高效COD降解菌強化石化廢水處理的研究

雷太平，顧錫慧，官赟赟，張艷芳

（中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津300131）

高效COD降解菌強化石化廢水處理的研究

雷太平，顧錫慧，官赟赟，張艷芳

（中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津300131）

針對難降解石化廢水，以序批式運行方式考察了高效COD降解菌對常規(guī)污泥系統(tǒng)的強化效果。結(jié)果顯示，向常規(guī)污泥系統(tǒng)中投加高效COD降解菌可加速生化系統(tǒng)啟動，穩(wěn)定運行后，其對石化廢水的COD去除率較常規(guī)污泥系統(tǒng)高12%～14%。同時研究表明，當縮短停留時間或提高進水負荷時，經(jīng)高效COD降解菌強化的污泥系統(tǒng)會表現(xiàn)出更強的穩(wěn)定性和抗沖擊性。

高效COD降解菌；石化廢水；活性污泥；強化處理

隨著我國石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，石化廢水的排放量日益增多。石化廢水具有有機污染物濃度高、水量大、難降解等特點，該類廢水若不經(jīng)處理直接排放，會對環(huán)境造成不同程度的污染。關(guān)于石化廢水的處理方法很多，其中生物法是通過微生物新陳代謝將廢水中的污染物質(zhì)去除，該法因具有成本低、效率高、處理量大、使用范圍廣及成熟可靠等優(yōu)勢而成為石化廢水的主要處理方法〔1-2〕。然而由于石化廢水成分復雜，難降解組分多，采用單純的生化處理難以達到理想的處理效果。研究表明，高效微生物菌種可以在多種行業(yè)廢水處理中起到強化處理效果的作用〔3-5〕?；谏鲜霈F(xiàn)狀，本研究考察了高效COD降解菌對常規(guī)污泥系統(tǒng)處理石化廢水的強化處理效果，以期為高效COD降解菌在石化廢水處理中的實際應用提供技術(shù)參考。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

實驗廢水取自天津某石化廠，其pH為6.8，COD為1 480mg/L。

活性污泥取自同一石化廠污水處理系統(tǒng)中某好氧處理單元，進行本實驗前未經(jīng)特殊馴化。

高效COD降解菌為中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司工業(yè)節(jié)水與廢水資源化重點實驗室通過富集培養(yǎng)純種分離技術(shù)所得〔6〕，為多種菌種及營養(yǎng)助劑復配而成的淺黃色液體，有效菌數(shù)量達109cfu/mL。

1.2 實驗方法

實驗采用2組如圖1所示的生物反應器。反應器體積均為5 L，采用序批式運行方式，每個周期分進水—反應—沉淀—出水4個過程。對照組采用常規(guī)活性污泥，實驗組則采用常規(guī)活性污泥并投加高效COD降解菌，其他實驗條件保持一致。

圖1 實驗用反應器示意

1.3 分析方法

COD采用快速消解-分光光度法進行測定，pH采用梅特勒便攜式pH酸度計測定，污泥濃度采用重量法測定，溶解氧采用哈希便攜式溶解氧測定儀測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 高效COD降解菌對反應器啟動及COD去除率的影響

采用石化廢水同時啟動對照組和實驗組生物反應器，控制進水COD為1 000mg/L，2個反應器初始污泥質(zhì)量濃度保持一致，對照組為2.73 g/L，實驗組為2.71 g/L，控制2個反應器曝氣量一致，且使溶解氧在2～3mg/L。每個運行周期為24 h，其中反應時間為22 h，進水、沉淀和出水3個過程共2 h。每個周期開始按體積比0.1%向?qū)嶒灲M投加高效COD降解菌，連續(xù)投加13個周期。運行結(jié)束后，測定2個反應器出水COD。連續(xù)運行18個周期，COD去除率情況如圖2所示。

圖2 對照組與實驗組反應器啟動及COD去除率比較

由圖2可以看出，對照組和實驗組均在運行8個周期時，COD去除率開始達到穩(wěn)定。前3個周期，因剛投加高效COD降解菌，其在污泥中尚未形成優(yōu)勢，故實驗組和對照組的COD去除率基本一致。從第4個周期開始，隨著連續(xù)投加高效COD降解菌及菌種的增殖作用，高效COD降解菌在污泥中逐漸形成優(yōu)勢，實驗組的COD去除率較對照組逐步升高，第9個周期后實驗組COD去除效果達到穩(wěn)定。由圖2還可以看出，當運行穩(wěn)定后，實驗組COD去除率較對照組高12%～14%左右。

另外由圖2可知，盡管第9至第13周期持續(xù)投加高效COD降解菌，但實驗組COD去除率沒有持續(xù)增加；而當?shù)?4至第18周期停止投加高效COD降解菌，實驗組COD去除率亦沒有出現(xiàn)顯著下降的現(xiàn)象。由此可以推斷，隨著高效COD降解菌的投加，其在污泥體系中逐步形成優(yōu)勢，并對污染物保持持續(xù)高效的去除效果，但強化效果不會隨著高效COD降解菌的連續(xù)投加而持續(xù)提高，也不會隨著高效COD降解菌的停止投加而顯著降低。

2.2 停留時間對高效COD降解菌處理效果的影響

當上述實驗組和對照組處理效果達到穩(wěn)定后，改變2個反應器停留時間（反應時間）為16 h，進水、沉淀和出水3個過程仍為2 h，同時實驗組和對照組均不投加高效COD降解菌，進水COD仍為1 000 mg/L，其他條件不變，連續(xù)運行10個周期，考察停留時間對高效COD降解菌處理效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 停留時間對高效COD降解菌處理效果的影響

