上海印染污水處理設備廠家紡織印染廢水具有水量大、成分復雜多變、色度大、COD高、毒性強等特點, 屬于難處理的工業廢水之一.如直接采用生化法如厭氧(水解酸化)、好氧等對其進行處理, 時常會發生活性污泥受到抑制、生化系統癱瘓崩潰等不良情況.因此, 在實際運行工藝中, 會先采用物化方法即投加鐵鹽、鋁鹽和PAM等混凝助凝劑, 通過吸附網捕等方式降低印染廢水污染物濃度和毒性后, 再進入生化系統進行處理.但該法存在生化處理能力有限、生化運行不穩定、化學污泥產量大等問題.

　　雙(shuang)氧(yang)水(shui)作為一種高級強(qiang)氧(yang)化劑, 通常情況下會(hui)對污泥(ni)活性造(zao)成(cheng)(cheng)抑(yi)制(zhi)影響, 甚至(zhi)導致生化系統的癱(tan)瘓和崩潰, 因(yin)此在印染廢水(shui)處理中, 其常與鐵形成(cheng)(cheng)芬頓試劑, 用于深度處理環節中的染料(liao)脫色.

本(ben)實驗(yan)嘗試了不(bu)同于以往的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)研(yan)究方(fang)法, 即(ji)采用雙氧(yang)水(shui)(shui)協(xie)同水(shui)(shui)解(jie)(jie)酸化(hua)(hua)-接(jie)(jie)觸氧(yang)化(hua)(hua)強化(hua)(hua)處理印染廢水(shui)(shui)的(de)(de)(de)方(fang)法.通過接(jie)(jie)種(zhong)城(cheng)鎮污(wu)水(shui)(shui)廠的(de)(de)(de)常規活性(xing)(xing)(xing)污(wu)泥(ni), 在(zai)淹沒式(shi)生(sheng)(sheng)物濾池反(fan)應器(qi)(submerged biological aerated filter, SBAF)內, 經水(shui)(shui)解(jie)(jie)酸化(hua)(hua)-接(jie)(jie)觸氧(yang)化(hua)(hua)生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)系(xi)統啟(qi)動并運行(xing)穩(wen)(wen)定后, 在(zai)嚴格控制雙氧(yang)水(shui)(shui)投(tou)(tou)(tou)加濃度、投(tou)(tou)(tou)加量(liang)、投(tou)(tou)(tou)加頻(pin)率和(he)投(tou)(tou)(tou)加方(fang)式(shi)的(de)(de)(de)條件下, 將其(qi)投(tou)(tou)(tou)加到水(shui)(shui)解(jie)(jie)酸化(hua)(hua)反(fan)應器(qi)內, 可顯(xian)著提高水(shui)(shui)解(jie)(jie)酸化(hua)(hua)和(he)接(jie)(jie)觸氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)處理能力, 并提升生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)體系(xi)的(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing).本(ben)實驗(yan)分別選取接(jie)(jie)種(zhong)種(zhong)泥(ni)、水(shui)(shui)解(jie)(jie)酸化(hua)(hua)污(wu)泥(ni)和(he)接(jie)(jie)觸氧(yang)化(hua)(hua)污(wu)泥(ni), 采用16S rDNA宏基(ji)因組(zu)高通量(liang)測序技術(shu), 分析對(dui)比了各反(fan)應器(qi)中污(wu)泥(ni)微生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)群(qun)落結構, 明確(que)了各反(fan)應器(qi)中的(de)(de)(de)優(you)勢微生(sheng)(sheng)物.該實驗(yan)驗(yan)證了雙氧(yang)水(shui)(shui)協(xie)同水(shui)(shui)解(jie)(jie)酸化(hua)(hua)-接(jie)(jie)觸氧(yang)化(hua)(hua)強化(hua)(hua)處理印染廢水(shui)(shui)具有技術(shu)可行(xing)性(xing)(xing)(xing), 且對(dui)于未(wei)來提升生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)系(xi)統處理能力和(he)運行(xing)穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)具有重要(yao)的(de)(de)(de)指導意義.

上海印染污水處理設備廠家1.4.1 污泥掛膜階段

　　(1) 水解酸(suan)化A段掛(gua)膜(mo) 取(qu)3.0 L接種污泥倒(dao)入反應(ying)器A內, 打開攪拌裝置(zhi)運行5 d, 此期間每天投加適(shi)量(liang)的葡(pu)萄糖, 碳酸(suan)銨以及磷酸(suan)二氫鉀(jia)作為營養原料(liao), 當肉眼可見填料(liao)上附著污泥呈(cheng)黑色, 且水洗不易(yi)脫落時, 停止(zhi)攪拌裝置(zhi)后, 將懸浮污泥從反應(ying)器A中排出.掛(gua)膜(mo)完成(cheng).

