CN113149234A

CN113149234A - 一种在高盐冲击条件下氟苯胺化合物废水的生化处理方法

Info

Publication number: CN113149234A
Application number: CN202110447676.5A
Authority: CN
Inventors: 赵芝清; 徐嘉琦; 潘雨奇; 陈煜凯; 李悦; 周中敏; 雷宇芬; 高隆基; 黄辰宇
Original assignee: Quzhou University
Current assignee: Quzhou University
Priority date: 2021-04-25
Filing date: 2021-04-25
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2041-04-25
Also published as: CN113149234B

Abstract

本发明提供了一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，解决了有机废水生化处理系统因盐度冲击导致运行效果差、恢复难的难题。本发明的技术方案为在氟苯胺化合物废水的生化处理系统中投加猪肾酰化酶。本发明中向生化处理系统中投加的猪肾酰化酶虽会抑制微生物EPS的分泌，但可降低污泥的静电斥力，提高了混合菌的团聚能力，从而使部分菌免受盐度影响，在盐度去除后能够实现快速恢复。加入猪肾酰化酶的生化处理系统相较于未加入猪肾酰化酶的生化处理系统恢复速度提高了80％～90％，从而有助于生化处理系统在高盐冲击后实现快速恢复。

Description

一种在高盐冲击条件下氟苯胺化合物废水的生化处理方法

技术领域

本发明属于高盐废水处理技术领域，具体通过投加群体感应淬灭剂(猪肾酰化酶)来实现生化系统主体在高盐冲击条件下快速恢复的处理方法。

背景技术

伴随化工行业的发展，氟代苯胺类化合物凭借其自身优良的物理化学性能，在印染、橡胶合成、制药工程、塑料制造等行业得以广泛应用。实际生产废水调研发现，废水中除含有难生物降解的氟苯胺化合物外，通常盐度可达1％～2％，有时甚至高达5％，同时高盐有机废水排放量逐渐增加。与此同时，生产废水存在波动性和季节性，使得一些生化系统主体受到盐度的冲击，从而导致生化系统主体崩溃。有研究表明大于1％的盐度可明显抑制微生物活性，从而降低了处理效果。可见，如何减缓盐份对生化系统主体的冲击抑制作用，实现快速恢复的技术研究迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高盐冲击条件下氟苯胺化合物废水的生化处理方法。

本发明的过程如下：在氟苯胺化合物废水的生化处理系统中投加猪肾酰化酶。

作为优选，所述的猪肾酰化酶相对于氟苯胺化合物废水的用量为3～20mg/L。

作为优选，所述的生化处理系统中的混合降解菌群通过氟苯胺化合物驯化富集获得。

作为优选，所述的生化处理系统中的混合降解菌群采用混合菌液2,4-DFAR1、2,4-DFAR2或2,4-DFAR3；混合菌液2,4-DFAR1主要包含Thermomonas、Microbacterium、Flavihumibacter、unclassified_f__Comamonadaceae、Bosea和Taibaiella等；混合菌液2,4-DFAR2主要包含Thermomonas、Microbacterium、Flavihumibacter、unclassified_f__Comamonadaceae、Bosea、norank_f__OPB56、norank_f_NS9_marine_group和Trvepera等；混合菌液2,4-DFAR3主要包含Thermomonas、Microbacterium、Flavihumibacter、unclassified_f__Comamonadaceae、Bosea、Terimonas、Nabella和Filimonas等。

作为优选，所述的生化处理系统中溶解氧调节为2～4ppm。

作为优选，所述的生化处理系统中接种有浓度为3500～5000mg/L的好氧污泥。所述的好氧污泥采用二沉池污泥或浓缩池污泥。

作为优选，输入生化处理系统的氟苯胺化合物废水的盐度为0％～2％，pH值为6.7～8.0。

作为优选，所述的生化处理系统包括进水池、生化系统主体和出水池。生化系统主体包括反应池、进水泵和电热棒。反应池的一侧底部设置有废水进口，另一侧顶部设置有废水出口。反应池的底部接种有好氧污泥和用于降解2,4-二氟苯胺的生物菌。反应池的底部设置有曝气装置。反应池内腔的侧部设置有电热棒。进水池与反应池通过进水泵连接；反应池的废水出口与出水池的输入口连通。

