光合細(xì)菌處理高濃度有機廢水

光合細(xì)菌處理高濃度有機廢水—環(huán)境工程微生物學(xué)目錄一、光合細(xì)菌二、處理的原理、流程、工藝條件三、處理的效果四、處理方法的優(yōu)勢五、前景什么叫光合細(xì)菌光合細(xì)菌(簡稱PSB)是地球上出現(xiàn)最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成體系的原核生物，是一類以光作為能源、能在厭氧光照或好氧黑暗條件下利用自然界中的有機物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源進行光合作用的微生物。自然界中能以光合作用產(chǎn)能的細(xì)菌根據(jù)它們所含光合色素和電子供體的不同而分為產(chǎn)氧光合細(xì)菌(藍細(xì)菌、原綠菌)和不產(chǎn)氧光合細(xì)菌(紫色細(xì)菌和綠色細(xì)菌)。光合細(xì)菌可以用來凈化水質(zhì)，作為飼料添加劑，減少魚類病害，培養(yǎng)有益藻類等等。光合細(xì)菌紫色細(xì)菌藍細(xì)菌藍細(xì)菌處理的原理許多高濃度有機廢水中的BOD物質(zhì)在生物降解的第一階段常有大量低級脂肪酸產(chǎn)生,其中濃度較高的乙酸、丙酸等對大多數(shù)好氧微生物有較強的抑制作用,而紅螺菌科（紫色硫細(xì)菌）中的許多屬種卻能在高濃度的乙酸與丙酸以5:1比例時具有最大的增殖速率。使BOD從10000mg/L減至1000mg/L。PSB既不象好氧的活性污泥菌膠團細(xì)菌那樣受污水中溶解氧濃度的限制,可以利用光能進行高效的能量代謝,既使是微弱的光照也能進行,它又不象嚴(yán)格厭氧的甲烷細(xì)菌等對氧存在的高度敏感,它可以在有氧條件下分解有機物,通過氧化磷酸化取得能量。PSB法正是基于上述原理而建立的一個高濃度有機廢水處理的人工生態(tài)系統(tǒng)。處理流程光合細(xì)菌工藝主要分為可溶化處理和光合細(xì)菌處理兩段。廢水中的高濃度有機物首先在可溶化段被異養(yǎng)菌降解為小分子有機酸、醇、氨基酸等,再經(jīng)過pH值或營養(yǎng)鹽調(diào)整后進入光合細(xì)菌段,由光合細(xì)菌對小分子有機物進一步降解。懸浮法光合細(xì)菌處理段一般設(shè)置回流培養(yǎng)槽和菌種培養(yǎng)槽,將光合細(xì)菌段增殖的光合細(xì)菌部分回流至培養(yǎng)槽,給予適當(dāng)?shù)墓庹蘸腿芙庋踹M行活化培養(yǎng)并抑制其他雜菌的生長,再定期送入光合細(xì)菌處理槽,以保持處理槽內(nèi)光合細(xì)菌的相對優(yōu)勢。應(yīng)用中通常應(yīng)將工廠內(nèi)高濃度廢水單獨收集進行光合細(xì)菌處理后,再與廠內(nèi)其他低濃度廢水混合進行后續(xù)處理,達標(biāo)后回用或排放。格柵或篩網(wǎng)菌體利用或處置沉淀污泥處置PH或營養(yǎng)鹽調(diào)整光合細(xì)菌處理廢水回流培養(yǎng)菌種培養(yǎng)菌體分離可溶化處理后續(xù)處理排放處理流程工藝條件可溶化段（微好氧或厭氧環(huán)境）：可溶化處理在早期的研究中多采用懸浮法,隨著生物膜法工藝的發(fā)展,設(shè)置填料的可溶化處理工藝也開始得到應(yīng)用。光合細(xì)菌段：光照和供氧，反應(yīng)器形式，光合細(xì)菌優(yōu)勢的保持。后續(xù)處理工藝：后續(xù)處理方法包括生物法(小球藻或綠藻處理），活性污泥法或好氧生物膜法處理，和化學(xué)混凝法。