复合菌群处理印染废水.pdf

复合菌群处理印染废水 程彬彬 林 波 南昌大学环境科学与工程学院, 江西 南昌 330031 摘要 从印染污水排放口污泥中筛选出 3 株具有高絮凝率和降解能力的菌株, 将 3 株菌株进行复合, 得到复合菌群 JFFH-124。 实验表明 复合菌群 JFFH-124的絮凝能力和降解 COD 能力都比单菌株强。 经过 JFFH-124 的絮凝和降解处 理, 印染废水的色度从 150 降低到 23, 脱色率达 84. 5; COD 从530 mg L降低到96 mg L, 去除率达 81. 9。 关键词 复合菌群 微生物絮凝 降解 印染废水 0 引言 随着印染工业的迅速发展, 再加上 PVA 浆料和 大量新型助剂的广泛应用 ,大量难降解有机化合物排 入废水 ,增加了印染废水处理的难度 [ 1] 。当前, 国内 外印染废水的处理方法主要是物化法, 但处理费用 高,且产生的二次污染物较难处理 [ 2] ; 而生物法操作 简单 、 运行费用低、 无二次污染 ,在印染废水的处理中 越来越受到重视 。 印染废水处理中, 絮凝法是比较常用的方法之 一。特别是近几年, 微生物絮凝剂凭借其高效 、 无毒、 无二次污染的优势, 在印染废水的处理处置方面具有 广阔的应用前景 [ 3 -6] 。复合菌群的技术是由多种微生 物组成的菌群, 比一般的微生物制剂功能更齐全, 处 理效果更明显, 而且运行及维护都比较方便。 1 实验材料及方法 1. 1 材料 菌种来源于江西纺织厂印染车间总排污口污泥 和排污口附近土壤 。废水来源于江西省东兴纺织印 染有限公司和上高宏大织造有限公司印染车间的排 放废水,实验用废水为两者混合废水。混合印染废水 的水质参数 COD 为530 mg L , pH 为 11. 5; 主要为活 性染料。 1. 2 实验方法 1. 2. 1 菌种的筛选 样品采集 ※样品预处理 ※富集培养 ※选择培 养※选择性平板培养 ※挑选菌落 ※初筛 ※复筛 ※再 复筛 。 从印染污水排放口的污泥中筛选出 8 株单菌 ,其 中有 3 株既具有高絮凝率又具有高降解能力, 即 JF- 1、 JF-2 和 JF-4, 将 3 株菌株复合得到复合菌群, 命名 为 JFFH- 124。 1. 2. 2 絮凝活性的测定 向100 mL比色管中加入 0. 4 g 高岭土, 3 mL的 1 CaCl2溶液和2 mL离心上清液 , 然后加蒸馏水至 100 mL ,盖上磨口塞 ,将比色管做 10个上下的自然翻 转,转速以每次翻转时气泡上升完毕为准 ,翻转结束 后,静置5 min。 取比色管中50 mL处的处理液, 用 722 型分光光度计在550 nm的波长下测定吸光度 A 。 同时以2 mL新鲜通用发酵培养基代替离心上清液作 为对照 , 测其吸光密度 B 。絮凝率 E 计算式为 E B- A B 100。 1. 2. 3 絮凝实验 将3 株单菌的种子液各0. 5 mL接种至50 mL筛选 培养基, 在摇床培养箱中 30℃,140 r min 培养 72 h 后,测定发酵液离心上清液的絮凝活性。然后将 3 株 单菌 即按 1∶ 1∶ 1 的比例 进行复合 ,得到复合菌群组 合,发酵培养 , 测定复合菌群的絮凝活性 。将复合菌 群所产的微生物絮凝剂 MBF 应用于印染废水实验。 1. 2. 4 降解实验 将筛选到的单菌株和最优复合菌群用于絮凝沉 淀后的印染废水中, 并探讨了 pH 、菌液用量、 温度 、 摇 床转速等因素对降解效果的影响。 2 实验结果 2. 1 复合菌群的筛选 单菌株及其复合菌的絮凝率和 COD 的降解率如 图1 和图 2 所示 。JFFH- 124 在培养基中对高岭土悬 浊液的絮凝率达到 89, 絮体大, 沉降速度快; 对 COD去除率达 31. 5。 这是由于复合菌群 JFFH-124 是由 3 种菌协同作用, 最终达到发挥其最大群体优势 的微生态系统 [ 7] ,因此比单菌的絮凝率有明显提高。 17 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 图 1 各菌株的絮凝率 图2 各菌株对 COD 的降解率 2. 2 MBF 处理印染废水 2. 2. 1 单因素实验 当接种量为1 mL时 , 投加微生物量太少, 产生的 MBF 量较少, 因此絮凝率很低 。接种量为 3 ～ 4 mL 时,MBF 的絮凝率达到最高。但随着接种量升高, 微 生物量增多,絮凝率呈现下降的趋势。 不同的微生物絮凝剂对 pH 要求是不一样的。 实验表明 当 pH 在菌株的最优生长条件 pH 6 ～ 8 时,絮凝效果比偏酸或者偏碱时提高30以上 。 金属离子的种类和数量会影响絮凝剂的活性 ,中 和颗粒表面形成的负电荷 ,有助于絮凝过程 [ 8] 。高浓 度Ca 2的存在能保护絮凝剂不受降解酶的作用, 所 以实验选用 CaCl2为助凝剂。 当 CaCl2用量为 2 ～ 3 mL时 ,絮凝效果达到最好。 2. 2. 2 正交实验 为进一步优化复合菌群的絮凝条件 ,根据单因素 实验结果 ,选取MBF 用量 A 、CaCl2用量 B 和废水 pH C 3 个因素进行正交实验 。实验结果见表 1。 由表 1 可知,MBF 处理印染废水时 ,去除 COD 的 优化工艺条件为 投加2 mLMBF ,3 mL的 1CaCl2溶 液于100 mL印染废水中, 调节 pH 至 9. 0,摇匀后静置 10 min , 上清液 COD 为166. 4 mg L , COD 去除率达 68. 6。 脱色的优化工艺条件为 投加 2 mL MBF 、2. 5 mL 的 1CaCl2溶液于100 mL印染废水中, 调节 pH 至7 ,摇匀后静置10 min,脱色率达 84. 5。综合COD 去除率和脱色率来考虑 ,MBF 处理印染废水的优化 工艺 条件 MBF 用量 2 mL, 1CaCl2溶 液 2. 5 ～ 3. 0 mL ,系统 pH 为 7～ 9。 表 1 MBF处理印染废水正交实验表 L9 33 实验 编号 ABC实验指标 MBF用量 mL CaCl2用量 mL 系统 pH 脱色率 μ COD 降解率 11. 52. 0768. 549. 5 21. 52. 5870. 853. 2 31. 53. 0973. 248. 9 42. 02. 0880. 159. 2 52. 02. 5984. 564. 5 62. 03. 0782. 768. 6 72. 52. 0975. 558. 4 82. 52. 5777. 455. 3 92. 53. 0879. 951. 0 k1 70 . 83 50 . 533 74. 70 55 . 