（环境工程专业论文）明胶生产废水末端综合治理试验研究.pdf

e x p e r i m e n t a ls t u d yo fp i p e e n dt r e a t m e n ts y n t h e t i c a l l yo ng e l a t i n p r o d u c t i o nf 伲谬t e w a t e r z h a o f e n g b e ( h e n a nu n i v e r s i t yo fu r b a nc o n s t r u c t i o n ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f l a n z h o u u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rk o n g x i u q i n a p r i l ，2 0 1 1 舢0川3肌6舢5m 8m 8 ii-y 兰州理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：雠日期：山i f 年岁月砑日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d 。 ( 请在以上相应方框内打“1 j ”) 作者签名：趑也玺 刷币签轹h 表掺 日期：山f 年岁月埽日 日期：如年否月e l 硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 明胶废水概述1 1 2 明胶废水的处理工艺2 1 2 1 物理化学法处理2 1 2 2 生物法处理明胶废水3 1 2 3 最新研究现状4 1 3 光合细菌简介。5 1 3 1 光合细菌概述5 1 3 2 光合细菌处理废水概述。6 1 3 3 光合细菌处理废水的特点7 1 3 4 光合细菌的固定化7 1 3 5 光合细菌处理明胶废水的现状。8 1 4 论文研究目标、研究内容和拟解决的关键性问题9 1 4 1 研究目标9 1 4 2 研究内容。9 1 4 3 拟解决的关键性问题9 1 4 4 论文的创新点9 第2 章实验材料与方法1 1 2 1 实验材料1 1 2 1 1 活性污泥l l 2 1 2 光合细菌菌种1 1 2 1 3 实验废水1 1 2 2 实验方法与流程1 1 2 3 参数测定方法及实验仪器1 2 2 4 国家排放标准12 第3 章明胶废水末端混合沉淀和酸化处理1 3 3 1 明胶废水的混合沉淀1 3 3 1 1 混合沉淀13 3 1 2 废水水质的中和1 4 明胶生产废水末端综合治理试验研究 3 2 明胶废水的酸化处理1 4 3 2 1 微好氧环境的确定1 5 3 2 2 实验装置1 5 3 2 3 酸化菌液及其投加15 3 2 4 酸化h r t 的确定1 5 3 2 5 酸化过程中c 矗2 + 的变化1 7 3 2 6 酸化过程中s 2 。的变化一1 7 3 3 本章小结1 8 第4 章光合细菌与活性污泥法联用处理明胶废水1 9 4 1 活性污泥法处理明胶废水的研究19 4 1 1 活性污泥的驯化1 9 4 1 2 活性污泥法处理明胶废水2 0 4 1 3 活性污泥处理明胶废水小结2 3 4 2 光合细菌处理明胶废水2 3 4 2 1 光合细菌处理工艺的确定2 4 4 2 2 光合细菌耐受氯离子实验2 5 4 2 3 光合细菌处理明胶废水的挂膜驯化2 8 4 2 4 光合细菌处理明胶废水2 9 4 2 5 光合细菌处理明胶废水小结3 l 4 3 光合细菌联用活性污泥处理明胶废水31 4 3 1 两种生物处理结合的依据3 2 4 3 2 两种生物处理法的工艺组合和运行条件3 2 4 3 3 两种工艺对明胶废水的处理3 3 4 3 4 联合处理小结3 5 4 4 本章小结3 5 总结3 7 参考文献3 9 致 射4 3 附录a 攻读学位期间所发表的学术论文目录一4 4 硕士学位论文 摘要 明胶废水是明胶生产过程中各个工序所排放废水的总称，经过末端混合后， 具有高碱、高钙、高氯、高c o d 的特点，废水中p h l l ，c a 2 + 含量大于3 9 l ， c l 含量大于5 0 0 0 m g l ，c o d 为1 0 0 0 2 5 0 0 m g l ，水质复杂，废水排放量大，处 理难度大。本文研究了对经过酸化处理的明胶废水，采用活性污泥法和光合细菌 法以及这两种方法联用对其进行处理，探讨了各种工艺的运行条件及其处理效果， 并最终确定了采用“酸化一活性污泥一光合细菌法工艺处理明胶废水，可以取 得更好的效果。实验结果显示： 由于废水p h 较高，需要加盐酸以中和水质，使p h 降至8 0 8 5 ，既满足了 酸化的要求，又不致消耗过多的酸。 采用微好氧环境对废水进行酸化，控制溶解氧为0 5 0 8 m g l ，h r t 为6 8 h ， 可以实现较好的酸化效果。由于采用了微好氧，提高了传质效果，可以去除部分 c o d ，同时，曝气过程不仅使废水中c a 2 + 与c 0 2 生成c a c 0 3 沉淀，减少了c a 2 + 对后续生物处理的影响，而且，使废水中s 2 。全部发生氧化，避免了废水进入生物 处理系统后s 2 对微生物的毒害作用。 活性污泥法在短时间内不能使废水中c o d 达标排放，并且没有硝化作用发 生。废水中c o d 的降解主要集中在处理的前6 h ，去除率达到7 9 ，其后c o d 降 解缓慢，变化较小。经过长期运行，受c l 和c a 2 + 的累积影响较大，污泥钙化板 结，生物量减少，处理效果差。按1 0 的比例投加城市污水处理厂回流污泥并及 时排出板结污泥，可以使污泥活性恢复。 采用毛刷填料固定化光合细菌在微好氧环境中经过2 4 h 处理可使废水中c o d 基本达标排放，运行中补充菌液的投加量小，投加间隔时间长，降低了光合细菌 处理废水的成本。