專利名稱：一種提高含油廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的生物強化技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及一種提高含油廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的生物強化技術。
背景技術：
含油廢水是石油開發(fā)利用活動中產(chǎn)生的一種面廣量大的污染源，屬高濃度難降解有機廢水，主要含有烷烴類、芳香烴類、揮發(fā)酚和氨氮等污染物，毒性高，排放量大，并且水質水量不穩(wěn)定，對環(huán)境造成極大的污染，需要進行處理才能排放。以煉油廠含油廢水為例，目前國內(nèi)煉油廠的廢水大都采用隔油-氣浮-生化處理的方法進行處理，其中生化處理主要是采用各種活性污泥處理方法，處理效率不高，而且由于活性污泥組成復雜、變化大，較難控制，生物強化技術就是在這種情況下提出來的。已有研究表明，生物強化處理系統(tǒng)處理含油廢水能取得很好的去除效果。但是，在實際煉油過程中，由于加工的原油來源地不同以及不同時段運行的煉油裝置不同，造成了含油廢水中污染物種類和濃度變化幅度極大，往往對處理系統(tǒng)造成高負荷沖擊。因此，針對這類含油廢水，如何通過生物強化技術提高處理系統(tǒng)穩(wěn)定性，保持系統(tǒng)中目標污染物降解功能菌群的長期穩(wěn)定，實現(xiàn)處理出水穩(wěn)定達標排放，已成為急需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高含油廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的生物強化技術。其內(nèi)容如下1、對廢水水質、系統(tǒng)運行參數(shù)和關鍵生物學指標的檢測COD采用微波消解儀測定；揮發(fā)酚采用溴酸鉀滴定法測定；石油類采用紫外分光光度法測定；硫化物采用碘量法測定；溶解氧采用溶解氧測定儀測定；污泥濃度采用干重法確定；污泥生物量采用平板計數(shù)法測定；脫氫酶活性采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定；微生物群落結構采用ERIC-PCR技術進行分析檢測；石油污染物特效降解功能菌的動態(tài)變化采用QC-PCR技術定性定量監(jiān)測。
2、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的調控技術根據(jù)廢水水質、系統(tǒng)運行參數(shù)和關鍵生物學指標，選擇所需的微生物復合菌劑或其組合，按以下方法向系統(tǒng)中投加微生物復合菌劑或其組合、微生物生長促進劑、調控系統(tǒng)運行條件。
(1)向系統(tǒng)中按每立方米系統(tǒng)有效容積加入1013～1015個活菌數(shù)特效降解功能菌的比例投加復合微生物菌劑或其組合，構建生物強化處理系統(tǒng)；控制系統(tǒng)參數(shù)為溶解氧2～5mg/L，進水pH6.5～9.0，系統(tǒng)內(nèi)pH6.5～8.5，生物量1010～1015CFU，脫氫酶活性20U以上。
(2)在系統(tǒng)受到高負荷或有毒污染物沖擊時，向系統(tǒng)中按每立方米系統(tǒng)有效容積加1013～1016個活菌數(shù)特效降解功能菌的比例補加復合微生物菌劑或其組合、5～12mg/L微生物生長促進劑，控制系統(tǒng)參數(shù)為溶解氧2～Smg/L，進水pH6.5～9.5，系統(tǒng)內(nèi)pH6.5～8.5，生物量109～1016CFU，脫氫酶活性10U以上。
微生物復合菌劑或其組合是指市售的具有特定降解功能的微生物菌劑或其組合，如；ENVICAS-PD、ENVICAS-ND、ENVICAS-OIL、EM系列菌劑等；微生物生長促進劑是指維生素B12或生物素或煙酸或氨基苯甲酸或鹽酸吡哆胺或泛酸鈣或磷酸氫二鉀或核黃素或其組合或市售的微生物生長促進劑產(chǎn)品，如VB591、BiNutrix-ww等。
本發(fā)明的優(yōu)越之處在于(1)快速檢測含油廢水處理系統(tǒng)中微生物的生物量、酶活與群落結構等生物學指標，相對于傳統(tǒng)的檢測指標(SV、SVI、污泥濃度、COD等)來說，更能反映系統(tǒng)的運行真實狀況。尤其是采用ERIC-PCR技術對系統(tǒng)中的微生物群落結構進行檢測，能更及時準確地對系統(tǒng)中微生物的狀況進行跟蹤。根據(jù)這些指標可以有的放矢的對生物強化系統(tǒng)進行調控，見效快，節(jié)省運行成本。
(2)對各生物學指標的綜合分析，通過向活性污泥處理系統(tǒng)中投加微生物菌劑以及調控運行參數(shù)等方式構建生物強化系統(tǒng)，改善微生物的群落結構并控制各指標在最佳水平，從而實現(xiàn)對處理系統(tǒng)的最優(yōu)化調控，全面提高處理系統(tǒng)的去除效率和穩(wěn)定性。
(3)針對各種不同的沖擊負荷，通過補加不同的菌劑量、采用合適的促進劑投加量以及調控運行參數(shù)等方式使各指標迅速恢復到最佳水平，從而實現(xiàn)生物處理系統(tǒng)的快速恢復和穩(wěn)定運行。因此，此調控技術具有較高的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。
(4)該技術對含油廢水受沖擊倍數(shù)達3以上的高負荷沖擊，經(jīng)6小時后能檢測生物處理系統(tǒng)生物學指標變化，其生物量、酶活下降速度快，表征活性污泥微生物群落結構的ERIC-PCR條帶活性污泥基本消失，制定生物強化調控措施，3天后能基本恢復達到原有狀態(tài)，經(jīng)進一步檢測生物量、酶活，表明生物強化系統(tǒng)有很大提高，使用菌劑的生物強化系統(tǒng)其污泥的ERIC-PCR特征條帶基本保持不變。該技術對解決目前廢水生物處理系統(tǒng)普遍存在的受水質波動不穩(wěn)定的實際問題具有極大的應用價值，同時對解決水環(huán)境風險應急生物修復提供了一種措施。


