绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇苯酚污水的处理方法范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
关键词:含酚废水 假单胞菌 固定化微生物
一、实验部分
1.仪器及主要试剂
主要仪器:曝气沉淀池,752型紫外分光光度计(上海光谱仪器有限公司),曝气泵(江苏一环集团有限公司),PHS-3C型数字式酸度计(上海科学仪器厂),苯酚(分析纯),苯酚标准溶液。
2.检测方法
苯酚含量的测定:紫外分光光度法。
以不加苯酚的空白培养液作为参照,用752型紫外分光光度计(上海光谱仪器有限公司)在270nm的波长下测量待测溶液的吸光度(使用石英比色皿),并根据标准曲线计算出溶液中苯酚的浓度和苯酚的去除率。由于酵母膏的颜色会影响仪器对苯酚吸光度测定的准确性,因此需要减少酵母膏的投加量,以消除酵母膏引起的误差。
3.实验内容
3.1 假单胞菌培养
购买假单胞菌种,投入曝气沉淀池中,并加入10L营养液在常温下曝气培养(实验日期为2010年7月,环境平均温度为30℃)。3d后当曝气沉淀池中培养液变浑浊沉淀池底部出现污泥,就说明微生物开始生长,加料频率以1.5d/次为好。
3.2菌种的驯化
在培养液中逐渐加入苯酚进行驯化来得到优势菌种。选择培养基:NH4Cl,5g; KH2PO4,4g;MgSO4•7H2O,0.5g;CaCl2•2H2O,5g;FeSO4•7H2O,0.1g;H2O,10L;酵母膏,2g,苯酚浓度150mg/L。菌种的驯化:隔1.5d加一次药剂(选择培养基成分)。在培养微生物时,苯酚加200mg/L为宜,为了保证微生物正常成长,加料频率我1.5d/次为好。试验在通风场地进行,不采取任何保暖措施,试验期间温度与浙江上虞本地温度一致,气温25℃~35℃,水温22℃~35℃。培养菌种选用50L的曝气沉淀池,进行不间断曝气,曝气量控制在0.2Nm3/h左右(曝气量太小或太小都会影响微生物的正常生长)。在培养过程中发现,在pH为5~8的条件下,微生物都能较快生长,但由于考虑到在碱性条件下苯酚容易挥发,因此在培养和实验过程中,模拟废水的pH保持在5~7之间为好。
二、游离假单胞菌处理苯酚废水的影响因素研究
在微生物的长过程中是以苯酚作为碳源,但是由于酚的毒性较大,过大浓度的含酚废水可能会抑制微生物的活性导致处理效果的下降。在此基础上综合考虑各种因素,以废水酚含量、投菌量、PH、HRT等4个因素设计一组单因素实验,影响反应温度均保持在(26±2)℃,废水量为200mL。
三、回流与不回流的对比实验
在温度为26℃,苯酚浓度为200mg/L,pH为6.6,HRT为20h,的条件下,投菌量为200mL,废水量为200mL的时候,在以上最佳工艺参数下进行连续处理,并且分别进行污泥回流和不回流,实验数据如下:
由图1和图2对比可以得出:若污泥不回流则从第二次开始,假单胞菌的处理效率就开始下降了,从97.6%下降到了86.5%,处理效率下降11.1%。若进行污泥回流则明显可以延长处理的次数,污泥不回流处理到第四次的时候苯酚的去除率只有61.2%,而进行污泥回流的一方去除率仍保持在97%左右,没有明显的下降。这说明培养过程中产生的活性污泥也具有对苯酚很强的处理能力,活性污泥是否回流对于处理效果是有很大影响的。
四、假单胞菌降解苯酚机理探讨
假单胞菌能将解苯酚的原因是:在驯化初期,假单胞菌并不完全具有降解苯酚的现成的酶系,它对苯酚的降解能力极其微弱或仅具潜在的降解能力,只有在特定环境下,在相应的诱导物苯酚存在时,经一定时间的培养,由诱导物刺激微生物,诱导产生相应的酶系,才能获得对苯酚的降解能力。微生物具有很强有适应能力,当外界环境改变时,它们能相应调节体内新陈代谢系统,使之能在新的环境中继续成长下去。这种适应性的一种是在细菌分裂过程中遗传物质的突变,形成突变种,其中有一些对新环境污染具有较强的适应能力。
五、结论与展望
Abstract: taking acetaminophen production for the treatment of wastewater object, and study the EGSB (anaerobic granular sludge expansion bed) reactor + CASS process acetaminophen wastewater operation rule. After about 8 months of operation, and the results showed that the water CODcr and NH3-N concentration respectively for 15000 mg/L and 120 mg/L, the total water CODcr and NH3-N do 200 mg/L respectively and 20 mg/L, removal rate were 98.7% and 83.3%, with EGSB anaerobic reactors load capacity up to 7.1 kgCODcr / (m3 d.).
Keywords: anaerobic granular sludge expansion bed; Acetaminophen wastewater; High concentration organic wastewater
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:
1、前言
扑热息痛是常用的解热镇痛药物,化学成分为对乙酰氨基笨酚(醋氨酚),分子式为C8H9NO2,经过几十年的生产实践,扑热息痛的生产已经形成一套成熟的生产工艺,即传统的二步生产法,是以对硝基氯苯为原料,经水解、酸化还原制成对氨基苯酚,再经过酰化得到对乙酰氨基苯酚[1]。由于废水中含有对氨基苯酚、对乙酰氨基酚及其氧化产物醌、偶氮化合物等对微生物有一定的抑制和毒性作用,该类废水治理一直是难题。连云港某制药厂是一家从事对乙酰基苯酚生产的原料药企业,日产水量1000m³。原有一套UASB池+CASS池污水处理系统,由于处理工艺不合理等原因,一直无法正常运行。经技术改造后,新增EGSB厌氧反应器1套。
2、工程设计
2.1 废水特点
废水主要由酰化段离心废水、多次套用母液、精制段压滤废水、反应釜清洗废水和生活污水组成,主要污染因子有对氨基苯酚、冰醋酸、焦亚硫酸钠、粉末状活性碳、乙酰氨基酚及氧化产物醌、偶氮化合物等,由于对乙酰胺基苯酚具有共轭可变结构和生色基团,废水在酸性条件下呈红褐色,在碱性条件下呈蓝色,色度随电位升高而增大。对乙酰氨基苯酚及反应副产物较难生物降解[2]。废水具有组分复杂,浓度高,水质波动大,生物不易降解等特点。
2.2进出水水质要求
设计进水水质:CODcr:15000mg/L;BOD5:5000mg/L;NH3-N:150mg/L;SS:1000mg/L;pH:2~3;色度:2000倍。
设计出水执行《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999),主要指标:CODcr≤500mg/L;SS:≤400mg/L;pH:6~9
2.3 处理工艺及说明
目前,扑热息痛生产废水处理方法有混凝沉淀、高级氧化、铁碳电解、膜过滤、厌氧生物处理、好氧生物法等多种组合处理工艺,根据本工程进水水质特点和处理深度要求,本工程处理工艺采分质处理技术,将企业排放废水按水质特点分类收集、预处理后汇合的处理工艺,工艺流程详见图2.2-1.
