雷太平，顧錫慧，官赟赟，張艷芳

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津300131）

高效COD降解菌強(qiáng)化石化廢水處理的研究

雷太平，顧錫慧，官赟赟，張艷芳

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津300131）

針對(duì)難降解石化廢水，以序批式運(yùn)行方式考察了高效COD降解菌對(duì)常規(guī)污泥系統(tǒng)的強(qiáng)化效果。結(jié)果顯示，向常規(guī)污泥系統(tǒng)中投加高效COD降解菌可加速生化系統(tǒng)啟動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行后，其對(duì)石化廢水的COD去除率較常規(guī)污泥系統(tǒng)高12%～14%。同時(shí)研究表明，當(dāng)縮短停留時(shí)間或提高進(jìn)水負(fù)荷時(shí)，經(jīng)高效COD降解菌強(qiáng)化的污泥系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗沖擊性。

高效COD降解菌；石化廢水；活性污泥；強(qiáng)化處理

隨著我國(guó)石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，石化廢水的排放量日益增多。石化廢水具有有機(jī)污染物濃度高、水量大、難降解等特點(diǎn)，該類廢水若不經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成不同程度的污染。關(guān)于石化廢水的處理方法很多，其中生物法是通過(guò)微生物新陳代謝將廢水中的污染物質(zhì)去除，該法因具有成本低、效率高、處理量大、使用范圍廣及成熟可靠等優(yōu)勢(shì)而成為石化廢水的主要處理方法〔1-2〕。然而由于石化廢水成分復(fù)雜，難降解組分多，采用單純的生化處理難以達(dá)到理想的處理效果。研究表明，高效微生物菌種可以在多種行業(yè)廢水處理中起到強(qiáng)化處理效果的作用〔3-5〕?；谏鲜霈F(xiàn)狀，本研究考察了高效COD降解菌對(duì)常規(guī)污泥系統(tǒng)處理石化廢水的強(qiáng)化處理效果，以期為高效COD降解菌在石化廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)廢水取自天津某石化廠，其pH為6.8，COD為1 480mg/L。

活性污泥取自同一石化廠污水處理系統(tǒng)中某好氧處理單元，進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)前未經(jīng)特殊馴化。

高效COD降解菌為中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司工業(yè)節(jié)水與廢水資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)富集培養(yǎng)純種分離技術(shù)所得〔6〕，為多種菌種及營(yíng)養(yǎng)助劑復(fù)配而成的淺黃色液體，有效菌數(shù)量達(dá)109cfu/mL。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用2組如圖1所示的生物反應(yīng)器。反應(yīng)器體積均為5 L，采用序批式運(yùn)行方式，每個(gè)周期分進(jìn)水—反應(yīng)—沉淀—出水4個(gè)過(guò)程。對(duì)照組采用常規(guī)活性污泥，實(shí)驗(yàn)組則采用常規(guī)活性污泥并投加高效COD降解菌，其他實(shí)驗(yàn)條件保持一致。

圖1 實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)器示意

1.3 分析方法

COD采用快速消解-分光光度法進(jìn)行測(cè)定，pH采用梅特勒便攜式pH酸度計(jì)測(cè)定，污泥濃度采用重量法測(cè)定，溶解氧采用哈希便攜式溶解氧測(cè)定儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 高效COD降解菌對(duì)反應(yīng)器啟動(dòng)及COD去除率的影響

采用石化廢水同時(shí)啟動(dòng)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組生物反應(yīng)器，控制進(jìn)水COD為1 000mg/L，2個(gè)反應(yīng)器初始污泥質(zhì)量濃度保持一致，對(duì)照組為2.73 g/L，實(shí)驗(yàn)組為2.71 g/L，控制2個(gè)反應(yīng)器曝氣量一致，且使溶解氧在2～3mg/L。每個(gè)運(yùn)行周期為24 h，其中反應(yīng)時(shí)間為22 h，進(jìn)水、沉淀和出水3個(gè)過(guò)程共2 h。每個(gè)周期開(kāi)始按體積比0.1%向?qū)嶒?yàn)組投加高效COD降解菌，連續(xù)投加13個(gè)周期。運(yùn)行結(jié)束后，測(cè)定2個(gè)反應(yīng)器出水COD。連續(xù)運(yùn)行18個(gè)周期，COD去除率情況如圖2所示。

