（環(huán)境工程專業(yè)論文）光合細(xì)菌psb膜法工藝處理高濃度淀粉廢水.pdf

碩七學(xué)位論文 摘要 本論文在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)c o d 為8 9 4 0 m 歲l 的高濃度淀粉廢水首先采用厭 氧水解酸化進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)廢水在酸化反應(yīng)器中水解酸化6 h 時(shí)，揮發(fā)性有機(jī)酸 ( v o l a t i l ef a t c ) ，a c i d ，簡(jiǎn)稱v f a ) 達(dá)到了最大值6 1 4 0 m g l ，出水調(diào)節(jié)p h 為7 o ，進(jìn) 入光合細(xì)菌反應(yīng)器。光合細(xì)菌反應(yīng)器采用圓柱形生物毛刷作為光合細(xì)菌掛膜的載 體，4 8 h 為一個(gè)周期，每一周期開始投加1 0 的光合細(xì)菌新鮮菌液。光合細(xì)菌處 理的出水加絮凝劑聚合硫酸鐵。最終，進(jìn)水c o d 由8 9 4 0 m g l 降低到1 6 5 m g l ， 整個(gè)流程的c o d 去除率達(dá)到了9 8 1 5 。 研究結(jié)果表明： l 、水解酸化段添加1 0 的生活污水，增加了廢水中細(xì)菌的多樣性，使得淀粉 廢水中的大分子有機(jī)物可以更加有效快速的降解為低級(jí)脂肪酸等小分子有機(jī)物， 為光合細(xì)菌( p h o t 0 吣血b a u c t e 血，簡(jiǎn)稱p s b ) 段光合細(xì)菌提供了大量的小分子 有機(jī)物，提高了其對(duì)c o d 的去除率。 2 、p s b 段采用比表面積很大的生物毛刷作為填料，使得光合細(xì)菌有很大的附 著面積，生物毛刷有一定的強(qiáng)度和吸附性能，使得光合細(xì)菌及其它異養(yǎng)菌更容易 掛膜。光合細(xì)菌在光合細(xì)菌反應(yīng)器中生物毛刷上的掛膜聚集作用，解決了其分散 不易沉降的問題，從而使廢水的處理效果得到了提高，出水的色度也大幅度降低。 在實(shí)驗(yàn)的3 個(gè)月中，生物毛刷沒有出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象。 3 、對(duì)p s b 段出水進(jìn)行后處理，p h 調(diào)整到7 0 投加絮凝劑聚合硫酸鐵溶液， 沉淀1 h 后，出水c o d 從9 6 8 m g l 降至1 6 5 m g 幾，去除率達(dá)到了8 2 9 5 。 關(guān)鍵詞：光合細(xì)菌( p s b ) ，高濃度淀粉廢水，水解酸化，揮發(fā)性有機(jī)酸( v f a ) ， 聚合硫酸鐵( p f s ) 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 a b s t r a c t i i lt h i sd i s s e r t a t i o n ，t 1 1 ec o n c e n t r a t i o no ft h es t a r c hw a s t e w a t e ri s8 9 4 0 m g l f i 】隨 p r e 協(xié)e a tm ew a s t e 咖b y a c i dh y d r o l y s i s w h e nt 1 1 ew a s t e w 咖rl 琊b e e na c i d u l a t e d6 h i n 也ea c i d i f i c a t i o nr e a c t o r ，t l l ec o n c e n 啾i o no fv o l a t i l ef a 廿ya c i d ( v f a ) c o n l e st 0 l e m a x i m u m6 1 4 0 m g l b e f o r et h ew a s t e w a t e rf l u i di n t 0t h e 燦s y n m e t i cb a c t e r i a ( p s b ) r e a c t o r ，r e g u l a t ei t sp ht o7 o i nt h ep h o t o s y l m l e 廿cb a c 蜘ar e a c t o r ，w eu s ec o l u 舳 a 血i l a lb n 曲鵲廿1 ec a r r i e ro fp s b 1 kc y c l et i n l eo fm i ss t a 伊i s4 8h o u r s a tt 1 1 e b e g i n i 血l go f e a c hc ) r c l e ，w es h o u l da d d1 0 0 f p s bl i q u o ri i n 0m ew 舭眥1 k l a s ts t a 咿i st 0a d dp o l y m e r i cf e r r i c 剛f i 她( p f s ) i i l t 0t h ew a s t e 啪由既1 kf i r 謝c o d r e m o 砌r a t c 托a c h9 8 1 5 ，舶m8 9 4 0 m g lt 01 6 5 i n g l t h er e s l i l t ss h o w s l a t ： 1 i n 恤s e c t i o n0 fa c i dh y d r o l y s i s ，a d d1 0 d o m e s t i c 硼哐弦t 0m es t a r c h w a s t e w a t e r ，、) v ：陸c hi 1 1 c r c a s et ：h eb i o d i v e r s i 哆o ft h ew 鋤t e w a t e r i nt 1 1 a tc a s e ，t h e m a c r o - m o l e c u l eo r g a l l i cm a t t e ri nm es t a r c hw a s t e w a t e rc a nb ed e g r a d e dt 0s m a l l m o l e c u l a ro 瑪撕cm a t t e rs u c h 硒p r c l i i l l i l l a 巧舢ra c i de 丘- c c t i v e l y ，、) i r ：m c hc a np v i d e m a s s i v es m a l lm o l e c u l a ro r g 疵cm a t t e rf o rt l l ep s b c t i o n ，觚de n h a l l c et t l er e i l l 0 v a l 豫t eo f c o d 2 a m i m a l sb m s ha sc a l t i e rf o rp s b f o r r n i n gb i o m r i l ，i t ss u r f a c eh a sp r o t u b e 