高效微生物菌劑在污水處理廠的應(yīng)用

段超杰 郭長偉 李廣梁

(1.許昌市公用事業(yè)監(jiān)管服務(wù)中心 河南許昌 461000;2.許昌市天博生物科技有限公司 河南許昌 461000)

自然界中的微生物有許多種,目前已經(jīng)確定的微生物種類有10萬種之多,而這僅不超過自然界微生物種類的10%。常見的用于廢水處理的微生物主要有以下幾中:假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、不動桿菌屬、黃單胞菌。環(huán)保微生物菌劑是指一種或多種從自然界分離純化,通過自然或人工選育(未經(jīng)基因改造)所獲得微生物菌種(株)所組成的應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境保護和污染防治的微生物菌劑。環(huán)保微生物菌劑是指一種或多種從自然界分離純化,通過自然或人工選育(未經(jīng)基因改造)所獲得微生物菌種(株)所組成的應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境保護和污染防治的微生物菌劑。目前在市面上的高效微生物菌種有很多種,也有很多地方的,甚至還有很多是引進外國技術(shù)改進的,這中間當然很多是真實的,效果也有好有壞。本文通過對國外某一高效生物菌種水處理系統(tǒng)的快速恢復作用和對氨氮的高效去除率,來介紹高效生物菌種在現(xiàn)代污水處理廠發(fā)揮的作用。

1 硝化與反硝化反應(yīng)

1.1 硝化和反硝化作用

硝化作用是指在有氧條件下,經(jīng)亞硝酸細菌和硝酸細菌的作用,將氨轉(zhuǎn)化成硝酸的過程。把氨氧化成亞硝酸的代表性細菌有亞硝化單胞菌屬、亞硝化球菌屬、亞硝酸葉菌屬等;把亞硝酸氧化成硝酸的代表性細菌是硝化桿菌屬、硝化球菌屬等。本次實驗所用的硝化細菌主要是從自然界精選分離、并經(jīng)過人工培育的具有優(yōu)良性能的亞硝化桿菌屬和硝化桿菌屬。硝化作用的重要性是產(chǎn)生氧化態(tài)的硝酸鹽,硝化作用是一個產(chǎn)能過程,硝化細菌經(jīng)過卡爾文循環(huán)和不完全三羧酸循環(huán),利用CO2合成細胞物質(zhì)。硝化作用分為兩步:

2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+619KJ

2HNO2+O2→2HNO3+201KJ

反硝化作用是指在缺氧條件下,由異養(yǎng)微生物將亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮還原成氣態(tài)氮、一氧化氮、氧化二氮的微生物過程。其微生物化學反應(yīng)過程如下:

從硝化和反硝化反應(yīng)的過程可以看出,通過硝化和反硝化作用把水中的氨氮最終轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氮而得到去除。但是由于硝化細菌主要是從其氧化過程中獲得生長所需要的能量,但其能量利用率不高,所以其生長比較緩慢,其平均代時(即細菌繁殖一代所需要的時間)在10小時以上。在廢水處理過程中,一旦好氧處理系統(tǒng)遇到負荷沖擊或者水力負荷超量或突發(fā)性的固體損失而導致硝化系統(tǒng)遭到損壞,則其恢復速度相當緩慢;這就需要一種外加的高效硝化菌來幫助其快速恢復硝化系統(tǒng),使其出水能盡快達標排放。

表1

1.2 某高效硝化菌種介紹

對高效硝化菌種的介紹。1010高效菌種是由亞硝化單胞菌和硝化桿菌兩種硝化菌株組成的液態(tài)混合物,該菌種適用于好氧處理系統(tǒng)。該菌種的主要優(yōu)點有:能迅速從由有機物或抑制性沖擊負荷、水力負荷超量或突發(fā)固體損失所導致的硝化作用混亂狀態(tài)中恢復;能提高硝化效率,在運行系統(tǒng)中長期穩(wěn)定地產(chǎn)生硝化作用;能提高廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性等等。