　　(2) 接觸氧化O段掛膜(mo) 取3.0 L接種污(wu)泥倒(dao)入(ru)反應器(qi)O內, 打(da)開曝(pu)氣裝置運行5 d, 此(ci)期間每(mei)天投加(jia)適(shi)量(liang)的葡萄糖, 碳酸銨以及(ji)磷(lin)酸二氫鉀作為營養原料(liao), 當(dang)肉(rou)眼(yan)可見填料(liao)上附著(zhu)污(wu)泥呈(cheng)黃褐(he)色, 且水(shui)洗不易(yi)脫(tuo)落(luo)時(shi), 停止曝(pu)氣裝置, 將懸浮污(wu)泥從反應器(qi)O中排出(chu).掛膜(mo)完成.

　　(3) 將水(shui)(shui)解酸化段A出水(shui)(shui)口與接觸氧化段O進水(shui)(shui)口用泵連通, 形成(cheng)組合(he)工藝.

　　1.4.2 生化系統(tong)啟(qi)動階(jie)段

　　(1) 階(jie)段(duan) 配置模擬生化廢水(shui)(shui)進水(shui)(shui)COD濃度為(wei)(wei)(wei)450.0~500.0 mg·L-1的(de)模擬廢水(shui)(shui), 其主要成(cheng)分(fen)為(wei)(wei)(wei)可溶性淀粉, 葡萄糖, 碳酸銨, 磷酸二氫鉀, 使得BOD5:N:P為(wei)(wei)(wei)100:5:1, 開始連(lian)續進水(shui)(shui), A段(duan)和O段(duan)的(de)HRT均為(wei)(wei)(wei)12 h, O段(duan)DO為(wei)(wei)(wei)2.5~3.5 mg·L-1. 20 d后, 當O段(duan)出水(shui)(shui)COD穩定小于30.0 mg·L-1、氨(an)氮(dan)為(wei)(wei)(wei)0.0 mg·L-1時, 階(jie)段(duan)完成(cheng)(該階(jie)段(duan)僅為(wei)(wei)(wei)啟(qi)動環節, 出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質數據不作為(wei)(wei)(wei)本(ben)實(shi)驗的(de)分(fen)析內容).

　　(2) 第(di)(di)二(er)(er)階(jie)段 配置模擬印染(ran)廢水(shui)進水(shui)COD濃(nong)度按梯度分(fen)別為(wei)200.0、300.0、500.0和800.0 mg·L-1的(de)含PVA印染(ran)廢水(shui), 其主要成(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)PVA, 可溶(rong)性淀(dian)粉, 葡(pu)萄(tao)糖, 碳酸(suan)銨, 磷(lin)酸(suan)二(er)(er)氫鉀, 染(ran)料(liao)活性150(主要成(cheng)(cheng)分(fen)Black KN-B), B/C比為(wei)0.23, 其中PVA所貢獻的(de)COD占比為(wei)60.0%, 色度300.0~400.0倍.系統連續進水(shui), A段和O段的(de)水(shui)溫(wen)均(jun)控制在30~32℃, HRT均(jun)為(wei)18~20 h, O段DO為(wei)5.0~6.0 mg·L-1.當(dang)O段出水(shui)COD基本穩定在400.0~450.0 mg·L-1時, 第(di)(di)二(er)(er)階(jie)段完成(cheng)(cheng).該階(jie)段出水(shui)水(shui)質進行(xing)各指標檢測.

　　(3) 第三階(jie)段(duan) 調(diao)整模擬含(han)PVA印染廢水(shui)中成(cheng)分配比, 使PVA所貢獻(xian)COD占比降低至(zhi)50.0%, 水(shui)質(zhi)B/C比調(diao)整至(zhi)0.26, 水(shui)質(zhi)總COD維持(chi)800.0 mg·L-1, 色度(du)維持(chi)300.0~400.0倍.系統(tong)連續(xu)進(jin)水(shui), A段(duan)和O段(duan)的(de)水(shui)溫均控制(zhi)在30~32℃, 水(shui)力停留時間均為18~20 h, 待生化系統(tong)去除效果穩定時, 即(ji)COD去除率(lv)70.0%~74.0%, PVA去除率(lv)51.0%~54.0%, 氨氮去除率(lv)98.0%~100.0%, 色度(du)總去除率(lv)約86.0%~91.0%時, 完(wan)成(cheng)第三階(jie)段(duan).該階(jie)段(duan)出水(shui)水(shui)質(zhi)進(jin)行各(ge)指(zhi)標檢測.

　　1.4.3 雙(shuang)氧水投加依據

　　由(you)于目前暫未找到雙氧(yang)(yang)水(shui)協同水(shui)解酸(suan)化-接觸氧(yang)(yang)化處理(li)印染廢水(shui)相關方面的文獻, 因此本實驗設計以(yi)前期探索工(gong)作為(wei)依據(ju).

