专利名称：一种提高含油废水处理系统稳定性的生物强化技术的制作方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种提高含油废水处理系统稳定性的生物强化技术。
背景技术：
含油废水是石油开发利用活动中产生的一种面广量大的污染源，属高浓度难降解有机废水，主要含有烷烃类、芳香烃类、挥发酚和氨氮等污染物，毒性高，排放量大，并且水质水量不稳定，对环境造成极大的污染，需要进行处理才能排放。以炼油厂含油废水为例，目前国内炼油厂的废水大都采用隔油-气浮-生化处理的方法进行处理，其中生化处理主要是采用各种活性污泥处理方法，处理效率不高，而且由于活性污泥组成复杂、变化大，较难控制，生物强化技术就是在这种情况下提出来的。已有研究表明，生物强化处理系统处理含油废水能取得很好的去除效果。但是，在实际炼油过程中，由于加工的原油来源地不同以及不同时段运行的炼油装置不同，造成了含油废水中污染物种类和浓度变化幅度极大，往往对处理系统造成高负荷冲击。因此，针对这类含油废水，如何通过生物强化技术提高处理系统稳定性，保持系统中目标污染物降解功能菌群的长期稳定，实现处理出水稳定达标排放，已成为急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高含油废水处理系统稳定性的生物强化技术。其内容如下1、对废水水质、系统运行参数和关键生物学指标的检测COD采用微波消解仪测定；挥发酚采用溴酸钾滴定法测定；石油类采用紫外分光光度法测定；硫化物采用碘量法测定；溶解氧采用溶解氧测定仪测定；污泥浓度采用干重法确定；污泥生物量采用平板计数法测定；脱氢酶活性采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定；微生物群落结构采用ERIC-PCR技术进行分析检测；石油污染物特效降解功能菌的动态变化采用QC-PCR技术定性定量监测。
2、提高系统稳定性的调控技术根据废水水质、系统运行参数和关键生物学指标，选择所需的微生物复合菌剂或其组合，按以下方法向系统中投加微生物复合菌剂或其组合、微生物生长促进剂、调控系统运行条件。
(1)向系统中按每立方米系统有效容积加入1013～1015个活菌数特效降解功能菌的比例投加复合微生物菌剂或其组合，构建生物强化处理系统；控制系统参数为溶解氧2～5mg/L，进水pH6.5～9.0，系统内pH6.5～8.5，生物量1010～1015CFU，脱氢酶活性20U以上。
(2)在系统受到高负荷或有毒污染物冲击时，向系统中按每立方米系统有效容积加1013～1016个活菌数特效降解功能菌的比例补加复合微生物菌剂或其组合、5～12mg/L微生物生长促进剂，控制系统参数为溶解氧2～Smg/L，进水pH6.5～9.5，系统内pH6.5～8.5，生物量109～1016CFU，脱氢酶活性10U以上。
微生物复合菌剂或其组合是指市售的具有特定降解功能的微生物菌剂或其组合，如；ENVICAS-PD、ENVICAS-ND、ENVICAS-OIL、EM系列菌剂等；微生物生长促进剂是指维生素B12或生物素或烟酸或氨基苯甲酸或盐酸吡哆胺或泛酸钙或磷酸氢二钾或核黄素或其组合或市售的微生物生长促进剂产品，如VB591、BiNutrix-ww等。
本发明的优越之处在于(1)快速检测含油废水处理系统中微生物的生物量、酶活与群落结构等生物学指标，相对于传统的检测指标(SV、SVI、污泥浓度、COD等)来说，更能反映系统的运行真实状况。尤其是采用ERIC-PCR技术对系统中的微生物群落结构进行检测，能更及时准确地对系统中微生物的状况进行跟踪。根据这些指标可以有的放矢的对生物强化系统进行调控，见效快，节省运行成本。
(2)对各生物学指标的综合分析，通过向活性污泥处理系统中投加微生物菌剂以及调控运行参数等方式构建生物强化系统，改善微生物的群落结构并控制各指标在最佳水平，从而实现对处理系统的最优化调控，全面提高处理系统的去除效率和稳定性。