舢c e s 鋤d s q 咖aw h i c h1 1 a sag r e a t e rs u r f a c e a r e aa n da d s o 印t i o nc a p a c i 夠，鋤di ti se a s yf o rp s b a n do t h e rh e t e r o 們p l l i cb a c t e 血t 0f o 咖b i o n i m t h ea g g r e g a t i o ne f f e c to fp s bw l l i c h f o 肌b i o f i l m0 nt h e 砌m a lb u s hc 刪e rs o l v e s 吐l ep r o b l e mo fd i s p e r s i o n 觚du i l e 硒e s e d i m e 刪i o no fp s b c o m p 撕n gw i t h 螄c o m p l e t e l yl l l i x e dp s bp r o c e s s ，t l l er e m o v a l r a t eo f c o di n c r e a s e s2 1 6 p s bb i o f i m ec a n p r o t e c t t 1 1 es u r f 砬eo f b m s h s oi nt l l e3 m o n m s o p e r a t i o n ，t h eb m s hi sn o td e 酉a d e d 3 w eu s ep f st ot r e a tt h er e s i d l l a l lc o da n dc l u - o m ai nt h ef o l l o 、析n gs t a g e r e g u l a t e i t sp ht o7 0 ，恤na d dp o l y m e r i cf e r r i cs u l f a t e ( p f s ) i 1 1 t 0t 1 1 ew a s t e w a t e r 1 1 1 ef i m lc o d r e m o v a lr a t ei s8 2 9 5 ，f 如m9 6 8 m g lt ol6 5 m g l k e yw o r d s ：p h o t o s y n t h e t i c b a c t e r i a( p s b )， h i g h - c o n c e n t r a t i o n s t a r c h w a s t 聃，a t e r ，a c i d h y d r o l y s i s ， v o l a t i l eo r g a n i ca c i d s ( v f a ) ， p o i y m e r i cf e r r i cs u i f a t e ( p f s ) 蘭州理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所 取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任 何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢 獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的 法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 皋p 傳牛 日期：力鉀年易月彥日 | 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許 論文被查閱和借閱。本人授權(quán)蘭州理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部 分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段 保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文 收錄到中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)公眾提供信息服 務(wù)。 日期：力即年易月9 日 日期：沖月易日 碩士學(xué)位論文 1 1 淀粉廢水的概述 1 1 1 淀粉廢水的簡(jiǎn)介 第1 章緒論 淀粉是一種重要的工業(yè)原料，廣泛地應(yīng)用于食品、化工、紡織、醫(yī)藥等多種 行業(yè)【l 】。在淀粉的生產(chǎn)過程中，廢水的排放量很大，每生產(chǎn)1 t 淀粉就要產(chǎn)生1 0 2 0 m 3 廢水，是食品工業(yè)中污染最嚴(yán)重的廢水之一。其主要成分為淀粉、蛋白質(zhì)和糖類， 廢水的c o d 值一般在8 0 0 0 3 0 0 0 0 i n g l ，p h 值在4 6 ，屬酸性高濃度廢水，如表 1 1 所示m 。另外，有些淀粉廢水中還含有一定濃度的s 0 3 二，s 0 4 2 。目前，中國共 有大小淀粉廠3 0 0 多家，共產(chǎn)生淀粉廢水1 6 0 0 萬m 3 a ，如將該廢水直接排放到環(huán)境 水體中將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染p 】。 表1 1 淀粉生產(chǎn)廢水一般水質(zhì)特征和污染因子( m g l ) 淀粉廢水主要由浸泡液( 菲酊水) 和過程水兩部分組成，其中菲酊水中含有 大量的可溶性蛋白質(zhì)、乳酸、植物酸等有機(jī)物，可利用價(jià)值十分高。但當(dāng)前大多 數(shù)淀粉生產(chǎn)企業(yè)把菲酊水直接排放或與過程水混合后一起排入污水處理廠進(jìn)行處 理，造成有用資源的浪費(fèi)。通過對(duì)國內(nèi)幾家將菲酊水和過程水混合進(jìn)行處理的淀 粉生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查表明，在實(shí)際運(yùn)行過程中，其廢水處理后都很難達(dá)到穩(wěn)定達(dá)標(biāo) 排放，既浪費(fèi)了資源又造成了環(huán)境污染，因此必須對(duì)高濃度菲酊水進(jìn)行資源化處 理。 1 1 2 淀粉工業(yè)廢水來源 淀粉生產(chǎn)大約有8 0 是以玉米為原料，其余以薯類、小麥、大麥、燕麥以及 其他富含淀粉的植物塊根等為原料。原料中除含有淀粉以外還含有其他的多種成 分一蛋白質(zhì)、纖維素、無機(jī)鹽等。淀粉生產(chǎn)由原料處理、浸泡、粉碎、過篩、 分離淀粉、洗滌、干燥等幾個(gè)主要工藝組成。但具體操作上因原料的不同存在著 一些差異，廢水的主要來源也因淀粉生產(chǎn)原料的不同而異1 8 】。不同原料生產(chǎn)淀粉的 工藝流程及廢水來源列于表1 2 中。 