圖1是活性污泥系統(tǒng)受中等負荷沖擊前后的ERIC片斷擴增結果，其中1.Marker；2.空白；3.第一天；4.第三天；5.第五天；6.第九天。
圖2是生物強化處理系統(tǒng)受中等負荷沖擊前后的ERIC片斷擴增結果，其中1.Marker；2.空白；3.復合菌劑；4.第一天；5.第三天；6.第五天；7.第九天。
具體實施例方式
實施例1向有效容積為1L的SBR反應器A、B中分別加入2000mg/L活性污泥，處理來自南充煉油廠經(jīng)過隔油、氣浮處理之后的煉油廢水，其廢水水質分析結果見表1。根據(jù)表1確定所用復合微生物菌劑為成都中科創(chuàng)智環(huán)保有限公司生產(chǎn)的石油類高效降解復合菌劑ENVICAS-PD(菌劑活菌數(shù)約為109個/mL)，不加微生物生長促進劑。反應器A作為對照，向反應器B中投加100mL所選復合微生物菌劑，經(jīng)連續(xù)正常運行3天，其COD的去除率達到穩(wěn)定。然后提高進水負荷，進行2天高負荷沖擊，對系統(tǒng)受沖擊后的各項生物學指標進行分析檢測(其中脫氫酶活性檢測取樣時間為進水6小時后)，檢測結果如下。
表1廢水水質分析結果

表2活性污泥系統(tǒng)和生物強化系統(tǒng)受中等負荷沖擊前后生物量變化情況

表3活性污泥系統(tǒng)和生物強化系統(tǒng)受中等負荷沖擊前后脫氫酶活性變化情況

由表2和表3可知生物強化系統(tǒng)中的生物量和微生物的酶活明顯高于活性污泥系統(tǒng)。受沖擊后，活性污泥系統(tǒng)中生物量和微生物的酶活變化量均高于生物強化系統(tǒng)，表明生物強化系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性。
用ERIC-PCR技術進行微生物群落結構分析活性污泥系統(tǒng)和生物強化系統(tǒng)在中等負荷沖擊中的ERIC片斷擴增結果分別如附圖1和附圖2所示。投加復合菌劑ENVICAS-PD的系統(tǒng)中微生物的ERIC-PCR指紋圖譜上存在兩條特征譜帶A(1.7kb)、B(1.7kb)和一條輔助特征條帶C(260bp)(見附圖2)。
從附圖1可以看出，條帶3和條帶4基本相同，這說明在含油廢水處理系統(tǒng)中的活性污泥可以穩(wěn)定存在。當系統(tǒng)受到高負荷沖擊后，相對于系統(tǒng)穩(wěn)定時污泥的ERIC-PCR條帶，條帶5中一些條帶消失，同時有一些條帶顯現(xiàn)出來。條帶6顯示在系統(tǒng)出水COD穩(wěn)定后，其微生態(tài)還并沒有恢復到系統(tǒng)受沖擊前的狀態(tài)，系統(tǒng)在這個時候其實是不穩(wěn)定的，很難再次承受高負荷的沖擊。
從附圖2可以看出，含油廢水處理系統(tǒng)加入活性菌劑后，ERIC片斷擴增出的條帶和菌劑的擴增條帶相似。說明含油廢水生物強化處理系統(tǒng)中，加入的活性菌劑在污泥中占主要成分。條帶4和條帶5基本相同，說明活性菌劑在含油廢水處理系統(tǒng)中可以穩(wěn)定的存在。條帶6中僅有個別條帶的亮度和系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的條帶不同，這說明含油廢水生物強化處理系統(tǒng)在受到中等負荷沖擊后，其菌劑中的功能微生物的相對作用減弱，但微生物群落結構基本穩(wěn)定。條帶7和條帶4、5基本一致，說明含油廢水生物強化處理系統(tǒng)在受到中等負荷沖擊后，其微生物群落結構可以恢復到?jīng)]有受到?jīng)_擊前的水平。
活性污泥系統(tǒng)和生物強化系統(tǒng)對COD的去除效果如表4、表5所示。從表中可以看出，活性污泥系統(tǒng)在受到?jīng)_擊前、沖擊過程中和沖擊結束后的COD平均去除率分別為73.5％、53.3％和65.7％，而生物強化系統(tǒng)的COD平均去除率分別為81.6％、60.7％和80.1％；活性污泥系統(tǒng)的COD平均去除率比沖擊前下降了7.8％，而生物強化系統(tǒng)僅下降了1.5％，說明生物強化系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性。
表4活性污泥系統(tǒng)受中等負荷沖擊前后對COD的去除情況

