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印染废水处理好氧颗粒污泥技术

摘要:印染废水处理好氧颗粒污泥技术,纺织印染废水一直以排放量大、水质复杂、色度高、处理难度大等特点而成为废水治理工艺研究的重点和难点。目前印染废水的处理方法通常是生物法和

  纺织品废水处理一直以消耗量大、水体繁杂、饱和度高、解决难度系数大等特性而变成废水处理加工工艺科学研究的关键和难题。现阶段废水处理的解决方式一般是微生物法和有机化学法融合,独立应用一切传统式解决方式都不可以合理地除去纺织品污水中存有的各种各样空气污染物。好氧颗粒污泥是一种微生物菌种自凝聚力产生的独特细胞外基质,由性格外向内拓宽先后集聚生长发育好氧、兼性厌氧、厌氧发酵微生物菌种,独特的片层遍布能使好氧颗粒污泥在一个微生物池里另外对污水中各种特点空气污染物开展除去,土壤含水量高,剩下淤泥量少,且对有害有害物和长时间负荷污水的冲击性耐受性强。因而,好氧颗粒污泥技术性是一种潜在性的高效率污水微生物解决技术性。因为好氧颗粒污泥关键技术于废水处理解决层面的科学研究较少,因而小编在独立的好氧标准下,选用低高径比(3.9)的SBR管式反应器,打疫苗剩下淤泥,在有机化学负载(OLR)为3kg/(m3d)的仿真模拟废水处理中训化好氧颗粒污泥,根据测量COD、高锰酸盐指数(NH4 -N)、总磷(TP)、饱和度及顆粒特点等指标值,评定好氧颗粒污泥对废水处理的解决效率,另外系统对中不一样阶段的微生物菌种有益菌构造开展剖析,研究生物转化原理,根据实验进一步论述好氧颗粒污泥关键技术到废水处理解决中的可行性分析。

  一、原材料与方式

  1.1 试验设备

  实验管式反应器选用SBR的运作方法,行为主体由圆柱型有机玻璃板做成,內径100毫米,合理高宽比为390Mm,总合理容量为3.0L,排水管道率是50%,即每周期时间渗水1.5L。每日3个运作周期时间,每周期时间8h,HRT为16h,水力发电负载为0.57m3/(m2·d)。在其中渗水5min,水解酸化池450min,沉定時间8米in,排水管道2min,静放時间15min。进离心水泵为隔膜泵(BT100-2J),转速比为93.5r/min,水解酸化池选用风机水解酸化池,水解酸化池量为60L/h,由流量计操纵,有1#、2#、3#共3个出水口,出水出水依照次序先后排出来,反映溫度为室内温度。试验设备选用PLC自动控制系统。

  1.2 打疫苗淤泥

  试验打疫苗淤泥源自广州某污水处理站二沉池的一般活性污泥法。打疫苗前往除淤泥表层残渣,将淤泥静放扔掉上清液后,剩余的溶缩淤泥闷曝48h,耗费淤泥中的有机化合物,打疫苗淤泥的MLSS为8973Mg/L,SVI为83%,取1.5L打疫苗淤泥倒进SBR管式反应器中,添加仿真模拟污水至3L,管式反应器中的MLSS为4484mg/L。

  1.3 仿真模拟污水成分

  试验自来水选用人力配水(各成份企业以mg/L计),以乙酸钠和葡萄糖水做为氮源,氯铵做为氮源,磷酸二氢钾为磷源,依据COD:N:P=100:5:1开展配制。渗水栽培基质分成两个阶段,第一阶段(第一天要第23天),以葡萄糖水为单一氮源,葡萄糖水2000,第二阶段(第24天要试验完毕),以乙酸钠和葡萄糖水做为氮源,在其中乙酸钠1280,葡萄糖水1000。别的成份都同样,包含NH5Cl382,K2HPO448,MgSO4-7H2O120,CaCl-2H2O160,FeSO4-7H2O80,NaHCO3400,特异性黑KN-B染剂20。每升水里添加0.8米L的营养元素水溶液,营养元素成份为院ZnSO4-7H2O120,CuSO4-5H2O30,KI180,MnCl2-4H2O120,CoCl2-6H2O150,H3BO4150。渗水COD1704~2310mg/L、NH4 -N85.2~114.8米g/L、TP12.94~16.3Mg/L、pH7.0~7.5。

