揚(yáng)州蘇電電氣有限公司起源于風(fēng)景秀麗的歷史文化名城江蘇省揚(yáng)州市，是國電力行業(yè)研制、生產(chǎn)臥式拉力試驗(yàn)機(jī)、安全工器具力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)、全電腦安全工器具力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)系列產(chǎn)品供應(yīng)商以及高壓檢測儀器及電力測試設(shè)備的專業(yè)企業(yè)。公司通過了ISO9001:2000質(zhì)量體系認(rèn)證，獲得了計量器具制造許可證和計量合格確認(rèn)證書、機(jī)構(gòu)評出的AAA級資信等級證書、質(zhì)量誠信企業(yè)證書等。
蘇電電氣水措置網(wǎng)訊:印染廢水的首要污染特征為可生化性差、有機(jī)物含量高、色度深, 是工業(yè)廢水措置研究中被關(guān)注的重點(diǎn)水污染源.隨著含氮含硫染料和化學(xué)助劑的使用, 印染廢水也伴隨著氮、硫的污染, 已有學(xué)者開始正視氮的去除研究, 而硫的去除常被忽視.印染廢水中的硫首要以硫酸鹽和硫化物兩種形態(tài)存在, 《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4287—2012對硫化物的排放提出了要求, 硫酸鹽本身對環(huán)境沒有危害, 但其在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為硫化物, 進(jìn)而危害環(huán)境.針對印染廢水特點(diǎn)及其治理研究的現(xiàn)狀, 本文研究采取了“UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket-缺氧好氧-混凝沉淀”組合工藝, 以蘇州一家印染企業(yè)排放的綜合性印染廢水為措置對象進(jìn)行中試研究, 終究實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物、色度、氮、硫的同步去除, 并且在對調(diào)試成功的數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上初步研究了各個反應(yīng)器內(nèi)的氮、硫轉(zhuǎn)化去除機(jī)理. UASB作為該組合工藝中的核心反應(yīng)器, 對實(shí)現(xiàn)同步去除COD、脫氮、除硫起到了關(guān)鍵感化.因此, 本文在前期研究基礎(chǔ)上, 從對最好工況條件下運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、微生物學(xué)菌種鑒定和小試3個方面, 重點(diǎn)對UASB反應(yīng)器內(nèi)碳、氮、硫的協(xié)同去除機(jī)理進(jìn)行研究, 以期為后續(xù)研究提供理論參考.
材料與方法
1.1 中試概況
中試在蘇州某印染廠進(jìn)行, 該廠以印染純棉纖維、滌綸、腈綸和棉混紡織物為主, 排放的是綜合性印染廢水.廢水pH為7.0~10.0, 水溫為30~40 ℃, 其它首要指標(biāo)為CODCr 452~775 mg˙L-1、BOD5 98~185 mg˙L-1、色度400~600倍、NH4+-N 22.5~40.6 mg˙L-1、TN 70.3~102.3 mg˙L-1、NO3--N 1.2~1.8 mg˙L-1、TP 0.3~0.5 mg˙L-1、SO42- 44.7~80.3 mg˙L-1、S2- 32.5~41.8 mg˙L-1、SS 225~400 mg˙L-1, 未檢測出NO2--N和單質(zhì)硫(S0.
中試裝配于2014年3月啟動成功, 然后進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化得出：控制UASB水力負(fù)荷0.4 m3˙m-2˙h-1(冬季反應(yīng)器溫度低于15 ℃時降至0.3 m3˙m-2˙h-1, 活性污泥A反應(yīng)器DO=0.5~0.8 mg˙L-1, B反應(yīng)器DO=0.2 mg˙L-1, 接觸氧化反應(yīng)器采取漸減曝氣且氣水比為12:1, 混凝劑PAC(10%和PAM(0.1%投加量分別為1.2 mL˙L-1和0.9 mL˙L-1, 絮凝30 min, 實(shí)現(xiàn)了C、N、S的同步去除, 出水指標(biāo)達(dá)到并優(yōu)于《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287—2012的直接排放標(biāo)準(zhǔn), 且連續(xù)半年運(yùn)行表明, 工藝穩(wěn)定.具體工藝流程如圖 1所示.
