烟草薄片生产废水中烟碱的厌氧降解及反硝化强化_侯轶

第25卷第9期农业工程学报Vol.25No.92642009年9月TransactionsoftheCSAESep.2009烟草薄片生产废水中烟碱的厌氧降解及反硝化强化侯轶1，李友明1，胡松青2※（1．华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广州510640；2．华南理工大学轻工与食品学院，广州510640）摘要：为强化废水中烟碱的厌氧生物降解性能，对造纸法制烟草薄片产生的废水，在厌氧颗粒污泥UASB小试反应器中的生物降解进行监测和分析，测定了厌氧处理过程中烟碱的降解曲线，发现微生物对烟碱的降解过程可能涉及协同降解机理。提出了以反硝化反应强化厌氧过程中烟碱降解的思路，通过外加硝酸盐来诱导驯化厌氧颗粒污泥中硝化菌的代谢活动，经过驯化，厌氧颗粒污泥UASB小试反应器出水中烟碱浓度由120mg/L以上降至约25mg/L，同时反硝化反应促进了废水中其他有机物的深度降解，出水化学需氧量（CODCr）由约600mg/L降至200～300mg/L，反硝化强化造纸法烟草薄片废水中烟碱生物降解作用明显。关键词：废水，污泥处理，反硝化，烟碱，强化doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.09.047中图分类号：X832文献标识码：A文章编号：1002-6819(2009)-9-0264-05侯轶，李友明，胡松青.烟草薄片生产废水中烟碱的厌氧降解及反硝化强化[J].农业工程学报，2009，25(9)：264－268.HouYi,LiYouming,HuSongqing.Anaerobicbiodegradationanddenitrificationbio-augmentationofnicotineintobaccosheetswastewater[J].TransactionsoftheCSAE,2009,25(9)：264－268.(inChinesewithEnglishabstract)0引言为了利用制烟过程中占原料总量1/3的烟梗、碎叶、碎末和次级烟叶等“下脚料”，获取更大的经济效益，制烟商通过造纸法[1]将其制成烟草薄片，再用于卷烟生产。其制造过程中产生的废水不仅量大，且成分复杂，属于难处理的高浓有机废水[2-3]，若未将其妥善处理，将严重污染水环境，而目前国内外对此则研究较少[4-5]。本文以上流式厌氧颗粒污泥小试反应器（UASB）为研究基础，对造纸法烟草薄片废水中特征物质烟碱的生物降解进行分析，并通过反硝化反应有目的地驯化强化厌氧段微生物对烟碱的选择性，将厌氧颗粒污泥引入并应用到废水深度处理领域，可降低甚至取消后续深化处理的负担，促进废水处理系统的经济有效运行。1材料和方法1.1材料1.1.1厌氧颗粒污泥UASB小试反应器试验所用UASB小试反应器总体积为2.133L，反应区的体积为1.688L。反应器工艺流程如图1所示。反应器主要由厌氧反应器和回流槽组成外循环，所用材料为收稿日期：2008-10-09修订日期：2009-04-03基金项目：国家自然科学基金项目（20776055）；教育部“长江学者和创新团队发展计划”项目（IRT0552）作者简介：侯轶（1973－），女，湖南津市人，博士，研究方向为工业废水的深度生物处理。广州华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，510640。Email：ceyhou@scut.edu.cn※通信作者：胡松青（1972－），男，湖南双峰人，博士，副教授，研究方向为农业食品中微生物的分析。广州华南理工大学轻工与食品学院，510640。Email：fesqhu@scut.edu.cn有机玻璃，以便于观察。图1UASB小试试验装置图Fig.1Schematicillustrationofup-flowanaerobicsludgebioreator(UASB)apparatus试验采用间歇式处理，进水先用工业氮充气5min，驱走溶解于其中的氧，由恒流泵直接由反应器底部泵入，自下向上流经反应器，经三相分离器将水与气、泥分离后循环进入回流槽，循环水流速通过调节恒流泵的转速控制，最后由反应器排水口出水。反应器密封，每次进水控制在1.5L左右，反应器采取适当措施使温度保持在30℃左右。以广东省某造纸法烟草薄片生产企业废水系统厌氧活性污泥为接种污泥，经过近2个月的驯化和启动，小试反应器中已培养出成熟的厌氧颗粒污泥[6]，其性能指标和外观见表1、图2。厌氧颗粒污泥生物活性较高，水力停留时间6～10h内可将废水CODCr去除85%～90%。第9期侯轶等：烟草薄片生产废水中烟碱的厌氧降解及反硝化强化265表1厌氧颗粒污泥的常规理化性质Table1Propertiesofmatureanaerobicgranulesludges污泥浓度/g·L-1污泥体积指数/mL·g-1含水率/%密度/