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 表1 2 不同原料生產(chǎn)淀粉的工藝流程及廢水來源 1 2 淀粉工業(yè)廢水治理方法 目前，國內(nèi)外常用的淀粉廢水處理方法有：沉淀分離法、化學(xué)絮凝法、單純 曝氣法、生物處理法( 包括活性污泥法、厭氧生物法、生物膜法、生物塘法等) 、 光合細(xì)菌法等。 1 2 1 沉淀分離法 淀粉不溶于冷水，可以直接通過物理沉淀使廢水中懸浮物沉淀下來，一般使 用沉淀池或沉淀塘。當(dāng)池中發(fā)生厭氧反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的有機(jī)酸使廢水p h 值下降，使 得廢水中處于膠體狀態(tài)的蛋白質(zhì)形成絮凝體沉淀下來，從而提高分離效率。沉淀 池( 塘) h r t ( 停留時(shí)間) 約2 7 d ，沉淀池( 塘) 容積1 5 1 6 m 3 t 。沉淀池( 塘) 的凈化 效果：s s 去除率一般在7 0 左右，效果好的可達(dá)9 0 ，b o d 5 的去除率為2 0 3 0 【9 1 0 1 。 1 2 2 化學(xué)絮凝法 沉淀分離法對(duì)s s 具有較高的去除率，且操作簡(jiǎn)單，但其占地面積較大，處理 周期長(zhǎng)，對(duì)b o d 5 的去除率較低，并不是一種十分有效的處理方法。如果加入藥劑， 采用化學(xué)絮凝法，可破壞膠體的穩(wěn)定性，使分散狀態(tài)的有機(jī)物脫穩(wěn)凝聚，形成聚 2 碩士學(xué)位論文 集狀態(tài)的粗顆粒物質(zhì)從水中分離出來?；瘜W(xué)絮凝法比物理沉淀法去除效果好，處 理時(shí)間短。內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)研究所【l l 】用堿式聚合氯化鋁為絮凝劑處理模擬馬鈴薯 淀粉廢水，結(jié)果表明，當(dāng)1 0 堿式聚合氯化鋁的投入量為1 o o m l 和1 2 0 i n l 時(shí)c o d 去除率最佳，可達(dá)到4 7 。若將經(jīng)堿式聚合氯化鋁處理后的淀粉廢水再利用吸附 柱進(jìn)行吸附處理，其c o d 去除率可達(dá)到6 5 。張美華【1 2 】等利用聚鐵絮凝劑處理淀 粉廢水，在不調(diào)節(jié)廢水p h 值的前提下，c o d 由3 4 8 2 m l 班降至1 6 4 8 8 m g ，l ，低于國 標(biāo)g b 8 9 7 8 8 8 中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)( c o d 2 0 0 m g l ) ，c o d 去除率達(dá)9 5 7 。有人利用工 業(yè)廢渣s 乃，p m a 、活性炭等化學(xué)處理法處理玉米淀粉廢水，出水可達(dá)標(biāo)排放【1 3 1 。 而楊麗娟【1 4 】利用石灰做混凝劑、聚丙烯酞胺為絮凝劑，對(duì)淀粉生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理， 小試結(jié)果表明，處理后的淀粉廢水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且該法具有基建資金少， 操作容易，耗能低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。喬應(yīng)池【1 5 l 等以f e n t o n 試劑為氧化劑，生石 灰為絮凝劑處理淀粉生產(chǎn)廢水，廢水處理后可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 1 2 3 氣浮處理法 氣浮法是利用高壓狀態(tài)溶入大量氣體的水( 溶氣水) 作為工作液體，驟然減壓后 釋放出無數(shù)微細(xì)氣泡，廢水中的絮凝物粘附其上，使絮凝物的比重遠(yuǎn)小于實(shí)際比 重，隨著氣泡上升，將絮凝物浮至液面，達(dá)到液固分離的目的。氣浮法處理廢水 時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的處理物料和工業(yè)使用條件選擇絮凝劑及操作條件，并選擇適宜 的氣浮劑用量【1 6 ，1 7 1 。 買文寧【1 8 ，1 9 1 ，b o 刪等【2 0 棚1 采用氣浮分離技術(shù)從淀粉廢水中提取蛋白飼料， 在得到蛋白飼料的同時(shí)，去除了廢水中8 0 的s s 和3 0 的c o d ，有效地減輕了后 續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷。 單純曝氣法是指用空氣或含臭氧的空氣對(duì)廢水進(jìn)行短時(shí)間的曝氣，通過空氣 氧化、臭氧氧化、以及對(duì)揮發(fā)物質(zhì)的吹脫以取得凈化效果，一般不單獨(dú)使用。 1 2 4 生物處理法 淀粉生產(chǎn)廢水屬于高濃度有機(jī)廢水， 內(nèi)外常用的淀粉廢水處理方法是生化法， 為好氧處理和厭氧處理兩大類型。 1 厭氧生物法 不含有毒物質(zhì)，可生化性好。因此，國 根據(jù)微生物的不同，生物處理方法可分 厭氧生物法是指無分子氧條件下通過厭氧微生物( 包括兼氧微生物) 的作用， 將淀粉廢水中的各種復(fù)雜的有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，同時(shí)把 部分有機(jī)質(zhì)合成細(xì)菌胞體，通過氣、液、固分離，使污水得到凈化，這一過程可 分為三階段，見圖1 1 ， 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 群h 濺h 瓣吲戮h 舊 疊肪 lf 量肪，甘油等lj 簪c o 知h 2i 甲烷茸)l 爿：譬慧 il c h 圖1 1 淀粉廢水厭氧發(fā)酵過程 近年來，在淀粉廢水處理中，發(fā)展最快、應(yīng)用最多的是上流式厭氧污泥床 a s b ) 工藝，它的特點(diǎn)是利用微生物群體本身的絮凝性能，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)形成 顆?；勰?，保持高濃度微生物量，并以高速甲烷發(fā)酵的形式處理淀粉廢水中的 有機(jī)物。該法具有能耗低，剩余污泥量少等優(yōu)點(diǎn)，因此，到2 0 世紀(jì)9 0 年代已普及 到世界各地。 厭氧接觸消化法屬于第二代厭氧消化技術(shù)，由于采用將消化污泥回流至消化 器的措施，可保持消化設(shè)施內(nèi)較高濃度的生物量，從而提高了消化器的容積負(fù)荷。 與u a s b 、厭氧濾床( a f ) 相比，厭氧接觸消化法雖然負(fù)荷較低，但運(yùn)行可靠， 啟動(dòng)時(shí)間短。佘宗蓮【2 2 】等采用厭氧接觸消化技術(shù)處理淀粉廠的高濃度廢水，結(jié)果 表明，當(dāng)氣溫高于2 4 時(shí)，該法可取得較好的處理效果。 