图2.2-1 工艺流程框图
母液污染程度最重,CODcr:200000mg/L,精制废水污染程度较轻,CODcr:3000~5000mg/L,但粉末状活性碳含量较高,且含有一定量的反应中间产物醌类等难生物降解成分,其他废水指生活污水、离心废水、冲洗废水等,污染程度一般。
将母液废水单独收集,通过提升泵均匀泵入综合废水调节池;精制废水设置单独收集池,经折流式沉淀池去除废水中悬浮物活性碳,与其他废水汇入综合废水调节池内,在综合废水调节池内均衡水质,经均质调节后废水进入pH调节池调节废水pH,由于本工程废水呈酸性是由水中含冰醋酸造成的,因此pH调节至4左右即可,不需调至中性以减少液碱消耗量。pH调节池出水进入水温调节池,经水温调节池稳定水温在35°±2。恒温废水泵入EGSB厌氧反应器内,在EGSB厌氧反应器去除大部分有机物。EGSB厌氧反应器从功能划分为高负荷区、精处理区、沉淀区3部分,,其中高负荷区容积负荷可达12kgCODcr/(m³•d),精处理区容积负荷为3 kgCODcr/(m³•d),沉淀区表面负荷为0.53m³/(㎡•h)。并设置了强制外循环系统,通过强制外循环不但保证了传质效果,又起到了原水稀释作用。
EGSB厌氧反应器顶部设置气液分离器,实现沼气与废水、污泥的分离,分离后的沼气经沼气收集管道收集并输送至沼气储罐内,由于产生沼气量较小,不具备回收利用价值,采用沼气燃烧塔燃烧后放空[3]。
EGSB厌氧反应器出水进入水解池,通过缺氧微生物的新陈代谢作用将废水中残留的部分大部分子有机物分解为小分子有机物,提高废水可生化性,为后段好氧生物处理提供有利条件。此时出水仍不能满足排放要求,因此需设置好氧系统,好氧系统采用CASS工艺,不需设置二沉池。由于废水中残留一定量的显色物质,废水的色度较重,通过折流式脱色池后达标排放。
2.4 主要建构筑物设及设计参数
本工程主要建构筑物尺寸及设计参数见表2.4-1,
表2.4-1 建构筑物设计参数及配套设备一览表
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)34-0009-01
1、前言:随着工业时代的到来和城市化进程的加快,污水的大量排放已严重的威胁到人们的正常生活。由于我国的小型工厂众多,分布面广阔,生产技术落后,污水排放量大,污水处理能力低下等原因,造成我国工业污染严重。目前我国污水处理材料主要有活性炭、硅藻土以及廉价废弃物等,其中低硅藻土以其独特硅藻壳体结构及性能,对污水有较强的净化效果。现阶段,我国对硅藻土在污水处理中的作用进行深入研究,并进行了大力的推广,对我国治理水污染有卓越的贡献。
2、低硅藻土的特性及处理原理分析
低硅藻土之所以能应用在工业污水处理之中,是因为有其独特的性质和污水处理能力,主要表现在以下几点:
2.1 低硅藻土的特性分析。硅藻土是一种非金属的矿物,它是由湖泊或海洋中的硅藻类残骸经过自然作用而形成,其主要化学成分为非晶质的二氧化硅。具有空隙大、比重小、表面积大、吸附能力强、耐酸、耐磨以及保温隔音等特性,在化工、医药、石化、冶金等多个行业的污水处理系统中得到广泛应用。
2.2 低硅藻土的污水处理原理分析。首先,硅藻土的表面有负电性,因此对带正电荷的胶体状污染物来说,通过对电的中和使胶体脱稳。其次,由于硅藻土的表面积大,吸附能力强同时还具有表面电性,因此在污水处理过程中,不仅处理胶体态与颗粒态的污染物,还能除去色度、溶态的磷以及金属离子等,尤其是对于工业污水中带正电的金属离子,去除效果显著。
2.3 低硅藻的处理特点分析。把低硅藻土用于工业污水处理之中是一项新技术,其主要特点表现在:A、硅藻土的耐冲击负荷力强,处理的效果稳定,与温度、水质以及水量等因素无关,适宜于含有毒物质以及冲击负荷大的工业污水处理;B、污水处理技术先进,占地面积少,设备与工艺简单,操作方便,建设容易;C、硅藻土的药剂用量不大,投放量小,去除率高,污水处理成本低;D、硅藻土的脱水性能好,其脱水性能比常用的化学污泥和生物污泥都要好,运用离心法或者板框压虑机进行脱水,制成含水率为60%左右的泥饼;E、用后的硅藻土回收利用率高。因硅藻土是天然矿物,具有良好的稳定性,通过适当的处理之后,可用于农业、建材以及污水处理中,没有二次污染。
3 工业污水处理过程中低硅藻土的应用分析。
由于低硅藻土的资源丰富,污水处理成本低,处理效果显著,在工业污水处理过程中得到广泛的推广与应用。
3.1 在处理酯肪酸与苯酚废水工程中的应用分析。产于内蒙古的硅藻土,在某污水处理厂对苯酚以脂肪酸的废水处理中做实践。其方法是,把硅藻土提纯之后,通过含1.0%十六烷基三甲基溴化铵和含1.0%的聚丙烯酰胺对其进行表面改性,制成新型的污水处理剂,其吸咐率能达到80%,效果明显,达到国家排放标准。
3.2 在有色污水处理中的应用。在我国的纺织业、造纸业、塑料化工业以及金属等工业中,每年都会产生大量有色污水。尤其是纺织业中的印染废水处理是环保关注的焦点。纺织业最常用的污水处理方法有生化法与物化法。但是,由于纺织业废水中含有毒物质较多,污水处理降低毒性成为最难解决的问题,有些染料在分解之后也会产生有毒的致癌物,单纯的物化与生化处理手段不能达到国家排放标准。因此,吸附作为一种新的污水处理技术受到广泛的关注。用于吸附的物质有活性炭、硅藻土以及矿物黏土等。硅藻土作为天然的、资源丰富的、多孔的吸附物质,成本仅有活性炭的1/400。因此,把硅藻土用于纺织污水处理系统中,能有效的降低污水处理成本,提高污水处理能力,达到国家排放标准。
3.3 在重金属离子污水处理中的应用。在我国的玻璃、电镀、陶瓷、采矿等工业生产中,排放出的污水含有大量的重金属离子,含有重金属离子的污水能使人产生畸形,发生癌变,对植物产生毒害。现阶段我国对重金属污水的处离通常采用沉淀法、离子交换法、电解法以及吸附法等。通过大量的实践表明,运用吸附法是除去污水中重金属最行之有效的方法。硅藻土以其表面积大、有负电荷的特点,特别适用于对重金属离子的吸附。
3.4 在有机化合物污水处理中的应用。在我国的炼油、焦化以及合成纤维等工业中,排出大量含苯酚的污水,这类污水可以使细胞蛋白质变性,损害人的肾脏、肝脏以及神经等,通过对硅藻土的改性作为吸附材料,处理此类有机化合物有良好的处理效果。大批的专家学者对此进行过研究,经过改性后的硅藻土的吸附能力比原土强得多,硅藻土对有机物的吸咐可分为两类,一种是化学吸附,一种是物理吸附。其中,以分子间的诱导力与色散力进行物理吸附。同时,在分子间存在较强的絮凝作用与深度效应为化学吸附。
3.5 对污水中其他物质的处理应用。用硅藻土处理污水,能有效去除水中细菌。通过实践表明,通过改性后的硅藻土体积与表面积增大,而堆密度减小,同时碱土金属结合在表面上,为吸咐污水中的氟提供更好的条件,能明显提高对氟的吸咐能力,是工业污水处理过程中最理想的净化剂。
4 结束语
总之,运用硅藻土处理工业污水是一种具有可操作性、低成本、便管理的污水处理工艺,作为吸附材料用于污水处理还下于实践阶段,加大对硅藻土作为污水处理原料的研究,对降低污水处理成本,保护自然环境有极其重要的研究价值。
参考文献
引言
固定化微生物细胞技术是利用物理或化学的手段将游离微生物细胞定位于限定的空间区域,并使其保持活性反复利用的方法,在化工、印染、发酵生产、能源、医药等行业应用广泛。
一、固定化载体的选择
1.1 固定化载体的分类及性能比较
目前,用来作为固定化微生物的载体有:有机高分子载体、无机高分子载体和复合载体三类。其中有机高分子载体分为天然和人工合成两类。常见的天然有机高分子载体有琼脂、角叉莱胶、明胶、海藻酸钠等;常见的人工合成的有机高分子载体有聚丙烯酰胺凝胶(ACAM)、聚乙烯醇凝胶(PVA)、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。常见的无机载体有多孔玻璃、多孔硅酸盐、石英砂、生物活性炭(BAC)、硅藻土等。
