高效耐盐菌处理高浓度石化废水的研究

2010,Vol.27No.9化学与生物工程Chemistry&Bioengineering82　　　收稿日期:2010-06-12作者简介:王祖佑(1959-),男,甘肃兰州人,工程师,从事炼油化工企业污染防治和环境管理。E-mail:[e-mail]。高效耐盐菌处理高浓度石化废水的研究王祖佑1,马庆霞2,关迎春2,邵　硕2,陈　怡1,张忠智2(1.兰州石化公司环保处,甘肃兰州730060;2.中国石油大学(北京)化学科学与工程学院,北京102249)　　摘　要:采用3株高效耐盐菌对模拟兰州石化废水进行处理,探讨了废水处理前后pH值、BOD5等的变化,同时考察了营养物质的添加对COD去除率的影响。结果表明,处理后废水pH值下降,BOD5大幅升高,且高效耐盐菌在3%含盐量下的COD去除率可达80%以上,外加碳源对COD去除率影响较小。3株高效耐盐菌均从自然界中分离获得,初步鉴定为食酸菌属(Acidovorax)。关键词:高效耐盐菌;石化废水;处理中图分类号:X783　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1672-5425(2010)09-0082-03　　石油化工企业的有机化工厂和助剂厂所产生的废水具有排放量大、污染物组分复杂、处理难度大等特点,主要含酚类衍生物,其中以邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)含量最高,属较难生物降解的工业废水[1,2]。在这样的废水条件下,一般的生物难以较好地生存,废水处理效果不佳[3,4]。如何有效处理高浓度石化废水一直是生产企业面临的难题,也是企业实现废水稳定达标排放的瓶颈[5]。为此,作者利用从自然界分离获得的3株高效耐盐菌对高浓度石化废水进行了处理研究。1　实验1.1　材料和培养基取兰州石化废水(GC-MS分析其主要特征污染物是邻苯二甲酸二正丁酯、对羟基苯甲醛、甲乙酮等有机物,以邻苯二甲酸二正丁酯为主),根据矿化度、有机污染物的浓度,配制初始邻苯二甲酸二正丁酯含量为1000mg·L-1的模拟废水。菌种从兰州石化污水处理厂的活性污泥中筛选分离。富集培养基:牛肉膏5g,蛋白胨10g,氯化钠5g,pH值7.2～7.6,加水定容至1L。筛选培养基:NH4NO31.0g,KH2PO40.5g,K2HPO40.5g,MgSO4·7H2O0.2g,CaCl20.1g,NaCl0.2g,MnSO4·H2O微量,FeSO4·7H2O微量,邻苯二甲酸二正丁酯适量,加水定容至1L,pH值7。1.2　方法1.2.1　菌株的驯化分离取少量经过富集培养的菌液接入50mL以200mg·L-1邻苯二甲酸二正丁酯为唯一碳源的培养基中,30℃、150r·min-1振荡培养48h。重复上述培养过程,直至邻苯二甲酸二正丁酯浓度达到1000mg·L-1。采用梯度稀释法对菌株进行分离,划线法纯化。将纯化后处在对数生长期且OD600值相近的驯化菌株,按3%(体积比)的接种量接入新的唯一碳源培养基中,选取同一时间内降解率(采用气相色谱法测定)最大的菌株,置4℃冰箱备用。1.2.2　装置及流程实验装置如图1所示。计量泵将模拟废水从生物膜反应器底部打入,从上部出水管排出。实验采用隔膜式气泵,按向上流运行,用曝气环均匀曝气。加热装置为加热棒,利用温控仪控制温度。进水槽配备小型搅拌器,以保持进水浓度均匀。在反应器中加入7L的实验泥样,采用连续曝气,溶解氧控制在2.0mg·L-1,温度控制在30℃,pH值控制在7.5～7.8,含盐量2.5%～3.0%,每隔24h取样100mL,每组2个平行样,测定出水的pH值、COD值、生化需氧量(BOD5)、在不同废水与营养比例下及不同营养配方条件下出水COD值情况,处理系统连续运转90d。王祖佑等:高效耐盐菌处理高浓度石化废水的研究/2010年第9期　　83　　　1.模拟废水　2.计量泵　3.生化反应罐　4.温控仪5.空气压缩机　6.沉淀池图1　实验装置Fig.1　Deviceoftrentmentforhigheffectivehalotolerantbacteria1.2.3　分析测试pH值测定:WTWpH/Oxi340i型测试计;生化需氧量(BOD5)测定:WTWOxiTopIS型BOD测定仪;化学需氧量(COD)测定:5B-3D型COD快速测定仪。2　结果与讨论2.1　菌株的驯化分离经富集、驯化培养,确定3株菌株具有较强的邻苯二甲酸二正丁酯降解能力,命名为JF-2、JF-3、JF-6,经过生理生化鉴定及分子生物学鉴定为食酸菌属(Aci-dovorax)。2.2　废水处理前后各项指标变化2.2.1　废水处理前后pH值变化(图2)图2　废水处理前后pH值的变化Fig.2　ThepHvalueofwastewaterbeforeandaftertreatment由图2可知,废水进入反应罐之前pH值调节在7.5～7.8,经过反应器活性污泥处理之后,pH值降低为5.5～6.5。其主要原因可能在于微生物在代谢过程中产生了乙酸等酸性物质。对比最适生长初始pH值可知,3株菌处理废水过程中,其pH值变化基本在其适宜生长范围内。2.2.2　废水处理前后COD的变化微生物以邻苯二甲酸二正丁酯作为唯一碳源,将废水中邻苯二甲酸二正丁酯代谢成CO2和H2O等。3株菌作用前后废水的COD的变化见图3。图3　废水处理前后COD的变化Fig.3　TheCODofwastewaterbeforeandaftertreatment由图3可知,处理后废水的COD均大幅降低,其中JF-2菌对COD最佳去除率为93%,JF-3菌对COD最佳去除率为99%,JF-6菌对COD最佳去除率为94%,COD去除率均在80%以上。