好氧生物处理中微生物菌群变化

摘要：根据保定市某印染纺织有限公司印染废水调试过程中的镜观分析，同时根据环境变化和工程调试进度介绍接触氧化池中微生物菌群数量的变化。

关键词：印染废水 好氧生物处理 微生物菌群变化

　　1.前言

　　印染行业是废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3×106～4×106m³。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。目前，国内的印染废水处理手段以生化法为主，有的还将化学法与之串联。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外

　　本项目废水采用“絮凝沉淀＋水解酸化＋接触氧化”处理工艺，通过水质监测和调试过程中环境的变化对好氧生化池中生物相的变化进行了分析和研究，以为工程调试提供帮助。

　　2.工程简介

　　2.1 设计水量

　　处理水量：1200m³/d。

　　处理能力：50m³/h（以24h计）。

　　2.2 处理水质

　　进水水质：pH=5~6.5，ρ(COD_cr)= 600~800mg／L，ρ(BOD₅)=100~400 mg／L，ρ(SS)＝100~200 mg／L，色度100~400倍。
　　出水水质：执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）3中Ⅰ级标准：ρ(CODcr) 100 mg／L，ρ(BOD5) 25 mg／L，ρ(SS) 70 mg／L，色度40倍。

　　2.3 工艺流程

　　废水处理工艺流程见图1。

　　图1  工艺流程图

　　3.废水微生物概述

　　3.1 主要微生物

　　在好氧生物处理系统中的微生物主要是细菌（包括真菌），其它还有藻类、原生动物等微型动物。

　　在废水好氧生物处理过程中，去除含碳有机物起主要作用的是异氧菌，数量最多的也是异氧菌。真菌为多细胞异氧微生物，为严格好氧，喜欢酸性环境（最佳pH约5.6），需氧量低。

　　单细胞原生生物如原生动物和多细胞后生动物如微型动物轮虫在废水处理过程中也起主要的作用。这些微生物以小的胶体有机颗粒和分散的细菌细胞为食料，可减少生物处理系统出水的浊度。原生动物和后生动物的种类多少、生长情况和数量被用来评价生物系统是否正常。当原生动物种类多、生长好、数量多并出现后生动物时，一般认为废水处理系统处理情况良好，运行正常的象征。

　　必须指出，新生的微生物细菌，是一种不稳定的有机物，呈悬浮固体状，易于分离。好氧生物处理的实质时废水中的溶解性有机物转化成不溶性可沉的微生物固体和一部分无机物，从而使废水得到净化。固液分离后的微生物固体是不稳定的，一般尚需进一步处理或处置。

　　3.2 影响好氧生物处理的因素

　　影响好氧生物处理的因素主要是温度、pH、营养物、供氧、毒物和有机物性质等。

　　（1）温度

　　根据生长的最适宜温度范围，细菌可分为嗜冷、嗜温和嗜热（或可分为低温、中温和高温）三大类。嗜冷菌的最佳生长温度为4～10℃，嗜热菌为50～55℃，嗜温菌为20～40℃，废水好氧生物处理一般在15～35℃内运行，温度低于10℃或高于40℃，去除BOD的效率大大降低，降低。20～30℃效果最佳。一般在5～35℃内，温度每增加10～15℃，微生物活动能力可增加一倍。

　　（2）pH

　　废水氢离子浓度对微生物的生长有直接影响。好氧生物处理系统在中性环境中运行最好，一般在pH6.5～8.5范围内。当pH>9或pH<6.5时，微生物生长受到抑制。低于6.5时，真菌在争夺食料中比细菌占优势，微生物形成的固体沉降性能不好。

　　（3）供氧

　　好痒生物处理过程中提供足够的溶解氧是至关重要的，供氧不足会出现厌氧状态，妨碍好氧微生物正常的代谢过程，并滋长丝状细菌。为了使微生物正常代谢和沉淀分离性能良好，一般要求溶解氧维持在2mg/L左右。

　　（4）营养物

　　微生物的代谢需要一定比例的营养物质。除需要以BOD表示的碳源外，还需要氮、磷和其它微量元素。生活污水含有微生物所需要的各种元素；有些工业废水则缺乏某些关键的元素，如氮、磷等，这是就需要透加适量的氮、磷等或生活污水。好氧生物处理对氮、磷的需要量可根据下式估计：