天然有机高分子载体对生物无毒性,传质性能好,但机械强度较低,在厌氧条件下易被微生物分解;人工合成的有机高分子载体一般强度较大,但传质性能较差,微生物固定时对其活性影响较大,聚乙烯醇与琼脂、明胶和丙烯酰胺凝胶相比较,具有机械强度较高、传质性能较好,生物毒性较低和固定操作容易等优点。无机载体具有机械强度大、对微生物无毒性、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等优点。由于有机载体和无机载体各有优缺点,在许多性能方面两类载体可以互补,因而,就有了复合载体材料,它是将两类载体结合起来,以改进载体性能,降低成本,提高废水处理效果。以聚乙烯醇(PVA)、累托石、海藻酸钠(SA)作为固定化载体材料,硼酸和氯化钙作为交联剂,将菲的降解菌(茄镰孢菌)包埋制备固定化微生物小球,考察了各种材料的用量,微生物包埋量,PVA投加量,交联时间等因素对微生物小球活性的影响,及固定化茄镰孢菌小球的机械强度和传质性能。结果表明,聚乙烯醇和累托石复合载体可作为包埋固定微生物的优良材料。
1.2固定化载体选择的原则
固定化载体的选择直接影响所固定微生物的生物活性等性能,所以,固定化微生物技术的使用对载体的选择有一定的要求,在选择载体的过程中,应遵循以下几点原则。
(1)固定化过程简单,常温下易于成型,固定化过程及固定化后对微生物无毒,生物滞留量高;
(2)具有生物相容性,不能干扰生物分子的功能,基质通透性好,传质性能优良;
(3)物化稳定性好,机械强度高,抗微生物分解,沉淀分离性能好;
(4)价格低廉,寿命长。
二、固定化微生物技术在废水处理中的应用
近年来,固定化微生物技术因其特有的优势,引起广泛的关注。固定化生物技术开始迅速发展,并已取得了阶段性的成果。此项技术在处理含重金属离子废水、含氮废水、含难降解有机废水的处理等方面都得到了很好的应用。
2.1固定化微生物技术在印染废水中的应用
印染、造纸废水的水量大,污染物质也比较复杂,是比较难处理的工业废水。周林成[1]等人采用固定化微生物工,对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明,在水力停留时间(HRT)为20h的条件下,对于进水化学需氧量(CODCr)为1.0~1.2g/L的退浆废水,经过两级水解酸化、两级好氧处理后,其出水CODCr
2.2含重金属离子废水的处理
重金属污染对生物的影响越来越严重,由于固定化后的微生物,稳定性能好,抗毒性强,因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。
李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水,考察了固定化微生物去除COD及Cr6+的能力及抗毒性。结果表明:在保证对COD的去除率较稳定的条件下,固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为70mg/L和1.9mg/L。
罗晓虹[3]等人利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌,研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明,该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速,在40min内吸附基本达到平衡。
2.3含氮废水的处理
微生物去除氮和氨,一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。吕志刚[4]等人采用聚乙烯醇(PVA)为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水,在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准,在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。周珊[4]等人以竹炭为载体,将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上,研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明:竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度≤200mg・L-1的水样,调节水样pH为8,控制水样溶解氧质量浓度为1mg・L-1左右,竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化―反硝化作用,氨氮去除率可达70%以上。
2.4酚类及醇类废水的处理
陶凌燕[5]等人采用聚乙烯醇(PVA)―硼酸法制作固定化活性污泥小球,从温度、浓度和pH 3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明:固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25℃~35℃,最适pH为6~8;固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。孙翔[6]等人以苯酚模拟废水为研究对象,采用苯酚驯化后的优势菌群,利用竹炭作为载体,用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明,在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水,在投菌量为100mL/10g竹炭,竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后,苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。
三、结束语
固定化微生物技术在污水处理中越来越受到重视,未来要加强菌种的选育和驯化,创造条件培养微生物,并结合污水处理的设备和其他工艺达到良好的处理效果。
参考文献:
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[2]李杰、王志盈、毛玉红.固定化微生物抗Cr6+毒性能力及其去除特性研究[J].工业水处理.2008,24(1).
[3]罗晓虹、戴松林、李雪芳.固定化铜绿假单胞菌吸附Cu2+的特性[J].环境科学与技术.2008.31(11).
1、前言:
新疆具有丰富煤炭资源,随着国家对于煤化工产业的重视,煤化工企业越来越多,由此产生了大量的焦化废水。免费论文,降酚菌。由于焦化废水中含有一些难生物降解的物质组成,比如苯酚、吡啶等,采用生物法很难有效的进行焦化废水处理,处理出水达标率不稳定,往往排放污水超标。免费论文,降酚菌。国内外一些企业和科研院所专门进行了研究,但研究仅仅停留在工艺层面,对于高效降解菌株的研究也有相关报道,但生物法处理焦化废水没有实质性的突破[1-5]。基于此本论文开展了焦化废水中高效降酚菌的研究。
2、材料与方法
KH2PO40.5g/L,K2HPO4,0.5g/L ,MgSO4.7H2O,0.2g/L, FeC12,0.01g/L NH4NO3,1.0g/L,琼脂20 g/L,牛肉膏5.0g/L,蛋白胨10.0g/L,氯化钠5.0g/L,苯酚根据进水浓度进行配置,液体培养基同上。苯酚测定方法采用4-氨基安替比林直接分光光度法[6]。免费论文,降酚菌。免费论文,降酚菌。
3、结果与讨论:
经过多次分离纯化,获得了一株降解能力较好的菌株M1,该菌株能够在进水浓度为50mg/L,转速为150rpm的条件下,获得苯酚去除率可以达到90%以上。因此开展了对于菌株M1的最适生长条件研究。