长期运行，受c a c 0 3 的影响，老化的生物膜不易脱落，生物膜 生长速度加快，会导致局部厌氧，影响处理效果，可采用机械刮除或浸酸破坏生 物膜的方法使填料恢复。 采用光合细菌和活性污泥法联用工艺可以在l8 h 内使废水中c o d 降至 5 0 m g l 。采用“酸化一活性污泥一光合细菌法 工艺效果更好，而且在长期运行 中，活性污泥段去除了较多的钙离子，减轻了光合细菌段的不利影响，而且活性 污泥的恢复方法简单经济，保证了整个工艺的处理效果。 关键词：明胶废水；末端治理；活性污泥；光合细菌 a b s t r a c t g e l a t i nw a s t e w a t e rw a st h eg e n e r a ln a m eo fw a s t e w a t e rw h i c hw a sf r o me a c h p r o c e s so fg e l a t i np r o d u c t i o n a f t e rp i p e - e n dm i x e d ，g e l a t i np r o d u c t i o nw a s t e w a t e r h a dc h a r a c t e r i s t i c so fh i g ha l k a l i ，h i g hc a l c i u m ，h i g hc h l o r i n ea n dh i g hc o d i n t h i s w a s t e w a t e r ，p h ll ，c a 2 + 3 9 l ，c 1 。 5 0 0 0 m g l ，a n dc o d w a s1 0 0 0 2 5 0 0 m g l w i t h t h ec o m p l e xq u a l i t ya n dl a r g ed i s c h a r g e ，i tw a sd i f f i c u l tt ot r e a t t h i sp a p e rs t u d i e d t h eo p c r a t i n gc o n d i t i o n sa n dt h et r e a t m e n te f f e c to ft r e a t i n gt h eg e l a t i nw a s t e w a t e r w h i c hw a sa f t e ra c i d i f i c a t i o nw i t ha c t i v a t e ds l u d g e ，p h o t o s y n t h e t i c b a c t e r i aa n d p h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i aj o i n t i n ga c t i v a t e ds l u d g e i tw a sd e c i d e dt ot r e a tt h eg e l a t i n w a s t e w a t e rw i t ht h e “a c i d i f i c a t i o n a c t i v a t e ds l u d g e - p h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i a p r o c e s s i tc o u l da c h i e v eab e t t e re f f e c t t h er e s u l t ss h o w e d ： b e c a u s eo ft h eh i g hp h ，i tw a sn e c e s s a r yt on e u t r a l i z et h ew a t e rq u a l i t yw i t h h y d r o c h l o r i ca c i d m a k i n gp hd r o p t o8 0 - 8 5 ，n o to n l ys a t i s f i e d t h en e e do f a c i d i f i c a t i o n ，b u ta l s on o tc o n s u m e dt o om u c h a c i d i tc o u l da c h i e v eab e t t e ra c i d i f i c a t i o ne f f e c tt oa d o p tm i c r o - a e r o b i ce n v i r o n m e n t ， w h i c hw a si nt h ec o n d i t i o no fc o n t r o l l i n gt h ed i s s o l v e do x y g e na b o u t0 5 0 8 m g l a n dh r ta b o u t6 。8h o u r s a sar e s u l to ft h em i c r o a e r o b i c ，m a s st r a n s f e re f f e c tw a s i m p r o v e d ，a n dc o dw a sp a r td e g r a d e d m e a n w h i l e ，t h ea e r a t i o np r o c e s s n o to n l y m a d ec a 2 十r e a c t sw i t hc 0 2t og e n e r a t ec a c 0 3p r e c i p i t a t i o n ，w h i c hm i g h t r e d u c et h e s u b s e q u e n tb i o l o g i c a lt r e a t m e n ti n f l u e n c ef r o mc a 2 + ，b u ta l s om a k e s 厶a l lo x i d i z a t i o n ， w h i c hc o u l da v o i dt h ep o i s o n o u se f f e c to nm i c r o b e sf r o ms 上。