(3)针对各种不同的冲击负荷，通过补加不同的菌剂量、采用合适的促进剂投加量以及调控运行参数等方式使各指标迅速恢复到最佳水平，从而实现生物处理系统的快速恢复和稳定运行。因此，此调控技术具有较高的环境效益、社会效益和经济效益。
(4)该技术对含油废水受冲击倍数达3以上的高负荷冲击，经6小时后能检测生物处理系统生物学指标变化，其生物量、酶活下降速度快，表征活性污泥微生物群落结构的ERIC-PCR条带活性污泥基本消失，制定生物强化调控措施，3天后能基本恢复达到原有状态，经进一步检测生物量、酶活，表明生物强化系统有很大提高，使用菌剂的生物强化系统其污泥的ERIC-PCR特征条带基本保持不变。该技术对解决目前废水生物处理系统普遍存在的受水质波动不稳定的实际问题具有极大的应用价值，同时对解决水环境风险应急生物修复提供了一种措施。
图1是活性污泥系统受中等负荷冲击前后的ERIC片断扩增结果，其中1.Marker；2.空白；3.第一天；4.第三天；5.第五天；6.第九天。
图2是生物强化处理系统受中等负荷冲击前后的ERIC片断扩增结果，其中1.Marker；2.空白；3.复合菌剂；4.第一天；5.第三天；6.第五天；7.第九天。
具体实施例方式
实施例1向有效容积为1L的SBR反应器A、B中分别加入2000mg/L活性污泥，处理来自南充炼油厂经过隔油、气浮处理之后的炼油废水，其废水水质分析结果见表1。根据表1确定所用复合微生物菌剂为成都中科创智环保有限公司生产的石油类高效降解复合菌剂ENVICAS-PD(菌剂活菌数约为109个/mL)，不加微生物生长促进剂。反应器A作为对照，向反应器B中投加100mL所选复合微生物菌剂，经连续正常运行3天，其COD的去除率达到稳定。然后提高进水负荷，进行2天高负荷冲击，对系统受冲击后的各项生物学指标进行分析检测(其中脱氢酶活性检测取样时间为进水6小时后)，检测结果如下。
表1废水水质分析结果
表2活性污泥系统和生物强化系统受中等负荷冲击前后生物量变化情况
表3活性污泥系统和生物强化系统受中等负荷冲击前后脱氢酶活性变化情况
由表2和表3可知生物强化系统中的生物量和微生物的酶活明显高于活性污泥系统。受冲击后，活性污泥系统中生物量和微生物的酶活变化量均高于生物强化系统，表明生物强化系统具有更好的稳定性。
用ERIC-PCR技术进行微生物群落结构分析活性污泥系统和生物强化系统在中等负荷冲击中的ERIC片断扩增结果分别如附图1和附图2所示。投加复合菌剂ENVICAS-PD的系统中微生物的ERIC-PCR指纹图谱上存在两条特征谱带A(1.7kb)、B(1.7kb)和一条辅助特征条带C(260bp)(见附图2)。
从附图1可以看出，条带3和条带4基本相同，这说明在含油废水处理系统中的活性污泥可以稳定存在。当系统受到高负荷冲击后，相对于系统稳定时污泥的ERIC-PCR条带，条带5中一些条带消失，同时有一些条带显现出来。条带6显示在系统出水COD稳定后，其微生态还并没有恢复到系统受冲击前的状态，系统在这个时候其实是不稳定的，很难再次承受高负荷的冲击。
从附图2可以看出，含油废水处理系统加入活性菌剂后，ERIC片断扩增出的条带和菌剂的扩增条带相似。说明含油废水生物强化处理系统中，加入的活性菌剂在污泥中占主要成分。条带4和条带5基本相同，说明活性菌剂在含油废水处理系统中可以稳定的存在。条带6中仅有个别条带的亮度和系统稳定运行时的条带不同，这说明含油废水生物强化处理系统在受到中等负荷冲击后，其菌剂中的功能微生物的相对作用减弱，但微生物群落结构基本稳定。条带7和条带4、5基本一致，说明含油废水生物强化处理系统在受到中等负荷冲击后，其微生物群落结构可以恢复到没有受到冲击前的水平。
活性污泥系统和生物强化系统对COD的去除效果如表4、表5所示。从表中可以看出，活性污泥系统在受到冲击前、冲击过程中和冲击结束后的COD平均去除率分别为73.5％、53.3％和65.7％，而生物强化系统的COD平均去除率分别为81.6％、60.7％和80.1％；活性污泥系统的COD平均去除率比冲击前下降了7.8％，而生物强化系统仅下降了1.5％，说明生物强化系统具有更高的稳定性。