3.1降解时间的影响
降解时间的长短与微生物的生长和污染物的降解有着密切的关系,缩短降解时间有利于提高降解速度,本论文选取了苯酚浓度达到50mg/L液体培养基中, pH7, 温度为35℃,150rpm/min振荡培养, 在12h,24h,30h 时测定培养液中残留酚浓度。结果如图1所示:降解时间为30,36小时的可以达到90%以上,但30小时和36小时之间去除率之间变化较小,因此在后继的时间中选取降解时间为30小时。
图1 降解时间对于苯酚去除率的影响
3.2苯酚浓度的影响
进水苯酚浓度的高低会对于菌的生长有着促进或者抑制的作用,因此研究进水苯酚的浓度对于菌的生长有着重要的作用。进水苯酚浓度与苯酚降解之间的关系如图2所示,由图2可知,在进水浓度在50mg/L的时候,pH7 , 温度为35℃,150rpm振荡培养,降解时间为30小时,苯酚的降解率最高,可以达到90%。
图2 进水浓度对于苯酚去除率的影响
3.3 pH的影响
考察了pH对于降解苯酚菌的影响配置含酚浓度为50mg/L的液体培养基,利用0.1M盐酸、0.1M氢氧化钠分别调整pH为1、3、5、7、9、11、温度为35℃,150rpm振荡培养,降解时间为30小时。结果如图3所示:菌株在pH7的时候去除率最高,可以达到85%左右。
图3 pH对于苯酚去除率的影响
3.4转速的影响
转速的高低直接影响着反应器内的溶解氧浓度的高低。实验在30℃ ,35℃,40℃, 在
进水浓度在50mg/L的时候,调整pH7 ,降解时间为30小时,在80rpm100rpm 150rpm 180rpm/min情况下对于降解率的影响,由图4可知,菌株在150rpm/min的时候,苯酚的降解率最高。免费论文,降酚菌。
图4转速对于苯酚去除率的影响
3.4温度的影响
温度对于菌株的影响也比较大,本实验在30℃ ,35℃,40℃, 在进水浓度在50mg/L的
时候,调整pH7 , 150rpm振荡培养,降解时间为30小时,温度对于苯酚的降解情况。结果如图5所示,结果表明菌株在,35℃的时候降解速率最快,可以达到90%。免费论文,降酚菌。
图5 温度对于苯酚去除率的影响
结论:
1通过划线分离获得一株降效率为90%的降解菌株。
2分别对于降解苯酚菌株的生长条件做了一定的研究,得出菌株在进水浓度50mg/L,温度为35℃,pH7,转速为150rpm/min,降解时间为30小时的时候,苯酚的降解率可以达到90%。
参考文献:
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中图分类号:TQ02 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)01-114-02
大庆市位于黑龙江省西部,松嫩平原中部,是“哈一大,齐”工业走廊的重要纽带。大庆作为一座现代化的大城市,被誉为“油城”,自大庆油田建立以来,大庆为中国的能源产业和经济建设做出了巨大的贡献。随着经济和科技的迅速发展,人们对生态环境的保护意识日益加强,在“十一・五”期间大庆市提出了“建设和谐绿色生态型城市”的战略思想,这对于大庆这座曾以石油产业为主要产业的转型和发展具有重要的历史意义。水资源是城市的命脉,对水质的理化指标尤其是废水的有机污染物的监测对于“构建和谐绿色生态型城市”的战略实施具有重要的意义。本研究选取大庆地区5个典型的污水(工业废水)地点作为监测点,通过对各采样点水质有机污染物种类和主要污染物含量的检测,评价大庆地区工业废水中有机物污染情况。
1 水样采集和实验方法
1.1 监测点选取
选取大庆地区排放工业废水或污水相对集中且具有代表性的5个地点作为监测点,分别是油田化学助剂厂、龙凤电热厂、甲醇厂、让铁机务段和东新生活污水排放区。
1.2 水样采集
采样时间在2009年6-10月,2010年4-7月期间,采样时48h连续混合样,时间间隔为2-4小时不等。
1.3 实验方法
工业废水中各项污染物分析方法按照GB8978-96《污水综合排放标准》,水中有机物苯、甲苯、苯酚、间甲酚、萘和邻苯二甲酸酯含量的测定采用气相色谱法测定,有机物种类通过紫外吸收法和荧光吸收法测定。
2 大庆地区工业废水中有机污染物的监测结果
笔者对各监测地点的水质中甲苯、苯、苯酚、间,甲酚、萘和邻苯二甲酸二丁酯的含量以及有机污染物的总种类进行检测,结果如表1所示。
笔者通过对各监测点的水中甲苯、苯、苯酚、间,甲酚、萘和邻苯二甲酸二丁酯等6种有机污染物的检测结果,可以看出:油田化学助剂厂的工业废水中有机物的总数为95种,居于首位,甲醇厂次之,龙凤电热厂第三:油田助剂厂的工业废水中的6种有机污染物的含量均远远超过国家三级排放标准,这充分说明油田助剂厂的工业废水中的有机污染物不仅种类多,而且含量高,已形成严重污染;甲醇厂的工业废水中除苯酚物质未检出,其他5种污染物质含量超过国家三级标准;在龙凤电热厂的工业废水中,苯酚类污染物未曾检出,苯物质含量低于国家三级排放标准,其他物质含量超过国家三级标准要求,这表明甲醇厂和龙风电热厂的工业废水中已形成污染源;让铁机务段的废水中间一甲酚、萘和邻苯二甲酸二丁酯3种物质含量超出国家三级标准:东新生活污水中邻苯二甲酸二丁酯含量超出国家规定的三级排放标准。由此可见,在所布设的各个监测点中虽然经过了污水处理系统的处理但是处理效果不佳,在工业废水中仍存在有毒有害的有机污染物,其污染程度存在差异。
3 大庆地区工业废水中有机污染物的分析
邻苯二甲酸酯(PAEs)是大庆地区工业废水中一类典型的有机化合物,它主要用作塑料的增塑剂,增大产品的可塑性和提高产品的强度,也可用作农药的载体,驱虫剂、化妆品、香味品、剂和去泡剂的生产原料。间,甲酚是油田生产和加工中的一个重要的有机物质,主要用作农药中间体,生产杀虫剂,也是彩色胶片、树脂:增塑剂和香料的中间体。大庆地区工业废水中PAEs和间-甲酚的主要来源有化学助剂厂等石油产物加工产业工厂中生产和排放的含有PAEs的工业废水,以及生活区和铁路沿线的主要塑料垃圾、杀虫剂等,经雨水淋洗、土壤浸润等形式进入水体的。
在污水处理当中,由于许多好氧菌及微生物可利用苯酚作为生长的碳源,所以活性污泥法是常用的去酚方法;近年来,电催化氧化技术已经开始应用于环境有机污染物如苯酚的处理。电催化技术处理效率高、操作简便、易实现自动化、环境兼容性好。而将活性污泥法与电催化氧化技术有机结合起来处理含苯酚废水,从而进一步提高去除率的研究,引起了研究者的注意。
本工作分别通过活性污泥法与电催化法处理含苯酚溶液,考查了污泥浓度(MLSS)、苯酚初始浓度、PH值、温度、电压、电解质等因素对有机物降解率的影响,从而确定组合工艺的工作条件,最终考察电催化―活性污泥法组合工艺对废水中苯酚的降解效率。
实验部份
1.1废水水质
实验用水为用分析纯苯酚与自来水配置的不同浓度的苯酚溶液。
1.2试剂和仪器
苯酚、硫酸钠:分析纯。
ACO-012型电磁式空气压缩机:浙江森泰实业有限公司;DP-130微型高压隔膜泵:上海磁力泵业制造有限公司;0.3~3m3/h气体转子流量计:余姚市金泰仪表有限公司;HDQ-2改进型曝气软管:北京宏大弘升科技发展有限公司;721型紫外分光光度计:日本SHZMADZU公司;WYJ-3002A直流稳压电源:上海全力电器有限公司;电极板:江苏枫港。
1.3实验装置
反应器的材质为有机玻璃,长600mm,宽500mm,高600mm,有效容积150l,其底部均匀分布曝气软管。废水是通过配水箱配水以后泵提进入反应器,反应器中的活性污泥通过鼓风机曝气为微生物提供代谢所需氧气,同时反应器中的液体通过曝气达到均质、均量;反应同时反应器中设置了由稳压直流电源来改变电压的催化电极板;废水中所含的苯酚则通过微生物与电催化的双重作用进行降解去除。
1.4分析方法
采用分光光度法对苯酚试样的吸光度进行测定,进而计算苯酚的降解率。
结果与讨论
2.1MLSS对降解率的影响
