利用嗜酸性硫桿菌的生物酸化作用處理洗毛廢水的研究.pdf

1、來(lái)自堿性工藝的洗毛廢水(woolscouring effiuent)，由于微生物的難降解性，高含固率，使其難以用常規(guī)的方法進(jìn)行處理，固液分離被認(rèn)為是洗毛廢水處理的有效途徑。但是顆粒表面很高的電負(fù)性，使得懸浮顆粒和水之間形成穩(wěn)定的分散體系，表現(xiàn)為乳狀液的性質(zhì)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，酸對(duì)于這種乳狀液來(lái)講，是一類很好的破乳劑，能改善洗毛廢水的乳化狀態(tài)，使有機(jī)污染物發(fā)生絮凝沉降，實(shí)現(xiàn)固液分離。在此基礎(chǔ)上，本研究利用嗜酸性氧化硫硫桿菌，(Acidithi

2、obacillus thiooxidans)的生物酸化作用代替無(wú)機(jī)酸對(duì)洗毛廢水進(jìn)行處理，并對(duì)生物酸化的破乳機(jī)制進(jìn)行了初步的研究。并考察了反應(yīng)條件對(duì)生物酸化過(guò)程的影響，且進(jìn)一步利用連續(xù)攪拌式反應(yīng)器(STR)研究了生物酸化法處理洗毛廢水的可行性，探討了生物酸化破乳法實(shí)現(xiàn)固液分離后，上清液的活性炭吸附效果。主要結(jié)果如下： 無(wú)機(jī)物中，硫酸鐵的絮凝效果好于硫酸鋁和硫酸亞鐵，最佳投加量為5g/L，常規(guī)試驗(yàn)條件下，能去除廢水中59.4％的CO

3、D，而且延長(zhǎng)振蕩時(shí)間可以增加約15％的COD去除效果。并且最佳的絮凝pH在5-6。但無(wú)機(jī)酸硫酸的處理效果叉明顯好于硫酸鐵的絮凝效果。因?yàn)樗崮軌蛎黠@的改變洗毛廢水中物質(zhì)的分散狀態(tài)，隨著酸的加入，廢水的脫水性能逐漸增加，當(dāng)酸的加入量大于0.2％時(shí)，Zeta電位從-47.3mv升至趨近于0mv，比阻從遠(yuǎn)大于9.81×10<'13>m/kg，下降為2.2×10<'13>m/kg以下，最終在pH3.00附近，COD去除率達(dá)到75％左右。酸化破乳作

4、用為進(jìn)一步研究提供了理論依據(jù)。 利用馴化后氧化硫硫桿菌的產(chǎn)酸作用不但可完全代替無(wú)機(jī)酸而且還具有更好絮凝效果。利用生物方法對(duì)洗毛廢水進(jìn)行酸化，在生物酸化作用后廢水有明顯的絮凝現(xiàn)象，脫水性能發(fā)生顯著變化。特別是當(dāng)體系pH降到3.00附近時(shí)，有80％的水從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，而且機(jī)械脫水和沉降性能也得到明顯的改善，比阻從大于9.81×10<'13>m/kg，降至5.60×10<'11> m/kg。原本均勻分散的固態(tài)物質(zhì)，因?yàn)橄嗷ラg靜電

5、斥力的降低，通過(guò)有效的相互碰撞而形成大的顆粒，而且有機(jī)組分大部分轉(zhuǎn)化為疏抽性物質(zhì)，有機(jī)污染物以污泥的形式從水中去除。COD和油脂的去除達(dá)到最大值，分別為91.4％和92.9％，結(jié)果表明，生物酸化比無(wú)機(jī)酸酸化更有效的去除洗毛廢水中的有機(jī)污染物。 生物酸化過(guò)程須在30℃的條件下進(jìn)行，能源物質(zhì)(S粉)投加量在4-8‰為宜。而且洗毛廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)基本能滿足硫桿菌的生長(zhǎng)，并不需要額外的補(bǔ)充N、P，洗毛廢水中所含有的洗滌劑對(duì)硫桿菌的生長(zhǎng)并