縱向折流套筒式厭氧污泥床( 3 a s b ) 反應(yīng)器是一種復(fù)合型厭氧反應(yīng)器，它是 以u(píng) a s b 反應(yīng)器為主體，綜合了厭氧接觸法( a c p ) ，u a s b 和a f 三種工藝的特點(diǎn)， 對(duì)高懸浮物高濃度有機(jī)廢水比a f 和u a s b 有更好的適應(yīng)性。賀曉紅【2 3 】等采用常溫 v b a s b 反應(yīng)器在常溫下處理淀粉廢水，當(dāng)h r l 降1 2 h ，平均c o d 容積負(fù)荷 9 0 3 k ( m 3 d ) 時(shí)，c o d 平均去除率可達(dá)8 1 4 7 。 近年來，許多學(xué)者積極開發(fā)生物膜系統(tǒng)的研究，該系統(tǒng)組合了廢水生物處理 工藝和膜分離技術(shù)。管運(yùn)濤【2 4 】等采用兩相厭氧膜生物系統(tǒng)( m s b ) 處理模擬淀 粉廢水，在進(jìn)水負(fù)荷為4 2 4 k g c o d ( m 3 d ) 的情況下，系統(tǒng)c o d 去除率達(dá)到9 7 2 ， 并有一定的總氮去除率。 2 好氧生物法 好氧生物處理法可分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一 種處理單元，它有多種運(yùn)行方式。生物膜法有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧 化池及生物流化床等。氧化塘和土地處理法( 自然生物處理) 中，氧化塘有好氧 塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘等；土地處理法有灌溉法、滲濾法、浸流法及毛紉 管凈化法等【2 5 】。 活性污泥法是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體好氧處理有機(jī)廢水的生物處理方 法，這種生物絮體叫活性污泥?；钚晕勰嗍怯删哂谢钚缘奈⑸? 包括細(xì)菌、真 菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等) 、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能 生物降解的有機(jī)物和無機(jī)物組成。其中，微生物是活性污泥的主要組成部 4 碩士學(xué)位論文 分，而細(xì)菌是活性污泥在組成和凈化功能上的中心，是微生物的主要成分。活性 污泥法能夠去除廢水中的有機(jī)物，是經(jīng)過吸附、微生物代謝、凝聚和沉淀三個(gè)過 程完成的。 陳勇【2 6 】等采用物理生物接觸氧化氧化塘法串聯(lián)處理工藝對(duì)廢水進(jìn)行治理，處 理效果明顯，處理后廢水中的主要污染物( p h ，c o d ，b o d ，s s ) 均達(dá)到了g b 8 9 7 8 8 8 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。雷筱芬【2 7 l 用生物氧化塘處理淀粉廠廢水，c o d 去除率可達(dá)9 3 。 另外，由淀粉廢水水質(zhì)的特點(diǎn)所決定，單一的處理方法不一定能夠得到理想 的處理效果，因此，一些學(xué)者研究開發(fā)出厭氧好氧組合工藝對(duì)淀粉廢水進(jìn)行了處 砸【2 8 2 9 】 j 土o 1 2 5 生化綜合法 一般來講，運(yùn)用單一處理方法的較少，多數(shù)時(shí)候是將各種方法相結(jié)合，使 各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)相互補(bǔ)充，進(jìn)一步提高處理效率。 例如：黃甫浩等f 3 0 l 采用u a s b 反應(yīng)器曝氣氧化塘混凝沉淀組成的系統(tǒng)對(duì)玉米 淀粉廢水處理工藝進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在3 7 3 8 范圍內(nèi)u a s b 反應(yīng)器以 8 k g c o d i ( m 3 - d ) 的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，c o d 可降解到1 0 0 m g l 以下，s s 可降到8 0 m g l 以下。 另有一家小麥淀粉廠【3 1 】，每年產(chǎn)淀粉2 3 0 0 t ，日排廢水4 0 t ，經(jīng)研究采用厭氧塘 水生植物塘水生動(dòng)物塘排河工藝流程處理廢水，既降解了水中的有機(jī)物而且種 植的水生植物及飼養(yǎng)的水生動(dòng)物又可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省1 0 萬元排污費(fèi)的同時(shí)， 還解決了企業(yè)一部分富余人員的安置問題。 1 2 6 光合細(xì)菌法 淀粉廢水的處理方法中另一類運(yùn)用較多的方法就是應(yīng)用光合細(xì)菌。光合細(xì)菌 ( p h o t o s y n t h e t i cb a c t e 血，簡(jiǎn)稱p s b ) ，是能在厭氧條件下進(jìn)行不放氧光合作用的 細(xì)菌總稱，用于凈化有機(jī)廢水的光合細(xì)菌主要是紅假單胞菌屬，它能利用有機(jī)物 作為光合作用的碳源和供氫體，并能耐受高濃度的有機(jī)物，分解并將他們除去。 本世紀(jì)七十年代，日本的小林正泰等經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究揭示了光合細(xì)菌的重要作用，以 后人們開始大量運(yùn)用光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水。利用p s b 處理有機(jī)廢水，不僅 去除率高而且節(jié)省能耗，投資省，占地少，菌體污泥還對(duì)人畜無害，是富含營(yíng)養(yǎng) 的蛋白飼料。因此，p s b 法是一種非常有前途的凈化高濃度有機(jī)廢水的處理技術(shù)。 王宇新【3 2 j 利用光合細(xì)菌連續(xù)處理工藝，在適宜的條件下進(jìn)行淀粉廢水處理的 中試研究，中試系統(tǒng)處理能力為4 m 3 d ，c o d 最大容積負(fù)荷6 7 1 k ( 一d ) ，c o d 去 除率為9 5 7 。 但光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水也存在不足：1 需要不斷的添加新鮮菌體；2 菌體細(xì) 胞自然沉降困難，需用離心機(jī)或化學(xué)絮凝劑來收集：3 最終b o d 值在2 0 0 m g l 左右， 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 一般不能達(dá)到直排標(biāo)準(zhǔn)，還需要其他方法進(jìn)一步處理才能排放。 1 2 7 淀粉廢水的資源化回收技術(shù) 淀粉廢水中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如能從淀粉廢水中回收有用物質(zhì)，既變廢 為寶，綜合利用，又能減小廢液處理的費(fèi)用。 