好氧颗粒污泥技术用于味精废水处理的研究 4页

第28卷第5期中国给水排水V01．28No．52012年3月CHINAWATER&WASTEWATERMar．2012蕤论述与研究s％好氧颗粒污泥技术用于味精废水处理的研究王震，何青，赵晴，于鲁冀(1．郑州大学水利与环境学院，河南郑州450002；2．河南工业大学土木建筑学院，河南郑州450052)摘要：以厌氧颗粒污泥为接种污泥，采用人工模拟废水在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥，35d后颗粒污泥成熟，反应器对COD和NH；一N的去除率分别高于95％和99％。采用该反应器处理味精废水，当COD、NH4+一N的客积负荷分别为2．4、0．24kg／(m。·d)时，对COD、NH4+一N和TN的去除率分别在90％、99％和85％左右，且颗粒污泥未出现解体的现象。以厌氧颗粒污泥为接种污泥、味精废水为进水，在与上述相同条件下培养好氧颗粒污泥，经过60d的培养，反应器内的污泥以絮状污泥为主，该系统对COD、NH4+一N和TN的去除率分别为85％、99％和7O％。关键词：好氧颗粒污泥；接种污泥；SBR反应器；味精废水中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1000—4602(2012)05—0001—04ApplicationofAerobicGranularSludgetoMonosodiumGlutamateWastewaterTreatmentWANGZhen，HEQing，ZHAOQing，YULu-ji(1．CollegeofHydraulicandEnvironmentalEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450002，China；2．CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，HenanUniversityofTechnology，Zhengzhou450052，China)Abstract：Usinganaerobicgranularsludgeasseedsludge，aerobicgranularsludgewasculturedinthesequencingbatchreactor(SBR)fedwithsyntheticwastewater．After35d，maturegranularsludgewasobtained．TheremovalratesofCODandammonianitrogenweremorethan95％and99％respec—tively．Thereactorwasappliedtomonosodiumglutamatewastewatertreatment．WhenthevolumetricloadingratesofCODandammonianitrogenwere2．4kg／(m·d)and0．24kg／(m·d)，theremovalratesofCOD，NH／一NandTNcouldreach90％，99％and85％respectively．Thedisintegrationofgranularsludgedidnotoccur．Usinganaerobicgranularsludgeasseedsludgeandmonosodiumglutamatewastewaterasinfluent，flocculentsludgewasdominantinSBRafter60doperation．TheremovalratesofCOD，NH4+一NandTNwere85％，99％and70％respectively．Keywords：aerobicgranularsludge；seedsludge；sequencingbatchreactor(SBR)；mono—sodiumglutamatewastewater味精废水中有机物和氮含量均较高，且其还具采用厌氧与好氧相结合的生物处理工艺，但其流程有酸性强、硫酸根浓度及菌体含量高等特点，是较难长且处理效率低，因此如何实现味精废水的高效处处理的高浓度有机废水。目前对该类废水的处理多理是近年来国内外学者研究的重点。好氧颗粒污泥·1·n第28卷第5期中国给水排水技术是近年来发展起来的污水处理新技术，它是微泥、模拟废水为进水，在SBR反应器内研究好氧颗生物在特定环境下自发凝聚、增殖而形成的沉降性粒污泥的快速培养，待好氧颗粒污泥形成后，不断向能好、生物协作性强的生物颗粒]。因此，好氧颗进水中配人味精废水，至味精废水完全取代模拟废粒污泥反应器的生物量高、抗冲击负荷能力较强，可水为进水，考察系统对味精废水的处理效果和颗粒用于处理高浓度的有机废水，并实现对多种污染物污泥的形态；②以厌氧颗粒污泥为接种污泥、味精废的同步去除，具有良好的发展前景J。水为进水，在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥，并笔者将好氧颗粒污泥技术用于处理味精废水。观察培养过程中污泥形态的变化，及该系统对味精在前期利用模拟废水成功培养好氧颗粒污泥的基础废水的处理效果。