大型5SL处理阿维菌素废水厌氧污泥颗粒化研究

第!卷第#期环境工程学报$%&’!!(%’#)**+年#月,-./0102%34/5&%67/8.4%/90/:5&7/;./004./;3;’)**+大型‘5SL处理阿维菌素废水厌氧污泥颗粒化研究李再兴!!)宋存义!杨景亮)郭建博)邢丽楠)!’北京科技大学土木与环境工程学院!北京!***#=#)’河北科技大学环境科学与工程学院!石家庄*C**!#$摘要采用大型SNU反应器处理阿维菌素废水!接种好氧絮状污泥!经过!#@M运行!成功实现了厌氧污泥颗粒化&通过调节反应器进水水质控制进水中阿维菌素浓度和长时间培养驯化!阿维菌素对厌氧消化的抑制影响基本消除&SNU反应器进水OI值^C%,AF##@*^!)!**9;hL%容积负荷达到!*?CH;,AFh9=.M!,AF去除率稳定在#Ca以上!出水,AF为!=*#^!D+*9;hL&关键词阿维菌素废水大型SNU废水处理污泥颗粒化中图分类号B+*=文献标识码文章编号!D+=E@!*#)**+$*#E**D)E*S0-18&,0C./-133*),-/)0$&,$,/)*3I.$a1‘5SL*)(0&*0*)0$,3)#*4(0$,%).0%)0*L.m5.Z./;!!)N%/;,3/T.!P5/;2./;&.5/;)Y3%2.5/K%)B./;L./5/)!’,.8.&5/M7/8.4%/90/:5&7/;./004./;NQ-%%&!S/.8041.:T%6NQ.0/Q05/MR0Q-/%&%;TU0.V./;!U0.V./;!***#=#)’NQ-%%&%6NQ.0/Q05/M7/;./004./;!I0K0.S/.8041.:T%6NQ.0/Q05/MR0Q-/%&%;T!N-.V.5e-35/;*C**!#$5+.0*)(0663&&E1Q5&0SNU100M./;[.:-5Q:.85:0M1&3M;0[51%O045:0M:%:405:580490Q:./60490/:5:.%/[51:0[5:04’R-0K.%405Q:%4[511:54:E3O13QQ01163&&T5/M:-01&3M;0[51Q%9O&0:0&T;45/3&5:0M56:04!#@M5T1’R-04013&:11.;/.6.0M:-5:’:-4%3;-Q%/:4%&&./;:-0Q%/Q0/:45:.%/%6$X./:-0./6&30/:KT5MV31:./;[51:0[5:04\35&.:T5/MQ3&:.85:./;:-05/504%K.Q1&3M;06%45&%/;:.90!:-0./-5K.:./;0660Q:%6580490Q:./%/5/504%K.QM.E;01:.%/[515&9%1:0&.9./5:0M’g-0/:-0OI85&30%6SNU./6&30/:[51^C!:-0./6&30/:,AF[040##@*^!)!**9;hL!:-08%&390:4.Q,AF&%5M./;45:0405Q-0M!*?CH;,AFh9=.M!:-0,AF409%85&45:0405Q-0M#Ca!:-0066&30/:,AF[040!=*#^!D+*9;hL’78%&*1.6580490Q:./[51:0[5:04#63&&E1Q5&0SNU#[51:0[5:04:405:90/:#1&3M;0;45/3&5:.%/资助项目!河北省科技厅科技攻关计划*D)+D+*C$#河北省高校重点学科建设项目收稿日期!)**D]!)]*!#修订日期!)**+]*C])作者简介!李再兴!@+=^$!男!讲师!博士!主要从事水污染防治和污水资源化技术研究&7E95.&’&.we5.Z./;_!D=’Q%9抗生素废水是一类成分复杂的高浓度有机废水!其中污染物主要是发酵残余营养物%代谢中间产物%残留的抗生素以及酸%碱%有机溶剂等!治理难度较大(!)&这类废水多采用厌氧E好氧生物处理组合工艺进行处理())!