曝气生物滤池处理采油废水过程中有机物的降解_赵昕

第26卷第3期2007年5月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.26,No.3May20072006年5月22日收稿.＊北京大学第十三期大型仪器开放测试基金.＊＊通讯联系人,E-mail:nijinren@iee.pku.cn曝气生物滤池处理采油废水过程中有机物的降解＊赵昕倪晋仁＊＊(北京大学环境工程系,水沙科学教育部重点实验室,北京,100871)摘要在曝气生物滤池(BAF)系统中,按水力停留时间(HRT)4h,对盐度为0.5%(W/V)的采油废水进行处理,并利用GC-MS对废水中有机物的构成进行分析,结果表明:采油废水中有机污染物的主要构成是9种支链烷烃和18种直链烷烃,分布范围从正十三烷(C13H28)到正三十二烷(C32H66).由于降解中间产物的累积,出水中烷烃类物质所占比例降低,而芳香族物质比例上升.在采油废水中烷烃的存在下,PAHs中最易被微生物降解的是含有4个苯环、脂溶性强的,降解效率达98.0%;而降解效果最差的为含有二个苯环、脂溶性较差的萘,降解效率仅为66.4%.关键词曝气生物滤池,采油废水,多环芳烃.基于固定化微生物的废水处理方法具有水力负荷高、抗冲击能力强、污泥产量少、无污泥膨胀等优点,而且适于处理低有机物负荷的废水[1],目前已被广泛用于处理各种难降解有机物的研究[2—5].本文在考察上流式曝气生物滤池(BAF)处理采油废水连续实验的基础上,利用GC-MS对进出水中有机污染物的成分进行定性定量分析,以揭示曝气生物滤池中微生物对采油废水中有机物(尤其是对PAHs)的降解规律.1实验方法采集华北油田某外输原油联合站废水,将废水在6h内运回实验室,4℃下保存.上流式曝气生物滤池(BAF)有效体积1.57L,内径100mm,有效高度200mm,曝气头在进水下端70mm处.反应器内填充FPUFS载体[6],体积为8mm×8mm×8mm,湿密度为1.0g·cm-3,比表面为80—120m2·g-1,孔径为0.3—0.7mm[7].用于固定于载体上的复合微生物为B350M(BIO-SYS-TEMSCo.,USA),均匀地将B350M投放于反应器中,使其在培养驯化阶段固定在载体上.将BAF反应系统驯化启动,用采油废水浸没,开始5d闷曝,然后将HRT调整到20h,监测出水石油类,当去除率达80%时,继续调低HRT至18h,16h,14h,12h,10h,8h,6h和4h.并在HRT为4h的条件下,连续稳定运行.石油类的测定采用紫外分光光度法(AnalytikJenaAGSpecord200),溶解性TOC通过0.22μm过滤去除微生物后,用AnalytikJenaAGMultiN/C3000测定.用GC-MS6890-MSD5973N(Hewlett-Pac-kard,USA)分析样品中各物质的成分,并对其中的PAHs进行定量分析.2污染物降解效果分析图1是在HRT为4h的条件下,连续稳定运行60d后出水中石油类以及TOC,COD和悬浮物(SS)平均浓度和进水中相应指标平均浓度的比较.由图1可见,生物反应系统对废水中石油类,TOC,COD和SS的降解效率分别是90.5%,74.4%,85.6%和99.6%,说明该系统处理采油废水效果良好.图2为用石油醚萃取进水和出水中石油类的紫外全扫描吸收光谱.进水在225nm和265nm处有2个较大的吸收峰,最大吸收峰出现在221nm,吸光度达到0.41;而出水在紫外光波长下吸光度较低,在225nm和265nm下的吸收峰不明显,最大吸收峰出现在235nm,吸光度仅为0.014.通过对稳定运行状态下进出水中石油类以及TOC,COD和SS的检测,发现生物反应系统可以有效地降解废水中的石油类等有机物.然而,出水中还是存在未被微生物降解的有机物,并随出水排出反应3期赵昕等:曝气生物滤池处理采油废水过程中有机物的降解377系统.出水中石油类的平均浓度为1.57mg·l-1,TOC为8.23mg·l-1,COD为20.2mg·l-1.COD浓度与TOC浓度的比例约为32/12,符合碳、氧质量数,说明出水中的COD均为溶解性有机物,由于微生物流失和非溶解性有机物而形成的SS很少,溶解性TOC可以很好地表征出水的有机物含量.3进出水中污染物构成分析通过GC-MS检测,在HRT为4h时,采油废水的进水中有27种响应值积分面积大于100000的有机物质.这些有机物主要是从正十三烷(C13H28)到正三十二烷(C32H66)的直链烷烃和支链烷烃,其中直链烷烃有18种,支链烷烃有9种(见图3),烷烃的峰面积之和占进水所有出峰总面积的84.8%.其中进水的最高响应值的物质出现在25.3min,为2,6,10,14-四甲基十六烷,占进水所有物质出峰总面积的15.3%.进水中含有大量的烷