2 高效硝化菌種在現(xiàn)代污水處理廠的應(yīng)用

2.1 平煤集團焦化廢水處理

平煤集團焦化廢水的處理工藝選擇已經(jīng)固化了的A2/O流程,已無法確保達標的穩(wěn)定性和投資的經(jīng)濟性。集團不僅需要建立新的污水處理系列裝置,舊裝置也同樣面臨挖潛和升級。因此引進和選擇一種新的技術(shù)成為解決平煤集團污水處理的一個關(guān)鍵需要。

根據(jù)平煤集團當時情況和雙方商議結(jié)果,選定天宏焦化廠作為試點。天宏焦化廠原本通過一段好氧系統(tǒng)處理蒸氨后的廢水,但氨氮去除效果不理想,如果采用生物增效技術(shù)快速將二段生化處理系統(tǒng)中的一條啟動,可有效去除COD、氨氮和酚,實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。

我工程師首先到現(xiàn)場了解情況,結(jié)合工廠廢水的特點,制定了以下實施方案:

實驗地點:平煤焦化廠污水處理站,二段生化處理系統(tǒng)中的一條。

實驗目的:降低COD、氨氮直至達標;摸索出系統(tǒng)快速啟動的最佳方案。

1)首先檢查主題設(shè)備運行是否正常,準備實驗過程中所需的各種化學藥品;2)將實驗用A/O系統(tǒng)按要求加入原水和一段好氧池混合液;3)加入適量葡萄糖、磷酸鹽,悶曝兩天(不進水);4)第三天開始使用生物增效技術(shù)快速培養(yǎng)活性污泥,并控制進水量和進水指標;5)待系統(tǒng)出水COD穩(wěn)定后,開始采用生物增效技術(shù)啟動硝化反應(yīng),在此期間需保證好氧池pH值及出水堿度在一定范圍內(nèi);6)調(diào)整進水量、進水指標等至正常水平運行。

2.2 數(shù)據(jù)及結(jié)果分析:

根據(jù)實驗方案,于4月14日新蒸氨設(shè)備投入使用后系統(tǒng)開始進水,于4月21日開始實施COD降解生物增效技術(shù),快速培養(yǎng)活性污泥和去除COD。并在7月底系統(tǒng)出水COD穩(wěn)定后,開始實施氨氮生物增效技術(shù),實現(xiàn)硝化反應(yīng)的快速啟動和建立,達到去除氨氮的目的。

在實驗過程中,系統(tǒng)進水包括蒸氨廢水、回流上清液和配水三部分,因此系統(tǒng)實際去除COD總量遠遠高于監(jiān)測數(shù)值。

2.3 效果之一:快速培養(yǎng)活性污泥、去除COD

由于4月份蒸氨設(shè)備剛投入使用,出水水質(zhì)還不穩(wěn)定,系統(tǒng)進水水量也不斷調(diào)整,所以我們?nèi)?月1日之后的數(shù)據(jù)開始分析;另8月18日之后因系統(tǒng)設(shè)備(風機)故障,我們分析數(shù)據(jù)截至8月17日。

因系統(tǒng)進水中三部分水的配比根據(jù)實際運行情況在不斷調(diào)整,我們在分析時取某一時間段的平均值作為依據(jù)(表1)。

2.4 分析

1)COD去除效果穩(wěn)定; 從上表可以看出,在開工初期開始使用生物增效菌劑,好氧系統(tǒng)對COD的去除率逐步提高,6月份出水COD平均降至500 mg/L以下,系統(tǒng)啟動兩個月之后的穩(wěn)定期內(nèi)(7月和8月),出水COD穩(wěn)定在300 mg/L以下。說明使用生物菌劑去除COD效果顯著,且出水穩(wěn)定。