a f t e rt h ew a s t e w a t e r e n t e r i n gt h eb i o l o g i c a lt r e a t m e n ts y s t e m a c t i v a t e ds l u d g ec o u l dn o tm a k ec o di nw a s t e w a t e rs a t i s f yt h ed i s c h a r g i n g s t a n d a r di nas h o r tt r e a t m e n tt i m e ，a n dd i d n th a v en i t r i f i c a t i o n c o di nw a s t e w a t e r d e g r a d a t i o nw e r em a i n l yc o n c e n t r a t e di nt h ef i r s t6 h o u r so ft h et r e a t m e n tp r o c e s s ， a n dt h er e m o v a lr a t ec o u l da c h i e v e7 9 i nt h i sp e r i o d s u b s e q u e n t l y , c o dc h a n g e d s m a l l a n dt h ed e g r a d a t i o nb e c o m es l o w l y a f t e ral o n gt e r m ，s u f f e r i n g f r o mt h e c u m u l a t i v ee f f e c t so fc h l o r i d ei o n sa n dc a l c i u mi o n s ，t h es l u d g ec a l c i f i e da n db i o m a s s d e c r e a s e da n dt h et r e a t m e n te f f e c tb e c o m ep o o r t or e c o v e rt h es l u d g ea c t i v i t y ，i t c o u l db ei m p l e m e n t e db yt h em e t h o d ，w h i c hn e e d e dn o to n l yt oa d db a c k f l o ws l u d g e f r o mu r b a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t s ，w i t ht h ep r o p o r t i o no f 10 ，b u ta l s ot od i s c h a r g e c a l c i f i e ds l u d g ep r o m p t l y i tc o u l dm a k ec o ds a t i s f yt h ed i s c h a r g i n gs t a n d a r d ，t h r o u g ht h et r e a t m e n tw h i c h l a s t2 4h o u r si nm i c r o a e r o b i c e n v i r o n m e n tb yu s i n gb r u s h i m m o b i l i z e d p h o t o s y n t h e t i eb a c t e r i a i nt h et r e a t m e n tp r o c e s s ，t h eb a c t e r i u mf l u i ds u p p l e m e n t a r y q u a n t i t yw a ss m a l l ，a n di n t e r v a lt i m ew a sl o n g ，s ot h et r e a t m e n tc o s tf r o mu s i n g p h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i aw a sr e d u c e d a f t e ral o n gt e r m ，s u f f e r i n gf r o mt h ee f f e c to f c a c 0 3 ，s e n e s c e n tb i o f i l md i dn o te a s i l yf a l lo f f , a n db i o f i l mg r e ws p e e d y , s oi tc o u l d l e a dt ol o c a la n a e r o b i c ，i n f l u e n c e dt h et r e a t m e n te f f e c t t or e c o v e r yf i l l e r , i tw a s f e a s i b l et om e c h a n i c a ls c r a p eo rp i c k l ei na c i dt or e m o v et h eb i o f i l m i tm a d ec o df a l lt ou n d