上，分别在反应器内接种成熟好氧颗粒污泥和厌氧2结果与讨论颗粒污泥，考察系统内污泥形态的变化和对污染物2．1模拟废水培养好氧颗粒污泥的去除效率，分析采用好氧颗粒污泥技术处理味精接种初期，在曝气条件下厌氧颗粒污泥不断解废水的可行性。体，出水浑浊。从厌氧颗粒污泥表面脱落的沉降性1材料与方法能较差的絮状污泥逐渐被洗出，而沉降性能较好的1．1接种污泥和试验用水污泥则被截留在反应器内，连续运行35d后，反应接种的厌氧颗粒污泥采自郑州某药厂，测得器内形成粒径为0．8—2．5mm、形状不规则、黄色的MLVSS／MLSS值为0．78，沉降速度为28～75m／h，成熟颗粒污泥，在40倍的显微镜下观察，可清楚看粒径为0．8～2．0mm。为了增加初始微生物群落的到明显的颗粒核心，如图1所示。多样性，接种污泥中还加入少量采自郑州城市污水处理厂二沉池的剩余污泥，两者的体积比为10：1。模拟废水的COD和NH4+一N分别由葡萄糖和NHC1提供，其值分别为800～1600mg／L和80～160mg／L，pH值为7．0～7．5，其他组分见文献[8]；味精废水的COD为700～1500mg／L，NH；一N为60～130mg／L，pH值为6．5～8．0，TN为100—200mg／L，BOD／COD值为0．27。图1颗粒污泥的形态1．2试验装置Fig．1MorphologyofaerobicanIllarsludge采用两个相同的圆柱形有机玻璃SBR反应器，将成熟的好氧颗粒污泥系统稳定运行一个月，直径为24cm，有效高度为80cm，有效容积为36．2反应器内未出现污泥解体的现象。其污泥浓度和L。用气泵和曝气砂头供气，曝气量为0．38in／h；SVI值分别保持在8．04L和30mL／g，污泥浓度反应器内温度控制在22～28；反应器运行周期为较高且沉降性能较好；进水COD、NH4一N分别为6h，其中进水为6min，曝气为5．5h，沉淀为6min，1600、160mg／L，系统对COD、NH4+一N、TN的去除排水为6min，其他时间闲置。各阶段的操作变换通率分别稳定在95％、99％、75％以上，对污染物的去过时间继电器和电磁阀进行自动控制。除效果较好。1．3分析项目和方法2．2成熟好氧颗粒污泥处理味精废水的效果COD：重铬酸钾法；NH4+一N：纳氏试剂分光光将上述运行稳定的好氧颗粒污泥系统用于处理度法；NO；一N：N一(1一萘基)一乙二胺光度法；味精废水，试验过程中以模拟废水(COD、NH4+一NNO；一N：酚二磺酸分光光度法；TN：过硫酸钾消解分别为1200、120mg／L)为进水基底，不断提高进法；pH值：台式pH计；DO：YSI550A便携式DO测水中味精废水的配入比(配入比=味精废水中COD定仪；SVI、MLSS、MLVSS：标准分析方法；污泥形量／进水COD量)，以使颗粒污泥逐渐适应味精废水态：光学显微镜；成熟颗粒污泥结构：扫描电镜。水质。结果表明，随着味精废水的配人，反应器对1．4试验方法COD的去除率呈下降趋势(见图2)。味精废水配试验包括两部分：①以厌氧颗粒污泥为接种污人比<50％时，反应器出水COD<100mg／L，且去·2·n王震，等：好氧颗粒污泥技术用于味精废水处理的研究第28卷第5期除率稳定在95％左右；继续提高味精废水的配入miD_减小到0．6～1_8film；颗粒形状更加规则，表面比，出水COD浓度开始出现升高的趋势，当配人比更加光滑，结构更加密实。在处理味精废水的过程达到90％时出水COD>100mg／L；至第36天味精中，反应器内的污泥浓度维持在7．8～8．2L，sVI废水完全取代模拟废水作为进水，对COD的去除率稳定于30mL／g，未出现颗粒污泥解体的现象。由95％降至90％。在随后的运行过程中，COD容积负荷保持在2．4kg／(m·d)，去除率稳定在90％，出水COD<130mg／L。4001002oo80堡0006O8006004040o202000图2处理味精废水过程中对CO0的去除效果图4处理味精废水时颗粒污泥的形态Fig．2DegradationofCODintreatmentofmonosodiumFig．4Morphologyofaerobicgranularsludgeinslut~matewastewatertreatmentofmonosodiumglutamatewastewater在配入味精废水前，该系统对氨氮的去除率为2，3味精废水培养好氧颗粒污泥99％，对总氮的去除率为78％。随着味精废水的配2．3．1对污染物的去除效果入，对氨氮的去除率仍保持在99％以上，较之前没根据进水的CO1)浓度，整个培养过程大致可分有明显变化；对总氮的去除率则随着味精废水的配为三个阶段：第一阶段为接种初期，进水COD为人，由之前的78％降至70％，出水TN>40m#L，随300—500mg／L，刚接种的厌氧颗粒污泥在不断曝气着配人比的不断提高，污泥对味精废水水质逐渐适下逐渐分解，从厌氧颗粒污泥表面脱落的沉降(生能应，系统对总氮的降解能力提高，第36天的去除率较差的絮状污泥不断被排出，出水ss浓度较高，导高于85％，出水TN在20m#L左右。在随后的运致出水COD浓度甚至出现了高于进水的情况，另外行过程中，系统对氨氮、总氮的去除较稳定，出水氨在运行初期反应器内的厌氧微生物占主导地位，而氮和TN分别低于1mg／L和20mg／L，去除率分别好氧微生物的数量较少，对COD的去除率不到稳定在99％和85％左右(见图3)。