制革廢水中的化學物質對厭氧微生物的毒性研究.pdf

1、制革廢水是一類污染負荷很高的工業(yè)廢水，其特點是堿性大，色度深，臭味重，懸浮物多，耗氧量高，并含有較多的硫化物、鉻和氨氮等有毒物質。目前我國制革工業(yè)向環(huán)境排放大量的廢水，年排廢水量達到1.5億噸左右，年排放COD總量達到12萬噸左右，使行業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護之間的矛盾日益突出。能否有效地解決制革廢水的污染問題，已成為制革工業(yè)能否繼續(xù)生存和可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題。對于制革廢水的處理，大多采用物化加好氧的處理技術，其中較為成熟的是氧化溝工藝。

2、 厭氧生物處理技術是處理有機廢水的有效手段。具有投資省、能耗低、可回收利用沼氣能源、負荷高、產泥少、耐沖擊負荷、設施占地面積小、可以處理季節(jié)性排放的廢水、工藝穩(wěn)定等優(yōu)點。隨著科學技術的發(fā)展和分離鑒定技術水平的提高，以及UASB、EGSB、SMPA、ABR、ASBR等新技術的出現，使得原來限制厭氧生物處理技術發(fā)展的瓶頸被打破。特別是隨著能源危機，水質污染日趨復雜，節(jié)能、高效的厭氧處理新技術又成為新一輪的研究熱點。如何利用高效的厭氧反應

3、器處理高負荷，富含毒性物質的制革廢水，就成為一個新的研究領域。 論文針對制革廢水特點，以厭氧技術應用于制革廢水處理的關鍵點及難點為切入點，系統(tǒng)地研究了厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)和馴化；影響厭氧消化的主要因素；制革廢水中的毒性物質對厭氧消化的毒性，確定了毒性物質的毒性類型和50％抑制濃度；模擬制革廢水的可厭氧降解性能和UASB反應器處理模擬制革廢水的中溫啟動。研究結果為制革廢水的厭氧處理提供了理論上的依據和指導，解決了富含毒性物質的廢水

4、如何進行厭氧處理的問題。 論文利用一般城市污水處理廠的好氧污泥作為接種污泥，以富含毒性物質的制革廢水直接培養(yǎng)的方法培養(yǎng)出了厭氧顆粒污泥。并以多媒體顯微鏡觀察了顆粒污泥的形成過程，分析了顆粒污泥的形成機理，提出厭氧顆粒污泥的形成模式。試驗結果表明，在一周左右好氧污泥開始向厭氧絮狀污泥轉化。在培養(yǎng)到15天時，污泥中出現典型的甲烷八疊球菌和鬃毛甲烷菌，菌膠團顏色變成黑色，凝聚性明顯增強。隨著培養(yǎng)時間的延長，鬃毛甲烷菌逐步增多，并且和

5、EPS相互粘結和交織，最終形成絮凝體。大約一個月后，出現細小的顆粒污泥，并相互融合逐漸長大，3個月后形成較大的顆粒污泥，5個月后顆粒污泥完全成熟，體積較大，呈黑色橢圓形。 論文采用厭氧顆粒污泥處理含乙酸鹽的廢水，對溫度、pH、機械作用、COD負荷和污泥濃度等主要影響因素進行了研究。結果表明，隨著溫度的提高產氣量明顯加大，厭氧消化反應效率更高，化學需氧量的去除率也不斷提高，中溫厭氧消化反應在37℃附近達到最大去除效果。溫度上升或

6、者下降會對產甲烷菌的活性產生嚴重影響；本實驗條件下得出厭氧消化反應適宜的pH值在7.0～7.2之間。體系的pH值過高(＞8.0)或者過低(＞6.0)，系統(tǒng)中微生物的生長代謝和繁殖就會受到抑制，并且進而對整個厭氧消化過程產生嚴重的不利影響，pH偏離適宜的pH值太大，會導致整個系統(tǒng)崩潰；較強的攪拌作用，可以使厭氧體系內的微生物與其要降解的基質充分混合，更好地接觸，從而有利于微生物更高效地消化基質，產氣速率也更高；厭氧消化反應對于降解乙酸鹽這

7、樣的簡單物質有著很高的效率，基本都在94％以上。即使COD高達6000mg/L，去除率仍能高達97.9％。在實際的工程啟動中，只要不對甲烷菌活性產生嚴重的抑制，應該盡可能地提高COD負荷，從而提高厭氧生物處理的實用性和經濟性；污泥裝載量越高，反應器內含有的微生物也就越多，各種細菌之間的協(xié)同作用也就更加顯著，厭氧消化的效率也就更高，產甲烷速率也就更大。 論文用甲烷氣體的產氣速率來衡量厭氧顆粒污泥的產甲烷活性，以厭氧顆粒污泥處理含