表5生物強化系統(tǒng)受中等負荷沖擊前后對COD的去除情況

實施例2向有效容積為5L的SBR反應器A、B中分別加入2000mg/L活性污泥，處理來自南充煉油廠的高濃度煉油廢水，其水質分析結果見表6。根據(jù)表6確定所用復合微生物菌劑為成都中科創(chuàng)智環(huán)保有限公司生產(chǎn)的石油類高效降解復合菌劑ENVICAS-PD和多環(huán)芳烴及雜環(huán)類高效降解復合菌劑ENVICAS-ND(菌劑活菌數(shù)均為109個/mL左右)的組合，微生物生長促進劑為成都中科創(chuàng)智環(huán)保有限公司生產(chǎn)維生素復合液生長促進劑(主要成分為維生素B12、生物素、煙酸、氨基苯甲酸、鹽酸吡哆胺、泛酸鈣、磷酸氫二鉀等)。反應器A作為對照，向反應器B中投加500mLENVICAS-PD和250mLENVICAS-ND，50mg維生素復合液生長促進劑，連續(xù)正常運行2天，其COD的去除率達到穩(wěn)定。然后提高進水負荷，進行3天高負荷沖擊，對系統(tǒng)受沖擊后的各項生物學指標進行分析檢測(其中脫氫酶活性檢測取樣時間為進水6小時后)，檢測結果如下。測定結果表明，生物強化系統(tǒng)的穩(wěn)定性仍然高于活性污泥系統(tǒng)。
表6廢水水質分析結果

表7活性污泥系統(tǒng)和生物強化系統(tǒng)受高負荷沖擊前后生物量變化情況

表8活性污泥系統(tǒng)和生物強化系統(tǒng)受高負荷沖擊前后脫氫酶活性變化情況

表9活性污泥系統(tǒng)受高負荷沖擊前后對含油廢水COD的去除情況

表10生物強化系統(tǒng)受高負荷沖擊前后對含油廢水COD的去除情況

權利要求
1.一種提高含油廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的生物強化技術，其特征是通過檢測廢水水質、系統(tǒng)運行參數(shù)和關鍵生物學指標，選擇所需的微生物復合菌劑或其組合，按以下方法處理(1)向系統(tǒng)中按每立方米系統(tǒng)有效容積加入1013～1015個活菌數(shù)特效降解功能菌的比例投加復合微生物菌劑或其組合，構建生物強化處理系統(tǒng)；控制系統(tǒng)參數(shù)為溶解氧2～5mg/L，進水pH6.5～9.0，系統(tǒng)內(nèi)pH6.5～8.5，生物量1010～1015CFU，脫氫酶活性20U以上；(2)在系統(tǒng)受到高負荷或有毒污染物沖擊時，向系統(tǒng)中按每立方米系統(tǒng)有效容積加1013～1016個活菌數(shù)特效降解功能菌的比例補加復合微生物菌劑或其組合、5～12mg/L微生物生長促進劑，控制系統(tǒng)參數(shù)為溶解氧2～5mg/L，進水pH 6.5～9.5，系統(tǒng)內(nèi)pH 6.5～8.5，生物量109～1016CFU，脫氫酶活性10U以上。
2.權利要求1所述的一種提高含油廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的生物強化技術，其特征是測定廢水水質、系統(tǒng)運行參數(shù)和關鍵生物學指標的方法為COD采用微波消解儀測定，揮發(fā)酚采用溴酸鉀滴定法測定，石油類采用紫外分光光度法測定，硫化物采用碘量法測定，溶解氧采用溶解氧測定儀測定，污泥濃度采用干重法確定，污泥生物量采用平板計數(shù)法測定，脫氫酶活性采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定，微生物群落結構采用ERIC-PCR技術進行分析檢測，石油污染物特效降解功能菌的動態(tài)變化采用QC-PCR技術定性定量監(jiān)測；微生物復合菌劑或其組合是指市售的具有特定降解功能的微生物菌劑或其組合；微生物生長促進劑是指維生素B12或生物素或煙酸或氨基苯甲酸或鹽酸吡哆胺或泛酸鈣或磷酸氫二鉀或其組合或市售的微生物生長促進劑產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及一種提高含油廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性的生物強化技術。本發(fā)明通過ERIC－PCR等技術測定廢水水質、系統(tǒng)運行參數(shù)和關鍵生物學指標，選擇所需的微生物復合菌劑或其組合，在系統(tǒng)正常運行、受高負荷或有毒污染物沖擊時，分別按每立方米系統(tǒng)有效容積加入10
文檔編號G01N35/00GK101024542SQ20061002031
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權日2006年2月20日
發(fā)明者李旭東, 李文衛(wèi), 譚周亮 申請人:中國科學院成都生物研究所