在同是苯酚浓度为550mg/l,PH值为7.0,温度为25℃的条件下,污泥浓度对苯酚降解率的影响见图1。由图1可见,随着污泥浓度的增加,苯酚的降解率提高。这是因为污泥浓度的增加,相对微生物的含量也增加,那么微生物对营养物质的需求量也随之增加,因此,单位时间内苯酚的降解率随着污泥浓度的增加而增大,那么高污泥浓度降解同等浓度苯酚所需的时间就缩短。
图1 MLSS对苯酚降解效率的影响 图2苯酚初始浓度对其降解率的影响
2.2苯酚初始浓度对降解率的影响
在污泥浓度同是3500mg/l,PH为7.0,温度为25℃的条件下不同浓度苯酚溶液去除率随时间变化见图2。由图2苯酚初始浓度为550mg/l,855mg/l,1500mg/l的溶液,其降解效率达到99%以上分别需要8小时、12小时、35小时,所以可以得出,苯酚浓度越大,完全降解所需的时间越长,单位时间的降解效率越低。
2.3 PH值对苯酚降解率的影响
由于微生物的生化反应过程与酶的催化作用是密不可分的,而酶的基本成分是蛋白质,是具有离解基团的两性电解质,PH值主要影响酶的离解过程与基质电离状况,进而影响酶的催化活性。所以本工作中考察了初始条件同为苯酚浓度为550mg/l,污泥浓度为3500mg/l,温度为25℃,PH值分别为6.0,6.5,7.0,8.0,9.0的情况下苯酚的降解率,见图3。由此可见在PH值为6.5~8.0的范围内,活性污泥的降解性能较好,苯酚的降解效率较高。
图3 PH值对苯酚降解率的影响
2.4温度对苯酚降解率的影响
在微生物的生理活动中,温度是一个至关重要的因素,温度适宜于否不但影响微生物的代谢活动,同样影响氧的转移速度和固体物质的沉降性能。那么,考察温度对苯酚的降解效率势在必行,在初始条件为苯酚浓度为550mg/l,污泥浓度为3500mg/l,PH值为7,选择20℃,25℃,30℃,36℃,42℃五个不同温度,苯酚的降解率在30℃时最高,在25℃和36℃时较快,在超出此范围,微生物的活性明显受到抑制,降解效率明显降低。
2.5电压对苯酚降解率的影响
在电催化工艺中考察不同电压下对苯酚降解率的影响。随着时间的增长,电压越高,苯酚的降解效率越高,其降解的速度也越快。同是初始条件为苯酚浓度为200mg/l,PH值为7.0,降解时间为10小时,在10V电压下,苯酚的浓度降低181.25mg/l,而在3V电压下,苯酚浓度仅仅降低4.6mg/l。
2.6 电解质对苯酚降解率的影响
水中所含电解质的多与少,直接影响到废水的导电能力、电压和电能的消耗。由于本实验的用水为配置模拟废水,本身不含无机盐,所以投加NaSO4做为电解质。在初始条件为苯酚浓度为200mg/l,电压为5V的条件下投加浓度分别为1.0,2.0,3.0和5.0g/l的NaSO4,来考查电解质浓度对苯酚降解率的影响,从而最终确定电解质的最佳投加量。电解质含量1.0~3.0g/l时,苯酚降解率由7.4%增大到19.95%,逐渐提高;当电解质含量增加到5.0g/l时其降解率降低为18.80%。所以电解质NaSO4的最佳投加量为3.0g/l。
2.7组合工艺条件的确定
基于以上对实验影响因素的考察,从工程成本、降解效率等方面的考虑决定,组合工艺的初始条件确定为苯酚初始浓度为550mg/l,MLSS为3000mg/l,PH值为7.0,电压为5.0V,而电解质含量从投入2.0g/l与3.0g/l电解质相比,其去除率仅仅降低1.05%,考虑投入到实践中的工程成本与微生物的耐盐力等因素,选择2.0g/l为投加电解质NaSO4的最佳量。在活性污泥反应器中投加电解质后使微生物逐渐适应的同时提高电极电压,完成污泥驯化后,同时考察活性污泥法、电催化法、电催化―活性污泥组合法降解苯酚的对比实验,其苯酚随时间的降解率如图4所示:其组合工艺对苯酚的降解率高于两种单一工艺的降解率的加和;两种工艺的组合,不但不会相互抑制,反而可以促进降解效率的提高。
图4三种工艺对苯酚降解率的对比
结论
1)采用电催化―活性污泥法组合工艺降解苯酚的工艺条件为Cphenol=550mg/l,MLSS=3000mg/l,PH=7.0,U=5.0V,QNaSO4=2.0g/l,工作时间为5.2小时,其苯酚的降解率可达到99.20%;
2)电催化法、活性污泥法两种单一工艺的相互抑制作用很小,所以其组合工艺是一种高效的新型处理工艺;
3)在实验中未提及的其它影响因素需要进一步的实验研究。
参考文献
Comninelis Ch, Nerini A. J, In situ oxidative degradation of formaldehyde with electrogenerated hydrogen peroxide, Journal of the Electrochemical Society, 1993,140:1632~1637
周明华,吴祖成,含酚废水的电催化降解, 化工学报,2002,53(1):40~44
一、现状及问题
(一)分期建设,分期运行
住宅小区中水处理站应该尽可能做到分期建设,分期运行。由于大部分主体工程是分期施工,并且随着实际情况不断做出相应的调整。所以相应的污水处理系统也应该与每期工程,同时设计、同时施工、同时运行。避免盲目的一次性投资,造成现定的污水处理系统与后期主体工程不适应,造成投资浪费。
(二)入住率对运行成本的影响
所有的楼盘开发都很难保证建设完成后在短期内入住率达到设计居住人口,相应的污水处理系统在短时期内的处理水量也就不可能处理到设计水量。所以在选择工艺时,应选择可以根据实际处理水量进行处理的工艺,以降低运行成本。
(三)投标报价的评审
污水处理工程的投资一般主要由污水管线、化粪池、土方工程、土建工程、设备及安装工程几部分组成。在供货厂家报价过程中往往会把土方工程漏报造成我们对整体工程投资估算的不准确。所以我们要让供货厂家明确出土方工程、土建工程的范围。不能出现在投标中只报出土建工程,在施工过程中又提出土方工程等问题。
(四)运行成本
污水处理设备的运行成本与中水水费之间的关系决定着处理系统今后是否能够正常的运行下去。在过去几年内有很多工艺就是由于运行费用很高建设完成后运行一段时间入不付出,最终导致系统停用。
(五)配套工程的投资
污水管线与处理设备两部分才能构成完整的处理系统。在这个过程中,投标单位往往只考虑处理设备及设备安装的费用,不考虑污水管线的投资,但对于投资方来说每一部分的投资都将影响到小区开发的总投资。所以在选择工艺的过程中一定不能仅仅以设备投资的高低来评价工程投资高低。
(六)处理系统对住宅小区环境的影响
二次污染是我们在确定污水处理工艺时要考虑的一个重要因素。在污水处理系统中机械设备的噪音、污水散发出的臭气、地上污水处理站房对环境美化的影响、污泥处理过程中可能产生的二次污染隐患。这些都可能造成以后物业和业主之间的纠纷。
二、污水处理方法
(一)物理处理方法
1.格栅法。可分为人工清理的格栅(适用于中小型城市生活污水厂或所需截留的污染物较少时)和机械格栅(适用于大型城市生活污水厂或所需截留的污染物较多时)。
2.筛网法。筛网的去除效果,可相当于初次沉淀池的作用。
3.过滤。以具有孔隙的粒状滤料层,如石英砂等,截留水中的杂质从而使水获得澄清的工艺过程。
4.离心分离法。它的作用是基于存在于水中的悬浮物和水的密度不同而产生的。主要设备有:离心机、水力旋流器及旋流池等。
5.沉淀池法。用于废水进入生物处理设备前的初次沉淀、生理处理后的二次沉淀及污泥处理阶段的污泥浓缩池。
6.浮上法。适用于颗粒直径很小,很难用沉淀法加以去除时,主要有电解浮上法、分散空气浮上法和溶解空气浮上法。
(二)生物处理方法
污水生物学处理具体来说是通过微生物所产生的酶,氧化分解有机物,从而使水得到净化。其中起主要作用的是细菌,污水中可溶性的有机物直接被菌体吸收;固体和胶体等不溶性有机物先附着在菌体外,由菌细胞分泌的胞外酶分解成可溶性物质,再被菌体吸收,通过微生物体内的氧化、还原、分解、合成等生化作用,把一部分有机物转化成微生物自身组成物质,另一部分有机物被氧化分解为CO2、H2O等简单的无机物,从而使污染物质得到降解。主要方法有:氧化塘法、活性污泥法、生物滤池法、厌氧处理法