7076. 20 57. 80 k282 . 43 64. 1077. 57 57. 6776. 93 54. 47 k377 . 60 54. 9078. 60 56. 1777. 73 57. 27 R11 . 60 13. 573. 90 1. 971. 53 3. 33 注 ki和R 行中,斜线上方和下方分别以脱色率和COD 去除率计。 2. 3 复合菌群对印染废水的降解实验 2. 3. 1 影响因素分析 随着接种量的增加, 复合菌群对抗生素废水COD 的去除率逐渐增大 。当接种量为4 mL时, 废水 COD 的去除率最大, 再增大接种量, COD 的去除率降低。 这是因为过量的微生物接入废水中 ,废水缺少足够的 营养物质, 导致微生物死亡, 从而使废水 COD 的去除 率降低。 当温度为微生物的最适生长温度 25 ～ 35℃时, COD降解效果最好。 单因素实验选取微生物的最佳生长 pH 6～ 8 时 具有更好的降解效果 。 处理印染废水 ,单因素实验时发现 48 h 是最佳 作用时间。 2. 3. 2 正交试验 为进一步优化复合菌群的培养条件选取 JFFH- 124 的用量 A 、 系统温度 B 、系统 pH C 和摇床转 速 D 4 个因素进行正交实验 。正交实验 L9 3 4 结果 见表 2。 由表 2 可知 ,当投加 JFFH-124 菌量为4 mL 、 摇床 温度为 30℃、 系统 pH 为 6、摇床速度为140 rpm时, 复 合菌群 JFFH- 124 降解印染废水 COD 的效果最佳。 18 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 表 2 JFFH -124 降解印染废水正交实验 L9 34 实验 编号 ABCD实验指标 JFFH -124 的 用量 mL 温度 ℃ 系统 pH 摇床转速 r min- 1 COD 降解率 13 . 025612021. 3 23 . 030714031. 5 33 . 035816025. 6 43 . 525716029. 5 53 . 530812030. 8 63 . 535614040. 6 74 . 025814034. 4 84 . 030616042. 8 94 . 035712032. 2 k126 . 13328 . 40034. 90028. 100 k233 . 63335 . 03331. 06735. 500 k3 36 . 46732 . 80030. 26732. 633 R10 . 3346 . 6334 . 6337. 400 3 结论及建议 1 在复合培养时 ,菌株 JF-1、 JF-2、 JF-4 之间的协 同作用使复合菌群 JFFH-124 所产MBF 的絮凝活性大 大提高。 2 虽然印染废水的生化性极差 , 但复合菌群 JFFH- 124 仍然表现出比单菌株更高的降解能力, 最高 降解 COD 的能力提高 30 左右 。 3 复合菌群 JFFH- 124 对印染废水的絮凝最佳 工艺条 件为 MBF 用量 2 mL , 1CaCl2溶液 用量 2. 5～ 3. 0 mL ,系统pH 为7～ 9。在各因素中对絮凝效 果影响最大的是 MBF 用量。 4 复合菌群 JFFH- 124 对印染废水降解的最佳 工艺条件为 投加菌量为4 mL , 温度为 30℃, 系统 pH 为6,摇床速度为140 rpm 。 各因素对降解效果影响的 程度排序依次是 接种量 摇床转速 温度 系 统 pH 。 参考文献 [ 1] 张宇峰. 印染废水处理技术的研究进展. 工业水处理, 2003, 23 4 23 -27 [ 2] 彭会清. 印染废水处理方法进展与述评.南方冶金学院学报, 2003,24 4 59 -63 [ 3] 李旭, 李小明, 杨麒, 等.微生物絮凝剂产生菌的研究进展. 生 物技术, 2006, 16 2 92 -94 [ 4] Ganesh Kumar G , Han Seung Joo , Jang Won Choi , et al. Purification andcharacterizationofanextracellularpolysaccharidefrom haloalkalophilic Bacillus sp. I 450. Enzyme and Microbial Technology, 2004,34 673 -681 [ 5] Deng Shubo ,Yu Gang, Ting Yenpeng. Production of abioflocculant by aspergillus parasiticus and its application in dyeremoval. Colloids and Surfaces B Biointerfaces, 2005,44 179 -186 [ 6] 容锵桃, 张鸿郭, 周少奇. 微生物絮凝剂研究进展. 环境技术, 2005 4 43～ 46 [ 7] 李捍东, 王庆生, 张国宁, 等. 优势复合菌群用于城市生活污水 净化技术的研究. 环境科学研究,2000, 13 5 14 -16 [ 8] 郑怀礼. 生物絮凝剂与絮凝技术. 化学工业出版社, 2003,11 39 作者通信处 程彬彬 330031 江西省南昌大学前湖校区 南昌市红 谷滩新区学府大道 999 号 研究生公寓30 栋1007 房间 E -mail magic5432hotmail. com 2007- 12-04 收稿 上接第 16页 [ 2] Parag R G . Cavitation an auxiliary technique in wastewater treatment schemes. Advances in Environmental Research, 2002, 6 335 -358 [ 3] 孙寿. 水泵汽蚀及其防治. 北京 水利电力出版社, 1989 [ 4] Kumar P S , Kumar M S , Pandit A B. Experimental quantification of chemical effects of hydrodynamic cavitations.Chemical Engineering Science, 2001, 55 9 1633 -1639 [ 5] 李志义. 水力空化及其对化工过程的强制作用. 化学工程, 2004,32 4 27 -29 [ 6] 边陵飞, 杜璋璋. 饮用水消毒技术及发展. 