牛櫻¹，陳季華²
（1.廣州市政工程設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060；2.東華大學(xué)，上海200051）

　　摘　要：采用兼氧—好氧工藝對(duì)香料廢水進(jìn)行處理，研究水力停留時(shí)間、進(jìn)水濃度、有機(jī)負(fù)荷對(duì)處理效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫下，經(jīng)過(guò)兼氧一好氧處理后，出水CODcr濃度為150mg/L，BOD₅為25mg/L，色度降解到64倍，去除率分別達(dá)到97％，99.2％和99.7％。
　　關(guān)鍵詞：香料廢水；廢水處理；兼氧；好氧；氧化溝；生物接觸氧化
　　中圖分類號(hào)：X703.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009－2455 （2002）0－0027－03

Experimental Studay on the Treatment of Perfume Wastewater with Facultaive-Aerobic Process
NIU Ying1, CHEN Ji-hua2
(1. Guangzhou Municipal Engineering Dsign and Research Institute, Guangzhou 510060, China; 2. Donghua University, Shangai 20051, China)

　　Abstract:Perfume wastewater was treated with facultative-aerobic process. Factors that influence treatment efficiency such as water retention time, pollutant concentrations of influent and loading of organic substances were studied. The results show that COD is 150mg/L, BOD₅ is 25mg/L and color index is 64 after facultativeaerobic treatment at room temperature. The removal efficiency is 97%, 99.2% and 99.7% respecively.
　　Key words:perfume wastewater; wastewater treatment; facultative; aerobic; oxidation ditch; biological contact oxidation

　　兼氧—好氧組合處理工藝是近幾年來(lái)發(fā)展的新工藝。本文應(yīng)用兼氧—好氧工藝處理香料廢水，對(duì)其凈化功能及運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)方法

1.1 廢水水質(zhì)
　　本研究所用的香料廢水取自某香料廠，該廠主要以愈創(chuàng)木酚，對(duì)亞硝基—N，N—二甲基苯胺和甲醛縮合的方法生產(chǎn)香蘭素，由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)生廢水濃度高，且含有苯胺、硝基苯等難降解物質(zhì)。其水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì) pH 色度/×10⁴倍 SS/（mg.L^-1) NH₃-N/（mg.L^-1) CODcr/（mg.L^-1) BOD₅/（mg.L^-1) ＜1 2-3 ＜200 100-150 9000-20000 1800-4500

1.2 試驗(yàn)流程與裝置
　　試驗(yàn)流程裝置如圖1所示。

　　試驗(yàn)中兼氧反應(yīng)器采用上流式兼氧濾池，內(nèi)掛盾式纖維填料，填料的比表面積為2472m2/m³，底部設(shè)有漿板式攪拌器，緩慢攪拌，在溶解氧小于0.5mg/L的同時(shí)保證水質(zhì)均勻。二級(jí)好氧工藝采用氧化溝與生物接觸氧化池相結(jié)合的工藝，已達(dá)到深度處理的目的。最終處理出水部分回流，以降低進(jìn)水濃度，減輕兼氧反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷。沉淀池中的污泥回流到兼氧反應(yīng)池中進(jìn)行水解酸化，可減少剩余污泥量。