圖2 對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)器啟動(dòng)及COD去除率比較

由圖2可以看出，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組均在運(yùn)行8個(gè)周期時(shí)，COD去除率開(kāi)始達(dá)到穩(wěn)定。前3個(gè)周期，因剛投加高效COD降解菌，其在污泥中尚未形成優(yōu)勢(shì)，故實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的COD去除率基本一致。從第4個(gè)周期開(kāi)始，隨著連續(xù)投加高效COD降解菌及菌種的增殖作用，高效COD降解菌在污泥中逐漸形成優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)組的COD去除率較對(duì)照組逐步升高，第9個(gè)周期后實(shí)驗(yàn)組COD去除效果達(dá)到穩(wěn)定。由圖2還可以看出，當(dāng)運(yùn)行穩(wěn)定后，實(shí)驗(yàn)組COD去除率較對(duì)照組高12%～14%左右。

另外由圖2可知，盡管第9至第13周期持續(xù)投加高效COD降解菌，但實(shí)驗(yàn)組COD去除率沒(méi)有持續(xù)增加；而當(dāng)?shù)?4至第18周期停止投加高效COD降解菌，實(shí)驗(yàn)組COD去除率亦沒(méi)有出現(xiàn)顯著下降的現(xiàn)象。由此可以推斷，隨著高效COD降解菌的投加，其在污泥體系中逐步形成優(yōu)勢(shì)，并對(duì)污染物保持持續(xù)高效的去除效果，但強(qiáng)化效果不會(huì)隨著高效COD降解菌的連續(xù)投加而持續(xù)提高，也不會(huì)隨著高效COD降解菌的停止投加而顯著降低。

2.2 停留時(shí)間對(duì)高效COD降解菌處理效果的影響

當(dāng)上述實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組處理效果達(dá)到穩(wěn)定后，改變2個(gè)反應(yīng)器停留時(shí)間（反應(yīng)時(shí)間）為16 h，進(jìn)水、沉淀和出水3個(gè)過(guò)程仍為2 h，同時(shí)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均不投加高效COD降解菌，進(jìn)水COD仍為1 000 mg/L，其他條件不變，連續(xù)運(yùn)行10個(gè)周期，考察停留時(shí)間對(duì)高效COD降解菌處理效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 停留時(shí)間對(duì)高效COD降解菌處理效果的影響

結(jié)合圖2和圖3可以看出，當(dāng)停留時(shí)間由22 h縮短至16 h時(shí)，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的COD去除率均快速下降，對(duì)照組COD去除率由穩(wěn)定時(shí)的71%左右下降至60%左右，而實(shí)驗(yàn)組COD去除率則由穩(wěn)定時(shí)的83%左右降至70%左右。上述數(shù)據(jù)表明，無(wú)論系統(tǒng)經(jīng)高效COD降解菌強(qiáng)化與否，縮短停留時(shí)間均會(huì)降低系統(tǒng)COD去除率，但經(jīng)高效COD降解菌強(qiáng)化的實(shí)驗(yàn)組在停留時(shí)間為16 h時(shí)的COD去除率與對(duì)照組在停留時(shí)間為22 h時(shí)的COD去除率相當(dāng)。由此可知，在保持相同處理效果的情況下，投加高效COD降解菌可以縮短反應(yīng)停留時(shí)間，進(jìn)而增加處理水量。