圖 1中試系統(tǒng)工藝流程圖
1.2 UASB反應(yīng)器
1.2.1 中試裝配
UASB為目前應(yīng)用廣泛的高效厭氧反應(yīng)器之一, 優(yōu)于普通水解酸化池.反應(yīng)器由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器、沉淀區(qū)和氣室構(gòu)成, 具體如圖 2所示.反應(yīng)器規(guī)格為2 m×2 m×5 m(長×寬×高, 均分為4個單位, 有效容積18 m3, 三相分離器(共4個高0.8 m, 集氣罩斜面坡度60°, 沉淀區(qū)斜面高度0.4 m、坡度55°, 布水區(qū)高0.8 m, 超高0.4 m, 設(shè)計進(jìn)水流量1 m3, 即水力負(fù)荷0.25 m3˙m-2˙h-1.由提升泵抽取, 從底部分兩道進(jìn)水, 并采取環(huán)形均勻布水方式, 具體如圖 2中底視圖所示.接種污泥取自蘇州某污水廠二沉池含水率82%的剩余污泥, 接種量15 g˙L-1.反應(yīng)器先采取低負(fù)荷啟動, 原水經(jīng)自來水稀釋至CODCr為200 mg˙L-1, 用硫酸調(diào)理pH為7.0~8.0, 以0.6 m3˙h-1連續(xù)進(jìn)水, 5 d后慢慢減少自來水用量, 提高進(jìn)水COD, 經(jīng)過15 d馴化, 松散污泥改變?yōu)樾鯛钗勰?再以原水作為進(jìn)水, 以正常負(fù)荷啟動, 并慢慢提高水力負(fù)荷至設(shè)計值0.25 m3˙m-2˙h-1, 經(jīng)過40 d培養(yǎng), 形成了顆粒污泥, 粒徑為0.9~3.5 mm, 沉降性良好, MLVSS約48 g˙L-1, VSS/SS為0.51, CODCr去除率為35%~41%, 即反應(yīng)器啟動成功.由于進(jìn)水水溫為30~40 ℃, 反應(yīng)器內(nèi)能夠達(dá)到中溫消化所需的溫度.
圖 2 UASB反應(yīng)器示意圖(a.剖視圖, b.頂視圖, c.底視圖 1.進(jìn)水, 2.污泥層, 3.懸浮層, 4.三相分離器, 5.沉淀區(qū), 6.出水, 7.氣體
1.2.2 小試裝配
小試反應(yīng)器采取有機(jī)玻璃便宜, 尺寸為15 cm×100 cm(直徑×高度, 外置加熱棒于水中進(jìn)行水浴加熱, 控制為中溫消化, 接種污泥取自中試UASB反應(yīng)器內(nèi)已培養(yǎng)好的顆粒污泥, 溫度控制與污泥濃度同中試UASB反應(yīng)器.由于小試反應(yīng)器接種污泥取自已培養(yǎng)好的顆粒污泥, 因此, 無需長時間菌種培養(yǎng).進(jìn)水取自中試系統(tǒng)進(jìn)水, 調(diào)理pH為7.0~8.0, 連續(xù)運(yùn)行5 d, 出水即達(dá)到了中試UASB反應(yīng)器的出水標(biāo)準(zhǔn), 啟動成功.
1.3 檢測方法
1.3.1 常規(guī)指標(biāo)檢測
COD、色度、NH4+-N、TN、TKN、NO3--N、NO2--N、S2-、SO42-、SS、TP測定按國家環(huán)�？偩职l(fā)布的《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第4版進(jìn)行溫度、pH采取便攜式測定儀(HACH, America, SensION1測定BOD5測定采取BOD快速測定儀(HACH, America, TrakTMⅡ?qū)τ赟0的測定, 有研究得出可以采取液相色譜法和分光光度法, 本文采取分光光度法.
