微生物法處理巴豆酸生產廢水的實驗研究

余中山，楊 昆，烏欽夫

(湖北師范學院化學與環境工程學院，湖北 黃石 435002)

隨著經濟的發展，巴豆酸作為一種重要的化工原料，在化工生產中起著越來越重要的作用，但巴豆酸生產廢水含有大量巴豆酸、巴豆醛、乙酸乙酯等溶解態有機物，并伴有強烈的刺激性氣味，對生態環境造成嚴重的危害。因此，探討巴豆酸生產廢水的處理方法及工藝條件具有十分重要的意義。

有機廢水是否能夠直接用生物方法處理，一般通過BOD5/COD值來判斷，若比值大于0.3，則認為可生化性較好。但BOD5值往往是將廢水稀釋了很多倍后測定的，而實際廢水不可能大量稀釋，所以存在較大誤差；即便是很容易生化處理的有機物，也會因廢水濃度過大導致生物處理無法正常進行。如，醋酸可生物降解，但因醋酸有殺菌作用，在高濃度時便無法進行生物處理。

作者在此直接針對實際巴豆酸生產廢水，通過觀察微生物生長情況與COD值的變化來確定廢水的可生化性，然后根據巴豆酸生產廢水水質特點，采用馴化后的好氧微生物進行降解處理，探討了馴化時間對好氧微生物降解效果的影響，并對微生物降解效果的穩定性進行了研究。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

巴豆酸生產廢水取自某化工廠，pH值為5～6，COD值為3000～5000 mg·L-1。

重鉻酸鉀、硫酸銀、濃硫酸、硫酸亞鐵銨、試亞鐵靈指示劑、硫酸汞、沸石、填料、微生物營養液等。

小型塑料桶(3 L)、電磁式充氧設備、JH-12型COD恒溫加熱儀、顯微鏡。

1.2 方法

將好氧菌裝入4只小型塑料桶中，依次編號為1#、2#、3#、4#。

1.2.1 微生物馴化

向塑料桶中加入微生物營養液的同時，持續加入待處理的巴豆酸生產廢水，通過控制加入量，使微生物不斷適應廢水，同時大量繁殖。

馴化過程如下：第1～5 d，分別在早、中、晚3次向3#、4#桶中加入5 mL巴豆酸生產廢水及適量的微生物營養液，觀察微生物的生長情況；第6～8 d，分別在早、中、晚3次加入10 mL巴豆酸生產廢水及適量的微生物營養液，觀察微生物的生長情況；此后每天廢水加入量都比前一天增加10 mL，直至每次加入量達到150 mL。3#桶用于檢測降解規律，4#桶繼續馴化一周(每次加廢水量仍為150 mL)。

1.2.2 巴豆酸生產廢水的微生物降解

在1#～4#塑料桶中分別加入適量填料及微生物營養液，開始培養，使填料掛膜[1]。其中1#桶中的微生物不經馴化，3#桶中微生物經短時間馴化，4#桶中微生物經長時間馴化。待1#、3#、4#桶中微生物生長狀況良好后，分別加入巴豆酸生產廢水，一定時間后測COD值，比較降解效果。

1.3 分析檢測

COD的測定采用重鉻酸鉀法[2]。

2 結果與討論

2.1 未馴化微生物對廢水的降解效果

在1#桶中取20 mL水樣，檢測COD值。然后立即加入50 mL巴豆酸生產廢水，分別于5 min、2 h、4 h、6 h取20 mL水樣測COD值，結果見表1。

表1 未馴化微生物對廢水的降解效果

由表1可知，巴豆酸生產廢水經未馴化微生物降解6 h后，COD值由137.5 mg·L-1降至119.3 mg·L-1，去除率僅為13.2%。

原生動物體積較細菌大，便于觀察，周圍環境發生變化時，比細菌更加敏感，會很快在種群、個體形態、代謝活力上發生相應變化[3]，更能及時反映運行狀態[4]。1#桶加廢水前后微生物的生長情況見圖1。