济宁师范专科学校学 报, 2005,25 6 9 -11 [ 7] Manickam S ,Pandit A B. Wastewater treatment a novel energy efficient hydrodynamic cavitational technique. Ultrason Sonochem, 2002, 9 3 123 -131 [ 8] Jyoti K K, Pandit A B. Ozone and cavitation for water disinfection. Biochem. Eng. J. , 2004, 18 1 9 -19 [ 9] 王夙, 孙三祥. 水力空化降解罗丹明 B 研究. 中国给水排水, 2004,20 46 -48 作者通信处 王惠敏 730050 甘肃兰州理工大学土木工程学院 E -mail wanghmlut. cn 2007- 12-10 收稿 19 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 STUDY ON ULTRASONIC DISINTEGRATION OF EXCESS SLUDGE FOR IMPROVING ITS BIO- GAS YIELD PERANCE OF TWO-PHASE ANAEROBIC DIGESTION Wu Chunde Shi Jihang7 Abstract A study was done on ultrasonic disintegration of excess sludge from a sewage treatment plant. The results indicated that soluble chemical oxygen demand was significantly increased, the removal rate of volatile solid, net bio -gas production and the rate of bio -gas production were also increased, and moreover the content of methane was increased, thusbio -gas yield perance was improved. The main factors affecting ultrasonic disintegration were sound energy density and disintegration time, and the secondary factor was ultrasound frequency. Keywords excess sludge two -phase anaerobic digestion ultrasonic disintegration methane EXPERIMENT ON OPERATIONAL PERANCE OF BIOLOGICAL SAND FILTER AT LAW TEMPERATURESu Chengyuan Zhang Jiankun Li Simin et al 10 Abstract The removal rates of organic matters and NH 4-N by a biological sand filterwere studied and the changes in biomass and microbi- al activity in the filter were analyzed at law temperature.It applied AHM for analyzing influencing factors.The removal rates of NH 4-N and CODMnwere 51 . 31 to 66. 35and 9. 18 to 16. 04 separately in biological sand filter at 5. 2℃to 10. 2℃. Microbial activity was 0. 029～ 0. 055mg hg. The biomassandmicrobial activity were decreasedby 17. 33 and56. 72when the water temperature fell down from 12. 7℃ to 5. 2℃. It applied AHM for analyzing influencing factors. The results showed thatthe temperature, substrate concentration and filter velocity were the important factors. Their weights were 0 . 318, 0. 270 and 0. 118, respectively. Keywords biological sand filter law temperature biomass microbial activity AHM THE COMPARATIVE TEST OF TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED RAW WATER BY IM - MOBILIZED NITROBACTERIAHou Shuaihua Jia Baoqiu 13 Abstract A slightly polluted raw water was treated separately by immobilized nitrobacteria pellets in airlift loop reactor and bio-ceramicite reactor.It was compared the difference of their effluent inNH 4-N, NO - 2-N, CODMnand turbidity . The result showed that the bio -ceramicite re - actor s removal effect was better than that of immobilized nitrobacteria pellets in airlift loop reactor, the difference was very small. Further more, the immobilized nitrobacteria pellets in airlift loop