2.3 高效COD降解菌對(duì)進(jìn)水沖擊的耐受情況

調(diào)整2個(gè)反應(yīng)器停留時(shí)間為22 h，進(jìn)水、沉淀和出水3個(gè)過(guò)程共2 h，進(jìn)水COD為1 000mg/L。當(dāng)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組COD去除率重新穩(wěn)定至圖2所示效果后，提高進(jìn)水COD至1 200mg/L，連續(xù)運(yùn)行24個(gè)周期，考察高效COD降解菌對(duì)進(jìn)水沖擊的耐受情況，結(jié)果如圖4所示。其中前3個(gè)周期為提高負(fù)荷后的適應(yīng)期及對(duì)前期出水的置換期；第4到第9周期為新負(fù)荷狀態(tài)下2個(gè)反應(yīng)器的穩(wěn)定期；第10到第20周期實(shí)驗(yàn)組每天按體積比0.1%投加高效COD降解菌（對(duì)照組不加）；第20到第24周期為實(shí)驗(yàn)組投加高效COD降解菌后的穩(wěn)定期。

圖4 高效COD降解菌對(duì)進(jìn)水沖擊的耐受情況

由圖4可以看出，因反應(yīng)器出水被逐漸置換且污泥對(duì)沖擊還沒(méi)有完全適應(yīng)，因此前3個(gè)周期COD去除率快速下降。第4到第9周期，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組COD去除率均達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。第10到第20周期隨著高效COD降解菌的投加，實(shí)驗(yàn)組COD去除率開(kāi)始逐步升高，第18周期后COD去除率基本達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)COD去除率較第4到第9周期時(shí)提高6%左右，較圖2穩(wěn)定時(shí)下降約3%左右。而對(duì)照組在第10到第24周期，其COD去除率與第4到第9周期時(shí)相比提高約2%，較圖2穩(wěn)定時(shí)下降約6%左右。

可以看出，當(dāng)COD負(fù)荷提高20%時(shí)，對(duì)照組COD去除率下降6%左右，而實(shí)驗(yàn)組因投加高效COD降解菌，其COD去除率僅下降3%左右。由此可知，投加高效COD降解菌在一定程度上可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗沖擊性。

3 結(jié)論

（1）對(duì)于難降解石化廢水的處理，投加高效COD降解菌的污泥系統(tǒng)COD去除率較常規(guī)污泥系統(tǒng)可提高12%～14%。

（2）高效COD降解菌的強(qiáng)化效果不會(huì)隨著高效COD降解菌的連續(xù)投加而持續(xù)提高，也不會(huì)隨著高效COD降解菌的停止投加而顯著降低。因此，在系統(tǒng)啟動(dòng)或受沖擊等情況下使用高效COD降解菌可達(dá)到較好效果。

（3）在保持相同處理效果情況下，向常規(guī)污泥系統(tǒng)中投加高效COD降解菌可縮短停留時(shí)間，進(jìn)而增加處理水量。

（4）當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷提高20%時(shí)，常規(guī)污泥系統(tǒng)COD去除率下降6%左右，而投加高效COD降解菌的污泥系統(tǒng)COD去除率僅下降3%左右，投加高效COD降解菌可增強(qiáng)系統(tǒng)的抗沖擊性。

［1］金育輝，吳敵，宋郭靜，等.好氧顆粒污泥法處理石化廢水［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8（12）：5335-5338.

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Research on the highly efficientCOD degradation bacteria for the enhanced treatm entofpetrochem icalwastewater

LeiTaiping，Gu Xihui，Guan Yunyun，Zhang Yanfang
（CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China）

Aiming at the refractory degradation petrochemicalwastewater，the sequencing batch operationmode has been used for the investigation of the enhanced effects of highly efficient COD degradation bacteria on the conventional sludge system.The results show that adding highly efficient COD degradation bacteria to the conventional sludge system can accelerate the start-up of the biochemical system.After the system has run steadily，its COD removing rate on petrochemicalwastewater is l1%-14%higher than thatof conventional sludge systems.In addition，the research shows thatwhen the retention time is shortened，or the influent load is increased，the sludge system enhanced by highly efficientCOD degradation bacteriamay show stronger stability and impact resistance.

highly efficient COD degradation bacteria；petrochemicalwastewater；activated sludge；enhanced treatment

X703.1

A

1005-829X（2016）06-0073-03

雷太平（1987—），碩士，工程師。電話：022-26689181，E-mail：leitaiping168@sina.com。

2016-03-21（修改稿）