(三)水的化学处理方法
中和法;化学混凝法;化学沉淀法;氧化还原法;吸附法。
(四)城市污水处理的新模式
1.生物膜技术。通过选育和培养高效的微生物菌种,制成制剂,高密度直接投放到待处理污水,形成生物膜,对污水进行降解和净化。
2.粉末活性炭吸附技术。粉末活性炭在污水处理中的使用已有70年左右的历史。自从美国首次使用粉末活性炭去除氯酚产生的嗅味以后,活性炭成为给水处理中去除色、嗅、味和有机物的有效方法之一。国外对粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明:粉末活性炭对三氯苯酚、二氯苯酚、农药中所含有机物,三卤甲烷及前体物以及消毒副产物三氯醋酸、二氯醋酸和二卤乙腈等等均有很好的吸附效果,对色、嗅、味的去除效果已得到公认。可用于提高污水处理厂出水水质。
3.曝气生物滤池法。该工艺是一种淹没式上向流生物滤池,其滤料为比重小于1的球形颗粒并漂浮在水中。通过硝化和反硝化作用净化水质,其处理能力大大高于活性污泥法,并能达到很高的排放水质标准。
目前,在城市污水处理中,活性污泥法是被最广泛使用的方法之一,但其所产生的腥臭污泥问题仍然令人头痛。可尝试用污泥进行垃圾场填埋、作有机肥料等。
三、结束语
住宅小区生活污水处理站,为防止污染,保护水环境,起到了积极的作用。尽管城市污水处理的发展趋势,是集中处理取代分散处理,但小型生活污水处理站,在我国的一些中小型城市,还将存在相当长的时期,所以,其技术开发和设备研制应予以高度重视。
参考文献:
1 污水处理中的问题
1.1 操作人员技术素质及管理水平较低。操作人员的管理水平与技术能力是污水处理效率低的主要因素之一。我国是发展中国家,经济建设一直是工作的核心,可我们的管理者没有高度的重视对污水处理的管理,直到现在环境保护工作才引起大家的重视而被提上日程,污水处理工作才逐渐发展起来,管理水平却总是处于较慢发展的阶段。因为技术与机械大部分从国外引进,故处理技术十分地复杂,目前我国的大多数操作者的技术素质无法很好地适应,致使设备运行率较低,导致了资源的浪费,严重影响了已建污水厂的正常运行。
1.2 技术落后,污水处理率低。当前我国污水处理设备运行状况是1/3不正常、1/3处于闲置状态、1/3运行正常,污水处理率只达到50%。这不但是因为技术的原因,还有资金不足。由于污水处理设施能否高效运转的关键点是污水处理技术。虽然在近一段时间以来,我国的污水处理技术大部分是从欧美发达国家引进的,可是在学习国外技术的同时也创新了一套自己独有的技术,在污水处理方面获得了很大的发展,但不容忽视的是与同期国外的技术水平相比我国目前采用的技术仍然还很落后,还存在维修率高、自动化程度低、效率低、能耗高等缺点。
1.3 资金不足,运行维护管理费用高。相对于一个城镇来讲,改善城镇水环境质量、防控水污染的重要手段就是有个好的城镇污水处理系统。可是资金投入仍然是个根本问题。虽然改革开放后我国的经济水平有了快速的发展,但与发达国家相比还是较为落后的,投入污水处理的资金仍然缺乏。我国应该通过大力调整投资结构及各种宏观调控措施,来加大投资力度。
2 污水处理方法
2.1 生物处理方法。通过微生物所产生的酶,氧化分解有机物,从而使水得到净化就是污水生物学处理。通俗地来说其中起重要作用的是细菌,污水中可溶性的有机物直接被菌体吸收;胶体和固体等不溶性有机物先附着在菌体外,由菌细胞分泌的胞外酶分解成可溶性物质,再被菌体吸收,通过微生物体内的合成、分解、还原、氧化等生化作用,把一部分有机物被氧化分解为H2O、CO2等简单的无机物,从而使污染物质得到降解,另一部分有机物转化成微生物自身组成物质。主要方法有:活性污泥法、厌氧处理法、生物滤池法、氧化塘法。
2.2 物理处理方法
2.2.1 浮上法:适用于颗粒直径很小,很难用沉淀法加以去除时,主要有溶解空气浮上法、分散空气浮上法和电解浮上法。
2.2.2 沉淀池法:用于废水进入生物处理设备前的初次沉淀、生理处理后的二次沉淀及污泥处理阶段的污泥浓缩池。
2.2.3 离心分离法:它的作用是基于存在于水中的水和悬浮物的密度不同而产生的。主要设备有:旋流池、离心机及水力旋流器等。
2.2.4 过滤:是以具有孔隙的粒状滤料层,如石英砂等,截留水中的杂质从而使水获得澄清的工艺过程。
2.2.5 筛网法:筛网的去除效果,也就是初次沉淀池的作用。
2.2.6 格栅法:可分为机械格栅(适用于所需截留的污染物较多时或大型城市生活污水厂)和人工清理的格栅(适用于所需截留的污染物较少时或中小型城镇生活污水厂)
2.3 水的化学处理方法。吸附法、氧化还原法、化学沉淀法、化学混凝法、中和法。
2.4 城镇污水处理的新模式
2.4.1 曝气生物滤池法:该工艺是一种淹没式上向流生物滤池,其滤料为比重小于1的球形颗粒并漂浮在水中。经过反硝化和硝化作用净化水质,其处理能力大大优于活性污泥法,并可达到非常高的排放水质标准。当前,在城镇污水处理中,活性污泥法是被最广泛应用的方法之一,但它所产生的腥臭污泥问题还是令人非常头痛的。建议尝试用污泥作有机肥料、进行垃圾场填埋等。
1、前言
随着人们的生活水平不断的提高,餐饮业在各个城市也迅速发展,餐饮废水的排放量逐渐增大,由此而产生的含油脂污水特别是含高浓度油脂的污水量大幅度增长,已成为城市生活污水的重要组成部分。油类物质进入水体,则漂浮于水体的表面,影响水体的复氧及其自然净化过程,危害水体生态系统,又会引起水体的富营养化,威胁环境和人类健康。
目前处理餐饮废水的方法主要有物理法、化学法和生物法三种方法。与物理、化学法相比,微生物处理法具有经济、高效的优点,并可以实现无害化、资源化,所以生物法在污水处理中长期以来占重要位置。
生物表面活性剂在污水的修复中有明显的增效作用。和化学合成的表面活性剂先比具有以下优越性:①生物表面活性剂具有一般化学合成的表面活性剂所不具有的独特的化学结构,从而产生一些对修复有用的性质。②生物表面活性剂是由微生物代谢产生的可生物降解的物质。投放到被污染地区不会造成新的污染。③与化学合成的生物表面活性剂相比,生物表面活性剂的生产价格是可以接受的。④生物表面活性剂可以在污染地区及其附近生产得到,不需要运输和储存。本实验主要通过合成生物表面活性剂鼠李糖脂,并将其加入校园含油污水中研究其对污水降解的增效作用。
2.实验部分
2.1实验材料与方法
2.1.1实验材料
(1)实验土样:石油污染土样取自油田油井附近地表深度为10cm左右的石油污染土壤。
(2)种子培养基斜面培养基(g/L):牛肉膏2.0,蛋白胨5.0,NaCl5.0,琼脂20.0,pH值7.0。
(3)种子培养基(g/L):牛肉膏3.0,蛋白胨5.0,NaCl5.0,pH值7.0。
(4)发酵培养基(g/L):豆油50,NaNO3 8.0,KH2PO4 1.0,Na2HPO4・12H2O 1.0 ,FeSO4・7H2O 0.2,PH值为7.0。
(5)苯酚溶液的配制:取5ml苯酚溶液放入到100ml容量瓶中,稀释到刻度,得5%的苯酚溶液,将其置于冰箱中备用。
(6)鼠李糖标准溶液的配制:准确称取一定量鼠李糖溶于100ml容量瓶中,然后再配成不同浓度的标准溶液。
2.2实验仪器及试剂
2.2.1主要设备
超净工作台 JJT-7A
全自动高压灭菌锅 HVE-50
震荡培养箱 QHZ-98A
高速台式冷冻离心机 HFsafe1200
电子分析天平 BP211D型
2.2.2实验试剂及仪器
无机盐培养基(BR,上海化学试剂公司)、氯仿(AR,上海化学试剂公司),经重蒸后使用。甲醇(AR,上海化学试剂公司)、苯酚(分析纯重蒸馏试剂)、标准鼠李糖(国药)、氢氧化钠(分析纯)、盐酸(分析纯)、浓硫酸(分析纯)、去离子水、蒸馏水、分液漏斗、抽滤瓶、圆底烧瓶、直形冷凝管、蒸馏头、锥形瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、移液管、吸耳球、药勺、胶头滴管、容量瓶、移液枪、称量瓶。