6、沒(méi)有明顯的毒害作用。預(yù)酸化法能有效的降低生物酸化的處理時(shí)間，利用生物酸化廢水回流對(duì)洗毛廢水進(jìn)行預(yù)酸化，優(yōu)于無(wú)機(jī)酸的處理效果，回流比為4時(shí)，僅需32h即可到達(dá)處理終點(diǎn)(pH為3.00)。酸化廢水回流對(duì)產(chǎn)酸過(guò)程影響最主要的是降低了產(chǎn)酸過(guò)程的起始pH，縮短了產(chǎn)酸過(guò)程，并為硫桿菌的生長(zhǎng)提供了一個(gè)更為適宜的環(huán)境?；亓骱蠡旌蠌U水起始pH在5.40，生物酸化處理洗毛廢水的處理效率達(dá)到最大值，5.6mL/L.h。經(jīng)過(guò)連續(xù)的10次的回流試驗(yàn)，停留時(shí)間(H

7、RT)基本都在29-34h，說(shuō)明回流法處理洗毛廢水有很好的穩(wěn)定性。在自制的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的生物酸化過(guò)程進(jìn)一步表明，生物酸化法處理洗毛廢水具有可行性。利用搖瓶試驗(yàn)的結(jié)果，通過(guò)酸化廢水將待處理廢水的pH調(diào)至5.40時(shí)，HRT為33h，COD的去除率也達(dá)到90％。而且處理后廢水中的顆粒物有很好的自然沉降性能和離心脫水性能。產(chǎn)酸過(guò)程的HRT隨污染物濃度的增加而增大，它們之間存在很好的線性關(guān)系，y=6.9x+15(x表示含固率，y表示停留時(shí)間)。好

8、氧培養(yǎng)可以消除溶解性有機(jī)物對(duì)硫桿菌的抑制作用，洗毛廢水經(jīng)好氧培養(yǎng)后，產(chǎn)酸過(guò)程的HRT縮短了12h。不同批次取樣，均取得了穩(wěn)定的去除效果，說(shuō)明在放大規(guī)模的反應(yīng)器中進(jìn)行的生物酸化處理有很好的穩(wěn)定性。 生物酸化處理后形成的污泥有機(jī)物含量高達(dá)46.3％，含有豐富的羊毛脂和鉀，有很好的資源化利用前景。洗毛廢水上清液中殘留約4，000mg/L的COD值。利用活性炭吸附不同固液分離方式所形成的上清液時(shí)發(fā)現(xiàn)，活性炭更易于吸附生物酸化處理所制得的

9、上清液，生化廢水(生物酸化后形成的上清液)、酸解廢水(無(wú)機(jī)酸破乳后形成的上清液)和絮凝廢水(絮凝沉降后形成的上清液)的活性炭吸附容量分別為：100mg/g、70mg/g和43mg/g，研究發(fā)現(xiàn)活性炭易于吸附廢水中小分子組分和疏水性組分，而生化廢水中這兩種組分的含量相對(duì)較高，這是造成活性炭吸附效果差異的主要原因。過(guò)水流速影響吸附柱的利用效果，過(guò)水流速為5mL/min、15mL/min和25mL/min時(shí)，吸附柱的利用效率分別為86％、73

10、％和48％，因此柱的利用率在80％左右，過(guò)水流速應(yīng)低于15mL/min。pH升高，活性炭的吸附性能降低，相反的解吸過(guò)程變得容易。采用NaoH對(duì)失效的吸附柱進(jìn)行再生，而且1mol/L的NaOH即可滿足再生要求，但是隨再生次數(shù)的增加，吸附效率呈下降趨勢(shì)，4次再生后吸附效率只有46％，表明NaOH是不完全再生，此后需要更為徹底的再生方法。 綜述本文的研究結(jié)果可知：生物酸化法能有效的去除洗毛廢水中的有機(jī)污染物，并且該方法有很好的穩(wěn)定性，