作为优选，所述的生化处理系统的运行过程如下：

步骤一、将V体积用于降解2,4-DFA的生物菌投加到生化处理系统中。V体积为生化处理系统容积的5％～10％。

步骤二、调节生化处理系统内部的溶解氧含量至2～4ppm。

步骤三、向生化处理系统内注入盐度为0％～2％的氟苯胺化合物废水至预设水位。反应预设时长后，将生化处理系统中70％的废水排出。注水、反应、等待、排水的操作重复25～35次。

步骤四、生化处理系统进行持续的注入和排出废水，设置水力停留时间为20～24h，并调节生化处理系统内的pH值至6.7～8.0。每隔3～5天向生化处理系统中投加V体积的用于降解二氟苯胺的生物菌，持续运行。当注入生化处理系统的废水中的盐度超过阈值时，向生化处理系统中投加猪肾酰化酶。

本发明具有的有益效果是：

本发明中向生化处理系统中投加的猪肾酰化酶虽会抑制微生物EPS的分泌，但可减少污泥之间的静电斥力，进而提升混菌的团聚能力，使部分菌免受盐度影响，在盐度去除后能够实现快速恢复。加入猪肾酰化酶的生化处理系统相较于未加入猪肾酰化酶的生化处理系统恢复速度提高了80％～90％，从而有助于生化处理系统在高盐冲击后实现快速恢复。可见，本发明能够促进生化系统主体的可持续运行。

附图说明

图1为本发明采用的技术流程图；

图2为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR1的各反应池在运行期投加猪肾酰化酶的2,4-DFA去除率对比图；其中R1-1、R1-2为对照组；R1-3为实验组；

图3为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR1的各反应池在恢复期的2,4-DFA去除率对比图；其中R1-1、R1-2为对照组；R1-3为实验组；

图4为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR2的各反应池在运行期投加猪肾酰化酶的2,4-DFA去除率对比图；其中R2-1、R2-2为对照组；R2-3为实验组；

图5为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR2的各反应池在恢复期的2,4-DFA去除率对比图；其中R2-1、R2-2为对照组；R2-3为实验组；

图6为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR3的各反应池在运行期投加猪肾酰化酶的2,4-DFA去除率对比图；其中R3-1、R3-2为对照组；R3-3为实验组；

图7为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR3的各反应池在恢复期的2,4-DFA去除率对比图；其中R3-1、R3-2为对照组；R3-3为实验组。

图8为本发明中添加混合菌群2,4-DFAR3的各反应池在恢复期间的电镜扫描图；其中R3-1、R3-2为对照组；R3-3为实验组。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种实现生化系统主体高盐冲击后快速恢复的生化处理系统，包括进水池1、生化系统主体和出水池5。生化系统主体包括反应池3、进水泵2、电热棒和曝气泵4。反应池3采用序批式反应池(即SBR)。反应池3的一侧底部设置有废水进口，另一侧顶部设置有废水出口。反应池3的底部接种有好氧污泥6和用于降解2,4-二氟苯胺的生物菌。好氧污泥的浓度为3500～5000mg/L。

作为一种优选的技术方案，该生物菌通过污水处理厂的接种污泥经过驯化富集获得，具体通过三个某污水处理厂的接种污泥经过驯化富集获得三种不同的驯化混合菌液，记为2,4-DFAR1，2,4-DFAR2，2,4-DFAR3。混合菌液2,4-DFAR1主要包含Thermomonas(5.26％)、Microbacterium(11.93％)、Flavihumibacter(2.77％)、unclassified_f__Comamonadaceae(10.08％)、Bosea(1.88％)和Taibaiella(4.77％)等。混合菌液2,4-DFAR2主要包含Thermomonas(23.51％)、Microbacterium(13.34％)、Flavihumibacter(2.04％)、unclassified_f__Comamonadaceae(1.26％)、Bosea(2.04％)、norank_f__OPB56(16.73％)、norank_f_NS9_marine_group(4.77％)和Trvepera(2.91％)等。混合菌液2,4-DFAR3主要包含Thermomonas(3.08％)、Microbacterium(3.95％)、Flavihumibacter(7.35％)、unclassified_f__Comamonadaceae(4.80％)、Bosea(7.35％)、Terimonas(4.7％)、Nabella(3.51％)和Filimonas(2.05％)等。

曝气装置安置于反应池的底部，且进气口连接到曝气泵4的出气口；反应池3内腔的侧部设置有电热棒。进水池与反应池3通过进水泵2连接；反应池3的废水出口与出水池的输入口连通。

