印染廢水處理好氧顆粒污泥技術

紡織印染廢水一直以排放量大、水質復雜、色度高、處理難度大等特點而成為廢水治理工藝研究的重點和難點。目前印染廢水的處理方法通常是生物法和物化法結合，單獨使用任何傳統處理方法都不能有效地去除紡織廢水中存在的各種污染物。好氧顆粒污泥是一種微生物自凝聚形成的特殊生物膜，由外向內延伸依次聚集生長好氧、兼性厭氧、厭氧微生物，特殊的層狀分布能使好氧顆粒污泥在一個生物池中同時對廢水中各類特征污染物進行去除，生物量高，剩余污泥量少，且對有毒有害物質和高負荷廢水的沖擊耐受力強。因此，好氧顆粒污泥技術是一種潛在的高效廢水生物處理技術。由于好氧顆粒污泥技術應用于印染廢水處理方面的研究較少，因此筆者在單獨的好氧條件下，采用低高徑比(3.9)的SBR反應器，接種剩余污泥，在有機負荷(OLR)為3kg/(m3d)的模擬印染廢水中馴化好氧顆粒污泥，通過測定COD、氨氮(NH4+-N)、總磷(TP)、色度及顆粒特性等指標，評估好氧顆粒污泥對印染廢水的處理效能，同時對系統中不同時期的微生物菌群結構進行分析，探究生物轉化機理，通過試驗進一步論證好氧顆粒污泥技術應用到印染廢水處理中的可行性。

　　一、材料與方法

　　1.1 實驗裝置

　　試驗反應器采用SBR的運行方式，主體由圓柱形有機玻璃制成，內徑100mm，有效高度為390mm，總有效容積為3.0L，排水率為50%，即每周期進水1.5L。每天3個運行周期，每周期8h，HRT為16h，水力負荷為0.57m3/(m2·d)。其中進水5min，曝氣450min，沉淀時間8min，排水2min，靜置時間15min。進水泵為蠕動泵(BT100-2J)，轉速為93.5r/min，曝氣采用鼓風曝氣，曝氣量為60L/h，由氣體流量計控制，有1#、2#、3#共3個排水口，出水按照順序依次排出，反應溫度為室溫。試驗裝置采用PLC自動控制。

　　1.2 接種污泥

　　實驗接種污泥取自廣州市某污水處理廠二沉池的普通活性污泥。接種前去除污泥表面雜質，將污泥靜置倒掉上清液后，剩下的濃縮污泥悶曝48h，消耗污泥中的有機物，接種污泥的MLSS為8973mg/L，SVI為83%，取1.5L接種污泥倒入SBR反應器中，加入模擬廢水至3L，反應器中的MLSS為4487mg/L。

　　1.3 模擬廢水組分

　　實驗用水采用人工配水(各成分單位以mg/L計)，以乙酸鈉和葡萄糖作為碳源，氯化銨作為氮源，磷酸二氫鉀為磷源，根據COD：N：P=100：5：1進行配比。進水基質分為兩個階段，*一階段(第1天要第23天)，以葡萄糖為單一碳源，葡萄糖2000，第二階段(第24天要實驗結束)，以乙酸鈉和葡萄糖作為碳源，其中乙酸鈉1280，葡萄糖1000。其他成分都相同，包括NH4Cl382，K2HPO448，MgSO4-7H2O120，CaCl-2H2O160，FeSO4-7H2O80，NaHCO3400，活性黑KN-B染料20。每升水中加入0.8mL的微量元素溶液，微量元素成分為院ZnSO4-7H2O120，CuSO4-5H2O30，KI180，MnCl2-4H2O120，CoCl2-6H2O150，H3BO4150。進水COD1704~2310mg/L、NH4+-N85.2~114.8mg/L、TP12.94~16.3mg/L、pH7.0~7.5。

　　1.4 分析項目與檢測方法

　　實驗中水質測定均采用國家標準方法，其中NH4+-N測定采用水楊酸試劑法，COD測定采用重鉻酸鉀法，TP用哈希分光光度法，pH采用便攜式pH計(PJBJ-260，上海雷磁公司)測定，污泥微觀結構采用掃描電子顯微鏡觀測(S-3000N，Hitachi公司)。

　　1.5 基于Illumina平臺的16SrDNA宏基因組測序

　　1.5.1 污泥微生物選取與制備

　　分別選取系統中好氧顆粒污泥部分解體期(第115天)和顆粒修復后期(第128天以后)的污泥進行研究，污泥樣品的制備方法為院兩個樣品均選自系統中的混合污泥，在3000r/min條件下離心3min，去除上清液，取濃縮污泥50mL，備用。

　　1.5.2 高通量測序方法

　　將采集的微生物樣品，送至檢測機構(廣州銳博生物科技有限公司)進行16SrDNA宏基因組測序。

　　二、結果和討論

　　2.1 好氧顆粒污泥顆粒化

　　本實驗在模擬廢水中共運行144d，整個實驗過程分為第玉階段馴化期(第1天要第48天)，第域階段穩定期(第49天要第113天)，第芋階段解體期(第114天要第125天)與第郁階段修復期(第126天要第144天)4個階段。圖1是用數碼相機拍攝的顆粒污泥不同時期的形態