2)系統(tǒng)抗沖擊能力強; 實驗過程中,由于是新系統(tǒng)調(diào)試,有些設(shè)備(如蒸氨設(shè)備)偶爾出現(xiàn)運行不穩(wěn)定,導致進水高COD、高氨氮沖擊,另外來水偶爾會受高溫沖擊(最高超過40℃),影響污泥活性。但從每日監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出,系統(tǒng)能在短期內(nèi)恢復到正常水平,說明采用生物技術(shù)能起到系統(tǒng)快速恢復的作用,同時提高系統(tǒng)的抗沖擊力。

圖1

表2

3)提高污泥性能; 采用生物增效技術(shù)后,加快了微生物的生長繁殖,污泥濃度快速提高,通過實驗過程中在現(xiàn)場的觀察,污泥的沉降性和絮凝性都明顯改善。

2.5 效果之二:1010快速啟動硝化反應(yīng)

從7月23日開始采用生物增效菌劑快速啟動硝化反應(yīng),8月17日之后由于系統(tǒng)設(shè)備(風機)故障,數(shù)據(jù)不納入分析范圍。實驗啟動前后(7月17日～8月17日)數(shù)據(jù)如圖1:

2.6 分析

采用生物增效前后系統(tǒng)進出水氨氮和去除率對比:(單位:mg/L)(表2)

生物增效啟動前(7月17日～7月22日),出水氨氮平均為61.2mg/L,系統(tǒng)對氨氮的去除率為29%;生物增效穩(wěn)定期(7月28日～8月17日),出水氨氮平均降為8.3mg/L,系統(tǒng)對氨氮的去除率提高到86%。

1)硝化反應(yīng)快速啟動:從7月23日使用生物增效菌劑起,僅用5天時間便已建立起硝化系統(tǒng),且硝化反應(yīng)效果穩(wěn)定,氨氮去除率高。說明采用生物增效技術(shù)能在短時間內(nèi)建立起硝化系統(tǒng)。

2)系統(tǒng)抗沖擊能力強:從數(shù)據(jù)可以看出,受外界因素影響,系統(tǒng)受到進水氨氮沖擊(如8月7日缺氧池進水達92.2mg/L)或者高溫(8月7日、13日水溫達38℃)沖擊,但第二天就能恢復至正常水平,并一直處于穩(wěn)定狀態(tài),說明采用生物增效技術(shù)提高了系統(tǒng)應(yīng)對高濃度、高溫等外界不利因素的抗沖擊能力。

3 結(jié)論

通過以上兩次現(xiàn)場實驗可以看出: 1高效生物菌種在污水處理廠有很廣泛的應(yīng)用,對由于水質(zhì)水量不穩(wěn)定或由于其他故障引起的水處理系統(tǒng)效率低下,出水不達標能夠進行很好的修復,并且所用時間短,效果好,避免對企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失。2高效生物菌種能夠快速恢復系統(tǒng),并能夠?qū)δ承┏O(shè)計運行的的工程進行生物增效,提高系統(tǒng)去除效率,能夠在不增加工藝的情況下,提高系統(tǒng)水力負荷。3高效生物菌種能夠提高去除COD系統(tǒng)的抗沖擊能力,以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,并且能改善污泥活性,提高系統(tǒng)去除率。4高效生物菌種能夠?qū)崿F(xiàn)硝化反應(yīng)的快速建立,提高硝化系統(tǒng)抗沖擊能力,能使硝化系統(tǒng)快速從故障中恢復。

[1]羅婭君,趙仕林,朱明,周后珍,微生物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用,四川環(huán)境2001年第20卷第3期.

[2]國家環(huán)保總局發(fā)布.環(huán)保用微生物菌劑環(huán)境安全評價導則.HJ/T415-2008.

[3]朱杰,付永勝.肉類加工廢水生物脫氮工藝過程研究.四川,西南交通大學出版社,2007.

[4]鄭平,馮孝善.廢物生物處理.北京,高等教育出版社,2006.