1 引言
光合細(xì)菌(Photosynthetic Bacteria簡稱PSB)法是一種利用兼性厭氧和兼性異氧的光合細(xì)菌進(jìn)行生物處理的新技術(shù)。日本自六十年代起便開展利用PSB法處理高濃度有機(jī)廢水的試驗(yàn)研究，如食品、淀粉、皮革、水產(chǎn)和糞便的廢水的處理。我國對PSB技術(shù)的應(yīng)用研究起步較晚，但近年來在酒糟、豆制品、淀粉、糞便等有機(jī)廢水的試驗(yàn)研究均取得一定的成績。本試驗(yàn)是應(yīng)用PSB法對檸檬酸廢水進(jìn)行處理。
2 試驗(yàn)條件
2．1 菌種
2.1.1 酸化菌種——自行培養(yǎng)馴化。
2.1.2 PSB菌種——紅螺菌科的混合菌種。取自蚌埠檸檬酸廠廢水排水口周圍水樣，經(jīng)分離、篩選而得。
2.2 廢水來源及水質(zhì)
2.2.1 廢水來源——取自蚌埠檸檬酸廠中和后濾出水。
2.2.2 水質(zhì)
表1
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PH CODcr（mg∕L） CODcr（mg∕L） 殘?zhí)牵?span lang="EN-US">%） 色度（倍）
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6 25000-30000 14000-17000 1.5-2.0 1400
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2.3 試驗(yàn)裝置
集水槽、酸化槽、PSB槽、沉淀槽和菌種培養(yǎng)槽均選用透光聚氯乙烯材料制成。PSB槽、菌種培養(yǎng)槽設(shè)有曝氣系統(tǒng)。菌種培養(yǎng)槽設(shè)有光照系統(tǒng)。
2.4 分析方法
CODcr：采用Smart比色儀測定(重鉻酸鉀法)
BOD5：20℃恒溫培養(yǎng)5日，測定消耗的溶解氧
TVA：蒸餾法測定
PH：DHA3000PH計(jì)
3 試驗(yàn)部分
3.1酸化試驗(yàn)
兩只容器中加入4L檸檬酸廢水和1L酸化菌種液，分別充氧和不充氧，(同時(shí)做空白試驗(yàn)對照)然后每隔6小時(shí)測定總揮發(fā)酸(TVA)。
3.2 好氧和厭氧PSB試驗(yàn)
以培養(yǎng)液為基質(zhì)，加入PSB菌液，分別在好氧黑暗和厭氧光照條件下培養(yǎng)，相同時(shí)間段測菌體得率。
3.3 不同停留時(shí)間PSB試驗(yàn)
四只容器加入相同量酸化廢水和PSB菌液，取停留時(shí)間分別為24h、48h、72h、96h，測定COD去除率。
3.4 酸化——PSB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)
根據(jù)有機(jī)廢水自然凈化的生態(tài)過程，根據(jù)酸化、PSB試驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了如下動(dòng)態(tài)試驗(yàn)流程。
3.4.1 流程說明
檸檬酸廢水首先進(jìn)入集水槽，穩(wěn)定水質(zhì)水量，再入酸化槽，經(jīng)過24h酸化處理后，廢水的揮發(fā)酸含量增高，然后調(diào)節(jié)PH至6.5-7.0后通過PSBⅠ、Ⅱ、Ⅲ槽生化處理，PSBⅢ槽出水部分回流到菌種培養(yǎng)槽，經(jīng)培養(yǎng)活化后返送PSBⅠ槽再循環(huán)，PSBⅢ槽其余出水入沉淀槽，沉淀后上清液排出，槽底菌體污泥可作飼料添加劑。
3.4.2 工藝流程圖
檸檬酸廢水→ 集水槽→ 酸化槽→ PSBⅠ槽 → PSBⅡ槽→ PSBⅢ槽→ 沉淀槽→ 出水
↑
—————菌種培養(yǎng)槽 ← 菌種污泥→ 作飼料
4 試驗(yàn)結(jié)果
4．1酸化試驗(yàn)
利用PSB處理檸檬酸廢水，先要在處理前對廢水進(jìn)行酸化預(yù)處理，將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，如單擴(kuò)，低級脂肪酸和氨基酸等，為PSB生化繁殖提供合適的營養(yǎng)基質(zhì)，使其能更有效的去除COD、BOD。
酸化試驗(yàn)?zāi)康脑谟诖_定酸化段最佳條件，試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可知，在HRT=24h條件下，充氧和不充氧二個(gè)酸化階段過程都有很高的TVA產(chǎn)率，僅在產(chǎn)酸速率上稍有差異，這可能因?yàn)镺2的存在，某種程度抑制了酸化菌的產(chǎn)酸速度。
表2 30±2℃
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HRT 8h 16h 24h 32h
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TVA（充氧） 480mg∕L 1040mg∕L 1390mg∕L 1620mg∕L