reactor didn t need to be back washed and could run smoothly once it was activated. Immobi- lized nitrobacteria in the treatment of slightly polluted raw water has great potential. Keywords immobilized nitrobacteria ceramicite ammonia -nitrogen nitrous acid nitrogen INVESTIGATION ON THE RELATION BETWEEN CAVITATION NUMBER AND REYNOLDS NUMBER IN HYDRODYNAMIC CAVITATIONWang Huimin Sun Sanxiang 15 Abstract The orifice plates with different thickness, various holes and sizes were used as hydrodynamic cavitation generator to study the degradation effect of Rhodamine B solution. The relation between the cavitation number and the Reynolds number was set up and the experiment result was coned with that of the dimensional analysis. Keywords hydrodynamic cavitation cavitation number Reynolds number dimensional analysis TREATMENT OF PRINTING AND DYEING WASTEWATER WITHMULTIPLE MICROORGANISM Cheng Binbin Lin Bo 17 Abstract Three strains of bacterium with high flocculating rate and degradating rate were isolated from the sludge of printing and dyeing wastewater s outfall. And then the 3 strains were compounded, which was called JFFH-124. The experiments showed that JFFH-124 had higher flocculating rate and COD degradating rate. The chroma of printing dyeing wastewater was reduced from 150 to 23, the removal rate of chroma was 84. 5, and the wastewater s COD was reduced from 530 mg L to 96mg L, the removal rate of COD was 81. 9, after flocculation and deg - radation of the wastewater with JFFH -124. Keywords multiple strain microbial flocculants degradation printing dyeing wastewater TREATMENT OF BREWERY WASTEWATER BY EXTERNAL CIRCULATING ANAEROBIC TECHNIQUEHan Hongjun Yang Hua Zhao Jin et al 20 Abstract A technical rewasdone on a brewery wastewater treatment using the external circulating anaerobic -contact oxidation process. The operating result showed that the removal rates of COD, BOD andSSwere 97. 8, 99. 3 and 98. 9 respectively. The effluent couldmeet the requirements of“ Beer Industry Wastewater Discharge Standard” GB19821 -2005, and the system could run steadily and reliably. Keywords brewery wastewater external circulating anaerobic process technical re A SUMMARY OF DESIGN FOR CAST PROCESS SEWAGE TREATMENT PLANT Lin Yingzi Chen Lijun Liu Haichen et al 22 Abstract In view of a mixed sewage with high load and small volume, the designof a sewage treatment plant uses the hydrolysis -acidifica - tion andthe CAST series sewage treatment system. Throughtechnological designof various units, introduction to the arrangement of equipment and the operation data analysis, it is summarized the process characteristics and experience in technological design. Keywords sewage treatment plant hydrolysis -acidification CAST design 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 6,December,2008