SBR处理造纸废水过程中活性污泥的驯化

环保与综合利用67PaperandPaperMakingVol.33No.11Nov2014活性污泥法由于处理废水的成本低，易于管理，处理效果较好，在造纸废水处理中得到广泛应用。活性污泥是由好气性微生物，包括细菌、真菌、原生动物和后生动物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物的能力，具有生物化学活性。序列间歇式反应器(SequencingBatchReactor，SBR)是一种活性污泥生物处理工艺，SBR法将进水、反应、沉淀、排水和闲置等5个基本工序集于一个反应器中，周期性地完成对废水的处理[1]。通过活性污泥生物消耗分解污染物，从而使污水得以净化。活性污泥的性能直接影响废水的处理效果，所以活性污泥的培养和驯化至关重要。活性污泥驯化的关键在于具有足够数量的微生物以及所表现出来的絮凝性和沉淀性。絮凝性能良好的污泥，能很好地进行固液分离，尽可能减少沉淀池出水夹带生物污泥。通常，沉淀性好的污泥，絮凝性一定好，因为只有絮凝性良好，才能将分散的微生物和细小有机物颗粒凝聚成大颗粒，加快沉淀速度[2]。污泥大颗粒的形成，意味着活性污泥驯化成功。此时在显微镜下可以观察到菌胶团增多而丝状真菌减少。当菌胶团形成菌占优势时，污泥的絮凝和沉淀性能比较好；反之，当丝状菌占优势时，则污泥的沉降性能将出现恶化，易发生污泥的丝状菌膨胀问题。当发生污泥膨胀时，可通过增大污泥负荷和提高污水温度改善其沉降性来解决[3]。反应器周期性地处于厌氧-缺氧-好氧的交替过程，活性污泥的稳定性较好。反应器内存在DO、BOD5浓度梯度，能够有效控制活性污泥膨胀[4]。本文利用先培养后驯化的异步培养法对活性污泥进行驯化。1　实验1.1　废水及活性污泥造纸废水取自河南省新乡市某造纸厂；废水成分复杂，含有COD、BOD、SS、木素、氯化物、硫化物和挥发酚等多种成分；废水呈棕黑色浊状，COD高达125062.8mg·L-1，pH为7.0~8.0。污泥取自河南省新乡市某造纸厂污水处理站沉淀池，其工艺为水解酸化-氧生物工艺。1.2　培养基造纸废水培养基：造纸厂取回的原始造纸废水稀释40倍，加入葡萄糖0.5g·L-1、蛋白胨0.1g·L-1、硫酸铵0.1g·L-1。因为处理造纸废水的活性污泥主要成分是微生物，碳、氮、磷是构成微生物的必备营养元素[5]。1.3　实验器材752紫外分光光度计、TL-1A污水COD速测仪、SartφriusBS110S电子天平、Nikon显微镜、SBR反应器等。其中SBR[6]装doi:10.13472/j.ppm.2014.11.017SBR处理造纸废水过程中活性污泥的驯化●刘娜娜（三门峡职业技术学院，河南三门峡 472000）摘要：采用序列间歇式反应器处理造纸废水，对污泥进行异步培养驯化。经过22天44次的循环运行，完成活性污泥驯化。在驯化过程中，对污泥形态进行观察，发现污泥颗粒化程度逐渐增加形成菌胶团，废水处理能力逐渐增强。同时测定出水COD变化，最终COD去除率达80%以上。关键词：序列间歇式反应器；造纸废水；活性污泥；驯化；菌胶团中图分类号：TS734+.4  文献标识码：A  文章编号：1001-6309(2014)11-0067-03作者简介：刘娜娜女士(1983-)，助教，硕士，主要研究方向环境微生物；Tel:[phone]，E-mail:[e-mail]。图1　SBR实验装置环保与综合利用682014年11月第33卷第11期置为自制，如图1所示。反应器主体SBR槽为一圆柱形容器，高50cm，直径10cm，总容积4L，有效容积3L，在反应器侧壁1L、2L、3L处有出水口，在反应器底部连接烧结砂芯作为曝气头，外部与空气压缩机相连。SBR的整个运行周期由进水、反应、沉降、出水和闲置5个基本工序组成，如图2所示。