　　在(zai)水(shui)解(jie)酸化(hua)(hua)(hua)(hua)-接觸(chu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)系統運行穩定后(hou), 于當天下午(wu)16:00開始在(zai)水(shui)解(jie)酸化(hua)(hua)(hua)(hua)段投加(jia)了20.0 mL體(ti)積分數為(wei)150.0 mL·L-1的(de)(de)雙氧水(shui)(15.0%的(de)(de)雙氧水(shui)), 流速(su)為(wei)0.67 mL·min-1, 投加(jia)時間約2.5 h.第二天早上09:00取(qu)樣前(qian), 發現(xian)水(shui)解(jie)酸化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應器(qi)存在(zai)嚴(yan)重污(wu)泥上浮現(xian)象, 且體(ti)系局部(bu)DO濃度高達30.0 mg·L-1, 當即采取(qu)了緊急(ji)措施, 關(guan)閉(bi)了所有進水(shui)閥, 將水(shui)解(jie)酸化(hua)(hua)(hua)(hua)體(ti)系的(de)(de)污(wu)水(shui)全部(bu)排出, 換成自來水(shui), 之后(hou)按正常模擬廢水(shui)進水(shui), 該生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)系統經過7 d后(hou)得(de)到恢(hui)(hui)復(fu)(fu)(恢(hui)(hui)復(fu)(fu)依據為(wei)達到1.4.2節中生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)系統啟動階段的(de)(de)第三階段特征污(wu)染(ran)物去除情況).

　　當生(sheng)化(hua)系(xi)(xi)(xi)統(tong)恢(hui)(hui)復穩定后(hou), 于(yu)當天下(xia)午16:00開(kai)始(shi)在(zai)水解酸化(hua)段投加(jia)20.0 mL體(ti)積分數為(wei)15.0 mL·L-1的雙(shuang)氧(yang)(yang)水(1.5%的雙(shuang)氧(yang)(yang)水), 流(liu)量為(wei)0.67 mL·min-1, 投加(jia)時間約2.5 h.第二天早上(shang)(shang)09:00取樣前(qian), 發(fa)現(xian)水解酸化(hua)反(fan)應(ying)器(qi)內存在(zai)少量污(wu)泥上(shang)(shang)浮(fu)現(xian)象(xiang), 且體(ti)系(xi)(xi)(xi)DO大于(yu)2.0 mg·L-1, 隨即(ji)停止(zhi)投加(jia)雙(shuang)氧(yang)(yang)水, 關閉(bi)所有進水閥, 將水解酸化(hua)體(ti)系(xi)(xi)(xi)的污(wu)水全部排出, 換成(cheng)自來(lai)水, 之后(hou)按正常(chang)模擬(ni)廢(fei)水進水, 該(gai)節(jie)生(sheng)化(hua)系(xi)(xi)(xi)統(tong)經(jing)過(guo)7 d后(hou)得到(dao)恢(hui)(hui)復(恢(hui)(hui)復依據為(wei)達到(dao)1.4.2節(jie)中生(sheng)化(hua)系(xi)(xi)(xi)統(tong)啟動階段的第三階段特(te)征(zheng)污(wu)染物去(qu)除情況(kuang)).

　　當(dang)生化(hua)系統(tong)再次恢復穩定后, 于每天下午16:00開始在水(shui)解酸化(hua)段投(tou)加100.0 mL體(ti)積分數為(wei)3.0 mL·L-1雙氧(yang)水(shui)(0.3%的雙氧(yang)水(shui)), 流(liu)量為(wei)0.67 mL·min-1, 投(tou)加時間約2.5 h.第二天早(zao)上09:00取樣前, 反應(ying)器內沒(mei)有(you)出現(xian)污泥上浮現(xian)象, DO穩定在0.1~0.4 mg·L-1, 體(ti)系運行正常.

　　因此(ci), 經過前(qian)期實驗探索, 雙氧水的投(tou)加(jia)條件選取(qu)為(wei)：體積分(fen)數為(wei)3.0 mL·L-1, 投(tou)加(jia)量(liang)為(wei)100.0 mL, 流(liu)速0.67 mL·min-1, 投(tou)加(jia)時(shi)間每天(tian)下午16:00, 持(chi)續約為(wei)2.5 h, 投(tou)加(jia)頻率(lv)為(wei)1次(ci)·d-1.

　　1.4.4 雙氧(yang)水協同生化系統啟動及運行階段(duan)

　　(1) 此階段(duan)(duan)(duan)中(zhong), 體(ti)系模擬進水成分(fen)和(he)濃度, 與1.4.2節(jie)中(zhong)(3) 一致, A段(duan)(duan)(duan)和(he)O段(duan)(duan)(duan)的HRT均維持在18~20 h.