1.3.2 微生物檢測
污泥樣品取自中試UASB反應(yīng)器污泥層, 取樣后裝入無菌袋密封, 利用實(shí)時熒光定量PCR, 并委托上海歐易公司采取454高通量測序技術(shù)進(jìn)行微生物菌群鑒定, 實(shí)驗(yàn)流程為：①DNA提�。菏褂肊.Z.N.A Soil DNA試劑盒(OMEGA公司抽提基因組DNA, 并用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提DNA完整性②PCR擴(kuò)增：按指定測序區(qū)域合成帶有5′454 A、B接頭-特異引物3′的融合引物, PCR儀為ABI GeneAmp9700型, 采取TransGen TransStart Fastpfu DNA Polymerase AP221-02型聚合酶, 每個樣品3個反復(fù), 將同一樣品PCR產(chǎn)品混合后用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測, 并用AXYGEN公司的AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒切膠回收, Tris-HCl洗脫③熒光定量：參照電泳檢測結(jié)果, 將PCR產(chǎn)品用QuantiFluorTM-ST熒光定量系統(tǒng)(Promega公司進(jìn)行檢測定量, 以后按照每個樣品測序量進(jìn)行相應(yīng)比例混合EmPCR和Roche GS FLX+測序所用試劑分別為Roche GS FLX Titanium EmPCR Kits(Lib-L和Roche GS FLX+ Sequencing Method Manual _XLR70 kit④生物信息學(xué)分析：去除序列末端后引物和接頭序列、低質(zhì)量堿基、barcode標(biāo)簽序列、前引物序列, 丟棄長度短于200 bp、模糊堿基數(shù)>0、序列平均質(zhì)量低于25的序列, 提取非反復(fù)序列, 與Silva數(shù)據(jù)庫中已比對的核糖體序列數(shù)據(jù)庫(16S/18S, SSU進(jìn)行比對, 并采取Mothur軟件將OTU中序列與Silva數(shù)據(jù)庫比對, 找出最相近且可信度達(dá)80%以上的種屬信息.
結(jié)果與討論
2.1 數(shù)據(jù)分析
選取優(yōu)化條件下的運(yùn)行數(shù)據(jù), 分析UASB反應(yīng)器內(nèi)C、N、S轉(zhuǎn)化去除機(jī)理.印染廢水中的氮多以偶氮染料和尿素助劑等有機(jī)氮(Org-N和氨氮(NH4+-N形式存在, 其中, Org-N占年夜部分.分析表 1進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)得出, Org-N在TN中平均占60%以上, NH4+-N占到33%擺布.出水?dāng)?shù)據(jù)顯示, NH4+-N平均濃度從28.3 mg˙L-1升高到了34.9 mg˙L-1, 表觀產(chǎn)率在23.3%擺布. NH4+-N增加說明反應(yīng)器內(nèi)存在厭氧氨化反應(yīng), 使Org-N分解發(fā)生NH4+-N.凱氏氮(TKN包括NH4+-N和Org-N, 結(jié)合TKN、NH4+-N進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)分析可知, 80%擺布的Org-N獲得了去除, 其中年夜部分是介入了氨化反應(yīng), 因?yàn)橥谢瘜rg-N的減少貢獻(xiàn)較少.同時, 出水TKN相比于進(jìn)水降低了44.1%, 說明部分NH4+-N介入了某種反應(yīng)被消耗掉, 且氨化感化NH4+-N發(fā)生量年夜于其介入反應(yīng)消耗量, 終究使出水NH4+-N表現(xiàn)出升高的現(xiàn)象.TN去除率為38.5%, 說明反應(yīng)器內(nèi)存在某種或某幾種氮的形態(tài)改變且發(fā)生了N2氣體逸出, 導(dǎo)致TN損失.出水NO3--N升高約1.3 mg˙L-1, 也檢測到了NO2--N, 在0.6 mg˙L-1擺布, 很明顯, UASB反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生了NO2--N、NO3--N形態(tài)改變.選取參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)中HRT對UASB反應(yīng)器運(yùn)行影響相關(guān)數(shù)據(jù), 進(jìn)一步分析出水NO2--N、NO3--N增量(即Δ[NO2--N]、Δ[NO3--N]隨HRT變化情況.結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖 3, 隨H。
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