TVA（不充氧） 610mg∕L 1150mg∕L 1490mg∕L 1580mg∕L
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4.2 不同停留時(shí)間PSB試驗(yàn)
PSB同化高濃度有機(jī)廢水需要足夠的反應(yīng)時(shí)間，為確保PSB處理系統(tǒng)對CODcr的去除效果，設(shè)計(jì)了不同停留時(shí)間的試驗(yàn)，結(jié)果如表3。從該表可以看出：在不同的停留時(shí)間內(nèi)，PSB對有機(jī)物的氧化分解能力不同，在最初的72h內(nèi)，CODcr去除率隨停留時(shí)間而迅速增加，達(dá)85.2％，進(jìn)一步延長停留時(shí)間，CODcr去除率增加得十分緩慢，延長到96h，僅為89.1％，所以在此工藝條件下，停留時(shí)間以72h為佳。
表3 28±2℃
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HRT 24h 48h 72h 96h 120h
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CODcr去除率 31.8％ 52.2％ 85.2％ 89.1％ 90.6％
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4.3 好氧和厭氧PSB試驗(yàn)
因光合菌均為兼性菌，它們能在好氧黑暗厭氧光照條件下分別以好氧異養(yǎng)和光能異養(yǎng)兩種不同代謝方式生活。在廢水處理體系中，哪種方式更有效、更方便，必須從光合菌生長動(dòng)力學(xué)的角度和有關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)來確定。從表4可知，培養(yǎng)72h，好氧黑暗條件下PSB生長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于厭氧光照條件下的生長速度。如果實(shí)用的PSB槽不設(shè)人工照明，槽深維持一定高度，再加上菌體本身遮光效應(yīng)的影響，廢水內(nèi)部實(shí)際處于黑暗狀態(tài)。所以考慮PSB在好氧黑暗條件下進(jìn)行反應(yīng)具有實(shí)際意義。
表4 HRT=72h 30±2℃
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試驗(yàn)條件 好氧黑暗 厭氧光明
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菌體得率(mg∕100ml) 104 64
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4.4 酸化一PSB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)
由于檸檬酸廢水中固體物含量較少，可以直接進(jìn)入酸化段，酸化后廢水中的小分子化合物是光合菌極好的碳源，因此有機(jī)物染物去除率較高。試驗(yàn)結(jié)果表5表明，廢水經(jīng)過該系統(tǒng)二級處理后，COD總?cè)コ?4％，BOD總?cè)コ?5％。
表5 HRT=4d 30±2℃ 容積負(fù)荷1.5-2.0g BOD∕L•d
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CODcr（mg∕L） BOD（mg∕L） TVA PH
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進(jìn)水 24060 19600 280 6.0
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酸化段出水 20600 18300 1490 5.7
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PSB出水 1480 955 290 6.8
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5 結(jié)語
5.1 PSB法處理檸檬酸廢水負(fù)荷較高，效果較好，廢水可不經(jīng)稀釋直接進(jìn)行PSB處理。
5.2 PSB污泥營養(yǎng)豐富，含蛋白和多種維生素，可作為蛋白飼料開發(fā)利用。
5.3 PSB法使用的菌種為兼性菌，生長速度較慢，廢水在系統(tǒng)中停留時(shí)間較長，一般需3-4天，而且如何保持PSB反應(yīng)槽內(nèi)PSB的優(yōu)勢未能得以解決。本試驗(yàn)采用PSB返送回流厭氧光照培養(yǎng)。
5.4 處理出水濃度還很高，需要后接好氧生物法才能達(dá)標(biāo)排放。
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