1 3 課題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵性問題 1 3 1 課題研究目的 1 研究揮發(fā)性有機(jī)酸( v o i 撕l ef a 時(shí)a c i d ，簡(jiǎn)稱v f a ) 達(dá)到最大值時(shí)的最佳水解 酸化時(shí)間； 2 尋找一種有利于光合細(xì)菌生長(zhǎng)掛膜的填料，使其在廢水處理過程中成為優(yōu)勢(shì) 種群，從而提高光合細(xì)菌對(duì)廢水的處理效果； 3 對(duì)廢水進(jìn)行進(jìn)一步的深度處理。 1 3 2 研究?jī)?nèi)容 1 通過對(duì)不同配比的淀粉廢水與生活污水在水解酸化預(yù)處理過程中c o d 和 v 】1 a 等指標(biāo)的測(cè)定，來確定最佳水解酸化時(shí)間； 2 在p s b 段，研究光合細(xì)菌在不同填料上的掛膜情況、光合細(xì)菌在污水中的 數(shù)量以及廢水的c o d 去除率來選擇光合細(xì)菌段的填料； 3 為了保證出水c o d 可以達(dá)到廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。在p s b 段的出水中加入不同 種類的絮凝劑，根據(jù)其對(duì)廢水c o d 的去除率選擇合適的絮凝劑。 1 3 3 擬解決的關(guān)鍵性問題 1 控制水解酸化段的反應(yīng)時(shí)間，使得v f a 達(dá)到最大值； 2 使光合細(xì)菌可以充分的在填料上掛膜，從而提高其對(duì)高濃度淀粉廢水的處理 效果； 3 選擇合適的絮凝劑，進(jìn)一步提高廢水的處理效果。 1 4 課題的創(chuàng)新性 1 在高濃度淀粉廢水的水解酸化段加入1 0 的生活污水，增加廢水中微生物 的生物多樣性，提高廢水的水解酸化效果； 2 在光合細(xì)菌膜反應(yīng)器中使用了新的填料，使其在填料上容易掛膜，提高光合 細(xì)菌對(duì)高濃度淀粉廢水的處理效果； 6 碩士學(xué)位論文 3 出水中投加絮凝劑聚合硫酸鐵溶液，保證出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 第2 章光合細(xì)菌處理廢水的概述 2 1 光合細(xì)菌的概念和分類 光合細(xì)菌a p h o t o s ”l 甜cb a c t i 嘲a ，簡(jiǎn)稱p s b ) 是地球上最早出現(xiàn)的具有原始 光能合成體系的原核生物，屬于水圈微生物的一種。按照伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè) 第八版歸屬于紅螺菌目的p s b 能在厭氧條件下進(jìn)行光合作用，且不釋放氧氣【3 3 1 。 光合細(xì)菌是一種以光為能源，以二氧化碳或有機(jī)物為碳源，進(jìn)行不產(chǎn)氧光合作用 的水圈微生物。細(xì)胞呈圓形、桿形、或螺旋形，常見有紅色、橙色，廣泛分布于 自然水域厭氣層上部，在富含有機(jī)質(zhì)的污水中生物量一般可達(dá)1 0 5 1 0 7 個(gè)菌體 n l l 。光合細(xì)菌的光合作用是利用體外可氧化的硫化物、醇類、脂肪酸等作為氫體 去還原c 0 2 【3 4 3 卯，在不同的自然環(huán)境下它能表現(xiàn)出不同的生理生化功能，如固氮、 固碳、脫氫、硫化物氧化等。這使得光合細(xì)菌在自然界的c 、n 、s 循環(huán)中發(fā)揮著 重要作用1 3 6 1 。 光合細(xì)菌以分子氫、還原性硫化物或有機(jī)物為電子供體，通過細(xì)菌葉綠素 ( b a c t e r i o c m o r o p l d l s ，簡(jiǎn)稱b c l d ) 固定光能。與植物和藻類不同的是光合細(xì)菌所 用的電子供體不是水分子，所以光合作用的過程不產(chǎn)生氧氣。光合細(xì)菌主要有內(nèi) 硫紫色硫細(xì)菌( p u 坤1 es u l 矗j rb a c t e r i a ) 、外硫紫色硫細(xì)菌( p u r p l es u l 矗l rb a c t e r i a ) 、 紫色非硫細(xì)菌( p 岬l en o ns u l 鼬b a c t e r i a ) 、含菌綠素g 細(xì)菌( b a c t 耐aw i t i lb c l dg ) 、 綠硫細(xì)菌( g r e e ns u l 缸b a c t e r i a ) 、多細(xì)菌綠絲菌( m u l t i c e l l u l a rf i l 鋤e n 幻吣g r e e n b a c t e r i a ) 和含菌綠素好氧菌( a e r o b i cc h e i n o t r o p l l i cb a c t e r i a 誦mb c l l l ) 。光合細(xì)菌 具有光能和化能兩種能量利用方式。其營(yíng)養(yǎng)方式即可為自養(yǎng)型也可為異養(yǎng)型。c 0 2 和有機(jī)物都可作為光合細(xì)菌生長(zhǎng)的碳源。光合細(xì)菌對(duì)有機(jī)物的利用能力按照綠色 硫細(xì)菌、紫色硫細(xì)菌、紫色非硫細(xì)菌順序增強(qiáng)。 自2 0 世紀(jì)8 0 年代以來，以光合細(xì)菌為主要活性菌的p s b ，被應(yīng)用于多種高 濃度有機(jī)廢水的處理，并逐步認(rèn)識(shí)到菌體的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及一些特殊的生理活性，被 廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境及人類生活方面，如食品、保健品、藥品，用于凈化水質(zhì)、 魚蝦養(yǎng)殖、禽畜飼養(yǎng)，作為有機(jī)肥料以及清潔能源等【3 l3 8 1 。p s b 的研究與開發(fā)日 益受到世界各國的關(guān)注，但對(duì)其通過在生物毛刷上掛膜來處理高濃度淀粉廢水的 研究并沒有發(fā)現(xiàn)。本文對(duì)光合細(xì)菌在生物毛刷填料上掛膜來處理高濃度的淀粉廢 水各段工藝條件，水利停留時(shí)間及處理效果進(jìn)行了研究。從微生物生態(tài)學(xué)角度對(duì) 光合細(xì)菌膜法工藝處理高濃度淀粉廢水的機(jī)理進(jìn)行初步探討。 8 碩士學(xué)位論文 2 2 光合細(xì)菌的基本特性與應(yīng)用價(jià)值 2 2 1 光合細(xì)菌的基本特性 光合細(xì)菌均為革蘭氏陰性細(xì)菌，菌體呈球形、卵圓形、桿狀、半環(huán)形或螺旋狀。 大部分單個(gè)存在，僅有紅螺菌屬等少數(shù)菌菌體細(xì)胞間有細(xì)絲相連，形成鏈狀絲狀 體，有些菌種的細(xì)胞形態(tài)亦隨著培養(yǎng)條件和生長(zhǎng)階段的不同而發(fā)生變化。