  1.4 剖析新项目与检验方式

  试验中水体测量均选用国家行业标准方式,在其中NH4 -N测量选用水杨酸钠实验试剂法,COD测量选用重铬酸钾法,TP用hach光度法,pH选用携带式pH计(PJBJ-260,上海雷磁企业)测量,淤泥外部经济构造选用扫描仪透射电镜观察(S-3000N,Hitachi企业)。

  1.5 根据Illumina服务平台的16SrDNA宏基因组测序

  1.5.1 淤泥微生物菌种选择与制取

  各自选择系统软件中好氧颗粒污泥一部分瓦解期(第115天)和顆粒修补中后期(第128天之后)的淤泥开展科学研究,淤泥试品的制取方式为院2个试品均出自系统软件中的混和淤泥,在3000r/min标准下抽滤3min,除去上清液,取溶缩淤泥五十米L,预留。

  1.5.2 转录组测序方式

  将收集的微生物菌种试品,送至检测中心(广州市锐博生物高新科技有限责任公司)开展16SrDNA宏基因组测序。

  二、結果和探讨

  2.1 好氧颗粒污泥颗粒化

  本试验在仿真模拟污水中国共产党运作144d,全部试验全过程分成第玉环节训化期(第一天要第48天),第域环节稳定型(第49天要第113天),第芋环节瓦解期(第114天要第125天)与第郁环节修补期(第126天要第144天)4个环节。图1是用数码照相机拍攝的颗粒污泥不一样阶段的形状特点。

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  在训化期的第一天要第23天,选用葡萄糖水为单一氮源,系统软件中有很多的絮状菌繁育,而且造成一部分大而松散的颗粒污泥,但该淤泥构造不稳定,在高剪切应力功效下被粉碎成絮状物,然后絮状菌以顆粒残片方法粘附产生地基沉降能力差的产甲烷菌。这时,系统软件排淤量大,造成 污泥沉降比降低,为为了确保的运作平稳,将一部分排出来的淤泥开展流回。第24天要试验完毕,渗水栽培基质改成混和氮源,据J.H.Tay等科学研究,由葡萄糖水塑造的颗粒污泥以絮状菌为主导,由乙酸钠塑造的颗粒污泥以链球菌为主导。为使颗粒污泥越来越密实度,第24天要试验完毕选用乙酸钠和葡萄糖水联培,造成管理体系中的絮状菌降低,颗粒污泥慢慢越来越密实度。从第49天逐渐,系统软件中逐渐出現灰黑色、粒度2~5毫米的标准密实度顆粒,水处理实际效果平稳,即觉得好氧颗粒污泥进到平稳塑造期。经平稳运作113d后,一部分顆粒有瓦解状况,根据逐渐排出来瓦解淤泥,微生物菌种又以粉碎顆粒为关键集聚形成新顆粒(第郁环节修补期),说明好氧颗粒污泥有自修补发展潜力。

  2.2 好氧颗粒污泥的外部经济构造

  还对好氧颗粒污泥的外部经济构造开展了观查。能够见到,稳定型的颗粒污泥轮廊清楚,构造详细但比较松散,此外颗粒污泥表层间隙很大,有机化合物和染剂可根据这种孔眼进到AGS內部,根据孔隙度开展化学物质互换,进而保持好氧颗粒污泥的平稳构造。另外在低倍的透射电镜下,观查到微生物菌种的集聚情况,关键以链球菌为主导,絮状菌盘绕在顆粒中组成框架。试验证实,用乙酸钠和葡萄糖水联培的好氧颗粒污泥,防止了絮状菌的很多繁育,进而使顆粒构造更平稳。

  2.3 废水处理中水处理实际效果

  废水处理中水体运作状况如图2所显示,全部全过程分成4个环节。

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  由图2可看得出,第玉环节水体起伏很大。淤泥处在打疫苗前期,微生物菌种量较高,对COD的除去实际效果显著,第18天时,因为絮状顆粒扩大后粉碎,导致出水出水SS提高,COD污泥负荷降低,系统软件中NH4 -N的除去能力有限,在第一天要第18天,因为自繁菌与异养菌存有栽培基质竞争关系,异养菌在栽培基质充裕的标准下占有优点,自繁菌对高锰酸盐指数的溶解慢慢减少,NH4 -N的污泥负荷慢慢降低,出水里TP浓度值由3.548米g/L慢慢降低到0.54毫克/L,训化期的顆粒构造不稳定,因而废水处理中饱和度的除去起伏很大。第42天要第44天和,系统软件中pH上升到8.74,且有很多小泡沫塑料浮在表层,造成 出水出水COD由170.67mg/L升高到621.5mg/L,很有可能因为水解酸化池过大毁坏了系统软件中CO2-CO32-缓存均衡管理体系,CO2逸出促使pH上升,对COD的溶解导致冲击性,而对NH4 -N和TP的危害较小。

