阿维菌素生产废水的高效生物处理工艺及其机理解析研究

摘要

阿维菌素生产废水是近年来出现的一种新型的抗生素废水,此类废水具有高有机物负荷,高氮,高磷的特点,并具有一定毒性,生物降解困难,属难处理工业废水。目前国际上还没有针对此类废水处理的报道,虽然我国对阿维菌素生产废水的处理技术做了一定的研究,但远远达不到达标排放的要求。目前国内对阿维菌素生产废水的处理工程实例普遍存在处理效果不佳的问题,处理水的排放已严重威胁了生态安全。本研究通过分析UASB处理后的阿维菌素生产废水水质特点,并借鉴其已有处理技术的研究成果和工程经验,确定以物化法预处理与生物法联合强化的工艺路线处理实际阿维菌素生产废水,该工艺包括絮凝沉淀、铁炭微电解和好氧厌氧耦合处理三个部分。在对铁炭微电解和好氧厌氧耦合单元进行了系统优化的同时,重点研究了好氧厌氧耦合单元中生物处理对废水有机物降解机理以及影响其处理效果的因素。研究发现,UASB处理过的废水仍存在对微生物活性产生抑制作用的物质,如乙酸等。UASB的出水经过絮凝沉淀和铁炭微电解的处理后,废水中的污染物质去除效果显著,出水COD(Chemical OxygenDemand),总磷指标都分别下降到350～500mg/L和0～10mg/L,色度大幅度降低。生物反应器种群驯化完成后,对UASB出水的COD去除率在83.7％以上,COD浓度降至150～250mg/L。通过Bio-log, PCR-DGGE等分子生物学实验分析纯好氧和好氧厌氧耦合两套生物反应器中的主要微生物种群的特点及其功能,并进一步研究其降解机理。研究表明,好氧厌氧耦合处理效果好于纯好氧生物反应器,且两套反应器中菌种种群差别较大。Bio-log和OUR实验的结果表明:生物反应器中的微生物种群单纯化现象严重,而且经过生物反应器处理后的废水中残留的物质会抑制反应器中生物的降解性能。因此,强化生物处理过程微生物多样性是进一步提高废水处理效果的重要课题。通过添加和定植白腐真菌等微生物可以进一步强化生物处理的效率。本研究的结果表明选定的工艺路线确实可行,现场中试试验表明,三个处理单元优化后废水处理效果明显,有效解决了传统处理过程中长期存在的COD去除效果不佳和色度过深的问题。在实验室和中试研究的基础上,成功地改造了生产企业现有的处理装置和工艺,能够高效、稳定的处理阿维菌素生产废水,实现了阿维菌素生产废水的达标处理。本研究得到了国家科技支撑计划项目(No.2006BAE01A-08-05)的支持。