2 生物膜的培養(yǎng)與馴化

2.1 兼氧反應(yīng)器的污泥接種與馴化方法
　　兼氧池中的菌種主要以兼性的水解菌和產(chǎn)酸菌為主，接種污泥取自上海某乳品廠的消化污泥與被單廠的厭氧污泥。兩種污泥混合后，向兼氧池中加人50L混合污泥作為菌種，其污泥濃度為38g/L。馴化時(shí)采用間歇進(jìn)水，每24h加入8L1：5稀釋的香料廢水，同時(shí)配置一定濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽，以利于微生物的生長(zhǎng)。在兼氧池的底部慢速均勻攪拌，使廢水和污泥能夠充分混合。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，保持水中溶解氧的濃度在0－0.5mg/L左右。兩個(gè)月后，在填料上可看到結(jié)構(gòu)較為密實(shí)的生物膜，鏡檢可看到較為明顯的菌膠團(tuán)附著在填料上。反應(yīng)器中一部分污泥上浮形成一層高濃度的泥層覆蓋，自然隔絕空氣，溶解氧含量基本為0mg/L。
2.2 好氧池的污泥接種與馴化方法
　　實(shí)驗(yàn)中的菌種取自上海市某污水廠曝氣池的回流污泥，接種污泥濃度為18g/L，接種量為40L。在培養(yǎng)馴化期間，進(jìn)水先采用1：5比例稀釋的厭氧出水，并加入一定量的葡萄糖、淀粉和磷酸二氫鉀，保證配水中的w（BOD5）：w（N）：w（P）=100：5：1，以滿足微生物的生長(zhǎng)，使反應(yīng)器盡快啟動(dòng)。馴化期間每24 h換30L水，逐漸減少葡萄糖和淀粉的投加量，并在配水中逐步提高厭氧出水的比例，直至進(jìn)水CODcr為1500mg/L左右。
　　運(yùn)行兩周后，填料上可觀察到灰黑色的生物膜，鏡檢發(fā)現(xiàn)較為明顯的菌膠團(tuán)，有活躍的原生動(dòng)物，主要是鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)等。此后改為動(dòng)態(tài)培養(yǎng)，兩周后，污泥呈灰褐色，結(jié)構(gòu)較為密實(shí)，鏡檢可見(jiàn)到少量的后生動(dòng)物，主要是線蟲(chóng)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 兼氧反應(yīng)器處理效果的研究
3.1.1 水力停留時(shí)間對(duì)處理效率的影響
　　水力停留時(shí)間（HRT）主要取決于廢水的性質(zhì)，其生物降解的難易程度不同，所需的時(shí)間也不同[1]。香料廢水的水質(zhì)比較復(fù)雜，有機(jī)物的各種鍵斷裂所需的時(shí)間不同，例如雙鍵的斷裂時(shí)間就大于甲醇的降解時(shí)間。從香料廢水進(jìn)行馴化實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果來(lái)看，廢水在該反應(yīng)器的水力停留時(shí)間應(yīng)大于24h。為了求得合理的停留時(shí)間，進(jìn)行了5種不同停留時(shí)間的試驗(yàn)，分別按36h、48h、60 h、72h、和96h運(yùn)行，每個(gè)工況進(jìn)行10d，得出出水水質(zhì)與HRT的關(guān)系，如圖2所示。

　　圖2中可以看出當(dāng) HRT小于60h時(shí)，CODcr去除率隨HRT的增加而顯著增加，但當(dāng)HRT大于72h時(shí)變化不大，即使大幅增加HRT，CODcr去除率的提高也不明顯。如果停留時(shí)間小于36h，凈化效果較差，這是由于在水解酸化階段主要是大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶的作用下分解成小分子有機(jī)污染物，污染物只是在形式上發(fā)生了變化，而在數(shù)量上的變化較小。因此系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，兼氧反應(yīng)器的停留時(shí)間控制在48h。
3.1.2 負(fù)荷對(duì)處理效果的影響
　　有機(jī)負(fù)荷是反映兼氧反應(yīng)器效能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，試驗(yàn)中綜合水力停留時(shí)間和進(jìn)水濃度的影響，就不同有機(jī)負(fù)荷對(duì)兼氧反應(yīng)器對(duì)CODcr的去除率和出水水質(zhì)的影響進(jìn)行了研究。
　　從圖3、圖4可以發(fā)現(xiàn)，隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，CODcr去除率也隨之增加，當(dāng)容積負(fù)荷為0.75kg［CODcr］/（m³·d）、污泥負(fù)荷為0.18kg［CODcr］/（kg［VSS］·d）時(shí)，CODcr的去除率可達(dá)70％。但當(dāng)超過(guò)一定的限度時(shí)，降解效果會(huì)大幅下降，說(shuō)明了兼氧工藝有著較好的抗負(fù)荷能力，因?yàn)殡S著有機(jī)負(fù)荷的升高，水力停留時(shí)間的逐漸縮短，導(dǎo)致反應(yīng)器中上升流速加大，使污泥和有機(jī)物能充分混合和接觸，改善了水力條件，提高CODcr去除率。但當(dāng)超過(guò)其極限時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重破壞微生物的降解機(jī)能，甚至?xí)?dǎo)致污泥腐化解體[2]。因此，保持較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間和較低的有機(jī)負(fù)荷有利于提高香料廢水的兼氧處理效果。