图2SBR运行周期反应器在26℃恒温下运行，周期为8.5h，工艺参数为：进水10min，曝气反应7h，沉降30min，出水和闲置50min。1.4　检测方法采用重铬酸钾法测定COD[7]。2　结果与分析2.1　污泥驯化方法、条件及活性污泥的形成反应器中接入造纸厂废水处理站沉淀池中污泥1L，先闷曝24h，再采用异步培养法，即先培养后驯化的方法对污泥进行驯化。加入2L营养液培养，营养液按表1配制[8]，每日弃去1L上清液，加入1L营养液，如此培养1周后，再逐渐减少营养液，同时逐渐增加稀释40倍的造纸废水，每日仍弃去1L上清液，加入1L营养液与造纸废水的混合液。实验以COD作为反映造纸废水中有机污染物数量多少的指标[9,10]，以COD去除率70%为标准增加废水，直至进水全部为造纸废水。表1 营养液组成基质名称浓度/(mg·L-1)基质名称浓度/(μg·L-1)葡萄糖1400H3BO30.15蛋白胨400CoCl2·6H2O0.15NH4Cl200CuSO4·5H2O0.03KH2PO4·3H2O45FeCl3·6H2O1.5K2HPO445KI0.03MgSO4·7H2O25MnCl2·2H2O0.12FeSO4·7H2O20Na2Mo7O24·2H2O0.06CaCl2·2H2O30ZnSO4·7H2O0.12反应器在26℃恒温下运行，周期为8.5h，进水10min，曝气反应7h，沉降30min，出水和闲置50min。采用水压片法[11]，即取污泥1滴于载玻片中央，加盖玻片在光学显微镜下观察，连续观察SBR内污泥驯化过程中活性污泥的形成，并且每天测定进、出水COD，并计算COD去除率，以此作为废水处理效果的指标。通过对污泥驯化过程的连续观察，发现活性污泥的形成有一定的规律。可将活性污泥的整个驯化过程分为3个时期，即初期、中期、成熟期，各个时期污泥表现出不同的特点。活性污泥驯化初期，第1~10天，污泥呈黑褐色弥散状，在光学显微镜下观察到污泥结构松散，没有颗粒存在，有大量丝状真菌，细菌游离生长(图3中1、2、3)。活性污泥驯化中期，第10~22天，污泥由黑褐色变为黄褐色，肉眼可看到反应器中的污泥呈片状分散状态。在光学显微镜下观察到污泥结构趋于聚集，由于细菌增殖自身的凝絮作用，出现一些小污泥颗粒，丝状真菌明显减少(图3中4、5、6)。活性污泥驯化成熟期，从第22天开始，污泥为黄褐色，肉眼可看到污泥呈小絮状。在光学显微镜下观察到污泥菌胶团颗粒大、边缘清晰、结构紧密、呈封闭状，且具有良好的吸附和沉降性能。菌胶团细菌形成的颗粒中穿插生长一些丝状菌，但丝状菌数量远少于菌胶团细菌，游离细菌几乎看不到(图3中7、8)。2.2　驯化过程中COD去除能力变化用人工配制营养液和造纸废水对污泥进行异步培养驯化，同时测定该驯化过程中出水COD变化，计算COD去除率，以反映活性污泥废水处理能力及驯化进程，结果如图4所示。活性污泥驯化初期，第1~10天，反应器污水处理能力较差，COD去除率较低。活性污泥驯化中1~3为初期污泥结构；4~6为中期污泥结构；7、8为稳定期污泥结构。图3驯化过程中活性污泥颗粒的形成(×100)环保与综合利用69PaperandPaperMakingVol.33No.11Nov2014期，第10~22天，反应器污水处理能力好转，COD去除率逐渐升高。活性污泥驯化稳定期，从第22天开始，反应器污水处理能力良好，COD去除率较高且稳定，COD去除率平均值达80%以上。表明反应器运行效果已达到理想状态，经过22天44次的循环运行，污泥驯化过程完成。图4驯化过程中出水COD去除率变化趋势３　结论在普通曝气条件下，通过向SBR中接入造纸厂污水处理站沉淀池污泥1L，采用异步培养法，经过22天44次的循环运行，完成活性污泥驯化，培养出高活性好氧颗粒污泥。根据驯化过程中污泥性质与结构的变化，可将驯化过程分为初期、中期、成熟期3个时期。