好氧颗粒污泥处理印染废水的实验研究

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纺织印染废水一直是工业废水处理中的难题,其具有排放量大、水质复杂、色度高、难处理等特点。目前印染废水的处理方法通常是生物法和物化法结合,传统的方法存在工艺流程较长,预处理药剂成本高,及产生的污泥量大等问题,使得印染废水的高效处理迫在眉睫。由于好氧颗粒污泥具有在一个生物池中同时对废水的各类特征污染物进行去除,生物量高,剩余污泥量少,且对有毒有害物质和高负荷废水的冲击耐受力强等特点,因此,好氧颗粒污泥法成为一种潜在的高效废水生物处理方法。为了研究好氧颗粒污泥法处理印染废水的可行性,本研究采用好氧颗粒污泥法对模拟废水与实际印染废水进行处理,同时采用16S rDNA测序手段对系统中微生物菌群进行分析,以期对印染废水的处理提供参考依据。本研究的主要成果如下:(1)好氧颗粒污泥于49d在模拟印染废水中驯化成功,在高有机负荷(OLR3kg·(m3·d)-1),高径比(H/D)为3.9的SBR中形成25mm的黑色颗粒,高负荷中培养的颗粒污泥结构较为松散,SVI值为83.36mL/g。系统处于颗粒形成、解体及修复的动态平衡过程。(2)好氧颗粒污泥在稳定期对模拟印染废水的COD、NH4+-N、TP、及色度的平均去除率分别为92.33%、56.65%、95.12%、69.03%;好氧颗粒污泥对实际印染废水原水的COD、NH4+-N、TP的平均去除率分别为70.96%、28.63%、83.41%,其中实际废水的NH4+-N及TP出水达到直接排放的标准,而COD出水未能达到直接排放标准,因此COD为印染废水处理中的重点,出水仍需进行深度处理。(3)以葡萄糖为共基质的条件下,当葡萄糖浓度为500mg/L,葡萄糖浓度与印染废水浓度比为1:1时的处理效果最佳,好氧颗粒污泥对实际印染废水的COD、NH4+-N、TP的平均去除率分别为85.26%、70.23%、88.68%,结果均高于在没有共基质的原水中污染物的去除率,说明添加葡萄糖可以促进系统去除污染物。(4)在好氧颗粒污泥运行的不同阶段,其微生物群落结构具有显著性差异,从门分类水平上,变形杆菌(Proteobacteria)为系统中的绝对优势菌门,其次为拟杆菌门(Bacteroidetes)。系统从模拟印染废水过渡为实际废水后,变形杆菌丰度下降,而拟杆菌门丰度增大,说明拟杆菌门能更好地适应实际废水水质。(5)从属分类水平上,模拟印染废水中的优势菌属作用明显,α-proteobacteria纲中红螺菌科(Rhodospirillaceae)的Magnetospirillum菌属为系统的绝对优势菌属,在染料降解和COD去除中发挥重要的作用;好氧颗粒污泥在复杂的实际废水中运行时,原来在系统中的优势菌属Magnetospirillum消失,新的种群出现,印染废水中污染物的去除是多种菌群共同作用的结果。实际废水中的丝硫菌属Thiothrix在系统中占比较高(11.12%),这种菌属会使污泥膨胀而不利于系统的稳定运行,因此要控制此类微生物的生长,Thauera菌属是系统中的主要降解染料等芳香族污染物的功能菌。
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