圖1 加廢水前(a)、后(b)微生物的生長情況

由圖1可以看出，1#桶在加廢水前(圖1a)，桶中的微生物為類似纖毛類的豆形蟲、漫游蟲等，量多、活躍、水質清澈，說明微生物生長狀況良好；加入廢水后(圖1b)，桶中微生物的種類和數量明顯減少，活動遲鈍，且生物膜松散，有脫落現象，水質渾濁。

這表明將巴豆酸生產廢水直接加入桶中，桶中未經馴化的微生物不能馬上適應，達不到生化降解的效果。因此，需對微生物進行馴化，使桶中的微生物能在巴豆酸生產廢水中生長[5，6]。

2.2 微生物馴化

微生物在不同馴化階段的生長情況見圖2。

圖2 微生物在不同馴化階段的生長情況

由圖2可以看出，馴化初期(馴化前5 d)，很多物種消失了，數量減少，也不活躍；馴化中期產生了一些纖毛類的草履蟲、累枝蟲、線蟲等原生、后生動物；馴化后期新產生的微生物活性漸漸增強，數量漸漸增多，桶中的水質也變得清澈，說明微生物生長狀況良好[2，7，8]。

2.3 馴化后微生物對廢水的降解效果

從3#桶中取20 mL水樣，檢測COD值；再向桶中加入100 mL巴豆酸生產廢水，曝氣5 min，混勻，取20 mL檢測COD值；然后分別于2 h、4 h、6 h取20 mL水樣測COD值，結果見表2。

表2 短時間馴化后的微生物對廢水的降解效果

由表2可知，巴豆酸生產廢水經短時間馴化的微生物降解6 h后，COD值由456.3 mg·L-1降至108.3 mg·L-1，去除率達76.3%。

將巴豆酸生產廢水投入繼續馴化一周的4#桶中，測定加入廢水前后的COD值，結果見表3。

表3 較長時間馴化后的微生物對廢水的降解效果

由表3可知，巴豆酸生產廢水經較長時間馴化的微生物降解6 h后，COD值由369.3 mg·L-1降至67.1 mg·L-1，去除率達81.8%，較3#桶的去除率有所提高。這表明馴化時間越長，COD去除率越高。

2.4 微生物降解的穩定性測定

許多廢水處理實驗，由于實驗期太短，前期處理效果很好，但經過長期運行后，處理系統就可能失常。可能是由于廢水中成分復雜，一些不可生化降解的成分會積累起來，使廢水處理系統不能穩定運行。

為了考察微生物對巴豆酸生產廢水的處理是否具有長期、穩定的去除效果，每周測定一次COD值(連續4周)，期間，每天于早、中、晚3次向桶中加100 mL巴豆酸生產廢水，當100 mL巴豆酸生產廢水入桶后，桶中水的瞬時COD濃度為300～500 mg·L-1，降解6 h后取樣測COD值，結果見表4。

表4 微生物降解的穩定性

由表4可知，巴豆酸生產廢水經好氧微生物降解處理4周，每周測定的COD值均穩定在30～50 mg·L-1，表明馴化后的微生物能夠長期、穩定、高效地降解巴豆酸生產廢水。

2.5 實際應用

鑒于廠方在實驗期間已經建好了廢水處理設施，遂在微生物馴化完成后投入好氧池，在一個月的復壯過程中，每天取出水口的水樣測定COD值，結果見表5。

表5 實際應用出水口水質狀況(5周內)

由表5可知，廢水處理站運行良好，當進入廢水處理站好氧池COD的量不超過2 kg·m-3·d-1時，出水口的COD值可低至100 mg·L-1以下。經過一個多月的連續運行，出水口水質的COD值穩定達到國家《污水綜合排放標準》GB 8978-1996規定的一級標準，且水質清澈，好氧池中微生物生長狀況良好。

3 結論

(1)馴化后的好氧微生物對巴豆酸生產廢水具有顯著的降解作用。當廢水初始COD值小于500 mg·L-1時，直接加入馴化后的微生物降解6 h后，COD值降至30～50 mg·L-1，達到國家《污水綜合排放標準》GB 8978-1996規定的一級標準。

(2)連續監測發現，馴化后的好氧微生物能實際用于巴豆酸生產廢水的處理，在廢水處理系統中生長良好，并能長期、穩定、高效地降解巴豆酸生產廢水。

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