細(xì)胞大 小通常為o 6 0 7 l0 1 0 岬。多數(shù)光合細(xì)菌以鞭毛運(yùn)動(dòng)，亦有滑行運(yùn)動(dòng)和不運(yùn)動(dòng)者。 光合細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在以細(xì)胞膜內(nèi)折形成的囊狀載色體，其中包含細(xì)胞色素和色素。 色素主要有細(xì)菌葉綠素a 、b 、c 、d 、e 、g 和多種胡羅卜素。不同種類光合細(xì)菌因 其所含色素的種類和組成的差異而顯示不同的菌體顏色，如桔黃色、紫菜色和各 種不同的紅色，有的還呈綠色。有些菌種在細(xì)胞內(nèi)形成氣泡，但在一定的培養(yǎng)條 件下氣泡又會(huì)消失。有的種類還有夾膜，少數(shù)種細(xì)胞內(nèi)還存在有質(zhì)粒。 光合細(xì)菌主要以二分分裂繁殖，少數(shù)屬或種以芽殖或三分分裂繁殖。 2 2 2 光合細(xì)菌的細(xì)胞化學(xué)成分 從表2 1 中可見，光合細(xì)菌的細(xì)胞成分優(yōu)于酵母和其他種類。經(jīng)分析，光合細(xì) 菌菌體中含有多種必要氨基酸，且多數(shù)高于酵母的含量。光合細(xì)菌輔酶q ，o 的含量 尤其高。近幾年國外紛紛報(bào)道發(fā)現(xiàn)輔酶q 具有多種生理功能，包括明顯提高人和 動(dòng)物的免疫能力。菌體內(nèi)還含有較高濃度的類胡羅卜素且種類繁多，迄今已從光 合細(xì)菌中分離出8 0 種以上的類胡羅卜素，并不斷有新的報(bào)道。除此之外，細(xì)胞內(nèi) 還含有碳素儲(chǔ)存物質(zhì)糖原和聚p 羥基丁酸。 表2 1 光合細(xì)菌與其他生物主要成分的比較 9 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 單位：蛋白質(zhì)- 灰分：，維生素b 2 一輔酶q ：燼倌 2 2 3 光合細(xì)菌生理特性 不產(chǎn)氧光合細(xì)菌是代謝類型復(fù)雜，生理功能最為廣泛的微生物類群。各種光合 細(xì)菌獲取能量和利用有機(jī)質(zhì)的能力不同，它們的代謝水平隨環(huán)境變化而發(fā)生改變， 見表2 2 。 表2 2 光合細(xì)菌生理學(xué)特性 特征紅螺科著色科外硫紅螺科綠菌科綠曲菌科 光合作用中 電子供體 主要碳源 對(duì)氧的要求 在黑暗有機(jī) 化合物中發(fā)酵 厭氧呼吸 需氧呼吸 化學(xué)自養(yǎng) 所需生長(zhǎng)因子 有機(jī)化合物h 2 、h 2 s 、s 有機(jī)化合物h 2 、h 2 s 、s 2 0 3 玉 有機(jī)化合物 h 2 、h 2 s 等h 2 、h 2 sh 2 s 、s 2 0 3 厶 有機(jī)化合物有機(jī)化合物有機(jī)化合物有機(jī)化合物有機(jī)化合物 c 0 2c 0 2c 0 2c 0 2c 0 2 兼性需氧和嚴(yán)格厭氧和兼性需氧和嚴(yán)格厭氧兼性厭氧 微好氧兼性需氧兼性厭氧 有 一 有無 一 有 一 有 有有有 無有有 光照下厭氧生長(zhǎng)b 1 2 或無b 1 2 或無 需復(fù)合生長(zhǎng)因子 無 一 無有 無無 b 1 2 或無b 1 2 、b l 、b 2 葉酸、泛酸 為只有少數(shù)種具有的特性 從表2 2 可見光合細(xì)菌中從營(yíng)養(yǎng)類型看包括光能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型及兼性營(yíng) 養(yǎng)類型；從呼吸類型看包括好氧、厭氧和兼性厭氧的不同類型。值得一提的是， 紅螺菌科的細(xì)菌在光照好氧下可進(jìn)行光合異養(yǎng)生長(zhǎng)，在好氧、黑暗或光照條件下 可進(jìn)行化能異養(yǎng)生長(zhǎng)。其中某些菌株還能還原硝酸鹽而發(fā)酵生長(zhǎng)。 光合細(xì)菌不僅能在厭氧光照下利用光能同化c 0 2 ，而且還能在某些條件下進(jìn)行 固氮作用和在固氮酶作用下產(chǎn)氫。另外，有些菌種在黑暗厭氧下經(jīng)丙酮酸代謝系 統(tǒng)作用也可產(chǎn)氫。光合細(xì)菌還能利用許多有機(jī)物質(zhì)如有機(jī)酸、醇、糖類轉(zhuǎn)化有毒 物質(zhì)如h 2 s 和某些芳香族化合物等。 1 0 碩士學(xué)位論文 光合細(xì)菌在1 0 4 5 溫度范圍內(nèi)均可生長(zhǎng)繁殖，最佳溫度在3 0 4 0 。絕大 多數(shù)光合細(xì)菌的最佳p h 值范圍為7 o 一8 5 之間。鈉、鉀、鈣、鈷、鎂和鐵等是光 合細(xì)菌生理代謝中的必需元素。 2 3 光合細(xì)菌的應(yīng)用現(xiàn)狀 2 3 1 光合細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 光合細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)豐富。細(xì)胞干物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量高達(dá)6 0 以上，比目前生產(chǎn)的 單細(xì)胞蛋白酵母的含量高。與牛奶、雞蛋蛋白相比，其蛋白質(zhì)氨基酸組成齊全， 因而被認(rèn)為是一種優(yōu)質(zhì)蛋白源。光合細(xì)菌還含有多種維生素，尤其是b 族維生素 極為豐富，1 2 、葉酸、泛酸、生物素的含量遠(yuǎn)高于酵母。此外，還含有大量的 類胡蘿卜素、輔酶q 等生理活性物質(zhì)。因此，光合細(xì)菌具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在 水產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖上有著很高的應(yīng)用價(jià)值。 2 3 2 光合細(xì)菌在養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用 光合細(xì)菌菌體由于富含多種營(yíng)養(yǎng)成分且比例較適宜，應(yīng)用于畜禽水產(chǎn)業(yè)，具有 明顯的增產(chǎn)效果、一定的增色作用及增強(qiáng)機(jī)體抗病力的作用，尤其在養(yǎng)雞方面效 果十分顯著。 光合細(xì)菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究十分廣泛，且效果都是肯定的，其中許多已 大面積應(yīng)用。