3.2 厭氧出水水質(zhì)對(duì)好氧處理系統(tǒng)處理效率的影響
　　由于香料廢水水質(zhì)水量變化大，廢水通過(guò)兼氧反應(yīng)器后，出水水質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)。從圖5可以看出，氧化溝和生物接觸氧化池組成的二級(jí)好氧處理系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的能力很強(qiáng)，在正常運(yùn)行時(shí)厭氧出水CODcr在 1000－1200mg/L，BOD5在250－350mg/L之間，通過(guò)好氧處理后，出水CODcr可在120－180mg/L，BOD₅在20－30mg/L之間，去除率為85％－90％，隨著進(jìn)水濃度的逐漸提高，其出水水質(zhì)基本保持穩(wěn)定，去除率有所提高。當(dāng)厭氧出水CODcr的濃度上升為2000mg/L以上時(shí)，CODcr的去除率仍可達(dá)70％－75％。說(shuō)明整個(gè)好氧處理系統(tǒng)具有很高的操作彈性。

3.3 色度的去除
　　香料廢水的原水色度極高，混合液的色度達(dá)3×10⁴倍左右，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)兼氧—好氧工藝處理后，色度的去除率達(dá)99％以上，特別是廢水通過(guò)兼氧反應(yīng)器后，色度的去除率達(dá)96％以上。在兼氧或厭氧條件下，色度的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于好氧條件下的色度去除率，這可能是由于厭氧代謝中特殊的先還原后氧化的反應(yīng)，使發(fā)色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而利于脫色降解^[3]，在一般的好氧生物處理中，氧化代謝處于主導(dǎo)地位，而某些發(fā)色基團(tuán)對(duì)氧化作用具有較強(qiáng)的抵抗能力，所以在好氧條件下色度去除率要小于厭氧條件下的去除率，厭氧出水中未能脫去的發(fā)色基團(tuán)在后續(xù)好氧處理中的氧化溝中厭氧段可進(jìn)一步去除。
3.4 運(yùn)行結(jié)果
　　試驗(yàn)經(jīng)兩個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行后可以發(fā)現(xiàn)，香料廢水采用兼氧-好氧工藝處理后，降解效果明顯，出水大部分指標(biāo)可達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978－1996）。處理效果見(jiàn)表2。

表2 兼氧—好氧工敢處理香料廢水試驗(yàn)結(jié)果 色度/倍 SS/（mg.L^-1) NH₃-N（mg.L^-1) CODcr/（mg.L^-1) BOD₅/（mg.L^-1) 進(jìn)水濃度 2×10⁴-3×10⁴ ＜200 100-150 9000-20000 1800-4500 出水濃度 64-128 30 65 120-150 20-30

4 結(jié)論

　　①采用兼氧一兩級(jí)好氧工藝處理后，香料廢水中有機(jī)物得到了有效的降解，從出水上看，CODcr濃度為150mg/L，BOD5為25 mg/L，色度降解到64倍，去除率分別達(dá)到97％，99.2％和99.7％。
　?、谠诩嫜趸騾捬鯒l件下，色度的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于好氧條件下的色度去除率，香料廢水通過(guò)兼氧反應(yīng)器后，色度的去除率可達(dá)96％以上。
　　③兼氧-好氧工藝處理香料廢水充分發(fā)揮厭氧、兼氧和好氧微生物各自的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合厭氧處理和好氧處理兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種高效率、低能耗、運(yùn)行管理方便、經(jīng)濟(jì)可行的生物處理方法。處理類似香料廢水這樣的高濃度有機(jī)廢液，兼氧—好氧工藝具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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　　[3] Benitez.F J.Aerobic and anaerobic purification of wine distillery wast6water in batch reactors[J] .Chemical Engineering and Technology,1999，(2)：165—172.

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　　作者簡(jiǎn)介：牛櫻（1974—），女，助理工程師，碩士，研究污水處理。