活性污泥驯化初期，第1~10天，污泥结构松散，呈黑褐色弥散状，有大量丝状真菌，细菌游离生长，污泥颗粒化程度低，COD去除能力不高。活性污泥驯化中期，第10~22天，污泥结构趋于聚集，污泥由黑褐色变为黄褐色，呈片状分散状态，由于细菌增殖自身的凝絮作用，出现一些小污泥颗粒，丝状真菌明显减少。活性污泥驯化成熟期，从第22天开始，污泥为黄褐色，呈小絮状，菌胶团颗粒大、边缘清晰、结构紧密、呈封闭状，且具有良好的吸附和沉降性能。菌胶团细菌形成的颗粒中穿插生长一些丝状菌，但丝状菌数量远少于菌胶团细菌，游离细菌几乎看不到。反应器污水处理能力良好，COD去除率较高且稳定，COD去除率平均值达80%以上。表明反应器运行效果已达到理想状态，经过22天44次的循环运行，污泥驯化过程完成。参考文献：[1]　李辉，李友明，毕衍金．用SBR生物技术处理造纸废水[J]．纸和造纸，2004(2):70-71．[2]　中国化工防治污染技术协会．化工废水处理技术[M]．北京：化学工业出版社，2000．[3]　陈卫东．制浆造纸废水的处理实践[J]．纸和造纸，2013，32(5):56-57．[4]　邓东明．造纸废水处理的实践体会[J]．纸和造纸，2013，32(12):61-64．[5]　张安龙，魏江浪，杜也青．造纸废水处理站建设中需注意的问题[J]．纸和造纸，2012，31(2):48-50．[6]　LloydH,KetchumJr.Designandphysicalfeaturesofsequencingbatchreactors[J].WatSciTech,1997,25(1):11-18.[7]　《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法[M]．3版．北京：中国环境科学出版社，1997．[8]　王强，陈坚，堵国成．选择压法培育好氧颗粒污泥的试验[J]．环境科学，2003，24(4)：100．[9]　张希衡．废水厌氧处理工程[M]．北京：中国环境出版社，1996．[10]　《环境科学大词典》编委会．环境科学大词典[M]．北京：中国环境科学出版社，1991．[11]　邱文芳．环境微生物学技术手册[M]．北京：学苑出版社，1990．AcclimationofActivatedSludgeduringTreatmentofPapermakingWastewaterwithSBRLIUNa-na(SanmenxiaPolytechnic,Sanmenxia,HenanProvince,472000China)Abstract:ThearticleintroducedtheresearchonactivatedsludgeformedusingasynchronizationacclimationmethodinpapermakingwastewatertreatmentwithSequencingBatchReactor.Theacclimationlasted22days44circles.Itwasinvestigatedthatsludgegranularityandwastewatertreatmentcapabilityadvanced.Theformationofzoogloeawasobserved.ThechangeoftheremovalefficiencyofCODwasmensuratedinthecourseofacclimation.Itcanreach80%upwards.Keywords:sequencingbatchreactor(SBR);papermakingwastewater;activatedsludge;acclimation;zoogloea收稿日期：2014-08-31没有地球的健康就没有人类的健康