探究医药废水活性的影响因素

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1高质量浓度Cl-对好氧细菌影响的试验设计

首先培养好氧污泥,然后,每天向1#培养池滴加污水和NaCl混合液,向2#培养池滴加废水作为空白试验。两个培养池各自匀速进水12h,间隔12h后再继续滴加,如此循环操作,同时保证每天的进水量与出水量相等。每天测量两个培养池的DO、SV30%、COD、Cl-,观察生物镜相,累计记录20d的试验数据。通过对数据的整理,确定处理高氯废水时好氧细菌所能承受的Cl-质量浓度临界值。

2试验

仪器与材料25L污泥桶2个,500mL烧杯2个,曝气管1组,XSP-BM-2CA生物显微镜,载玻片和盖玻片若干,LDO便携式溶解氧分析仪,便携式电子天平,100mL的量筒3支,带250mL锥形瓶的全玻璃回流装置(取样量在30mL以上,采用500mL锥形瓶的全玻璃回流装置),DW-5K调温电热器,50mL棕色酸式滴定管,250mL锥形瓶,50mL容量瓶,10mL和20mL移液管等。废水中的Cl-对COD值测定的准确性有一定的影响,为了消除Cl-的干扰,提高COD值测定的重现性和准确度,本文采用屏蔽Cl-的国标法,即汞盐法(硫酸汞络合法)测定COD值。试验步骤，操作控制参数曝气装置的曝气量控制在6·4mg/L;每桶每天进水量1·8L/d,出水量1·8L/d;污泥体积每桶12·5L;废水pH值调为中性;向其中一桶分20d投加NaCl,每天投加NaCl10·5g,充分搅拌;设两个滴加装置,控制每天持续滴加12h,每天上午10:00出水,10:30进水。COD值测定所需试剂的制备参考文献,制备重铬酸钾标准溶液(K2Cr2O7)的方法为:称取优质纯重铬酸钾(预先在120℃烘干2h)12·258g溶于水中,移入1000mL容量瓶中,稀释至标准线,摇匀。试亚铁灵指示液:称取1·485g邻菲啉(C12H8N2·H2O)、0·695g硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)溶于水中,稀释至100mL,储于棕色瓶内。硫酸亚铁铵标准溶液((NH4)2Fe(SO4)2·6H2O):将39·5g硫酸亚铁铵溶于水中,边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸,冷却后移入1000mL容量瓶中,加水稀释至标线,摇匀。临用前,用重铬酸钾标准溶液标定。准确吸取10·00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中,加水稀释至110mL,缓慢加入30mL浓硫酸,混匀。冷却后,加入3滴试亚铁灵指示液(约0·15mL),用硫酸亚铁铵溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色时停止滴定。硫酸-硫酸银溶液:于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银,放置1~2d,不时摇动使其溶解。Cl-质量浓度测定所需试剂的制备所需试剂参照文献制备。硝酸银标准溶液:称取2·395g硝酸银,将其溶于蒸馏水并稀释至1000mL,贮存于棕色瓶中。铬酸钾指示液:将10g铬酸钾溶于少量水中,滴加上述硝酸银至有红色沉淀生成,摇匀。静置12h后过滤,并用水将滤液稀释至100mL。酚酞指示液:称取0·5g酚酞,将其溶于50mL95%的乙醇中,加入50mL水,再滴加0·05mol/L氢氧化钠溶液,使溶液呈现微红色。硫酸溶液(1/2H2SO4):0·05mol/L。0·2%(g/mL)氢氧化钠溶液:称取0·2g氢氧化钠,溶于水中并稀释至100mL。氢氧化铝(Al(OH)3)悬浮液:溶解125g硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O)或硫酸铝铵(NH4Al(SO4)2·12H2O)于1L蒸馏水中,加热至60℃,然后边搅拌边缓缓加入55mL氨水。放置约1h后移至一个大瓶中,用倾斜法反复洗涤沉淀物,直到洗滤液不含氯离子为止。加热至悬浮液体积为1L。COD值与Cl-值测定方法采用国标汞盐法测定COD值,采用国标硝酸银法测Cl-质量浓度。

3测定

用两量筒分别取出100mL污泥水样,观察上清液的浊度,是否有漂泥现象,观察后拍样。用溶解氧仪分别测两桶污泥的DO质量浓度,测出4组数值后取平均值,计算DO质量浓度。取1滴水样至载玻片上,加上盖玻片后放到生物显微镜下观察好氧污泥中细菌的种类、数量及生命活动状态,然后取40倍微生物镜相。