该废水处理系统在高盐冲击时的处理方法，具体步骤如下：

步骤一、将V体积的OD₆₀₀值为0.6的混合菌群2,4-DFAR3、猪肾酰化酶(淬灭剂)、盐份和2,4-二氟苯胺投加至反应池中；V体积为反应池的10％。

步骤二、曝气装置5启动，调节反应池3内的溶解氧含量约为2.0mg/L；打开恒温加热仪，控制温度为25～30℃。

步骤三、进水泵2启动，使得盐份为0％～2％、2,4-DFA为100～300mg/L的废水注满反应池3的有效高度位置；20～24小时后将反应池中处理后的废水排出。注水、20～24小时后排水的操作重复25～35次。

步骤四、进水泵2启动，向反应池3连续注入废水，设置反应池3的水力停留时间为20～24h，并调节反应池3内的pH值至7.0～8.0；每隔3～4天向反应池投加V体积的OD₆₀₀值约为0.6的混合菌群2,4-DFAR3和猪肾酰化酶，直至运行期结束。

步骤五、进水泵2启动，向反应池3连续注入废水，设置反应池3的水力停留时间为20～24h，并调节反应池3内的pH值至7.0～8.0；每天投加盐份为0％、2,4-DFA为100～300mg/L的废水，开始恢复期，并在恢复期的前10天，每3-4天投加了混合菌群直至反应池处理后，废水的2,4-DFA去除率大于80％并持续3～5天，视为恢复期结束。

根据前述的处理方法，变更混合菌群的类型、盐份组成的含量、以及猪肾酰化酶的投加与否，设置十组试验，具体如下：

第一组仅投加混合菌群2,4-DFAR1，记为R1-1；第二组投加混合菌群2,4-DFAR1和2％盐度(即使得反应池中的盐份组成达到2％)，记为R1-2；第三组投加混合菌群2,4-DFAR1、2％盐份组成和猪肾酰化酶，记为R1-3；第四组仅投加混合菌群2,4-DFAR2-1，记为R2-1；第五组投加混合菌群2,4-DFAR2和2％盐度，记为R2-2；第六组投加混合菌群2,4-DFAR2、2％盐度和猪肾酰化酶，记为R2-3；第七组仅投加混合菌群2,4-DFAR3，记为R3-1；第八组投加混合菌群2,4-DFAR3和2％盐度，记为R3-2；第九组投加混合菌群2,4-DFAR3、2％盐度和猪肾酰化酶，记为R3-3。

第一、二、三组试验用于验证投加猪肾酰化酶有利于混合菌2,4-DFAR1受到盐度冲击后的快速恢复，其废水处理结果如图2和3所示(图中R1-1表示空白组，R1-2表示对照组，R1-3表示实验组)。如图2所示，在动态持续运行20d时，当空白组R1-1反应池的2,4-DFA去除率达到95％及以上时，对照组R1-2和实验组R1-3反应池的2,4-DFA去除率并没有明显的差异性。如图3所示，在动态持续恢复9d时，实验组R1-3反应池的2,4-DFA去除率就达到了80％及以上，而R1-2反应池直到25d，2,4-DFA去除率才达到80％。这表明，盐度冲击下投加猪肾酰化酶虽未能强化2,4-DFAR1生化系统的处理效果，但可强化2,4-DFAR1生化系统在盐份冲击后的快速恢复。

第四、五、六组试验用于验证投加猪肾酰化酶有利于混合菌2,4-DFAR2受到盐度冲击后的快速恢复，其废水处理结果如图4和5所示(图中R2-1表示空白组，R2-2表示对照组，R2-3表示实验组)。如图4所示，动态持续运行30d时，当空白组R2-1反应池的2,4-DFA去除率达到80％以上时，对照组R2-2反应池和实验组R2-3反应池的2,4-DFA去除率均约为60％，差异性不显著。如图5所示，在动态持续恢复11d时，实验组R1-3反应池的2,4-DFA去除率就达到了80％及以上，而对照组R2-2反应池的2,4-DFA去除率直到25d才达到80％及以上。本实验表明，盐度冲击下投加猪肾酰化酶虽未能强化2,4-DFAR2生化系统的处理效果，但可强化2,4-DFAR2生化系统在盐份冲击后的快速恢复。