  第域环节好氧颗粒污泥形状构造详细,水处理实际效果相对稳定。顆粒表层集聚生长发育好氧微生物菌种,顆粒內部的氧气不足/厌氧发酵自然环境为脱氮除磷出示资源优势,COD的均值污泥负荷为92.53%,NH4 -N的均值污泥负荷做到56.65%,TP的最大污泥负荷做到98.62%,均值污泥负荷为95.12%,饱和度较大 的污泥负荷做到82.92%,均值污泥负荷为69.03%。本科学研究中COD的污泥负荷高过R.D.G.Franca等的科学研究結果,该科学研究在6小时的厌氧发酵-好氧循环系统下,COD的污泥负荷为80%~90%,且证实了染剂的存有以及潜在性的有害的正中间物质,不容易对碳底物的摄入造成不良影响。M.Sarvajith等也得到相近的结果,好氧颗粒污泥上的微生物全过程(C,N和P的除去)不会受到偶氮染料负载的危害。好氧颗粒污泥存有好氧、氧气不足、厌氧发酵区,能够在一个系统软件中对废水处理开展合理溶解。本实验中管式反应器的水解酸化池系统软件归属于上向流,顆粒在管式反应器底端会慢慢堆积,产生部分厌氧发酵区使淤泥脆化,在第75天要第五十天这段时间,根据排出来管式反应器底端堆积淤泥,系统软件中微生物菌种量少,COD、NH4 -N和TP的除去遭受一定的危害,在其中TP的污泥负荷起伏较大 ,最少为82.26%,很有可能因为排出来的淤泥中带去一部分聚磷菌,施展水TP的浓度值上升,污泥负荷降低。

  第芋环节,因为顆粒粒度扩大,顆粒內部会因为对流传热遇阻造成一个厌氧发酵的关键,进而造成 颗粒污泥瓦解。从总体运作发展趋势上看,瓦解期对系统COD和NH4 -N的溶解危害较小,出水出水COD保持在106.33~212.67mg/L,出水里NH4 -N从40mg/L上升到46.25mg/L,而在好氧的反映系统软件中,顆粒內部的厌氧发酵自然环境被毁坏,TP和染剂的饱和度树脂吸附状况显著受到损伤,TP污泥负荷从97.08%降低到90.73%,饱和度的污泥负荷由82.92%降为60.80%。

  第Ⅳ环节,微生物菌种以瓦解淤泥为支撑架,重新聚合形成了新顆粒。对系统COD、NH4 -N、TP、饱和度的均值污泥负荷各自为院92.59%、61.58%、96.77%、74.49%。这一結果反映好氧颗粒污泥法对印染废水平稳除去的技术性优点。

  2.4 微生物菌种有益菌的宏基因组16SrDNA转录组测序剖析

  2.4.1 微生物菌种Alpha多元性剖析

  Alpha多元性是用以剖析试品内的微生物菌种生态系统多元性。Alpha多元性有多种多样考量指标值,如Chao1、Shannon、Simpson等,这种指数值标值越大,说明种群进化速率越大。一般用稀释液曲线图来点评转录组测序量是不是足够遮盖全部种群,并间接性体现试品中种群的丰富多彩水平。当曲线图趋向轻缓或是做到减肥瓶颈期的时候觉得测序深度已基础遮盖试品中的全部种群。

  本科学研究选择两个淤泥试品,各自为系统软件运作第115天(2号)和第128天(2号)的淤泥,意味着着瓦解期与顆粒修补期。微生物菌种Alpha多元性有关的各类指标值如表1所显示。

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  数据显示本科学研究中试品曲线图基础趋向轻缓,转录组测序結果占全部基因的99%,试品覆盖率高,证实试品转录组测序量基础可以体现出试品的种群进化速率。试品2即修补期顆粒的各类指数值都小于瓦解期的试品1,表明好氧颗粒污泥经瓦解修补后,种群的多元性降低。