2.3实验步骤
2.3.1产表面活性剂菌的分离纯化
取土样2.5g,加200mL无机培盐养基,在30℃,120r/min 的恒温摇床上振荡培养7d,移取一定量的富集培养液接入新鲜含油无机盐培养基中,同样条件下培养7d,共重复3次,在无菌的条件下,用接种环蘸取驯化培养液,在分离培养基的平板上划线后,平板倒置于恒温培养箱中培养24h,然后将典型菌落在分离培养基的平板上反复划线纯化后得到单一菌落,再将纯化的菌株接种至斜面培养基上培养后,4℃保存于冰箱中。
2.3.2鼠李糖脂的发酵培养及提取
配置发酵培养基,高压灭菌后将A6 4%接入发酵培养72h,取发酵液在8000r/min,4℃下离心20min取出上清液,加6mol/L的HCL调节PH值至2.0,静置过夜。用等体积氯仿/甲醇=2/1萃取,取下层有机相,64℃减压蒸馏得到浅黄色浆状物,既为表面活性剂的粗产物。
2.3.3鼠李糖脂的含量测定
将鼠李糖脂粗产物稀释至0~80mg/l的范围内,用同样的方法在480nm下测吸光度。根据标准曲线计算鼠李糖脂的浓度。得到的鼠李糖脂的浓度(CRH)和鼠李糖浓度(CR)的倍比关系CRH=3.5CR,计算鼠李糖脂的浓度。
2.3.4鼠李糖脂产生条件的优化
分别以葡萄糖、原油、甘油、豆油为唯一碳源,以NaNO3为氮源发酵培养,考察不同碳源条件下生物表面活性剂鼠李糖脂的产量情况。用同样的方法研究以尿素,NH4Cl,(NH4)2SO4,NaNO3为唯一氮源,豆油为碳源时,生物表面活性剂鼠李糖脂的产量情况。确定最优碳源和氮源。
2.3.5鼠李糖脂在污水修复中的应用
(1)污水中油脂含量的测定
取50ml混合均匀的水样,加入等体积的氯仿萃取,取出氯仿相。减压蒸馏,将其中的氯仿蒸出。准确称量称量瓶的重量,并将蒸馏后剩余的油脂用少量的氯仿溶解转入称量瓶中,放入水浴锅中将其氯仿蒸发殆尽(多次称量直至重量恒重),再准确称量称量瓶和油脂的总重量,减量法得出称量瓶中油脂的重量。
(2)鼠李糖脂在污水修复中的作用
取三组混合均匀的水样各1L,给其中一组加900mg/l的鼠李糖脂,另一组加入同样量的鼠李糖脂和降油菌,另一组做空白对照,分别测第5、10、15天时废水中油脂的含量,观察其变化情况
3.实验结果与讨论
3.1产表面活性剂菌株的分离和筛选
从油田油井附近所取的土壤样品中,经过平板分离筛选纯化,得石油降解菌A6。A6菌为铜绿假单细胞菌, A6菌株形态特征和生理生化试验指标等实验结果与假单胞菌属的基本特征一致,所以以A6菌为实验所用的菌。
3.2鼠李糖脂的发酵培养及提取
在发酵生产的鼠李糖脂过程中,发酵液在培养的第二天就发生了明显的乳化现象,表明以豆油为碳源能够诱导试验菌种产生鼠李糖脂,从而促进菌种对豆油的摄入和利用。萃取过程中,出现界面明显的分层,上层呈浅绿色,中层乳白絮状混浊乳化层,下层为透明至白色有机溶液,取下层萃取液于旋转蒸发仪中,减压蒸馏得到棕黄色鼠李糖脂粗品。
3.3鼠李糖脂的含量测定
(1)鼠李糖标准曲线的绘制
用紫外分光光度法在480nm处测得鼠李糖的标准曲线(见图1.1)的标准方程y=0.172x+0.0188――①,相关系数为0.9992,可见样品中鼠李糖的浓度和吸光度之间的关系可以很好的用①式表示。
①式中:y――鼠李糖溶液的吸光度。
x――鼠李糖的浓度,单位mg/l。
(2)鼠李糖的含量测定
测得样品的吸光度为1.501,将测得的吸光度值代入方程y=0.172x+0.0188中,得x=86.17,样品中鼠李糖的浓度为86.17mg/l。根据鼠李糖脂的浓度(CRH)和鼠李糖的浓度(CR)的倍比关系CRH=3.5CR,计算出样品种鼠李糖脂的含量为30.17%。
3.4鼠李糖脂产生条件的优化
(1)碳源优化
分别选用葡萄糖、原油、甘油、豆油为唯一碳源,NaNO3为氮源,发酵培养,所产生鼠李糖粗产物的干重如下图:
由图可以看出,甘油为碳源时产生的鼠李糖脂的量最多,而以豆油为碳源时产生的鼠李糖的量仅次于甘油为碳源时产生的鼠李糖脂量。
不同碳源产生树立糖脂的量不同,碳源是构成细胞物质和供给微生物生长发育所需要的能量,为细胞代谢产物中碳源开来源提供营养物质,不同为生物对碳源的利用情况有差异,但大部分微生物以有机碳化合物为碳源和能源。碳源的分析结果显示,甘油为碳源是鼠李糖脂的产量最为理想,甘油发酵中细胞生长和产物合成具有相同的代谢途径,所以鼠李糖脂的产量高。但是由于甘油成本较高,从经济方面考虑,豆油是大规模生产鼠李糖脂的首选碳源。
(2)氮源的优化
分别以尿素,NH4Cl,(NH4)2SO4,NaNO3为唯一氮源,豆油为碳源,在相同培养条件下发酵培养,测得鼠李糖脂粗产物的干重如下图:
由上图可以看出,以NaNO3为氮源时所产生的鼠李糖脂最多。氮源是合成生物表面活性剂鼠李糖脂的关键,它提供了合成原生质和细胞其它结构的原料,对微生物的生长发育和稳定生长及细胞产生生物表面活性剂其重要作用。NaNO3在鼠李糖脂的合成中具有促进作用,NaNO3为合成鼠李糖脂最佳氮源。
3.5鼠李糖脂和降油菌联合植物对污水的修复
(1)污水中油脂的含量
恒重法测得50ml混合均匀的水样中油脂的含量为0.0227g,经计算得出餐厅污水中油脂的含量为0.454g/l。
(2)鼠李糖脂在修复中的作用
分别测得鼠李糖脂及鼠李糖脂加降油菌对污水中油脂降解效果
由上图可以看出,三组污水中油脂都降低了,并且降解时间越长降解率随之增高。空白组中油脂的含量都有所降低。加入900mg/l的鼠李糖脂后油脂的含量和COD值有明显的降低,降解率约增加10%,污水在鼠李糖脂和降油菌共同作用下降解效果最好。
污水有一定的自净能力,水中的有机污染物在微生物的作用下进行氧化降解,逐渐被分解,最后变为无机物,是污水中有机污染物浓度降低。在污水中加入生物表面活性剂后,污水的降解率有明显的增高,原因是鼠李糖脂可以增强污水中疏水化合物的生物可利用性和生物降解作用,主要通过增加疏水的不溶性基质的表面积和增加疏水化合物的生物利用率来对污水进行修复。其次,鼠李糖脂的乳化作用可以使油脂液滴在水相中分散,并且增加两相之间的界面面积,能增强憎水性物质的亲水性和生物可利用性,降低其表面张力,降解率增加。鼠李糖脂还可以增加细胞壁的疏水性,使油脂进入细胞内从而被酶代谢,油脂在水中溶解度极低,鼠李糖脂可以促进疏水化合物的分散,增强疏水化合物的利用率。微生物是污水修复的主体,主要通过分泌胞外酶对有机污染物降解和吸收到细胞内由胞内酶对有机污染物降解,在污水中加入降油菌后,污水中微生物的种类和数量都有所增加,有机污染物会其被充分利用,降解率增高。
4、结论
本实验主要研究了生物表面活性剂鼠李糖脂的发酵产生及提取方法,并对其产生条件进行了优化,最后将其加入餐厅污水中研究在餐厅污水降解中的作用。实验得出的主要结论有:
①可用发酵法发酵产生鼠李糖脂并用萃取法可将鼠李糖脂从发酵液中提出,减压整蒸馏后可得到黄色胶状物鼠李糖脂。
②碳、氮源的优化结果表明,产生生物表面活性剂的首选培养基为(g/L):豆油50,NaNO3 8.0,KH2PO4 1.0,Na2HPO4・12H2O 1.0 ,FeSO4・7H2O 0.2,PH值为7.0。
③生物表活性剂主要通过增加疏水的不溶性基质的表面积和增加疏水化合物的生物利用率来对含油进行修复。其次,鼠李糖脂的乳化作用可以使油脂液滴在水相中分散,并且增加两相之间的界面面积,能增强憎水性物质的亲水性和生物可利用性,降低其表面张力,降解率增加。鼠李糖脂还可以增加细胞壁的疏水性,使油脂进入细胞内从而被酶代谢,油脂在水中溶解度极低,鼠李糖脂可以促进疏水化合物的分散,增强疏水化合物的利用率。
【参考文献】
[1]张天胜等.生物表面活性剂及其应用[M].北京:化学工业出版社,2005:267-294。
[2]方云.生物表面活性剂[M].北京:中国轻工业出版社,1992:21-22.
