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驯化菌种降解油制气废水的影响因素研究 ＊ 慎义勇 米永红 深圳市危险废物处理站, 深圳 518049 韦朝海 华南理工大学环境科学与工程学院, 广州 510641 摘要 利用筛选的 3种微生物, 在初步研究其对某些化合物降解能力的基础上, 考察其降解油制气废水过程中一般因 素如温度、pH值、供氧条件、废水浓度以及营养因素如磷源、碳源对微生物降解能力的影响。 研究表明, 各菌种可在自 然环境条件范围内, 保持对废水 CODCr降解效果的稳定性。 葡萄糖、乙醇的加入, 可将各菌种对 CODCr的去除率分别提 高 16. 9～ 26. 5、17. 6～ 25. 6。 关键词 油制气废水 驯化菌种 影响因素 ＊国家自然科学基金资助 49632060 0 引言 我国的人工制气厂大都以煤 、 重油作原料, 该过 程所产生废水的主要污染物有氨、酚、 氰 、 硫、油、 多环 芳烃及其它芳烃类污染物 。油制气废水的生物毒性 抑制了该类废水的进一步生化处理 ,这类废水已成为 油制气厂的主要污染来源之一 [ 1 -3] 。 废水中含有 77 种可定量分析的芳烃类化合物, 其中 23种是被一些国家和地区制订严格标准限制排 放的优先控制有机物 [ 4,5] 。曾国驱 [ 6] 、李秀怀 [ 7] 分别 从改善生物设施填料和人工选育微生物方面来提高 油制气废水的生物处理效果, 使污染物的去除获得了 一定程度的改善 。 本研究利用筛选出的 3 株具有良好降解具有较 强毒性的有机物能力的菌种, 着重于考查一般因素如 温度、pH 值 、 供氧条件、 废水浓度,以及营养因素如磷 源、 碳源对微生物降解能力的影响 。 1 材料与方法 1. 1 菌株 实验采用编号为 S-2、Y-3、XH-3 的菌种 [ 8] , 经北 京微生物所鉴定确定各菌种特征见表 1。 1. 2 实验条件与方法 2菌液制备 将驯化筛选的各菌种分别用液体 培养基进行富集 ,之后将菌种离心称各菌种湿重, 用 无碳源培养基将各菌种稀释成质量分数为 2的菌 液,放于4 ℃ 冰箱中保存, 供以后实验所用。 生物光密度 OD 值 在一定的生物体浓度范围 内,OD 值与生物体浓度成正比 ,OD 值的大小可以表 征生物体的浓度 ,因此可以间接表征微生物对基质的 利用情况 。测定波长为472 nm。 表 1 试验选用菌种来源及特征描述 菌种来源编号菌团生长特征 革兰氏染色和 显微镜观察特征 广石 化 污 水活 性 污 泥 S -2 圆形、边缘整齐、不 透明、油脂状、隆起 湿润、黄绿色、直径 1～ 2 mm 阳 性,芽 孢 杆 菌 Bacillus sp. , 芽孢端 生, 不膨大, 细胞大小 1 1. 5～ 2. 5 μ m 油制 气 厂 曝气 池 污 泥 Y-3 圆形、边缘整齐、不 透明、油脂状、隆起 湿润、黄绿色、直径 0. 5～ 1 . 5 mm 阳 性,芽 孢 杆 菌 Bacillus sp. 新会药厂XH -3 圆形、边缘整齐、不 透明、油脂状、扁平 亮 黄色、直 径 1 ～ 1. 5 mm 革兰氏阴性, 细长杆 菌, 大小 0 . 3～ 0 . 5 2μ m 废水 CODCr为596. 4 mg L。 培养条件 pH 7. 0, 温 度为35 ℃, 摇床转速为100 r min。 实验时改变某一条 件时 ,其它条件维持不变 。 实验时, 根据反应液体积加入定量无碳源培养 基,而磷酸盐加入量为5. 0 mL L 。 每100. 0 mL反应液 中加入2菌悬液5 mL作为初始接种量 。 2 实验结果与讨论 2. 1 菌种对某些化合物配水的降解 主要是考察所分离菌种对石油烃类的降解能力, 选择了11 种有机物作为碳源 ,这 11 种有机物有短链 和长链脂肪烃、混合烃类液体石蜡, 还有芳香族化合 物及其衍生物, 表 2列出了 3 个菌种在各化合物配水 培养所得到的OD 值。 OD值表征了菌种降解化合物的能力 ,OD 值越高 其对该化合物的降解能力越高。从表 2 可以看出不 同菌种其优势降解化合物存在很大的差异。S-2 菌种 30 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 对十八烷、液体石蜡 、甲苯的降解能力相对于其降解 其它化合物的能力更好一些; Y-3 菌种对己烷、十八 烷、 萘的降解能力较好 ; 而 XH- 3 菌种对甲苯的降解 能力较好, 对其它化合物的降解则稍差。 表2 各菌种对 11 种化合物的降解能力 OD值 菌种己烷辛烷癸烷十六烷十八烷液体石蜡苯甲苯二甲苯萘苯酚 S -20. 0270. 120. 1290. 0390. 5580 . 4920 . 0840. 3990. 0810. 1890 . 132 Y -30. 2910. 2070. 210. 1980. 5310 . 0150 . 0870. 1290. 1770. 3210 . 141 XH-30. 0060. 0960. 0960. 1440. 1290 . 0020 . 1830. 4590. 1110. 0180 . 027 2. 2 温度的影响 一般微生物生长温度在 25 ～ 35 ℃。 温度影响菌 种对废水中CODCr降解的变化趋势如图 1所示。 图 1 温度对菌种降解能力的影响 从图 1 中可以看出,各菌种受温度的影响是一致 的。在 30～ 40 ℃ 之间, 菌种的生长情况最佳, 对废水 CODCr的降解效率最高。温度处于 25～ 30 ℃时,废水 CODCr去除率降低。温度 45 ℃时, 微生物的生命活 动受到负面影响, 废水的 CODCr去除率降低 。各菌种 在自然环境温度的变化范围内 ,都可以较好地生长 。 2. 3 pH 的影响 由图 2 可以看出, pH 值的变化对各菌种降解, CODCr的影响较为显著 。菌种生长的适宜 pH 值范围 为6. 5～ 7. 5 之间 。当 pH 值 7. 5 或 5, 碳氮比符合反硝化条件, 因此不需要外加碳源 。 5 泥龄 。对于活性污泥系统 , 由于硝化菌比增 长速率低 ,世代周期长,若泥龄较短 ,就会使硝化菌来 不及增殖 ,就从系统中排出。为使活性污泥得到良好 的脱氮效果, 必须要有较长的泥龄。A O 2 工艺在运 行中选用较长的泥龄 ,通常SRT 20 d。 4 结语 1 采用 A O 2 工艺处理焦化废水是可行的。该 废水处理系统运行两年来 CODCr、 NH3-N 去除率分别 达到了 87和 93, 出水基本达到国家污水排放二 级指标。 2 生物处理是本系统的核心处理工艺。要充分 发挥生物处理的优势 ,就必须保证适宜的进水条件。 因而严格控制预处理的进水水质对于焦化废水的处 理及运行管理至关重要。 3 该工艺也存在一些缺点及问题 ①系统耐冲 击负荷能力较差。若进水氨氮浓度较高 NH3-N 300 mg L ,系统不仅需要加入大量清水稀释 ,导致废 水处理成本增加 ,而且处理能力也将下降 。 ②生化处 理工艺事故池太小且与调节池相连 ,当厂内蒸氨车间 因故障出现排水入事故池时, 将造成事故池溢流进调 节池而导致系统进水 NH3- N 过高, 会严重抑制硝化 菌的硝化作用。此外 ,隔油沉淀池由于设计不合理致 使进入生化处理系统的焦化废水含油量较大 ,这给废 水生物处理工艺带来很大困难。上述不足之处亟待 改进 。 作者通讯处 周鑫 030024 太原理工大学环境科学与工程学院 电话 0351 6079557 E -mail raymans eyou. com 2006- 07-28 收稿 上接第 32页 XH- 3 为 60. 9,比无葡萄糖时的CODCr去除率提高了 16. 9 ～ 26. 5。 乙 醇 对 废 水 CODCr所 加 量 为 1 712 mg L时 , 各菌的 CODCr去除率分别为 S-2 为 56. 5、Y-3为 56. 4、 XH-3 为59. 2, 比无乙醇条件 下的 CODCr去除率提高了 17. 6～ 25. 6。 3 结论 1 各菌种对不同化合物的降解能力是完全不同 的,不同菌种之间其优势降解化合物也存在很大差 异。S-2 菌种对十八烷 、 液体石蜡 、 甲苯的降解能力相 对于其降解其它化合物的能力更好一些 ; Y-3 菌种对 己烷 、 十八烷、 萘的降解能力较好; 而 XH- 3 菌种对甲 苯的降解能力较好, 对其它化合物的降解则稍差。 2 一般影响因素的实验结果表明 各菌种可在 自然环境条件范围内, 保持对废水 CODCr降解效果的 稳定性 。菌种的最佳生长条件为 温度 25 ～ 35 ℃, pH 6. 5～ 7. 5,摇床转速为 80～ 120 r min。 研究证明, 不添加磷源也能获得良好的废水降解效果。 3 葡萄糖的加入可使 CODCr的去除率提高 16. 9～ 26. 5,乙醇的加入可使 CODCr的去除率提 高17. 6～ 25. 6。 参考文献 [ 1] 慎义勇, 傅家谟, 盛国英等. 油制气废水中毒害有机物分析及一 般特征. 环境科学, 2001, 22 1 109 -113. 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[ 8] 慎义勇. 油制气废水毒害有机污染物控制技术初步研究. 广州 中科院广州地球化学研究所,2000 37-54. 作者通讯处 慎义勇 518049 深圳市下梅林龙尾路 181 号 深圳危 险废物处理站 电话 0755 83971953 -6500 E -mail Shen-yiyong 126. com 2006- 04-26 收稿 38 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 Keywords hydrodynamic cavitation, dyestuff wastewater, multiple hole orifice plates, cavitional degradation and modified cavitional number HYDRATION ANDOXIDATION TREATMENTOFLANDFILL LEACHATE TREATEDBY BIOLOGICAL PROCESSESSong Yu Lou Ziyang ZhaoYoucai et al 24 Abstract CODCrof effluents from traditional biological treatment process is about 500～ 800 mg L, and both the refractory substances and inorganic compounds in leachate contributed to CODCr. Combined cement, NaAlO2with Ca ClO 2 were applied to advanced treatment of the leachate from agedrefuse bio -filter process, and it canmeet the second class leachate discharge standards CODCr300mg L . It is presumed that the removal of CODCrin leachate resulted from two ways one is the oxidation, while hydration is also an important way to remove the reduction inorganic compounds in leachate. Keywords landfill leachate, tail water, hydration, oxidation and aged refuse bio -filter reactor THE TREATMENT OF THICK OIL WASTEWATER BY HYDROLYSIS-AEROBIC PROCESS Feng Yingming Chen Jinfu Cao Zonglun et al 27 Abstract It is introduced the technique of biological membrane hydrolytic acidification -biological membrane contact oxidation to treat the thick oil wastewater from an oilfield oil density ρ 0. 86～ 0. 97g L. The treatment system established is stable and excellent with a capacity of sewage drainage about 3 000 m3 d. The sewage drainage can meet the class Ⅱ of National Wastewater Discharge Standard GB8978 -96. Keywords oily wastewater, hydrolytic acidification, contact oxidation, thick oil wastewater and biological membrane STUDY ON INFLUENCE FACTORS OF ACCLIMATED STRAINS BIODEGRADING MGO- WASTEWATERShen Yiyong Mi Yonghong Wei Chaohai 30 Abstract On the basis of investigating the ability of biodegrading some compounds, three acclimated strains were used to treat