50％；第二阶段的进水COD为500～800m#L，随着好氧微生物的生长，系统对COD的去除率逐渐提高20085到80％以上；第三阶段(从第26天开始)的进水COD提高至1000m#L以上，但出水COD稳定在100～130mg／L，去除率为85％。从第35天开始，置80卜+进水+出水+去除率17040．HrJL进水不再稀释，进水COD为800～1500mg／L，但出H-HnJ165L———L_——_J———_L———_L———‘——————————600一5101520253035404S水COD浓度及去除率较稳定，其中去除率稳定在85％。图3处理昧精废水过程中对TN的去除效果接种初期反应器内硝化菌含量较少，系统对Fig．3Degradationof'INintreatmentofmonosodiumNHa+一N的去除率较低；随着培养时间的增加，硝化glutam砒ewastewater菌数量不断提高，至第8天时系统对NH—N的去处理味精废水后的好氧颗粒污泥较人工模拟除率达到95．65％，在随后的运行过程中，去除率一废水条件下形成的颗粒污泥形态出现了明显的变直保持在95％以上，且在运行26d后去除率稳定在化，如图4所示。由于味精废水色度的影响，颗粒颜99％以上。24d时出水电磁阀堵塞导致污泥部分色由之前的黄色变成褐色；颗粒的粒径由0．8～2．5流失，为了保证反应器内的污泥浓度，向反应器内再·3·n第28巷第5期中国给水排水次接种了部分活性污泥，因此在第24天前产物以器内以絮状污泥为主，但存在较多的块状絮体。该NO2-一N为主，之后以NO3一N为主，这与以模拟系统对味精废水中COD、NH4+一N和TN的去除率废水培养好氧颗粒污泥过程中出现的现象相同。可分别为85％、99％和70％。用味精废水直接培养好见，要实现短程硝化可适当缩短污泥的沉降时间，以氧颗粒污泥失败，说明废水水质对好氧颗粒污泥的排出生长周期较长的亚硝酸盐氧化菌，保留生长周形成影响较大。期较短的氨氧化菌。系统进水总氮浓度波动较大，运行60d后对TN的去除率低于70％，且较不稳参考文献：定。[1]SehwazenbeekN，BorgesJM，WildererPA．Treatment2．3．2污泥的形态ofdairyefluentsinanaerobicgranularsludgesequencing经过两个月的稳定运行后，反应器内出现了好batchreactor[J]．ApplMicrobiolBiotechnol，2005，66氧颗粒污泥，但其数量较少，体系中还是以絮状污泥(6)：711—718．[2]张蓉蓉，任洪强，张志，等．不同类型污泥接种源培养为主。在40倍的显微镜下观察，絮状污泥中间存在的好氧颗粒污泥脱氮性能比较[J]．食品与生物技术着大量的块状絮体(见图5)。学报，2006，25(4)：105—108．[3]朱灵峰，何卫卫，朱沛苑，等．好氧颗粒污泥处理城市生活污水的试验研究[J]．河南农业大学学报，2008，42f5)：553—561．[4]王建龙，张子健，吴伟伟．好氧颗粒污泥的研究[J]．环境科学学报，2009，29(3)：449—473．[5]AdavSS，LeeDJ，RenNQ．Biodegradationofpyridineusingaerobicgranulesinthepresenceofphenol[J]．Wa—terRes，2007，41(13)：2903—2910．[6]deBruinLM，deKreukMK，vanderRoestHF，eta1．Aerobicgranularsludgetechnology：analternativeforacti—图5处理味精废水的好氧颗粒污泥形态vatedsludge?[J]．WaterSciTechnol，2004，49(11／Fig．5Morphologyofaerobicgranularsludgeintreatmentl2)：1—7．ofmonosodiumslut~tewastewater[7]郑晓英，陈卫．好氧颗粒污泥特质及其在工业废水处3结论理中的应用[J]．水资源保护，2005，21(3)：38—42．[8]蓝惠霞，陈中豪，陈元彩，等．微好氧条件下好氧颗粒①将以厌氧颗粒污泥为接种污泥，用模拟废污泥的培养[J]．华南理工大学学报：自然科学版，水在SBR反应器内培养成功的好氧颗粒污泥用于2005，33(7)：37—46．处理味精废水，反应器内污泥浓度较高(7．8—8．2[9]国家环境保护总局．水和废水监测分析方法(第4版)L)，沉降性能较好(SVI为30mL／g)，当COD、[M]．北京：中国环境科学出版社，2002．NH[一N的容积负荷分别为2．4、0．24kg／(m。·d)时，对COD、NH4一N和TN的去除率分别为90％、作者简介：王震(1965一)，男，河南开封人，硕99％和85％，且处理过程中未出现颗粒解体的现士，讲师，从事环境影响评价、水处理技象。术的研究与教学工作。②以厌氧颗粒污泥为接种污泥，以味精废水E—mail：wangzhen65@ZZU．edu．Cn为进水培养好氧颗粒污泥，经过60d的运行，反应收稿日期：2011—09—02··