光合細(xì)菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中可在以下六方面應(yīng)用：1 作為水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象乳 化期開口餌料或初期餌料，可提高養(yǎng)殖對(duì)象的成活率；2 作為養(yǎng)餌料的蛋白源，可 調(diào)高養(yǎng)殖對(duì)象的產(chǎn)量；3 作為培養(yǎng)動(dòng)物性浮游生物的餌料；4 用于防治病害；5 利 用光合細(xì)菌中含有的類胡羅卜素使水產(chǎn)品體色得到改善；6 改善和穩(wěn)定養(yǎng)殖水魚的 水質(zhì)。 2 3 3 光合細(xì)菌在作物生長(zhǎng)上的應(yīng)用 自然界中，光合細(xì)菌在碳、氮固定和土壤中的硫循環(huán)中都擔(dān)負(fù)重要角色。光合 細(xì)菌在自然界中與其他菌類廣泛共生關(guān)系，并大大提高了其固氮、固碳能力。它 在改善土壤化學(xué)性質(zhì)、提高土壤肥力、抑制病原微生物生長(zhǎng)、改善植物營(yíng)養(yǎng)和促 進(jìn)植物生長(zhǎng)等方面均有重要作用。 光合細(xì)菌在水稻生產(chǎn)上應(yīng)用效果表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1 光合細(xì)菌明顯促進(jìn)稻 田土壤中的細(xì)菌、放線菌等微生物生長(zhǎng)；2 光合細(xì)菌增殖分泌的氨基酸、核酸等活 性物質(zhì)促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)，對(duì)葉片生長(zhǎng)、花芽形成、稻粒的形成及干物質(zhì)積累也 有顯著作用：3 光合細(xì)菌能去除稻田中積累的硫化氫、分解土壤中胺及降解一些殘 留的化學(xué)農(nóng)藥；4 光合細(xì)菌能為水稻提供氮素營(yíng)養(yǎng)。 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 2 3 4 光合細(xì)菌在食品、化妝品、醫(yī)藥保健業(yè)中的應(yīng)用 光合細(xì)菌富含類胡蘿卜素，為重要的微生物來源的天然紅色素。迄今已發(fā)現(xiàn) 光合細(xì)菌的類胡蘿卜素有8 0 多種，該色素?zé)o毒，色彩鮮艷、亮澤，并具防水性， 因而很適用于食品、化妝品等工業(yè)中作為著色劑，在醫(yī)學(xué)業(yè)中也具有廣泛應(yīng)用前 景。利用光合細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素的研究已普遍引起重視。 2 3 5 光合細(xì)菌在開發(fā)新能源中的應(yīng)用 氫作為一種理想而無污染的未來能源日益受到人們的關(guān)注。生物制氫是開發(fā) 新能源的一個(gè)方向，歐美、日本等均在研究和開發(fā)生物制氫技術(shù)。我國近幾年也 有這方面的報(bào)道。光合細(xì)菌的許多種類在代謝過程中都能釋放氫氣。目前研究較 多的是深紅紅螺菌( 砒l o d o s p i r i l l 哪n i b 咖) ，其產(chǎn)氫量高達(dá)6 5 m u ( h l )，比藍(lán) 細(xì)菌產(chǎn)氫量高1 倍多。利用該菌固定化細(xì)胞產(chǎn)氫量高達(dá)2 0 i 】刖( h l ) ，氣體組成中 h 2 占7 0 7 5 。可見光合細(xì)菌具有產(chǎn)氫速率高、產(chǎn)生的氫氣純度高等特點(diǎn)。 2 4 光合細(xì)菌法處理有機(jī)廢水原理和方法 2 4 1 光合細(xì)菌法處理有機(jī)廢水的原理 光合細(xì)菌的共同點(diǎn)是體內(nèi)具有光合色素，在厭氧、光照條件下進(jìn)行光合作用， 其中紅螺菌科( p h o c l os p i r i l l a c e ) 的大多數(shù)種屬能夠利用有機(jī)物作為供氫體。p s b 對(duì)有機(jī)物的處理可表示為【3 9 】： c 0 2 + 2 h 2 a 一( c h 2 0 ) + h 2 0 + 2 a 有機(jī)物茵體 光合細(xì)菌的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)能量的代謝是使其能在有機(jī)廢水處理中大展身手的根 本原因。研究表明，p s b 既不像好氧的活性污泥茵膠團(tuán)細(xì)菌那樣受污水中氧濃度 的限制，可以利用光能進(jìn)行高效的能量代謝，即使微弱的光照也能進(jìn)行；又不像 嚴(yán)格厭氧的甲烷細(xì)菌等對(duì)氧存在的高度敏感，它可以在有氧條件下分解有機(jī)物， 通過氧化磷酸獲得能量。這種隨生長(zhǎng)條件的變化而靈活的改變代謝類型的特性是 光合細(xì)菌能處理高濃度有機(jī)廢水的主要原因。另外，許多高濃度有機(jī)廢水中的b o d 在生物降解的第一階段常有大量低級(jí)脂肪酸產(chǎn)生，其中濃度較高的已酸、丙酸等 對(duì)大多數(shù)好氧微生物有較強(qiáng)的抑制作用，而紅螺菌科中的多數(shù)種群卻在已酸與丙 酸5 ：l 比例時(shí)具有最大的增值速率。p s b 法正是根據(jù)上述原理而建立的一個(gè)處理 高濃度有機(jī)廢水的人工生態(tài)系糾加】。 6 0 年代日本科學(xué)家觀測(cè)到高濃度的有機(jī)廢水在自然界進(jìn)化過程中出現(xiàn)微生物 生長(zhǎng)演替的規(guī)律，見下圖2 1 ，其生長(zhǎng)順序?yàn)椋? 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)性的微生物的繁殖；2 1 2 碩士學(xué)位論文 光合細(xì)菌的繁殖；3 藻類的繁殖。 有機(jī)營(yíng)養(yǎng)性的微生物的繁殖 光合細(xì)菌的繁殖 藻類的繁殖 研究發(fā)現(xiàn)，在b o d 大于l o o o o m l 的污水中，異養(yǎng)菌首先開始大量繁殖，把 高分子的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)分解，產(chǎn)生低級(jí)脂肪酸等小分子物質(zhì)。然后 異養(yǎng)茵數(shù)目慢慢減少，以低級(jí)脂肪酸等小分子有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的光合細(xì)菌大量 繁殖，將b o d 降至1 0 0 0 m l 以下。約兩周后，光合細(xì)菌的數(shù)量漸漸減少，被活 性污泥微生物和綠藻代替，同時(shí)進(jìn)一步將b o d 降至3 0 m l 以下?，F(xiàn)今國內(nèi)外普 1 3 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 遍研究的p s b 法就是人工模擬自然界有機(jī)污水生物凈化過程中發(fā)現(xiàn)的這一微生物 生態(tài)的演替規(guī)律，給予適當(dāng)?shù)臈l件，充分發(fā)揮光合細(xì)菌凈化水質(zhì)功能的一種方法。 