wastewater which produced in the process of manufacturing gas with oil MGO, and the condition s influences on acclimated bacteria biodegrading this wastewater were investigated, the influencing factors include temperature, pH, oxygen supply , concentration of pollutant and co -metabolic substance as phosphorous source, carbon source. The results indicate that these three bacteria could keep the CODCrremoval rate under scale of natural condition; by adding glucose and ethanol, the CODCrremoval rates could be improved by 16. 9～ 26. 5 and 17. 6～ 25. 6, respectively. Keywords MGO -wastewater, acclimated strains and influencing factors THE PROCESSSTUDYOFTREATINGOCTANOLPRODUCTION WASTEWATERBY COMBINED ACIDIFICATION AND DEMULSIFICATIONLi Xiangfu 33 Abstract The process of acidification and demulsification was used to treat octanol production wastewater. The results showed that the CODCrremoval rate reached to 50, and oil removal rate was above 80,which realized the aim of treating octanol production waste water. The treatedwater was discharged into a chemical wastewater treatment plant, and it had no any reverse effect on chemical wastewater. It has been proved that it is feasible to treat octanol production wastewater with this process. Keywords waste alkali liquor, acidification, demulsification and process study USING A O 2 PROCESS FOR TREATMENT OF COKE PLANT WASTEWATER Zhou Xin Li Yaxin Jia Dongjie 36 Abstract It is introduced the flowsheet of A O2process treating coke plant wastewater and of activated sludge accumulation in the start up of treatment system;meanwhile it is also discussed the factors influencing nitrification and denitrification and control parameters in practical operation. Keywords coke plantwastewater, A O2process and nitrification denitrification COMPARATIVEEXPERIMENTSONBIODEGRADATIONOFHIGHCONCENTRATION TOLUENE BY TWO DOMINANT BACTERIA IN BIOTRICKLING FILTERS He Ze Li Guiying An Taicheng et al 39 Abstract The biodegradation perance of high concentration toluene was comparatively investigated by two biotrickling filters BTFs which packed with ceramic pellets and two different dominant bacteria S1, S2. Though the two bacteria are all belong to Bacillus sp. , the experimental results including removal efficiency, non -use BTFs without airflow and liquid recycle indicated that they had obvious differences. S1 could always achieve 90 removal efficiency when the inlet toluene gas concentration was below 5. 81 mg L, and the maximum inlet toluene concentration could reach 10 . 00 mg L related with 59. 78 removal efficiency . While S2 only bore the maximum inlet toluene concentration 5. 72mg L with 65. 65 removal efficiency. The resultsof non -use BTFs experiments proved that after 10 days, S1 needed only 16 hours to revive 100 removal efficiency, while S2 merely regained 70～ 80 removal efficiency . Keywords biotrickling filter, dominant strains, toluene and degradation 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007