第七、八、九组试验用于验证投加猪肾酰化酶有利于混合菌2,4-DFAR3受到盐度冲击后的快速恢复，其废水处理结果如图6和7所示(图中R3-1表示空白组，R3-2表示对照组，R3-3表示实验组)。如图6所示，动态持续运行32d时，当空白组R3-1反应池的2,4-DFA去除率达到91％以上时，对照组R3-2和实验组R3-3反应池的4-DFA去除率并没有明显的差异。如图7所示，当动态持续恢复4d时，实验组R3-3反应池的2,4-DFA去除率就达到了90％，而对照组R3-2反应池的2,4-DFA去除率直到26d也未达到80％以上，反而有所下降。本实验表明，盐度冲击下投加猪肾酰化酶虽未能强化2,4-DFAR2生化系统的处理效果，但可强化2,4-DFAR2生化系统在盐份冲击后的快速恢复。

为揭示淬灭剂强化生化系统在盐份冲击后快速恢复机制，对反应器R3-1、R3-2和R3-3的污样进行了扫描电镜。由图8可知，相比R3-1，R3-2和R3-3中的微生物出现了明显的颗粒状，其中R3-2中的微生物形态受到了一定破坏，甚至出现了解体现象。R3-3中的颗粒状尤为明显，其可能因为淬灭剂破坏了胞外聚合物(EPS)分泌系统，使得微生物对盐分变得异常敏感，更易出现团聚现象，实现了对大部分微生物的保护作用，从而实现的快速恢复。

Claims

1.一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：在氟苯胺化合物废水的生化处理系统中投加猪肾酰化酶。

2.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：所述的猪肾酰化酶相对于氟苯胺化合物废水的用量为3～20mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：所述的生化处理系统中的混合降解菌群通过氟苯胺化合物驯化富集获得。

4.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：所述的生化处理系统中的混合降解菌群采用混合菌液2,4-DFAR1、2,4-DFAR2或2,4-DFAR3；混合菌液2,4-DFAR1主要包含Thermomonas、Microbacterium、Flavihumibacter、unclassified_f__Comamonadaceae、Bosea和Taibaiella；混合菌液2,4-DFAR2主要包含Thermomonas、Microbacterium、Flavihumibacter、unclassified_f__Comamonadaceae、Bosea、norank_f__OPB56、norank_f_NS9_marine_group和Trvepera；混合菌液2,4-DFAR3主要包含Thermomonas、Microbacterium、Flavihumibacter、unclassified_f__Comamonadaceae、Bosea、Terimonas、Nabella和Filimonas。

5.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：所述的生化处理系统中溶解氧调节为2～4ppm。

6.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：所述的生化处理系统中接种有浓度为3500～5000mg/L的好氧污泥；所述的好氧污泥采用二沉池污泥或浓缩池污泥。

7.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：输入生化处理系统的氟苯胺化合物废水的盐度为0％～2％，DO值为2～4mg/L，pH值为6.7～8.0。

8.根据权利要求1所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：所述的生化处理系统包括进水池(1)、生化系统主体和出水池(5)；生化系统主体包括反应池(3)、进水泵(2)和电热棒；反应池(3)的一侧底部设置有废水进口，另一侧顶部设置有废水出口；反应池(3)的底部接种有好氧污泥(6)和用于降解二氟苯胺的生物菌；反应池的底部设置有曝气装置；反应池(3)内腔的侧部设置有电热棒；进水池与反应池(3)通过进水泵(2)连接；反应池(3)的废水出口与出水池的输入口连通。

9.根据权利要求3所述的一种存在高盐冲击氟苯胺化合物废水生化处理方法，其特征在于：步骤一、将V体积的用于降解二氟苯胺的生物菌投加到生化处理系统中；V体积为生化处理系统容积的5％～10％；

步骤二、调节生化处理系统内部的溶解氧含量至2～4ppm；

步骤三、向生化处理系统内注入盐度为0％～2％的氟苯胺化合物废水至预设水位；反应预设时长后，将生化处理系统中70％的废水排出；注水、反应、排水的操作重复25～35次；

步骤四、生化处理系统进行持续的注入和排出废水，设置水力停留时间为20～24h，并调节生化处理系统内的pH值至6.7～8.0；每隔3～5天向生化处理系统中投加V体积的用于降解二氟苯胺的生物菌，持续运行；当注入生化处理系统的废水中的盐度超过阈值时，向生化处理系统中投加猪肾酰化酶。