其主要處理流程如下： 高濃度分子有機(jī)物墼低級(jí)脂肪酸氣 濃度有機(jī)物 藻類或活性污泥 脫水凈化 由高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子物質(zhì)這一步，稱為可溶化處理。處理過程中要 特別注意基質(zhì)的可溶化和保持系統(tǒng)中p s b 的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還要注意加大接種量，經(jīng) 常補(bǔ)充菌體和適當(dāng)加入錳、鐵等金屬離子。由于p s b 對(duì)紫外線不敏感且耐1 m 嘰 的余氯，盡可能減少處理過程中的雜菌量十分必要。 2 4 2 光合細(xì)菌法處理高濃度有機(jī)廢水的應(yīng)用現(xiàn)狀 2 0 世紀(jì)7 0 年代日本小林正泰提出用p s b 處理有機(jī)廢水工藝，并成功應(yīng)用于 糞尿、食品、淀粉、皮革、豆制品加工的廢水處理。此后，各國運(yùn)用p s b 法處理 有機(jī)廢水的研究相繼展開，在韓國已建成了日處理6 0 0 t ，處理b o d 5 高達(dá)3 0 0 0 0 m 班 酒精廢水的處理廠【4 3 州。國內(nèi)近幾年來在p s b 處理廢水方面的研究及應(yīng)用也取得 了一些成果，在對(duì)高濃度合成脂肪酸廢水、肉類廢水【4 5 1 、豆制品廢水【矧、牛糞尿 廢水【4 7 1 、酒糟廢水以及檸檬廢水【4 8 】等的處理方面均取得了良好的效果。由于光合 細(xì)菌處理有機(jī)廢水時(shí)，去除率高( 9 0 9 8 ) 而受到廣泛關(guān)注。 表2 3 為光合細(xì)菌在不同條件下對(duì)不同廢水的處理效果介紹： 表2 3 光合細(xì)菌處理不同廢水的處理效果 n b 2 3e 虢c to fp s b p r o c 懿si i lw a s t e w a t i e r 仃l 斌m e n t 光照厭氧糞便污水 b o d 5 8 0 2 03 2 09 62 光照好氧麥桿造紙黑 b o d 5 4 0 5 03 9 79 0o 7 液 光照微好氧制革廢水c o d 8 0 2 07 0 89 l2 1 4 微氧可溶 化 厭氧酸化 預(yù)處理 軟性纖維 填料，間歇 曝氣可溶 化 化學(xué)混凝 碩士學(xué)位論文 光照微好氧淀粉廢水c o d1 6 7 9 4 1 0 5 89 41 1 2 預(yù)處理，中 試 光照微好氧丙酮訂醇發(fā)c o d5 6 0 0 8 4 08 56 7 化學(xué)混凝 酵廢水預(yù)處理 光照微好氧糖蜜酒精發(fā) b o d 56 2 8 1 2 2 4 3 99 66 6u a s b 可溶 酵廢水化，中試 半光照微好魚肉罐頭廢b o d 51 2 2 5 0 3 2 59 73 1 微氧可溶 氧水化 半光照微好屠宰廢水c o d1 2 1 0 0 2 5 09 83 3 微氧可溶 氧化 半光照微好酵母工業(yè)廢 b o d 5 1 1 2 0 0 1 9 59 81 9微氧可溶 氧水化 半光照微好油脂廠廢水c o d1 3 2 5 05 2 6 9 62 6 5微氧可溶 氧化 半光照微好金霉素發(fā)酵b o d 52 1 5 5 3 1 0 7 89 52 4厭氧可溶 氧廢液化 微好氧苯甲酸廢水c o d3 3 2 8 2 3 59 33 3無可溶化 微氧可溶 微好氧酒糟廢水c o d2 2 4 0 0 1 2 4 79 43 7 化，彈性立 體填料 微好氧豆制品加工c o d1 0 5 0 0 3 9 59 65 3 曝氣可溶 廢水化 黑暗微好氧 家畜廢水b o d 51 0 8 9 0 7 1 99 33 6曝氣可溶 化 黑暗好氧檸檬酸廢水c o d2 5 0 0 0 1 4 5 09 45 4 微好氧可 溶化，中試 好氧淀粉工業(yè)廢c o d3 9 6 0 1 6 59 60 9 9微氧可溶 水化 好氧造紙廢水b o d 5 1 2 0 02 0 48 3o 3填料，酸化 預(yù)處理 由表5 可以看到，光合細(xì)菌能在多種環(huán)境條件下高效凈化高濃度有機(jī)廢水，并可 承受較高的有機(jī)負(fù)荷【4 2 1 。 光合細(xì)菌( p s b ) 膜法工藝處理高濃度淀粉廢水 2 4 3 光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水的優(yōu)缺點(diǎn) 光合細(xì)菌處理城市污水代表污水處理的一個(gè)新方向，它具有“三低 【4 9 】( 低 投資、低費(fèi)用、低管理水平) 的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的活性污泥等方法相比，光合細(xì)菌 是一種利用兼性厭氧和兼性異養(yǎng)的光合細(xì)菌進(jìn)行廢水生物處理的新技術(shù)。p s b 處 理工藝在一定程度上吸收了他們的優(yōu)點(diǎn)。因而在處理高濃度有機(jī)廢水中顯示了一 定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具有較大的發(fā)展前途。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：1 光合細(xì)菌既能在好氧、黑 暗條件下生長(zhǎng)，又能在厭氧、光照下生長(zhǎng)，在高濃度廢水處理中表現(xiàn)為廢水無需 稀釋、氧的需求不高、動(dòng)力消耗大大降低；2 光合細(xì)菌有效的利用醋酸、丙酸、丁 酸、琥珀酸、乳酸、蘋果酸等揮發(fā)酸唧一1 】；3 光合細(xì)菌段可獲得大量合成污泥， 這種污泥已被證明含有大量菌體蛋白，具有很大的應(yīng)用前景【5 2 1 ；4 光合細(xì)菌的一些 種類具有反硝化活性和積磷的特性f 5 3 蚓，因此可以獲得較好的脫氮和除磷效果； 5 設(shè)備規(guī)模小，占地面積小( 僅為活性污泥法的l “1 5 ) ，一次性投資費(fèi)用少： 6 除氨效果好，耐鹽能力強(qiáng)；7 管理簡(jiǎn)易，受季節(jié)影響小，且不會(huì)產(chǎn)生活性污泥那 樣的膨脹現(xiàn)象。 但光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水也存在不足：1 需要不斷的添加新鮮茵體；2 菌體細(xì) 胞自然沉降困難，需用離心機(jī)或化學(xué)絮凝劑來收集；3 最終b o d 值在2 0 0 m 班左 右，一般不能達(dá)到直排標(biāo)準(zhǔn)，還需要其他方法進(jìn)一步處理才能排放。但在同樣成 本費(fèi)用條件下，根據(jù)廢水的性質(zhì)，將p s b 法用于厭氧消化之后或用于活性污泥法 之前，都可提高其處理效率和出水效果。 2 4 4 影響光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水的因素 1 光照強(qiáng)度 隨著光照強(qiáng)度增加，光合細(xì)菌的活性提高，處