高效微生物菌剂在污水处理厂的应用

段超杰 郭长伟 李广梁

(1.许昌市公用事业监管服务中心 河南许昌 461000;2.许昌市天博生物科技有限公司 河南许昌 461000)

自然界中的微生物有许多种,目前已经确定的微生物种类有10万种之多,而这仅不超过自然界微生物种类的10%。常见的用于废水处理的微生物主要有以下几中:假单胞菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属、不动杆菌属、黄单胞菌。环保微生物菌剂是指一种或多种从自然界分离纯化,通过自然或人工选育(未经基因改造)所获得微生物菌种(株)所组成的应用于生态环境保护和污染防治的微生物菌剂。环保微生物菌剂是指一种或多种从自然界分离纯化,通过自然或人工选育(未经基因改造)所获得微生物菌种(株)所组成的应用于生态环境保护和污染防治的微生物菌剂。目前在市面上的高效微生物菌种有很多种,也有很多地方的,甚至还有很多是引进外国技术改进的,这中间当然很多是真实的,效果也有好有坏。本文通过对国外某一高效生物菌种水处理系统的快速恢复作用和对氨氮的高效去除率,来介绍高效生物菌种在现代污水处理厂发挥的作用。

1 硝化与反硝化反应

1.1 硝化和反硝化作用

硝化作用是指在有氧条件下,经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用,将氨转化成硝酸的过程。把氨氧化成亚硝酸的代表性细菌有亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝酸叶菌属等;把亚硝酸氧化成硝酸的代表性细菌是硝化杆菌属、硝化球菌属等。本次实验所用的硝化细菌主要是从自然界精选分离、并经过人工培育的具有优良性能的亚硝化杆菌属和硝化杆菌属。硝化作用的重要性是产生氧化态的硝酸盐,硝化作用是一个产能过程,硝化细菌经过卡尔文循环和不完全三羧酸循环,利用CO2合成细胞物质。硝化作用分为两步:

2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+619KJ

2HNO2+O2→2HNO3+201KJ

反硝化作用是指在缺氧条件下,由异养微生物将亚硝态氮和硝态氮还原成气态氮、一氧化氮、氧化二氮的微生物过程。其微生物化学反应过程如下:

从硝化和反硝化反应的过程可以看出,通过硝化和反硝化作用把水中的氨氮最终转化成气态氮而得到去除。但是由于硝化细菌主要是从其氧化过程中获得生长所需要的能量,但其能量利用率不高,所以其生长比较缓慢,其平均代时(即细菌繁殖一代所需要的时间)在10小时以上。在废水处理过程中,一旦好氧处理系统遇到负荷冲击或者水力负荷超量或突发性的固体损失而导致硝化系统遭到损坏,则其恢复速度相当缓慢;这就需要一种外加的高效硝化菌来帮助其快速恢复硝化系统,使其出水能尽快达标排放。

表1

1.2 某高效硝化菌种介绍

对高效硝化菌种的介绍。1010高效菌种是由亚硝化单胞菌和硝化杆菌两种硝化菌株组成的液态混合物,该菌种适用于好氧处理系统。该菌种的主要优点有:能迅速从由有机物或抑制性冲击负荷、水力负荷超量或突发固体损失所导致的硝化作用混乱状态中恢复;能提高硝化效率,在运行系统中长期稳定地产生硝化作用;能提高废水处理系统的稳定性等等。

2 高效硝化菌种在现代污水处理厂的应用

2.1 平煤集团焦化废水处理

平煤集团焦化废水的处理工艺选择已经固化了的A2/O流程,已无法确保达标的稳定性和投资的经济性。集团不仅需要建立新的污水处理系列装置,旧装置也同样面临挖潜和升级。因此引进和选择一种新的技术成为解决平煤集团污水处理的一个关键需要。

根据平煤集团当时情况和双方商议结果,选定天宏焦化厂作为试点。天宏焦化厂原本通过一段好氧系统处理蒸氨后的废水,但氨氮去除效果不理想,如果采用生物增效技术快速将二段生化处理系统中的一条启动,可有效去除COD、氨氮和酚,实现节能减排的目标。

我工程师首先到现场了解情况,结合工厂废水的特点,制定了以下实施方案:

实验地点:平煤焦化厂污水处理站,二段生化处理系统中的一条。

实验目的:降低COD、氨氮直至达标;摸索出系统快速启动的最佳方案。

1)首先检查主题设备运行是否正常,准备实验过程中所需的各种化学药品;2)将实验用A/O系统按要求加入原水和一段好氧池混合液;3)加入适量葡萄糖、磷酸盐,闷曝两天(不进水);4)第三天开始使用生物增效技术快速培养活性污泥,并控制进水量和进水指标;5)待系统出水COD稳定后,开始采用生物增效技术启动硝化反应,在此期间需保证好氧池pH值及出水碱度在一定范围内;6)调整进水量、进水指标等至正常水平运行。