表4活性污泥系统受中等负荷冲击前后对COD的去除情况
表5生物强化系统受中等负荷冲击前后对COD的去除情况
实施例2向有效容积为5L的SBR反应器A、B中分别加入2000mg/L活性污泥，处理来自南充炼油厂的高浓度炼油废水，其水质分析结果见表6。根据表6确定所用复合微生物菌剂为成都中科创智环保有限公司生产的石油类高效降解复合菌剂ENVICAS-PD和多环芳烃及杂环类高效降解复合菌剂ENVICAS-ND(菌剂活菌数均为109个/mL左右)的组合，微生物生长促进剂为成都中科创智环保有限公司生产维生素复合液生长促进剂(主要成分为维生素B12、生物素、烟酸、氨基苯甲酸、盐酸吡哆胺、泛酸钙、磷酸氢二钾等)。反应器A作为对照，向反应器B中投加500mLENVICAS-PD和250mLENVICAS-ND，50mg维生素复合液生长促进剂，连续正常运行2天，其COD的去除率达到稳定。然后提高进水负荷，进行3天高负荷冲击，对系统受冲击后的各项生物学指标进行分析检测(其中脱氢酶活性检测取样时间为进水6小时后)，检测结果如下。测定结果表明，生物强化系统的稳定性仍然高于活性污泥系统。
表6废水水质分析结果
表7活性污泥系统和生物强化系统受高负荷冲击前后生物量变化情况
表8活性污泥系统和生物强化系统受高负荷冲击前后脱氢酶活性变化情况
表9活性污泥系统受高负荷冲击前后对含油废水COD的去除情况
表10生物强化系统受高负荷冲击前后对含油废水COD的去除情况
权利要求
1.一种提高含油废水处理系统稳定性的生物强化技术，其特征是通过检测废水水质、系统运行参数和关键生物学指标，选择所需的微生物复合菌剂或其组合，按以下方法处理(1)向系统中按每立方米系统有效容积加入1013～1015个活菌数特效降解功能菌的比例投加复合微生物菌剂或其组合，构建生物强化处理系统；控制系统参数为溶解氧2～5mg/L，进水pH6.5～9.0，系统内pH6.5～8.5，生物量1010～1015CFU，脱氢酶活性20U以上；(2)在系统受到高负荷或有毒污染物冲击时，向系统中按每立方米系统有效容积加1013～1016个活菌数特效降解功能菌的比例补加复合微生物菌剂或其组合、5～12mg/L微生物生长促进剂，控制系统参数为溶解氧2～5mg/L，进水pH 6.5～9.5，系统内pH 6.5～8.5，生物量109～1016CFU，脱氢酶活性10U以上。
2.权利要求1所述的一种提高含油废水处理系统稳定性的生物强化技术，其特征是测定废水水质、系统运行参数和关键生物学指标的方法为COD采用微波消解仪测定，挥发酚采用溴酸钾滴定法测定，石油类采用紫外分光光度法测定，硫化物采用碘量法测定，溶解氧采用溶解氧测定仪测定，污泥浓度采用干重法确定，污泥生物量采用平板计数法测定，脱氢酶活性采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定，微生物群落结构采用ERIC-PCR技术进行分析检测，石油污染物特效降解功能菌的动态变化采用QC-PCR技术定性定量监测；微生物复合菌剂或其组合是指市售的具有特定降解功能的微生物菌剂或其组合；微生物生长促进剂是指维生素B12或生物素或烟酸或氨基苯甲酸或盐酸吡哆胺或泛酸钙或磷酸氢二钾或其组合或市售的微生物生长促进剂产品。
全文摘要
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种提高含油废水处理系统稳定性的生物强化技术。本发明通过ERIC－PCR等技术测定废水水质、系统运行参数和关键生物学指标，选择所需的微生物复合菌剂或其组合，在系统正常运行、受高负荷或有毒污染物冲击时，分别按每立方米系统有效容积加入10
文档编号G01N35/00GK101024542SQ20061002031
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月20日 优先权日2006年2月20日
发明者李旭东, 李文卫, 谭周亮 申请人:中国科学院成都生物研究所