8、不同濃度毒性物質的廢水，通過毒性試驗和產甲烷活性恢復試驗來確定毒性物質的毒性類型和50％抑制濃度。研究結果表明，低濃度的硫酸鈉對產甲烷氣有促進作用，高濃度的硫酸鈉對厭氧消化的毒性屬于代謝毒素，在本實驗條件下，硫酸鈉的50％抑制濃度約為19.5g/L。硫酸鹽還原菌能利用氫氣和乙酸等產甲烷的前體物將硫酸鹽還原為硫化物，會引起與產甲烷菌對基質的競爭，使產甲烷量減少，同時生成硫化物，對產甲烷菌的活性產生抑制作用；極少量的硫化鈉對于產甲烷有促進作

9、用，不管是否調節(jié)pH值，硫化鈉對厭氧消化的毒性都屬于生理毒素。在本實驗條件下硫化鈉的50％抑制濃度約為0.35g/L(調pH值)和0.43g/L(不調pH值)?？梢哉J為硫化物對于產甲烷菌的毒性豐要是由于產生的硫化氫造成的，它能引起細胞參與代謝的組織損傷或改變酶的性質，從而對細胞的活性產生抑制，但它們不直接殺死細胞。氯化鈉對于厭氧微生物來說，是一種代謝毒素。在本次實驗條件下，氯化鈉的50％抑制濃度約為20g/L。高濃度氯化鈉的存在能使細菌

10、產生脫水，所以氯化鈉存在并不一定會殺菌，但是會抑制微生物的生長；鉻鞣劑的存在會對厭氧微生物的活性產生一定的抑制作用。在不調節(jié)pH值和調節(jié)pH值時鉻鞣劑對于厭氧消化反應的毒性作用都屬于代謝毒素。本實驗條件下，不調節(jié)pH值時鉻鞣劑的50％抑制濃度約為3g/L，調節(jié)pH值時鉻鞣劑的50％抑制濃度約為3.5g/L。在厭氧消化反應的環(huán)境中，絕大部分的Cr3+被沉淀下來，所以Cr3+對厭氧微生物顯示的毒性很??；氯化銨的存在能夠提供厭氧微生物生長所必

11、須的營養(yǎng)元素氮，但是大量的氯化銨能能夠引起微生物的脫水，同時能引起環(huán)境pH的變化。本實驗條件下，氯化銨的50％抑制濃度約為14.5g/L左右。高濃度的氯化銨對厭氧消化反應表現為殺菌毒素；較低濃度的氯化鈣對厭氧微生物的后期產甲烷能力還有一定的激活作用，高濃度的氯化鈣則表現為殺菌性毒素。本實驗條件下，氯化鈣對厭氧微生物的50％抑制濃度約為9.6g/L左右。對比三種氯化物，毒性的大小順序為氯化鈣＞氯化銨＞氯化鈉；栲膠是一種天然的植物多酚類大分

12、子物質，在一定條件下可以使蛋白質發(fā)生變性，使酶失活，對整個厭氧系統(tǒng)產生抑制作用。本實驗條件下，楊梅栲膠的50％抑制濃度為1.4g/L。荊樹皮栲膠的50％抑制濃度為1.3g/L。高濃度的栲膠對厭氧消化反應表現為殺菌毒素。 論文利用厭氧顆粒污泥和模擬制革廢水，研究了制革廢水的厭氧生物降解性。試驗結果表明，制革廢水COD(化學需氧量)負荷小于9000mg/L時，制革廢水中能被有效的厭氧降解。制革廢水COD負荷達到12000mg/L時

13、，對厭氧微生物有很強的抑制作用，厭氧降解難以進行。在適宜的COD負荷下，制革廢水具有比較好的厭氧生物降解性能。 論文研究了試驗性UASB反應器中溫厭氧處理制革廢水的啟動過程。研究結果表明，采用中溫厭氧污泥作為接種污泥，在適宜的控制條件下，反應器能在50天內成功地啟動，采用厭氧技術處理制革廢水是有效的途徑之一。廢水中的大分子有機物在UASB反應器底部被產酸微生物降解為小分子有機酸，其中最多的是乙酸，其次是丙酸、異丁酸和異戊酸。小