其中厌氧工艺以SNU反应器为主!而SNU反应器高效%稳定运行的关键在于反应器内形成的高活性颗粒污泥(=!)&在处理抗生素废水的SNU反应器内直接培养颗粒污泥具有一定的难度!目前尚未见成功报道(C!D)#现有厌氧反应器多为接种颗粒污泥!投资较大!而且接种的颗粒污泥由于不适应抗生素废水水质!容易出现解体现象!造成污泥流失严重!致使反应器难以稳定%高效运行&本研究以阿维菌素580490Q:./!简称$X$废水为研究对象!介绍了处理阿维菌素废水的大型SNU反应器的厌氧污泥颗粒化过程以及颗粒化过程中污泥特性变化情况!为处理抗生素废水工业化厌氧反应器处理的颗粒污泥培养提供技术参考&96试验材料与方法9’96试验装置试验采用C**9=中温上流式厌氧污泥床SNU$反应器!反应器直径@9!有效高度#9&9’6试验用水试验用水为某生物化工厂阿维菌素生产过程中排放的发酵滤液!其水质为’OI=?C^?C%,AF)+***^=)***9;hL%NN!C**^!#**9;hL%残留第#期李再兴等’大型SNU处理阿维菌素废水厌氧污泥颗粒化研究$X浓度!@C^)!C!;hL&9’=6接种污泥厌氧反应器接种污泥为城市污水处理厂好氧絮状污泥!接种量大于)C;$NNhL!污泥的最大比产甲烷速率为C+?=9L,Ih;$NN.M&9’6分析检测方法OI’OINE=型酸度计(+)#,AF’重铬酸钾法(+)#NN’重量法(+)#挥发性悬浮固体$NN$’重量法(+)#污泥形态’扫描电镜观察&6厌氧反应器污泥颗粒化过程厌氧反应器接种污泥后开始启动!污泥床由最初的松散状态形成絮体!至最后实现污泥全部颗粒化!共运行了!#@M&根据反应器运行过程中污泥形态的变化!运行过程可划分为个阶段&!$启动期启动期第!^运行日$的主要目的是对接种污泥进行驯化!使其尽快适应阿维菌素废水水质&随着接种污泥对废水水质的逐渐适应!通过逐步增加进水量提高反应器的容积负荷!对接种污泥可起到初步筛选作用&厌氧反应器的启动负荷为!H;,AFh9=.M!调节后反应器进水水质OI值为#?*^#?C!,AF浓度为=))*^!*9;hL&经过M的运行!运行负荷达到=?H;,AFh9=.M!,AF去除率达到+D?#a!出水水质稳定!说明接种污泥已经完全适应废水水质!可视为反应器启动成功&在启动期结束时!反应器中的污泥仍为絮体!其凝聚性能和沉降性能均有了明显的改善&在第*运行日!在反应器底部发现了少量颗粒!为结合比较松散的聚集体!颗粒粒径达到*?!^*?)99&与接种污泥相比!污泥结构已经有相当明显的变化!絮体表面丝状菌已经大量增殖&)$颗粒污泥出现期颗粒污泥出现期第C^@D运行日$的任务是加速污泥的增殖!促进反应器内的污泥床颗粒化&运行过程中!反应器的负荷提高视其运行效果而定!当,AF去除率大于#*a时!稳定运行=^CM!继续提高负荷!提高幅度为!H;,AFh9=.M&该阶段进水,AF浓度由*#*9;hL逐步增加到DCD9;hL!反应器容积负荷由=?)H;,AFh9=.M提高到C?!H;,AFh9=.M&到第D*运行日!颗粒污泥已经基本形成!絮状污泥明显减少!但颗粒污泥大小还不十分均匀!颗粒粒径已经达到*?D99!污泥结构还比较疏松!菌群结构已经发生变化!出现了短杆菌%球菌等!丝状菌较多!穿插缠绕着其他细菌&由于新生颗粒比重较大!保留在池底!絮状污泥因反应器逐步增大的上升流速和上升沼气的冲洗而流失%淘汰!反应器污泥浓度有所降低!但污泥活性大大提高!反应器运行效能却大大增加!可见污泥流失没有影响反应器的整体运行效果&到第@*运行日反应器底部污泥床已基本实现颗粒化!颗粒污泥结构致密!颗粒粒径已经达到!99!污泥表面微生物数量及种类均相当丰富!以丝状菌居多!少量短杆菌%球菌掺杂其间&=$颗粒污泥成熟期颗粒污泥成熟期第@+^!D=运行日$的任务是要实现反应器内的污泥全部颗粒化!使反应器达到较高的容积负荷率&反应器进水,AF浓度提高到DC*^!!!