造紙廢水中微生物菌劑的試驗范文

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[摘要]以造紙廢水為研究對象，開展微生物菌劑靜態試驗研究，評價LS-H、LS-G、LS-N三種型號微生物菌劑對造紙廢水的處理效果。結果表明，在較短的時間內，三種型號微生物菌劑對造紙廢水COD、TP等污染指標去除率分別達到40%和70%以上；在不影響活性污泥性能條件下，該微生物菌劑有助于強化廢水生化過程，提高目標污染物的去除效率和出水水質；該微生物菌劑既適用于新建污水處理站的活性污泥激活和廢水處理系統的快速啟動，又可用于老舊污水處理站的改造，加快廢水處理系統的恢復。

[關鍵詞]微生物菌劑；造紙廢水；試驗研究

我國中小型造紙廠數量多、分布廣，每年制漿造紙廢水排放量巨大。據相關統計，制漿造紙行業排放的廢水占工業廢水排放量的1/6，COD和SS均占1/4[1]。造紙廢水含有大量的纖維素、木質素、油墨、染料以及無機鹽等污染物，并伴有惡臭氣味、廢水色度深，可生化性差，是難降解工業廢水之一[2]。因此，鑒于制漿造紙廢水排放對環境影響大，必須對其進行妥善處理。造紙廢水污染物濃度高，成分復雜，處理方式與其他工業廢水略有不同。目前，國內外對于造紙廢水處理方法主要分為物理法、化學法、物理化學法和生物法；前三種廢水處理方法通常對設備要求高或需要投加化學藥劑，亦或是能耗較大，故常作為造紙廢水處理工藝中的預處理；生物法以其低能耗高效益的優勢，廣泛應用于造紙廢水處理中。常用的生物處理方法有活性污泥法和生物膜法。由于造紙廢水含有纖維素和木質素等難生物降解物質，一般先采用厭氧生物法進行預處理，然后與好氧生物法聯用，使出水水質達標排放。但厭氧生物法啟動和處理時間較長，操作條件控制難，制約了生物法處理效率。近年來，為提高造紙廢水生物處理系統的處理效率，研究者們通過微生物富集、篩選和基因改良技術構建具有特殊功能的微生物菌劑，并將其應用于造紙廢水處理中取得了良好的效果(見表1)。本文為評價某公司LS-H、LS-G、LS-N三種型號的微生物菌劑對造紙廢水的處理效果，開展了微生物菌劑靜態實驗研究，探究該公司三種型號的微生物菌劑應用于造紙廢水處理的可能性，為其工程應用提供建議。

1試驗材料及方法

1.1試驗材料和儀器

試驗造紙廢水取自江蘇常熟某造紙廠IC塔出水，活性污泥均取自其好氧回流污泥，造紙廢水和活性污泥均是同時間同批次取出并置于2℃的冰箱中保存，LS-H、LS-G、LS-N微生物菌劑樣品由某公司提供；數顯式電熱恒溫水浴鍋：上海錦凱科學儀器有限公司；15L有機玻璃柱4只，陶瓷曝氣盤4個。

1.2實驗方法

1.2.1菌劑激活取50mLLS-H、LS-G、LS-N菌原液和相應配比的激活液分別加入已標號的燒杯，再分別加入500mL去離子水，充分攪拌，最后將燒杯置入恒溫水浴鍋中曝氣，設定水浴穩定為30℃，曝氣時間為24h，DO＞2mg/L。LS-H、LS-G、LS-N微生物菌劑激活試驗照片如下。將4只15L有機玻璃柱固定在同一平臺上，并在每只玻璃柱的底部和中部相同位置分別安放陶瓷曝氣盤和可控溫加熱棒，隨后分別注入9L造紙廢水和2L活性污泥，控制曝氣氣量調節閥使各玻璃柱曝氣量一致，同時調節可控溫加熱棒使混合液按一定梯度升溫至30℃，曝氣培養24h。將上述有機玻璃柱分別編號1#~4#好氧曝氣柱，其中1#好氧曝氣柱為空白對比樣，不加入任何菌劑；2#好氧曝氣柱中加入10mLLS-H菌劑；3#好氧曝氣柱中加入10mLLS-H菌劑和10mLLS-G菌劑；4#好氧曝氣柱中加入10mLLS-H菌劑、10mLLS-G菌劑和10mLLS-N菌劑；繼續對1#~4#好氧曝氣柱進行曝氣，曝氣時間控制在72h，同時在不同時段對1#~4#好氧曝氣柱取樣檢測。試驗全過程，一定時間間隔，均對1#~4#好氧曝氣柱的曝氣狀態、混合液的溶解氧DO含量、pH、污泥濃度(MLSS)、SV30、COD、TN、氨氮、TP等指標進行檢測分析。靜態試驗過程照片見圖2。

1.2.2靜態試驗

1.2.3檢測方法及標準為排除誤差影響，本試驗廢水取樣過程如下：取1#~4#好氧曝氣柱的廢水(泥水混合液)經自然沉淀之后的上清液，然后再各自通過定性濾紙對上清液過濾，所產的濾液即為1#~4#廢水水質檢測樣品。本試驗的所有檢測標準均按國家規定允許的相關標準執行。(1)溶解氧(DO)含量：采用上海雷磁便攜式溶解氧測定儀檢測。(2)pH值：采用美國HACH公司多功能參數水質測定儀檢測。(3)COD、TN、氨氮、TP指標：采用相關快速檢測法，檢測設備為德國Lovibond公司多參數快速測定儀。(4)污泥濃度(MLSS)、SV30：采用相關標準檢測。