　　BOD₅：N：P＝100：5：1

　　（5）有毒物质

　　对生物处理有毒害的物质很多，其中包括重金属、氰、H₂S等无机物质和某些有机毒物。毒物的毒害作用与pH值、水温、溶解氧、有无其它毒物及微生物的数量和是否驯化等有很大关系。

　　4.工程调试进程与微生物生长的关系

　　4.1 工程调试初期

　　废水接种城市污水处理厂的活性污泥。水中的微生物恢复活性后，镜观好氧池中主要的微生物仍为原城市污水处理中的优势菌体。主要有菌类、原生动物和浮游甲壳动物等。

　　图1   调试初期原城市污泥中的微生物

　　4.2 调试过程中生物相变化

　　调试过程中随着水量的不断增加和各种外界条件的变化，好氧生物池中的微生物种类和数量也随之发生着变化。通过观测水中的微生物的这些变化就可以判断出工程调试的效果，也可以根据观测结果来对工程调试给出指导。

　　第一阶段 细菌、简单原生动物

　　随着进水量的不断增加，初期的微生物中的原生动物和后生动物基本观测不到，主要微生物为各种菌类和少量的纤毛虫类。

　　图2   第一阶段的各种细菌形态

　　图3   第一阶段的几种原生动物

　　此阶段进水量为设计进水量的30％左右，进水COD值在350mg/L左右，pH在7.0左右。微生物种类比较单一。此时水中污泥SV30%值为8～10％，水中的营养物质比较丰富，每天按比例投加红糖、氮和磷做为营养物质。水中温度（中午）为28℃，适宜微生物生长。二沉池出水COD值为50mg/l左右。

　　第二阶段 原生动物

　　随着水量的不断增加和微生物菌群对废水水质的不断适应，好氧池中开始出现大量原生动物。此时仍有细菌存在，随着原生动物量的增加，细菌数量有所减少。此时主要的原生动物为各种变形虫、纤毛虫、钟虫和吸管虫。

　　图4  第二阶段原生动物

　　此阶段工程进水量达到70％左右，进水和出水水质稳定。此时污泥SV30％值为25％左右，进水COD在350mg/L左右，出水COD在80左右，较第一阶段有所上升。进水pH值在6.8～7.0左右，偏酸性。适当较第一阶段增加营养物质的透加量。微生物较活跃，生物量较稳定，有大量纤毛虫出现，如树状聚缩虫、圆筒盖纤虫和小盖纤虫等。池中污泥量较第一阶段增长3倍以上。

　　图5  第二阶段纤毛虫

　　第三阶段 微型后生动物

　　这个阶段进水量达到设计水量的80～90％，工程调试进入结束阶段，此阶段的生物相也有很到的变化。主要原生动物为细长扭头虫和大、小口钟虫等，此外大量的微型后生动物开始出现。主要有轮虫类，有猪吻轮虫、无甲腔轮虫、小粗颈轮虫和旋轮虫等。

　　在一般的淡水水体中可以发现旋轮虫属、轮虫属微生物。轮虫是水体寡污带和污水生物处理效果好的指示生物。

　　图6  第三阶段废水微生物

　　此阶段好氧处理进入稳定阶段，COD出水保持在50mg/L左右，SV30％基本稳定在30％左右。后生微生物大量出现，同时第二阶段的纤毛虫类数量减少。

　　5.结论

　　随着微生物技术的不断，微生物废水处理技术在现在废水处理技术中占据了越来越举足轻重的位置。而微生物作为一种有生命活动的生物物种来说也有其运行不稳定，受外界环境影响较大的缺点。如果能及时根据生物相的变化来了解废水处理效果和废水中微生物的处理状况势必会对废水生物处理工程的调试和运行工作带来很大的帮助。

　　1.夏昕，生物接触氧化法在印染废水处理中的应用，环保产业网站，2004。

　　2.张统，总装备工程设计研究院环保中心，《给水排水》，2000（10）。

　　3. 黄铭荣等主编，《水污染治理工程》，高等出版社，2001。