兼性厌氧生物反应器对偶氮染料废水水解机制的试验_赵玉华

2009年03月第25卷第2期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Mar.2009Vol.25,No.2收稿日期:2008-05-12基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07208-002)作者简介:赵玉华(1959—),女,教授,主要从事水处理理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2009)02-0325-04兼性厌氧生物反应器对偶氮染料废水水解机制的试验赵玉华1,董瑞蛟1,刘昕2,邢雷1,李洋洋1(1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;2.沈阳市自来水总公司,辽宁沈阳110005)摘要:目的探索兼性厌氧生物反应器对活性艳红X-3B废水的水解机制,提高染料废水的可生化性.方法采用水解酸化-MBR法处理活性艳红X-3B废水.结果经水解酸化后,废水活性艳红X-3B的质量浓度平均降低43.64%,CODCr和NH3-N质量浓度均呈升高趋势.原水和水解酸化出水的紫外-可见光光谱图表明,水中活性艳红X-3B的分子结构被破坏,生成了易于生物降解的成分.结论兼性厌氧生物通过水解酸化作用将废水中活性艳红X-3B降解为可生化的有机物,从而降低水中染料含量.当水中易生物降解有机物成分较多时,兼氧微生物同时也大量分解易生物降解有机物.关键词:偶氮染料废水;水解酸化;MBR;活性艳红X-3B中图分类号:X705文献标志码:A0引言染料废水具有组分复杂、难降解物质多、有机物含量高、色度高、生物毒性等特点[1-3].活性艳红X-3B属于单偶氮染料,可用于棉、粘胶纤维、涤棉、锦纶、蚕丝、羊毛面等织物染色和丝绸印花,其废水量大且色度高.染料废水处理方法有化学法、物理法和生物法.MBR工艺是活性污泥法与膜分离过程的有机结合,能够有效减少活性污泥的流失,以保证活性污泥量,提高水中污染物的降解效果.但活性艳红X-3B在好氧条件下属于生物难降解物质,单纯采用MBR工艺很难将其有效降解[4-5],采用水解酸化-MBR工艺处理偶氮染料废水,即在兼性厌氧生物反应器内,通过兼性微生物的偶氮还原酶,将染料分子结构中的偶氮双键打开,使染料废水中大分子有机物分解成小分子,非溶解性有机物分解成溶解性物质,难生物降解物质转化为可生物降解物质[6-9],从而在MBR中得到有效降解.1试验装置及方法1.1试验装置试验装置见图1.该装置由水解酸化池和MBR组成.水解酸化池有效容积60L,流量5L/h-1,水力停留时间12h,水解酸化池污泥高度约占反应器高度的2/5,底部装有曝气管,定期短时间进行曝气,起搅拌作用,以使槽中污泥处于悬浮状态,并控制水中溶解氧,水解酸化作用.好氧段为浸没式一体式膜生物反应器,有效容积30L,膜通量10L/h·m,水力停留时间6h,膜组件为天津膜天膜公司生产的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜,膜孔径0.2μm,内径0.5mm、外径0.8mm,膜壁厚0.15mm,膜面积0.5m2.染料废水置于原水箱中,在重力作用下从水解酸化池底部注入,污水向上流动,与水解酸化池中的厌氧污泥充分接触反应后,流入MBR反应器中.染料废水中有机物及染料等成分被反应器中的微生物分解,混合液在重力作用下经膜过滤形成出水.326沈阳建筑大学学报(自然科学版)第25卷1.配水箱2.平衡水箱3.水解酸化池4.膜生物反应器5.空气压缩机6.液体流量计7.气体流量计8.膜组件图1试验装置示意图1.2试验用水试验用水采用自配的染料废水,其中调整葡萄糖、硫酸铵和磷酸二氢钾的配比,使ρ(COD)∶ρ(N)∶ρ(P)=100∶5∶1,同时加入一定量的微量元素.水质情况见表1.表1试验用水水质ρ(CODCr)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(活性艳红X-3B)/(mg·L-1)pH52.5～427.52.50～37.165.75～34.4671.3分析项目及方法水质分析项目有CODCr、NH3-N、MLSS和染料质量浓度等.CODCr采用快速密闭催化消解法;MLSS采用减重法;NH3-N采用纳氏试剂光度法;染料质量浓度,用分光光度法.试样先经离心机在4000r/min的转速下离心5min,除去菌体,将上清液在染料的最大吸收波长(540nm)处进行吸光度A测定。2试验结果及讨论2.1染料去除效果试验装置采用生活污水接种污泥启动完成后,为了使污泥能较好的适应染料废水水质,试验采用逐次增加染料质量浓度的方法配置原水,分为4个阶段:(1)第1～18d,进水染料质量浓度为10mg/L;(2)第19～26d,进水染料质量浓度为20mg/L;(3)第27～57d,近水染料质量浓度为30mg/L;(4)第58～80d,进水染料质量浓度为40mg/L.对试验装置的