2試驗結果及分析

2.1試驗結果

在不同時段對1#~4#好氧曝氣柱取樣檢測，整個試驗周期為72h。1#~4#廢水水質檢測樣品的各項水質指標檢測結果見圖3～圖7，圖8~10為各好氧曝氣柱控制條件。

2.2結果分析

通過對1#~4#廢水水質檢測樣品的各項水質指標檢測結果分析顯示：(1)觀察COD指標變化可知，1#~4#廢水樣品COD數值整體下降趨勢較為一致，在投加菌劑后20h以內，2#、3#和4#樣品的COD下降速率較1#空白對比樣快，特別是在8h以內，加入微生物菌劑的廢水樣品生物活性較高，說明微生物在此階段大量生長與繁殖；在投加菌劑后72小時(該項指標檢測終點)時，1#空白對比樣的COD去除率為24.1%，2#樣品的COD去除率為43.2%，3#樣品的COD去除率為41.8%，4#樣品的COD去除率為41.3%。(2)觀察TN指標變化可知，1#~4#廢水樣品TN數值起伏較大，且無規律。1#~4#廢水樣品的TN均出現先上升再下降，然后再上升再下降的波動現象，TN的總體去除率均偏低。造紙廢水的TN主要來源于難生物降解的含氮化合物，主要組成為無機氮和有機氮，從TN降解機理來講，主要成分氨氮(NH3-N)需通過在亞硝化細菌和硝化細菌的作用轉化成亞硝態氮(NO2-)和硝態氮(NO3-)，再通過反硝化細菌作用轉化為氮氣(N2)，而有機氮也同樣需要通過氨化作用、硝化作用和反硝化進行轉化和降解。因此，從TN檢測數據來看，1#~4#好氧曝氣柱所加入的理文造紙廠好氧活性污泥中本身含有的氨化細菌、亞硝化細菌和硝化細菌均較少，該類細菌所需生長環境較為苛刻，后續反硝化作用需要控制曝氣狀態至缺氧條件，而本實驗采用好氧曝氣，不利于反硝化菌生長，因此，TN指標并無較大程度改善屬正常現象。(3)觀察TP指標變化可知，1#~4#廢水樣品TP數值整體下降趨勢較為一致，3#和4#樣品的除磷效率較1#空白對比樣高。在投加菌劑后約48h(該項指標檢測終點)時，1#空白對比樣的TP去除率為66.7%，2#樣品的TP去除率為23.5%，3#樣品的TP去除率為73.2%，4#樣品的TP去除率為77.2%。該檢測說明3#、4#中投加的微生物菌劑可能含有聚磷菌，促進廢水中磷元素的代謝。(4)觀察氨氮指標變化可知，1#~4#廢水樣品氨氮數值整體下降趨勢較為一致，且1#~4#樣品的氨氮去除率無明顯差異，2#、3#和4#雖然加入微生物菌劑，但由于菌劑品種、菌種保存、菌劑投加量較少等問題，并未體現出明顯優勢，因此，氨氮指標并無較大程度改善。(5)為確保本靜態評估試驗的嚴謹性和準確性，1#~4#好氧反應柱的溫度、pH和DO分別控制在30℃、8和7mg/L，從圖9、圖10和圖11可知，1#~4#好氧反應柱參數控制較為一致。(6)從1#~4#好氧反應柱的活性污泥外觀、污泥濃度(MLSS)和SV30等污泥狀態來看，2#、3#和4#樣品的活性污泥生長速度較快，污泥濃度(MLSS)較1#空白對比樣快，且廢水中投加的微生物菌劑未對原活性污泥起負面影響，活性污泥的沉降性能、絮聚狀態、顏色外觀均正常。

3結論與建議

3.1結論

(1)本靜態試驗結果說明，該公司三種型號微生物菌劑對造紙廢水COD、TP等污染指標的去除具有一定效果；對氨氮指標未明顯改善，可能由于微生物菌劑投加量較少、菌劑品種、菌種保存等原因造成；總體來說，在投加量較少的條件下，文中微生物菌劑已達到本靜態試驗設計目的，即從定性層面體現出微生物菌劑有助于廢水污染物快速生物降解。(2)從試驗結果分析，該公司三種型號的微生物菌劑有助于強化廢水生化過程，提高對目標污染物的去除效率和出水水質，且不影響活性污泥性能，可用于新建污水處理站的活性污泥激活和廢水處理系統的快速啟動，也可用于老舊污水處理站的改造，加快廢水處理系統的恢復。

3.2建議

基于靜態試驗結果，建議下一階段進行中試試驗，中試試驗采用現場方式，即在江蘇某造紙廠污水處理站中試；中試試驗目的如下：(1)定量試驗，中試試驗過程盡量接近實際工藝流程，通過定量試驗判斷該類型菌劑的實用性和經濟性；(2)對比試驗，本中試試驗將引入其他對標公司的菌劑產品，在同等試驗條件下，觀察該公司菌劑是否具有技術先進性；(3)全流程監控，通過中試試驗的24h水質檢測、活性污泥檢測等手段全面評估該公司菌劑產品的優缺點。

作者：朱旺平 茍青 何滔 賀磊 單位：中國海誠科技股份有限公司