生物菌群强化法处理高浓度树脂废水的研究

（1天津市工业微生物研究所有限公司；2天津实发中科百奥工业生物技术有限公司3天津市工业微生物工程技术中心；4天津市工业微生物企业重点实验室5天津量信检验认证技术有限公司 天津 300462）

随着我国经济和生活水平的迅猛发展，树脂的需求呈现持续增长的趋势，特别是在复合材料，涂料，建筑等行业的应用［1-2］。树脂种类繁多，其生产废水成分更为复杂，是一种高毒性、高有机污染物含量，具有强刺激性气味的酸性难降解有机工业废水，对微生物有较大的毒害作用［3-4］。目前，树脂混合废水主要采用传统活性污泥处理工艺，在实际应用中存在水停留时间长，工艺流程长，抗冲击能力差和易受有毒污染物抑制的不足［5-6］。

生物菌群强化技术相对传统活性污泥工艺，具有缩短水停留时间，提高降解效率的特点［7］；相对单菌种筛选的生物强化技术，可以保持特定微生物在一个统一体中互相促进，共同组成一个复杂而稳定的具有多元功能的微生物生态系统，具有提高抗冲击能力，降低有毒污染物的抑制作用［8］。在利用生物菌群强化技术处理工业废水方面的研究较少，尤其是成分复杂的树脂废水。本文选择以天津某树脂企业的生产废水为研究对象，采用生物菌群强化技术对该废水进行处理研究。

1 材料与方法

1.1 试验装置

试验装置［9］设置为2组，均采用有机玻璃材质，规格完全相同。其中，缺氧反应器容积为2.5L，好氧反应器容积为3L，沉淀池容积为6L。将2套试验装置分别编号为A用作试验对照和B用作试验。试验装置如图1所示。

图1 试验装置示意图

1.2 试验用水及接种污泥

本课题的废水来自天津某树脂企业的生产废水，接种的厌氧污泥和好氧污泥分别来自该企业污水处理相应构筑物中的活性污泥。水质参数见表1。

表1 水质参数表

1.3 试验仪器

AE200分析天平（METTLER TOLEDO），5B-3C COD 快速测定仪（连华），5B-1多参数消解仪（连华），U-3010可见紫外分光光度计（日立），PHB-4酸度计（雷磁），HQ30d便携式溶解氧测定仪（哈希）。

1.4 试验方法

（1）菌群的增殖培养。配制增殖培养基（每升含蛋白胨10g，酵母粉 5g，氯化钠 10g，pH=7.0，且培养基不经灭菌），调节pH近中性，直接分装于250ml锥形瓶，增殖好氧菌群时，每瓶装100mL；增殖兼氧菌群时，每瓶装200mL。将5%的活性污泥接入增殖培养基中，在32℃条件下，好氧菌群采用振荡培养，摇床转速150r/min；兼氧菌群采用静置培养，定时摇动，培养时间24h。将培养液在10000r/15min条件下离心，得到菌体备用。

（2）菌群的驯化筛选。配制驯化筛选培养基（稀释树脂废水使COD浓度为2000mg/L作为筛选培养基），分装于锥形瓶中，接入菌群增殖培养收集的菌体。好氧菌群和厌氧菌群的培养方法与菌群增殖培养时相同，培养结束后，逐步提高树脂废水COD浓度，并重复上述步骤，使菌群得到驯化。最后在10000r/15min条件下离心收集，得到驯化好的菌群。

（3）废水降解实验。废水经预处理之后，采用缺氧+好氧的生化处理工艺，并将驯化的菌群添加到缺氧和好氧反应器中，工艺流程图见图2所示。

图2 试验工艺流程图

采用A/O处理工艺，运行周期为9d，包括缺氧搅拌5天，好氧间歇曝气3d，沉淀1d，回流比120%。先将用于接种的活性污泥和树脂废水置于A和B试验装置中。通过冷却水循环器控制反应器中的水温，向2#反应器投加菌群菌体，菌体量约反应器废水体积的5%，在反应器运行期间，每天测定水质COD，并取少量污泥进行镜检。

1.5 分析方法

（1）COD 的测定。试验采用快速消解分光光度法［10］，每隔24h测定水质COD，并根据公式（1）计算COD的去除率。

式（1）中，W 为 CODcr的去除率（%），C0和 C1分别为处理前 CODcr（mg/L）。

（2）镜检。观察活性污泥增长情况，通过镜检观察菌胶团，游离细菌，原生动物（如钟虫）等，其种类、数量、丰度等变化可用以指示活性污泥性状［11］。

2 结果与讨论

利用天津某树脂企业的生产废水，该废水COD约为13000mg/L，研究A/O废水处理系统中通过添加生物菌群进行生物强化对COD去除效果的影响。

在运行周期为9d，其中缺氧搅拌5d，好氧间歇曝气3d，沉淀1d，回流比为120%的条件下运行A/O反应器，A组为对比参照组，B组为生物菌群强化组。结果如图3、图4所示。

2.1 生物菌群对COD去除效果的影响

图3 A/O系统出水COD随时间的变化

图4 A/O系统出水COD去除率随时间的变化

由图3可知，在缺氧反应阶段的1d内，出水COD迅速下降，去除率也随之升高。相较A组，去除率提高了13%。说明，在生物菌群加入初期，微生物数量突增，对水质有较好的处理效果，随着反应的进行，在1～3d时，去除率上升较缓慢，之后上升幅度略有提高。在好氧反应阶段，同样有类似现象，即去除率先大幅度上升，之后上升幅度变缓。但是B组的去除效果始终优于A组。经过1个周期的运行，A组出水COD由13000mg/L降至2089mg/L，去除率为77.5%，B组出水COD由13000mg/L降至428mg/L，去除率为96.9%。由此可知，经菌群生物强化后，COD的去除效果显著提高。

2.2 镜检

对反应器活性污泥进行镜检，放大倍数为10×40倍。如图5所示，B组污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密，相比之下，A组活性污泥中的菌胶团结构较散乱，絮粒较小，说明生物强化后的活性污泥具有更加良好的吸附和沉降性能。

3 结论

图 5 活性污泥镜检（×400）（a：A 组；b：B 组）

（1）在反应器运行期间，树脂废水未经强化的COD去除率为77.5%，经生物强化后COD去除率为96.9%，在生物强化后COD去除率明显得到了提高，提高了19.4%。

（2）在反应器运行期间，强化后的COD去除率始终高于未强化的，说明本方法筛选得到的生物菌群降解性较稳定，就处理效果而言，持续性较强。

（3）通过镜检观察，生物菌群的生物强化作用使污泥絮粒大、边缘清淅、结构更为紧密，具有良好的吸附和沉降性能。