适盐酵母菌菌群对废水中的高浓度有机物进行降解，生化处理系统使用复合适盐微生物菌群对酵母菌处理系统出水中的有机物进一步降解；

所述复合适盐菌菌群是在敞开高盐环境下，直接以高盐环境样品为耐盐菌和嗜盐菌来源，在盐浓度1%~20%、pH6~10、温度10℃~40℃条件下，采用混合培养方法得到。

实施例2，实施例1所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法中：所述酵母菌处理系统工艺参数：盐浓度1%~20%、pH2.0~6.0、温度20℃~40℃、溶解氧0.1~1.0mg/L、处理负荷≤4.0kgCOD/(kgMLSS.d)。

实施例3，实施例1所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法中：所述高盐生化处理系统工艺参数：盐浓度1%~20%、pH6.0~9.0、温度10~40℃、处理负荷为≤0.50kgCOD/(kgMLSS.d)。

实施例4，实施例1所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法中：所述酵母菌处理系统和高盐生化处理系统，根据具体水质分别设计成多级处理系统。

实施例5，一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，废水依次经过酵母菌处理系统和高盐生化处理系统进行处理，其中酵母菌处理系统使用复合适盐酵母菌菌群对废水中的高浓度有机物进行降解，生化处理系统使用复合适盐微生物菌群对酵母菌处理系统出水中的有机物进一步降解；

酵母菌系统工艺参数为：盐浓度（NaCl）3%~7%、pH3.0~5.0、温度20℃~40℃、溶解氧0.1~1.0mg/L、污泥浓度2000~3000mg/L、污泥负荷2.0~4.0kgCOD/(kgMLSS.d)。

适盐菌生化系统工艺参数为：盐浓度（NaCl）3%~7%、pH6.0~8.0、温度20~35℃、污泥浓度4000~5000mg/L、负荷为0.3~0.5kgCOD/(kgMLSS.d)。

处理效果：酵母菌处理系统，进水COD5000~10000mg/L、进水NaCl5%~7%，出水COD500~1000mg/L；生化系统，进水COD500~1000mg/L，出水COD50~100mg/L。

实施例6，一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，除酵母菌处理系统工艺参数和适盐菌生化处理系统工艺参数外，其余与实施例5相同；

本实施例酵母菌处理系统工艺参数为：盐浓度（Na₂SO₄）5%~10%、pH3.0~5.0、温度20℃~40℃、溶解氧0.1~1.0mg/L、污泥浓度3000~5000mg/L、负荷0.5~1.0kgCOD/(kgMLSS.d)。适盐菌生化处理系统工艺参数为：盐浓度（Na₂SO₄）5%~10%、pH6.0~8.0、温度25~30℃、污泥浓度4000~6000mg/L、负荷为0.1~0.2kgCOD/(kgMLSS.d)。

处理效果：酵母菌处理系统，进水COD5000~10000mg/L、进水酚200~500mg/L、硫酸钠5%~10%、处理出水COD1000~2500mg/L，酚5~10mg/L；生化系统，进水COD1000~2500mg/L，生化工艺水解酸化+好氧，处理出水COD80~120mg/L。

实施例7，一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，除酵母菌处理系统工艺参数和适盐菌生化处理系统工艺参数外，其余与实施例5相同；

本实施例酵母菌处理系统工艺参数为：盐浓度（Na₂SO₄）5%~10%、pH3.0~5.0、温度30℃~40℃、溶解氧0.3~0.6mg/L、污泥负荷2.0~4.0kgCOD/(kgMLSS.d)。适盐菌生化处理系统工艺参数为：盐浓度（Na₂SO₄）5%~10%、pH6.0~8.0、温度25~30℃、污泥浓度4000~6000mg/L、负荷为0.1~0.2kgCOD/(kgMLSS.d)。

处理效果：酵母菌处理系统，进水COD10000~20000mg/L、硫酸钠5%~10%、处理出水COD2000~3000mg/L；适盐菌生化处理系统，进水COD2000~3000mg/L，处理工艺为水解酸化+接触氧化，出水COD100~200mg/L。

实施例8，一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，除酵母菌处理系统工艺参数和适盐菌生化处理系统工艺参数外，其余与实施例5相同；

本实施例酵母菌处理系统工艺参数为：酵母菌生化系统分为两级，第一级工艺参数：盐浓度（NaCl）10%~20%、pH2.0~4.0、温度25℃~35℃、溶解氧0.1~0.3mg/L、污泥负荷1.0~2.0kgCOD/(kgMLSS.d)；第二级工艺参数：盐浓度（NaCl）10%~20%、pH3.0~5.0、温度25℃~35℃、溶解氧0.3~0.5mg/L、污泥负荷0.5~1.0kgCOD/(kgMLSS.d)；适盐菌生化处理系统工艺参数为：盐浓度（NaCl）10%~20%、pH6.0~8.0、温度25~30℃、污泥浓度4000~6000mg/L、负荷为0.1~0.2kgCOD/(kgMLSS.d)。

处理效果：酵母菌处理系统，第一级进水COD20000~40000mg/L、NaCl10%~20%、处理出水COD5000~10000mg/L；第二级进水COD5000~10000mg/L、NaCl10%~20%，处理出水COD1500~3000mg/L；适盐菌生化处理系统，进水COD1500~3000mg/L，处理工艺为水解酸化+接触氧化，出水COD150~200mg/L。

Claims

1.一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，其特征在于：废水依次经过酵母菌处理系统和高盐生化处理系统进行处理，其中酵母菌处理系统使用复合适盐酵母菌菌群对废水中的高浓度有机物进行降解，生化处理系统使用复合适盐微生物菌群对酵母菌处理系统出水中的有机物进一步降解；

2.根据权利要求1所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，其特征在于：所述酵母菌处理系统工艺参数：盐浓度1%~20%、pH2.0~6.0、温度20℃~40℃、溶解氧0.1~1.0mg/L、处理负荷≤4.0kgCOD/(kgMLSS.d)。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，其特征在于：所述高盐生化处理系统工艺参数：盐浓度1%~20%、pH6.0~9.0、温度10~40℃、处理负荷为≤0.50kgCOD/(kgMLSS.d)。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度含盐有机废水的微生物联合处理方法，其特征在于：所述酵母菌处理系统和高盐生化处理系统，根据具体水质分别设计成多级处理系统。