印染废水处理好氧颗粒污泥技术

纺织印染废水一直以排放量大、水质复杂、色度高、处理难度大等特点而成为废水治理工艺研究的重点和难点。目前印染废水的处理方法通常是生物法和物化法结合，单独使用任何传统处理方法都不能有效地去除纺织废水中存在的各种污染物。好氧颗粒污泥是一种微生物自凝聚形成的特殊生物膜，由外向内延伸依次聚集生长好氧、兼性厌氧、厌氧微生物，特殊的层状分布能使好氧颗粒污泥在一个生物池中同时对废水中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。因此，好氧颗粒污泥技术是一种潜在的高效废水生物处理技术。由于好氧颗粒污泥技术应用于印染废水处理方面的研究较少，因此笔者在单独的好氧条件下，采用低高径比(3.9)的SBR反应器，接种剩余污泥，在有机负荷(OLR)为3kg/(m3d)的模拟印染废水中驯化好氧颗粒污泥，通过测定COD、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、色度及颗粒特性等指标，评估好氧颗粒污泥对印染废水的处理效能，同时对系统中不同时期的微生物菌群结构进行分析，探究生物转化机理，通过试验进一步论证好氧颗粒污泥技术应用到印染废水处理中的可行性。

　　一、材料与方法

　　1.1 实验装置

　　试验反应器采用SBR的运行方式，主体由圆柱形有机玻璃制成，内径100mm，有效高度为390mm，总有效容积为3.0L，排水率为50%，即每周期进水1.5L。每天3个运行周期，每周期8h，HRT为16h，水力负荷为0.57m3/(m2·d)。其中进水5min，曝气450min，沉淀时间8min，排水2min，静置时间15min。进水泵为蠕动泵(BT100-2J)，转速为93.5r/min，曝气采用鼓风曝气，曝气量为60L/h，由气体流量计控制，有1#、2#、3#共3个排水口，出水按照顺序依次排出，反应温度为室温。试验装置采用PLC自动控制。

　　1.2 接种污泥

　　实验接种污泥取自广州市某污水处理厂二沉池的普通活性污泥。接种前去除污泥表面杂质，将污泥静置倒掉上清液后，剩下的浓缩污泥闷曝48h，消耗污泥中的有机物，接种污泥的MLSS为8973mg/L，SVI为83%，取1.5L接种污泥倒入SBR反应器中，加入模拟废水至3L，反应器中的MLSS为4487mg/L。

　　1.3 模拟废水组分

　　实验用水采用人工配水(各成分单位以mg/L计)，以乙酸钠和葡萄糖作为碳源，氯化铵作为氮源，磷酸二氢钾为磷源，根据COD：N：P=100：5：1进行配比。进水基质分为两个阶段，*一阶段(第1天要第23天)，以葡萄糖为单一碳源，葡萄糖2000，第二阶段(第24天要实验结束)，以乙酸钠和葡萄糖作为碳源，其中乙酸钠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，微量元素成分为院ZnSO4-7H2O120，CuSO4-5H2O30，KI180，MnCl2-4H2O120，CoCl2-6H2O150，H3BO4150。进水COD1704~2310mg/L、NH4+-N85.2~114.8mg/L、TP12.94~16.3mg/L、pH7.0~7.5。

　　1.4 分析项目与检测方法

　　实验中水质测定均采用国家标准方法，其中NH4+-N测定采用水杨酸试剂法，COD测定采用重铬酸钾法，TP用哈希分光光度法，pH采用便携式pH计(PJBJ-260，上海雷磁公司)测定，污泥微观结构采用扫描电子显微镜观测(S-3000N，Hitachi公司)。

　　1.5 基于Illumina平台的16SrDNA宏基因组测序

　　1.5.1 污泥微生物选取与制备

　　分别选取系统中好氧颗粒污泥部分解体期(第115天)和颗粒修复后期(第128天以后)的污泥进行研究，污泥样品的制备方法为院两个样品均选自系统中的混合污泥，在3000r/min条件下离心3min，去除上清液，取浓缩污泥50mL，备用。

　　1.5.2 高通量测序方法

　　将采集的微生物样品，送至检测机构(广州锐博生物科技有限公司)进行16SrDNA宏基因组测序。

　　二、结果和讨论

　　2.1 好氧颗粒污泥颗粒化

　　本实验在模拟废水中共运行144d，整个实验过程分为第玉阶段驯化期(第1天要第48天)，第域阶段稳定期(第49天要第113天)，第芋阶段解体期(第114天要第125天)与第郁阶段修复期(第126天要第144天)4个阶段。图1是用数码相机拍摄的颗粒污泥不同时期的形态