[3]沈德忠.污染环境的生物修复[M].北京:化工工业出版社,2002:381-385.
experimentalstudyonthetreatmentof
refractoryorganicsubstancesincoking-plantwastewater
abstract:hydrolysis(acidification),aerobictwostagesbrprocesswasusedtostudythedegradationrulesofthreerefractoryorganicsubstances,whicharequinoline,induleandpyrisine,andhighconcentrationphenolincoking-plantwastewater.theexperimentsshowedthattheremovalefficienciesofquinoline,indule,pyrisineandphenolreached92.8%,92.3%,89.6%and100%.
keywords:coking-plantwastewater;wastewatertreatment;hydrolysis;aerobic
引言
焦化废水是一种含有大量有毒有害物质的有机废水。其有机组分除85%的酚类化合物以外,还包括脂肪族化合物、杂环化合物和多环芳香族化合物等[1]。一般来讲,酚类物质比较容易被生物降解,而杂环化合物、多环化合物等则难以被生物降解。正是由于这些难降解物质的存在,使得焦化废水经普通活性污泥法处理后其出水水质不能达到国家规定的排放标准。据对24家焦化厂污水处理系统出水水质的统计:codcr含量低于150mg/l者,仅占12.5%,低于200mg/l者仅占29.2%[2]。为此,现有的焦化废水处理工艺必须进行技术改造。我们选择了焦化废水中比较具有代表性的3种难降解物质——喹啉、吲哚和吡啶,再加上焦化废水中含量最高的酚(采用苯酚),构成了试验模拟废水。通过试验研究,以了解难降解物质在焦化废水中的处理性能,为提高焦化废水的处理效果及工艺改进提供必要的实验数据。
1试验材料与方法
1.1工艺流程与试验装置
经分析与筛选,工艺流程选择中温水解(酸化)、好氧两段sbr工艺。试验采用的两个反应器均为圆柱型。其中水解(酸化)段的反应器有效容积为5l,好氧段反应器的有效容积为3l。工艺流程见图1。其中,水解(酸化)段用温控仪控制水温在35℃左右,好氧段用可自动控温的加热棒控制水温在20℃左右。
1.2试验用水水质
试验采用模拟废水,其中4种污染物的大致浓度为:苯酚500mg/l、喹啉100mg/l、吲哚40mg/l、吡啶40mg/l。并配以nah2po4和nh4cl作为磷源和氮源,碳、氮、磷的比例为:m(c):m(n):m(p)=100:5:1。
1.3试验测定项目及方法
每天对4种污染物的浓度、ph、do进行测定,定期测定codcr。其中4种污染物的测定,水解段采用液相色谱法,好氧段采用紫外分光光度法;do的测定采用ysimodel58型溶解氧测定仪;codcr的测定采用30min回流法。
2试验结果与分析
2.1好氧段不同入流时间对处理效果的影响
在sbr工艺系统中人流时间是一个很重要的参数,对于有毒性的污水,如果入流期过短,则会因为入流期的基质积累形成抑制,此时,所积累的浓度越大,反应速度反而减小,从而延长了反应周期;如果入流期过长,则反应速度较低,也会延长反应周期。因此,有必要在sbr艺中控制入流时间,使反应不受抑制的影响,同时又获得较高的反应速度。
为了确定好氧段的最佳入流时间,我们采用了3种入流时段:2h、4h、6h进行实验研究(其中好氧段的进水均经过8h的中温水解《酸化》,相应的反应时间分别为6h、4h和2h,。
其中:mlss=5.3g/lsvi=75.4
从以上实验数据可以看到:在3种入流条件下,当反应结束时,苯酚的去除率达到100%,喹啉、吲哚以及吡啶都有不同程度的降解,但以4h入流条件下,反应结束时降解程度最大。4h入流、4h反应时的处理效果均优于其他状态的处理效果。苯酚、喹啉、吲哚和吡啶的去除率分别达到100%、65.7%和69.8%。图2、图3、图4分别为入流时间2h、4h、6h时3种难降解物质的降解曲线对比图。从图中可以看到,在入流时间为4h时降解速率最快,出水中喹啉、吲哚和吡啶的浓度也最低,因此,我们选定4h为最佳入流时间,在后面讨论不同的水解(酸化)时间对好氧段处理效果的影响时,入流时间均采用4h。
2.2不同水解(酸化)时间对处理效果的影响
确定了最佳入流时间后,在此入流条件下,我们又分别对不同水解(酸化)时间对好氧段处理效果的影响做了实验研究,水解时间分别取6h、4h、2h,然后进行8h(入流4h,反应4h)的好氧处理,对其处理效果进行对比,拟确定一个对模拟废水比较适合的水解(酸化)时间。水解(酸化)6h、4h、2h后,经8h好氧处理后的结果见表4、表5及表6,水解(酸化)时间为8h时的处理效果。分别为4种水解(酸化)时间时,喹啉、吲哚、吡啶在好氧段降解曲线的对比。由图可以看出:对于喹啉,水解(酸化)时间越长,去除效果越好,但是经好氧段后去除效果提高不大;对于吲哚,除了水解(酸化)时间为2h时去除效果较差以
外,其它3种水解时间下,处理效果接近;而对于吡啶,水解(酸化)时间为2h和4h时去除效果稍差,水解(酸化)时间为6h和8h时的去除效果几乎相同。综上所述,我们认为6h的水解(酸化)时间比较适宜。
3结论
①采用水解(酸化)、好氧两段sbr工艺能有效去除焦化废水中典型的3种难降解物,其中喹啉、吲哚的去除率在90%以上,吡啶的去除率接近90%,苯酚的去除率为100%。
②水解(酸化)段的时间长短对后续的好氧处理也有一定的影响,水解2h、4h时的处理效果明显低于水解8h的处理效果,而水解6h的处理效果与水解8h的处理效果相差不大,因此我们认为水解时间为6h比较适宜。
③由于焦化废水是一种有毒抑制性废水,因此,入流时间的长短对其处理效果影响比较大,水解(酸化)6h,好氧段入流期为4h时处理效果最佳。