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)的方法進行處理，固液分離被認為是洗毛廢水處理的有效途徑。但是顆粒表面很高的電負性，使得懸浮顆粒和水之間形成穩(wěn)定的分散體系，表現為乳狀液的性質。通過研究發(fā)現，酸對于這種乳狀液來講，是一類很好的破乳劑，能改善洗毛廢水的乳化狀態(tài)，使有機污染物發(fā)生絮凝沉降，實現固液分離。在此基礎上，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機酸對洗毛廢水進行處理，并對生物酸化的破乳機制進行了初步的研究。并考察了反應條件對生物酸化過程的影響，且進一步利用連續(xù)攪拌式反應器(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現固液分離后，上清液的活性炭吸附效果。主要結果如下： 無機物中，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)試驗條件下，能去除廢水中59.4％的CO

3、D，而且延長振蕩時間可以增加約15％的COD去除效果。并且最佳的絮凝pH在5-6。但無機酸硫酸的處理效果叉明顯好于硫酸鐵的絮凝效果。因為酸能夠明顯的改變洗毛廢水中物質的分散狀態(tài)，隨著酸的加入，廢水的脫水性能逐漸增加，當酸的加入量大于0.2％時，Zeta電位從-47.3mv升至趨近于0mv，比阻從遠大于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去除率達到75％左右。酸化破乳作

4、用為進一步研究提供了理論依據。 利用馴化后氧化硫硫桿菌的產酸作用不但可完全代替無機酸而且還具有更好絮凝效果。利用生物方法對洗毛廢水進行酸化，在生物酸化作用后廢水有明顯的絮凝現象，脫水性能發(fā)生顯著變化。特別是當體系pH降到3.00附近時，有80％的水從結合態(tài)轉化為游離態(tài)，而且機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，因為相互間靜電

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

6、沒有明顯的毒害作用。預酸化法能有效的降低生物酸化的處理時間，利用生物酸化廢水回流對洗毛廢水進行預酸化，優(yōu)于無機酸的處理效果，回流比為4時，僅需32h即可到達處理終點(pH為3.00)。酸化廢水回流對產酸過程影響最主要的是降低了產酸過程的起始pH，縮短了產酸過程，并為硫桿菌的生長提供了一個更為適宜的環(huán)境。回流后混合廢水起始pH在5.40，生物酸化處理洗毛廢水的處理效率達到最大值，5.6mL/L.h。經過連續(xù)的10次的回流試驗，停留時間(H

7、RT)基本都在29-34h，說明回流法處理洗毛廢水有很好的穩(wěn)定性。在自制的反應器內進行的生物酸化過程進一步表明，生物酸化法處理洗毛廢水具有可行性。利用搖瓶試驗的結果，通過酸化廢水將待處理廢水的pH調至5.40時，HRT為33h，COD的去除率也達到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。產酸過程的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系，y=6.9x+15(x表示含固率，y表示停留時間)。好

8、氧培養(yǎng)可以消除溶解性有機物對硫桿菌的抑制作用，洗毛廢水經好氧培養(yǎng)后，產酸過程的HRT縮短了12h。不同批次取樣，均取得了穩(wěn)定的去除效果，說明在放大規(guī)模的反應器中進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物含量高達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發(fā)現，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(無機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較高，這是造成活性炭吸附效果差異的主要原因。過水流速影響吸附柱的利用效果，過水流速為5mL/min、15mL/min和25mL/min時，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，過水流速應低于15mL/min。pH升高，活性炭的吸附性能降低，相反的解吸過程變得容易。采用NaoH對失效的吸附柱進行再生，而且1mol/L的NaOH即可滿足再生要求，但是隨再生次數的增加，吸附效率呈下降趨勢，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。 綜述本文的研究結果可知：生物酸化法能有效的去除洗毛廢水中的有機污染物，并且該方法有很好的穩(wěn)定性，