結(jié)合圖2和圖3可以看出，當停留時間由22 h縮短至16 h時，對照組和實驗組的COD去除率均快速下降，對照組COD去除率由穩(wěn)定時的71%左右下降至60%左右，而實驗組COD去除率則由穩(wěn)定時的83%左右降至70%左右。上述數(shù)據(jù)表明，無論系統(tǒng)經(jīng)高效COD降解菌強化與否，縮短停留時間均會降低系統(tǒng)COD去除率，但經(jīng)高效COD降解菌強化的實驗組在停留時間為16 h時的COD去除率與對照組在停留時間為22 h時的COD去除率相當。由此可知，在保持相同處理效果的情況下，投加高效COD降解菌可以縮短反應停留時間，進而增加處理水量。

2.3 高效COD降解菌對進水沖擊的耐受情況

調(diào)整2個反應器停留時間為22 h，進水、沉淀和出水3個過程共2 h，進水COD為1 000mg/L。當對照組和實驗組COD去除率重新穩(wěn)定至圖2所示效果后，提高進水COD至1 200mg/L，連續(xù)運行24個周期，考察高效COD降解菌對進水沖擊的耐受情況，結(jié)果如圖4所示。其中前3個周期為提高負荷后的適應期及對前期出水的置換期；第4到第9周期為新負荷狀態(tài)下2個反應器的穩(wěn)定期；第10到第20周期實驗組每天按體積比0.1%投加高效COD降解菌（對照組不加）；第20到第24周期為實驗組投加高效COD降解菌后的穩(wěn)定期。

圖4 高效COD降解菌對進水沖擊的耐受情況

由圖4可以看出，因反應器出水被逐漸置換且污泥對沖擊還沒有完全適應，因此前3個周期COD去除率快速下降。第4到第9周期，對照組和實驗組COD去除率均達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。第10到第20周期隨著高效COD降解菌的投加，實驗組COD去除率開始逐步升高，第18周期后COD去除率基本達到穩(wěn)定，此時COD去除率較第4到第9周期時提高6%左右，較圖2穩(wěn)定時下降約3%左右。而對照組在第10到第24周期，其COD去除率與第4到第9周期時相比提高約2%，較圖2穩(wěn)定時下降約6%左右。

可以看出，當COD負荷提高20%時，對照組COD去除率下降6%左右，而實驗組因投加高效COD降解菌，其COD去除率僅下降3%左右。由此可知，投加高效COD降解菌在一定程度上可以增強系統(tǒng)的抗沖擊性。

3 結(jié)論

（1）對于難降解石化廢水的處理，投加高效COD降解菌的污泥系統(tǒng)COD去除率較常規(guī)污泥系統(tǒng)可提高12%～14%。

（2）高效COD降解菌的強化效果不會隨著高效COD降解菌的連續(xù)投加而持續(xù)提高，也不會隨著高效COD降解菌的停止投加而顯著降低。因此，在系統(tǒng)啟動或受沖擊等情況下使用高效COD降解菌可達到較好效果。

（3）在保持相同處理效果情況下，向常規(guī)污泥系統(tǒng)中投加高效COD降解菌可縮短停留時間，進而增加處理水量。

（4）當進水負荷提高20%時，常規(guī)污泥系統(tǒng)COD去除率下降6%左右，而投加高效COD降解菌的污泥系統(tǒng)COD去除率僅下降3%左右，投加高效COD降解菌可增強系統(tǒng)的抗沖擊性。

［1］金育輝，吳敵，宋郭靜，等.好氧顆粒污泥法處理石化廢水［J］.環(huán)境工程學報，2014，8（12）：5335-5338.

［2］殷永泉，鄧興彥，劉瑞輝，等.石油化工廢水處理技術(shù)研究進展［J］.環(huán)境污染與防治，2006，28（5）：356-360.

［3］盧顯妍，尹華，彭輝，等.石油降解菌的篩選及其降解能力的研究［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（12）：12-16.

［4］常恨非，馬平，徐代平.高效微生物處理焦化廢水的研究［J］.燃料與化工，2009，40（2）：38-43.

［5］徐金蘭，黃廷林，唐智新，等.高效石油降解菌的篩選及石油污染土壤生物修復特性的研究［J］.環(huán)境科學學報，2007，27（4）：622-628.

［6］徐軍祥.難降解有機污染物廢水處理的生物菌劑法研究［D］.撫順：遼寧石油化工大學，2007.

Research on the highly efficientCOD degradation bacteria for the enhanced treatm entofpetrochem icalwastewater

LeiTaiping，Gu Xihui，Guan Yunyun，Zhang Yanfang
（CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China）

Aiming at the refractory degradation petrochemicalwastewater，the sequencing batch operationmode has been used for the investigation of the enhanced effects of highly efficient COD degradation bacteria on the conventional sludge system.The results show that adding highly efficient COD degradation bacteria to the conventional sludge system can accelerate the start-up of the biochemical system.After the system has run steadily，its COD removing rate on petrochemicalwastewater is l1%-14%higher than thatof conventional sludge systems.In addition，the research shows thatwhen the retention time is shortened，or the influent load is increased，the sludge system enhanced by highly efficientCOD degradation bacteriamay show stronger stability and impact resistance.

highly efficient COD degradation bacteria；petrochemicalwastewater；activated sludge；enhanced treatment

X703.1

A

1005-829X（2016）06-0073-03

雷太平（1987—），碩士，工程師。電話：022-26689181，E-mail：leitaiping168@sina.com。

2016-03-21（修改稿）