**9;hL!并通过逐渐增大反应器的进水量提高反应器运行负荷!负荷提高幅度控制在!H;,AFh9=.M左右&反应器容积负荷由?@H;,AFh9=.M提高到@?#H;,AFh9=.M&随着颗粒污泥的逐步成熟!反应器逐步实现高效%稳定运行!反应器内污泥床下层颗粒污泥粒径增大!中层污泥颗粒化!上层污泥为絮状污泥和小粒径颗粒污泥的混合层&到第!)*运行日污泥!颗粒污泥粒径已经达到!^!?C99!污泥表面绝大多数产甲烷丝状菌为主!仅能看到极少量短杆菌%球菌&到第!D*运行日!整个反应器的污泥床已经全部实现颗粒化!颗粒污泥已经完全成熟!颗粒污泥外表光滑!结构紧密!颗粒粒径!^)99!通过电镜扫描观察!颗粒表面主要为丝状菌和杆状菌和少量球状菌!菌体排列紧密!丝状菌对颗粒的形成起到了较好缠绕和坚固作用&$稳定运行期稳定运行期第!D^!#@运行日$控制进水浓度和反应器负荷稳定运行一段时间!考察系统的稳定性&经过)CM的稳定运行!结果表明’当反应器进水,AF浓度为##@*^!)!**9;hL!反应器的运行负荷可达到!*?CH;,AFh9=.M!,AF去除率稳定在#Da以上!出水,AF浓度为!=*#^!D+*9;hL&此阶段颗粒污泥完全成熟!表现出了较高的生物活性和沉降性能&成熟颗粒污泥以灰黑色居多!绝大部分呈球状或椭球状!表面光滑!质软!有一定=D环境工程学报第!卷的韧性和粘性!颗粒粒径在!^)?C99之间!比重!?*#);hQ9=!平均沉降速度DC?=9h-!最大比产甲烷速率为)@@9L,Ih;$NN.M&通过电镜观察!在颗粒污泥外部以丝状菌为主!内部球状菌居多!并有少量的短杆菌&整个试验期间厌氧反应器的运行情况见图!和图)&图!进水和出水,AF的关系G.;’!W0&5:.%/1-.OK0:[00/./6&30/:5/M066&30/:,AF图),AF去除率和容积负荷的关系G.;’)W0&5:.%/1-.OK0:[00/409%85&45:0%6,AF5/M%4;5/.Q&%5M45:0=6结果分析=P96废水中残留5[M浓度对污泥颗粒化的影响笔者研究了$X对厌氧消化抑制影响(#)!结果表明’当阿维菌素浓度分别为)C!;hL%C*!;hL%!**!;hL时!对厌氧消化分别表现出轻度抑制%明显抑制和严重抑制作用&而实际废水中残留的$X浓度为)**!;hL左右!可能会给废水的生化处理带来很大的难度&在反应期启动阶段!通过调节厌氧反应器进水水质!进水中$X浓度降低到!C^)*!;hL!但$X仍对厌氧消化表现出一定的抑制影响&经过长达*多M的培养驯化!厌氧微生物才对$X的抑制影响有了较好的承受能力!对污泥颗粒化造成了一定的影响&在稳定运行期对$X含量进行了检测!厌氧进水中$X浓度为C*^@C!;hL!出水$X浓度为C^#!;hL&可见!通过控制进水中$X浓度和对污泥的长时间培养驯化!反应器能够正常%高效运行!说明$X的基质抑制影响基本消除!与笔者厌氧消化小试研究结果一致(@)&=’6容积负荷对污泥颗粒化的影响由图)运行结果可以看出!随着污泥颗粒化进程的加快!微生物的活性大大提高!微生物群体分布更为合理!主要表现在反应器每次以!H;,AFh9=.M左右提高运行负荷!系统能保持较强的耐冲击性和相对稳定的去除率&当颗粒污泥成熟后!有机负荷的改变对反应器的去除效率影响不大!,AF的去除率保持在#Ca以上&试验期间!在第!+#%!#运行日进行了)次冲击负荷试验!负荷分别提高到!=?H;,AFh9=.M和!?=H;,AFh9=.M!均未对净化效果产生明显影响!反应器耐冲击负荷能力强&=’=6水力停留时间对污泥颗粒化的影响污泥颗粒化过程中IWR与,AF去除率关系见图=&图=IWR与,AF去除率的关系G.;’=W0&5:.%/1-.OK0:[00/IWR5/M,AF409%85&45:0启动阶段负荷提高的方式是在逐步提高进水浓度的同时!靠逐步增大进水量来实现!即缩短水力停留时间IWR$