  2.4.2 微生物菌种群落结构特点

  对宏基因组16SrDNA编码序列在微生物菌种门归类方面上的核对剖析,发觉在仿真模拟废水处理塑造的好氧颗粒污泥系统软件中,微生物菌种有益菌构造较为单一,但各种群的进化速率较高,聚集的优点有益菌系统对运作具有了关键的功效。在2个淤泥试品中,除2.5%的未鉴别菌苗外,微生物菌种共检验出19种菌门,瓦解期时种群进化速率超过1%的菌门有7种,包含形变菌门Proteobacteria(81.19%)、拟杆菌门Bacteroidetes(9.63%)、厚壁菌门Firmicutes(2.08%)、疣微菌门Verrucomicrobia(1.98%)、TM7(1.31%)、芽孢杆菌门Actinobacteria(1.18%)、绿弯菌门Chloroflexi(1%)。在其中沙门菌Proteobacteria、拟杆菌Bacteroidetes和厚壁菌门Firmicutes,是偶氮染料中普遍的微生物菌种。沙门菌门Proteobacteria为系统软件中的较大优势菌门,Y.M.Kolekar等科学研究表明α-,β-和γ-proteobacterial有益菌参加偶氮染料褪色。颗粒污泥修补后,微生物菌种有益菌产生很大的转变,种群进化速率超过1%的菌门有2种,沙门菌Proteo-bacteria(90.83%)进化速率比瓦解阶段提升 了9.64%,而拟杆菌Bacteroidetes(5.99%)相对性瓦解期降低了3.64%,说明形变菌门Proteobacteria对顆粒可靠性有关键实际意义。次之,TM7在淤泥瓦解时进化速率为1.31%,而在顆粒修补后这一菌门消退,P.Hugenholtz等研究发现,TM7会造成污泥负荷,因而本科学研究中颗粒污泥瓦解很有可能与TM7菌门相关。

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  从微生物菌种的属归类水准开展剖析,結果如表2所显示。在属归类水准上瓦解期淤泥与顆粒修补中后期的淤泥存有明显差别,形变菌门Proteobacteria的琢proteobacteria纲属下红螺菌科Rhodospirillaceae的Magnetospirillum菌属为系统软件的较大优势菌属。BinHou等科学研究表明,红螺菌科Rhodospirillaceae参加偶氮染料的褪色与生物转化,在本科学研究中,红螺菌科的相对丰度远超科学研究中的总数,相对丰度从46.36%提高到72.92%,表明瓦解顆粒修补后,对废水处理中有机化合物和饱和度的除去有优良的实际效果,COD和饱和度的均值污泥负荷各自为92.59%和74.49%。在瓦解期系统软件中的脱氮除磷作用关键由Dechloromonas和Acinetobacter进行,这二种菌的相对丰度各自为9.59%和2.37%,李宗镔等研究表明,在较高的有机化学负载[>0.91kg/(m3?d)]标准下有益于絮状病菌Acinetobacter的生长发育。伴随着顆粒慢慢修补,Dechloromonas和Acinetobacter有益菌降低,而β-proteobacteria纲中的红环菌科Rhodocyclaceae的KD1-23型菌属在顆粒修补后相对丰度从0.06%提高到2.69%,有益菌构造发生了转变。

  三、结果

  (1)好氧颗粒污泥于第49天在仿真模拟废水处理中训化取得成功,3kg/(m3?d)标准下塑造的颗粒污泥粒度很大(2~5毫米),长期运作会使顆粒产生瓦解,但好氧颗粒污泥主要表现源于修补发展潜力。

  (2)该管理体系的COD、高锰酸盐指数、总磷、饱和度的均值污泥负荷各自为92.53%、56.65%、95.12%、69.03%,好氧颗粒污泥能在一个淤泥系统软件中,对废水处理开展合理溶解。

  (3)本科学研究中的微生物菌种优点菌门是形变菌门Proteobacteria,在其中α-Proteobacteria纲中的磁螺菌属Magnetospirillum对染剂溶解和COD除去具有了关键的功效。(来源于:西安建筑科技学院自然环境与市政工程工程学校,大西北水源与自然环境绿色生态国家教育部重点实验室;广州市中科院沈阳市自动化技术研究室分所;广东轻工岗位技术学校生态环境保护技术学校;新疆大学工程建筑工程学校)

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作者: 三六五环保公司

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