　　(2) 每個(ge)HRT階(jie)段(duan)內(nei), 用(yong)蠕動泵向A段(duan)注入雙氧水(shui)溶(rong)液, 投加條(tiao)件(jian)參見1.4.3節(jie).于每天早上(shang)09:00取出水(shui)水(shui)樣, 并對水(shui)質的各(ge)指標(biao)進行檢測.

　　(3) 體(ti)系持續運行.系統(tong)運行穩定后, 分別在A段和(he)O段的生物(wu)膜上(shang)各采集一個污(wu)泥(ni)樣本, 送(song)至檢測(ce)(ce)機構(銳博生物(wu)科技有(you)限(xian)公司, 廣(guang)州(zhou))進行16S rDNA宏基因組測(ce)(ce)序.

　　1.5 水質檢(jian)測方法

　　本(ben)實驗水質均采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)國(guo)家標準方(fang)法(fa)(fa)(fa).其中, COD采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)重鉻酸鉀法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)定(ding); NH4+-N采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)水楊酸法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)定(ding); 色度采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)稀(xi)釋法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)定(ding); PVA采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)定(ding); pH值(zhi)和溫度采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)便(bian)(bian)攜(xie)式(shi)pH計(PJBJ-260, 上(shang)海雷(lei)磁(ci))測(ce)(ce)定(ding); DO采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)便(bian)(bian)攜(xie)式(shi)溶解氧分(fen)析儀(yi)(JPB-607A, 上(shang)海雷(lei)磁(ci))測(ce)(ce)定(ding).染料吸(xi)光(guang)(guang)度采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)定(ding).

　　1.6 基(ji)于(yu)Illumina平(ping)臺的16S rDNA宏基(ji)因組測序

　　分別取反(fan)應(ying)器(qi)A和反(fan)應(ying)器(qi)O中的污(wu)泥, 經濃縮后(hou), 冷凍干(gan)燥(zao)機冷凍干(gan)燥(zao), 進行16S rDNA宏基因組測序[19], 其流程如下.

　　1.6.1 樣品抽提與(yu)質檢

　　采(cai)用離心(xin)吸附柱(zhu)法進行樣品(pin)DNA抽提, 并(bing)用Agarose Gel Electrophoresis和(he)ND-1000Nanodrop進行樣品(pin)質(zhi)檢(jian).

　　1.6.2 文庫構建與質檢

　　通(tong)過質檢的樣品, 用TruSeq® Custom Amplicon Sample Prep Kit進行文庫構(gou)建, 主要包括內側(ce)特(te)異性引(yin)物PCR擴增、外側(ce)接頭特(te)異性引(yin)物PCR擴增及純化, 并用Agilent2200TapeStation和Qubit2.0進行文庫質檢.

　　1.6.3 樣本制備

　　(1) 通過(guo)質檢的文庫(ku), 按照pooling比例進(jin)行混合, pooling后的濃度為2.1 nmol·L-1.

　　(2) 將(jiang)pooling樣(yang)品與2.1 nmol·L-1 Phix Control按照(zhao)19:1比例進(jin)行(xing)混合.

　　(3) 將2.0 mol·L-1 NaOH稀(xi)釋為(wei)0.2 mol·;L-1 NaOH.

　　(4) 將(2) 和(he)(3) 處理結果按(an)照1:1比例進行(xing)混合, 室溫(wen)孵育5 min.

　　(5) 用HT1將(4) 中混合物(wu)稀釋100倍, 取420 μL作為(wei)測序(xu)樣本.

　　1.6.4 上(shang)機(ji)測序

　　使用Pair End Flow Cell, 進行MiSeq 2500上機操作, 并運行Pair End(2×100) 標準測(ce)序程序.

　　1.6.5 數據分析

　　測(ce)序程序運(yun)行(xing)完(wan)畢, 對所得數據(ju)進(jin)(jin)(jin)行(xing)生物信(xin)息學分(fen)析(xi).首先(xian)對原始(shi)數據(ju)進(jin)(jin)(jin)行(xing)過濾, 去除低質量數據(ju), 得到干(gan)凈數據(ju)(clean data)后進(jin)(jin)(jin)行(xing)后續分(fen)析(xi); 其次將Paired-end reads拼(pin)接為Tags, 并且去冗(rong)余(yu), 獲取Unique Tags; 然后對Unique Tags進(jin)(jin)(jin)行(xing)聚(ju)類, 生成(cheng)OTU(operational taxonomic units); 利(li)用生成(cheng)的(de)OTU進(jin)(jin)(jin)行(xing)物種注釋、分(fen)類統計及Alpha多樣性分(fen)析(xi).