整个处理过程中,微生物对邻苯二甲酸二正丁酯的降解效果较为稳定。2.2.3　废水处理过程中BOD5的变化(图4)图4　废水处理过程中BOD5的变化Fig.4　ThechangeofBOD5demandduringthetreatmentprocessofwastewater由图4可知,随处理时间的延长,废水BOD5不断增大,其中,JF-3的增幅最大,BOD5达到1400mg·L-1,其次为JF-2,BOD5达到750mg·L-1,JF-6增幅较小。表明在废水中接种高效耐盐菌可大幅提高废水的BOD5,增强其可生化性,更利于废水中污染物的降解,改善废水的生化处理效果。2.2.4　碳源/氮源复合营养下废水处理前后COD的变化(图5)　　王祖佑等:高效耐盐菌处理高浓度石化废水的研究/2010年第9期84　　　图5　碳源/氮源复合营养下废水COD去除率Fig.5　CODRemovalrateofwastewaterwithC/Nresource添加含碳源的营养物质,处理初期污水的COD明显增加,说明添加此营养可显著增加COD。由图5可知,模拟废水进水COD值为4100mg·L-1时,处理后废水COD去除率虽然达到70%～85%,但仍较高,原因可能是由于装置运行时间较短,污泥对废水需要一定的时间适应。2.2.5　未添加碳源营养下废水处理前后COD的变化(图6)图6　未加碳源营养下废水COD去除率Fig.6　CODRemovalrateofwastewaterwithoutcarbonsource　　在小试试验中,模拟废水初始COD值是3600mg·L-1,添加营养液后有所升高,为4100mg·L-1。由图6可知,生化反应器的出水COD去除率达到80%以上,出水COD浓度在800mg·L-1以下。矿化度实测2.5×104～3.0×104mg·L-1。这充分说明生物系统形成了耐高矿化度、降解高浓度有毒有机污染物的极端微生物的优势群系。以上研究表明,模拟废水中的有机物质完全可以满足微生物生长所需,可少投加或不投加碳源营养,COD的去除效果是理想的。3　结论(1)3株高效耐盐菌处理高浓度石化废水,出水pH值均有所下降,污染物含量大幅降低,3%含盐量下的COD去除率均在80%以上。(2)3株高效耐盐菌处理高浓度石化废水,均可大幅提高废水的BOD5,从而改善废水处理效果。(3)3株高效耐盐菌处理高浓度石化废水(初始COD为4100mg·L-1),外加碳源对COD去除率影响较小。参考文献:[1]　沈学崴,孙为军,刘景泰,等.用GC/MS法分析某有机化工厂周围土壤中的有机污染物[J].辽宁城乡环境科技,2005,25(3):14-15,23.[2]　李娜,王暄,吕晓龙.优势菌技术处理难降解石化废水研究[J].天津工业大学学报,2008,27(4):41-44,48.[3]　何义亮,张波.高效复合微生物技术处理化工试剂废水[J].中国给水排水,2002,18(5):74-76.[4]　宋秀娟,张春燕,荣国海.生物强化技术处理化纤废水[J].化工环保,2005,25(4):295-297.[5]　郭文静,朱运伟,钟理.石化废水深度处理用于回用的研究进展[J].广东化工,2002,11(5):34-37.StudyonTreatmentofHighConentrationPetro-ChemicalIndustrialWastewaterbyHighEffectiveHalotolerantBacteriaWANGZu-you1,MAQing-xia2,GUANYing-chun2,SHAOShuo2,CHENYi1,ZHANGZhong-zhi2(1.TheDepartmentofEnvironmentalProtection,LanzhouPetrochemicalCompany,Lanzhou730060,China;2.FacultyofChemicalScienceandEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)Abstract:Threehigheffectivehalotolerantstrainswereusedtotreatpetro-chemicalindustrialwastewater.ThechangesofvariousindexessuchaspHvalue,BOD5beforeandaftertreatmentwerediscussed,andtheeffectofaddingnutrientsonCODremovalratewasinvestigated.Theresultsshowedthatafterthetreatment,thepHvaluedecreasedandBOD5significantlyincreased,andundertheconditionof3%salinity,theCODremovalratewasabove80%.AdditionalcarbonsourcehadlittleeffectonCODremovalrate.Threestrainswereseparatedfromnature,andtheywereidentifiedasAcidovorax.Keywords:higheffectivehalotolerantbacteria;petro-chemicalindustrialwastewater;treatment