4数据处理与分析

数据分析20d的试验观察记录与数据处理结果。Cl-质量浓度对COD值、DO质量浓度的影响加NaCl废水Cl-与COD、DO之间的关系和不加NaCl废水Cl-与COD、DO之间的关系。在加NaCl的试验中,COD值总体变化趋势呈4个阶段。第一阶段是NaCl投加的初级阶段,当Cl-质量浓度为1919~3175mg/L时,相应的COD值在456~653mg/L范围内不断增加。这种增加现象是因为污泥中的细菌开始对于不断增加的Cl-质量浓度表现出耐受性,即处于驯化期。第二阶段,随着Cl-质量浓度的不断增加,污泥菌种逐渐恢复生物活性,当Cl-质量浓度为3175~4294mg/L时,相应的COD值在653~472mg/L范围内不断降低,说明污泥细菌处理有机物的效果越来越好。第三阶段,当Cl-质量浓度为4294~5146mg/L时,相应的COD值在472~460mg/L范围内较为稳定,当Cl-质量浓度为4898mg/L时,COD值最低,为456mg/L,即此为好氧细菌处理效果最好的阶段。第四阶段,当Cl-质量浓度为5146~7911mg/L时,相应的COD值在460~831mg/L范围内不断增加。这是因为污水中的Cl-质量浓度已经超出了好氧细菌的承受能力,当Cl-质量浓度达5000mg/L以上时,好氧细菌体内水分子大量渗到体外,细胞发生质壁分离,细菌降解能力与活性均不断下降,直至出现细菌死亡,即生物衰亡期。在空白对照试验中,Cl-质量浓度几乎保持在1900~2000mg/L,相应的COD值在440mg/L左右浮动。这说明在常温、中性及各项指标不发生变化的条件下,稳定的Cl-质量浓度对废水COD值几乎没有影响。加NaCl的试验中,随着Cl-质量浓度的增加,DO质量浓度总体变化趋势为稳定—减少—增加3个阶段。第一个阶段,当Cl-质量浓度为1919~3656mg/L时,相应的DO质量浓度保持在6·4mg/L左右,其中,当Cl-质量浓度为3175mg/L时,DO质量浓度升高,说明此时好氧细菌已经对不断增加的Cl-呈现出一定的耐受性。第二个阶段,当Cl-质量浓度为3656~4898mg/L时,相应的DO质量浓度在6·4~5·3mg/L范围内不断下降,当Cl-质量浓度为4898mg/L时,曲线出现最低点,即此时污泥好氧细菌单位时间的耗氧量最大,因此其降解有机物的能力最好。第三个阶段,Cl-质量浓度由4898mg/L继续增加,相应的DO质量浓度也不断升高,直至8·1mg/L,说明Cl-质量浓度的增加程度超过了好氧细菌自身的耐受极限,好氧细菌开始逐渐失去活性,大量死亡。由图2可知,在空白对照试验中,DO质量浓度由于Cl-质量浓度较为稳定而几乎不发生变化,在6·4mg/L左右浮动。这说明试验中影响好氧细菌活性的变量是高质量浓度的Cl-。

3.1Cl-质量浓度对COD值与SV30%值的影响

加盐废水Cl-与COD、SV30%间的关系和不加盐废水Cl-与COD、SV30%之间的关系分别见图3和4。由图3可知,在加NaCl的试验中,随Cl-质量浓度的增加,SV30%值总体变化趋势是先保持稳定,然后持续降低。以Cl-质量浓度值为4988mg/L时为分界点,之后SV30%有明显图1加NaCl废水Cl-与COD、DO之间的关系Fig.1RelationbetweenCl-,CODandDOofsaltwastewater图2不加NaCl废水Cl-与COD、DO之间的关系Fig.2RelationbetweenCl-,CODandDOofwastewaterwithoutsalt的下降。同时,试验中可以发现污泥出现松散漂泥、上清液浑浊现象,这主要是由于高质量浓度Cl-产生的较高渗透压促使大量的水分子从好氧细菌体内渗透到体外,细胞失水而发生质壁分离,好氧细菌开始大量死亡。由图4可知,在空白对照试验中,在Cl-质量浓度保持稳定的前提下,SV30%保持相对稳定,说明当Cl-质量浓度不变时,SV30%也不发生变化。

3.2好氧细菌镜像分析

微生物镜相(放大40倍)显示,在投加NaCl的试验中,细菌种类较多,钟虫的镜像比较明显。当Cl-质量浓度为2379mg/L(图5)时。微生物处于驯化期,驯化期内的草履虫、钟虫为主要的好氧细菌,但钟虫数量并不是很多。当Cl-质量浓度值为4898~5146mg/L时,钟虫大量繁殖,草履虫数量减少,线形虫存在但不多,这个时期是污泥处理效果较好的阶段。这一现象与加盐试验中废水Cl-与COD、DO之间的影响关系结论相吻合。当Cl-质量浓度值增加到7731mg/L时,线形虫和草履虫数量几乎为0钟虫和豆形虫数量也迅速减少。而空白试验中的菌种以线形虫、草履虫、钟虫为主,豆形虫很少,菌种变化不明显。

5结论

好氧微生物分别处于驯化期、恢复期、最佳稳定期和生物衰亡期。其中,当Cl-质量浓度为4898mg/L时,COD值最低,为456mg/L,即在该阶段好氧细菌处理效果最好。同时,微生物镜相表明,驯化期内草履虫、钟虫居多;最佳稳定期内钟虫居多,草履虫数量减少,线形虫存在但不多;此后线形虫和草履虫的数量几乎为0,钟虫和豆形虫数量也迅速减少。因此,活性微生物处理医药行业高氯废水的进水临界Cl-质量浓度为4898mg/L。在投加NaCl的试验中,随Cl-质量浓度的增加,DO质量浓度呈现出稳定—减少—增加3个阶段。第一个阶段,当Cl-质量浓度值为3175mg/L时,DO质量浓度升高,说明此时好氧细菌已经对不断增加的Cl-质量浓度呈现出一定的耐受性。第二个阶段,当Cl-质量浓度达到4898mg/L时,DO质量浓度为曲线的最低点,即此时污泥好氧细菌单位时间的耗氧量最大,且降解有机物的能力最佳。在空白对照试验中,Cl-质量浓度保持在1900~2000mg/L,相应的COD值为(440±10)mg/L,DO质量浓度为(6·4±1)mg/L,SV30%保持在(28±3)mg/L,说明在常温、中性条件下,稳定的Cl-质量浓度对废水COD值几乎没有影响。

作者：赵晓亮 齐庆杰 赵国智 王而力 李健 单位：辽宁工程技术大学