2.2 数据及结果分析:

根据实验方案,于4月14日新蒸氨设备投入使用后系统开始进水,于4月21日开始实施COD降解生物增效技术,快速培养活性污泥和去除COD。并在7月底系统出水COD稳定后,开始实施氨氮生物增效技术,实现硝化反应的快速启动和建立,达到去除氨氮的目的。

在实验过程中,系统进水包括蒸氨废水、回流上清液和配水三部分,因此系统实际去除COD总量远远高于监测数值。

2.3 效果之一:快速培养活性污泥、去除COD

由于4月份蒸氨设备刚投入使用,出水水质还不稳定,系统进水水量也不断调整,所以我们取5月1日之后的数据开始分析;另8月18日之后因系统设备(风机)故障,我们分析数据截至8月17日。

因系统进水中三部分水的配比根据实际运行情况在不断调整,我们在分析时取某一时间段的平均值作为依据(表1)。

2.4 分析

1)COD去除效果稳定; 从上表可以看出,在开工初期开始使用生物增效菌剂,好氧系统对COD的去除率逐步提高,6月份出水COD平均降至500 mg/L以下,系统启动两个月之后的稳定期内(7月和8月),出水COD稳定在300 mg/L以下。说明使用生物菌剂去除COD效果显著,且出水稳定。

2)系统抗冲击能力强; 实验过程中,由于是新系统调试,有些设备(如蒸氨设备)偶尔出现运行不稳定,导致进水高COD、高氨氮冲击,另外来水偶尔会受高温冲击(最高超过40℃),影响污泥活性。但从每日监测数据可以看出,系统能在短期内恢复到正常水平,说明采用生物技术能起到系统快速恢复的作用,同时提高系统的抗冲击力。

图1

表2

3)提高污泥性能; 采用生物增效技术后,加快了微生物的生长繁殖,污泥浓度快速提高,通过实验过程中在现场的观察,污泥的沉降性和絮凝性都明显改善。

2.5 效果之二:1010快速启动硝化反应

从7月23日开始采用生物增效菌剂快速启动硝化反应,8月17日之后由于系统设备(风机)故障,数据不纳入分析范围。实验启动前后(7月17日～8月17日)数据如图1:

2.6 分析

采用生物增效前后系统进出水氨氮和去除率对比:(单位:mg/L)(表2)

生物增效启动前(7月17日～7月22日),出水氨氮平均为61.2mg/L,系统对氨氮的去除率为29%;生物增效稳定期(7月28日～8月17日),出水氨氮平均降为8.3mg/L,系统对氨氮的去除率提高到86%。

1)硝化反应快速启动:从7月23日使用生物增效菌剂起,仅用5天时间便已建立起硝化系统,且硝化反应效果稳定,氨氮去除率高。说明采用生物增效技术能在短时间内建立起硝化系统。

2)系统抗冲击能力强:从数据可以看出,受外界因素影响,系统受到进水氨氮冲击(如8月7日缺氧池进水达92.2mg/L)或者高温(8月7日、13日水温达38℃)冲击,但第二天就能恢复至正常水平,并一直处于稳定状态,说明采用生物增效技术提高了系统应对高浓度、高温等外界不利因素的抗冲击能力。

3 结论

通过以上两次现场实验可以看出: 1高效生物菌种在污水处理厂有很广泛的应用,对由于水质水量不稳定或由于其他故障引起的水处理系统效率低下,出水不达标能够进行很好的修复,并且所用时间短,效果好,避免对企业造成较大的经济损失。2高效生物菌种能够快速恢复系统,并能够对某些超设计运行的的工程进行生物增效,提高系统去除效率,能够在不增加工艺的情况下,提高系统水力负荷。3高效生物菌种能够提高去除COD系统的抗冲击能力,以提高系统稳定性,并且能改善污泥活性,提高系统去除率。4高效生物菌种能够实现硝化反应的快速建立,提高硝化系统抗冲击能力,能使硝化系统快速从故障中恢复。

[1]罗娅君,赵仕林,朱明,周后珍,微生物在环境污染治理中的应用,四川环境2001年第20卷第3期.

[2]国家环保总局发布.环保用微生物菌剂环境安全评价导则.HJ/T415-2008.

[3]朱杰,付永胜.肉类加工废水生物脱氮工艺过程研究.四川,西南交通大学出版社,2007.

[4]郑平,冯孝善.废物生物处理.北京,高等教育出版社,2006.