可溶化處理可溶化處理可在微好氧和厭氧兩種環(huán)境下進行。目前的研究中,兩種方式均有應(yīng)用,但選擇操作條件時應(yīng)考慮廢水的水質(zhì),例如厭氧可溶化處理高濃度硫酸鹽廢水時,硫酸鹽還原菌會將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化物,可能對后續(xù)的光合細(xì)菌產(chǎn)生毒害作用。采用微曝氣可溶化處理有以下幾點有利因素:①提高傳質(zhì)效果;②抑制廢水中硫酸鹽的還原反應(yīng),減弱H2S或硫化物對光合細(xì)菌的毒害作用;③通過好氧呼吸作用增強異養(yǎng)菌對有機物的去除,減輕光合細(xì)菌處理段的負(fù)荷。光照和供氧提供光照的缺點：增加能耗。增加構(gòu)筑物的復(fù)雜性。光合細(xì)菌具有趨光性,很容易就使光合細(xì)菌集中在反應(yīng)器壁上,處于內(nèi)部的菌體無法得到足夠的光照;隨著光合細(xì)菌的增殖,細(xì)菌濃度增加使混合液內(nèi)部的菌體被外部的菌體遮擋而得不到足夠的光照,光合細(xì)菌利用光的效率下降。此外,在實際應(yīng)用中廢水處理池的水深、廢水的顏色都很難保證有效的光照。若采用厭氧工藝可能受到以下限制:高濃度有機廢水有時還含有高濃度的硫酸鹽,厭氧條件下發(fā)生的硫酸鹽還原會產(chǎn)生H2S毒害光合細(xì)菌,使運行效果變差;為了保證系統(tǒng)的傳質(zhì)效果,必須另外設(shè)置混合設(shè)備。反應(yīng)器形式早期的光合細(xì)菌段主要采用如圖1所示的懸浮生長工藝,為保證系統(tǒng)內(nèi)的光合細(xì)菌濃度,必須將隨出水帶出的光合細(xì)菌回流培養(yǎng)后返回至反應(yīng)槽內(nèi),這增加了處理構(gòu)筑物的數(shù)量和操作管理的難度。光合細(xì)菌的固定化可以省去流程中的光合細(xì)菌回流培養(yǎng)槽,只需定期向系統(tǒng)中投加優(yōu)勢菌種即可。固定化技術(shù)主要有吸附法和包埋法兩種。實踐證明,吸附固定法可有效提高光合細(xì)菌的濃度,保證良好的處理效果。包埋法目前仍處于試驗研究階段。光合細(xì)菌優(yōu)勢的保持保證光合細(xì)菌段進水中有較高的有機酸濃度。保持光合細(xì)菌段微好氧條件。高溶解氧濃度可能使其他好氧異養(yǎng)細(xì)菌甚至原生動物增殖過快,從而削弱光合細(xì)菌的活性和優(yōu)勢度。提供適宜的光照。采取固定化技術(shù)(如生物膜反應(yīng)器)可以有效保持反應(yīng)器內(nèi)的光合細(xì)菌濃度。大量研究表明,即使在開放培養(yǎng)系統(tǒng)中,只要培養(yǎng)液中的有機物濃度、溶解氧、光照強度合適,光合細(xì)菌就能保持優(yōu)勢生長。后續(xù)處理工藝經(jīng)光合細(xì)菌法處理后,出水的可生化性大大下降,要進一步生化處理是十分困難的。因此,光合細(xì)菌出水適合與其他濃度較低、可生化性較好的有機廢(污)水混合后再進行生化處理。經(jīng)過光合細(xì)菌法處理后的廢水帶有菌體和其他一些有機物質(zhì),它們呈懸浮或膠體狀態(tài),難以通過自然沉淀去除,可通過投加混凝劑分離。例如,光合細(xì)菌處理后的糖蜜酒精廢水(COD為1096mg/L,BOD5為60mg/L)經(jīng)過鐵鹽或鋁鹽混凝沉淀,可以使出水COD去除率達70%以上。前景光合細(xì)菌處理高濃度有機廢水即能有效的降解有機污染物，同時還能產(chǎn)氫，污泥