e r50 m g la f t e r18h o u r st r e a t m e n tt h r o u g ha d o p t i n g t h e p r o c e s so fp h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i aj o i n t i n g w i t ha c t i v a t es l u d g e t h ee f f e c to f “a c i d i f i c a t i o n a c t i v a t e ds l u d g e p h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i a p r o c e s sw a sb e t t e r i nt h e l o n gt e r mr u n n i n g ，b e c a u s et h ea c t i v a t es l u d g es e c t i o nh a dr e m o v e d m a n yc a1 ，t h e a d v e r s ee f f e c ti nt h ep h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i as e c t i o nc o u l db er e d u c e d m o r e o v e r , t h e r e c o v e r yo fa c t i v a t es l u d g ew a ss i m p l e ，e c o n o m i ca n dq u i c k ，t h e r e f o r e ，t h ep r o c e s s c o u l dm a i n t a i nas t e a d yt r e a t m e n te f f e c t k e y w or d s ：g e l a t i nw a s t e w a t e r ；p i p e e n dt r e a t m e n t ；a c t i v a t e d s l u d g e ； p h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i a 硕十学位论文 第1 章绪论 以动物骨骼为原料生产明胶的过程中，骨料中的脂肪、非胶原蛋白随着脱脂、 胶原蛋白水解过程大量进入生产废水中，造成废水中的化学需氧量( c o d c r ) 高达 3 0 0 0 m g l 以上，且水质极其复杂，废水排放量很大。这种废水较难处理，在国内 尚无成熟的处理经验i lj 。大部分明胶厂拿不出那么多的财力来兴建废水处理设施， 即使勉强建了，也没有足够的财力来维护这些废水处理设施的正常运转，使之得 到有效利用，实现废水的达标排放【2 ，3 】。本研究针对这一状况，欲寻求一种合适的 处理工艺，既能使废水达标排放，又具有较好的可操作性，同时尽量降低废水的 处理成本。 通过研究，优选出适合这类高碱、高钙、高氯、高c o d 废水的处理工艺组合 方式，不仅可以解决明胶生产厂家所面临的环境污染问题，同时，对于类似废水 也可实现其处理效果，具有较大的经济效益、社会效益和环境效益。 1 1 明胶废水概述 明胶是以牛、猪等动物骨、皮为工业原料，经一系列预处理、净化，提取出 其中的胶原，使其适度降解，再通过热变性等工序而制得。明胶兼具蛋白质和材 料双重特性，它既是一种蛋白质，又是一种高分子生物材料。由于明胶具有一系 列优异物性，如胶体保护性、成膜性、表面活性、凝胶态和溶胶态的可逆转变性、 两性聚电解质特性、侧基的高化学反应活性等，使其成为最早的商品化蛋白质， 在感光材料、食品、医药、化妆品、造纸、防腐抗蚀、选矿、建材、化工等行业 和许多产品中获得广泛应用，并产生了很高的经济效益【4 】。 将原料变成明胶有热处理法、酸法、盐碱法、酶法、碱法等数种方法，其中 碱法生产的明胶就产率、性质和纯度而言都很成功，能生产出高质量的明胶。目 前国产明胶约8 0 以上采用碱法生产，世界各国也普遍采用碱法生产明胶。 典型的碱法明胶的生产工艺主要包括选料、脱脂、浸酸、水洗中和、浸灰、 水洗中和、提胶几大工序【5 j 。明胶废水就来自明胶生产过程的各个工序【6 1 ，主要 包含以下几种： 脱脂废水：骨料经过分级选骨、砸碎之后，进入脱脂工序，脱去骨料罩的 脂肪。脱脂工序所排废水主要含油脂、蛋白质等有机物，c o d 8 0 0 m g l 左右，水 量1 0 0 吨吨明胶。 浸酸废水：脱去脂肪的骨头，被送去浸渍。浸渍分浸酸和浸碱( 俗称浸灰) 两道工序。浸酸的目的是除去骨头里的无机物( 磷酸钙、碳酸钙等) ，并使胶原蛋 白在酸的作用下，酰氨键发生酸式水解，降解为骨素，同时骨头里的其它非胶原 明胶生产废水末端综合治理试验研究 蛋白和核酸等也在酸作用下水解除去。浸酸过程中主要发生下列化学反应： c a 3 ( p 0 4 ) 2 + 4 h c i = 2 c a c l 2 + c a ( h 2 p 0 4 ) 2( 1 1 ) c a 3 ( p 0 4 ) 2 + 6 h c l = 3 c a c l 2 + 2 h 3 p 0 4 ( 1 2 ) c a 3 ( p 0 4 ) 2 + 4h 3 p 0 4 = 3 c a ( h e p 0 4 ) 2( 1 3 ) c a c 0 3 + 2 h c i = c a c l 2 + c 0 2 + h 2 0( 1 4 ) 含盐酸 1 1 ) ，c o d 高达 几千甚至上万，造成了高碱高钙污染，水量约4 0 0 吨吨明胶。 水洗中和废水：浸酸浸灰之后的水洗中和浸酸浸灰废水成分类似，但浓度 很低，水量约8 0 0 吨吨明胶，p h 为6 左右。 提胶水：明胶在热水中溶出，控制温度、时间和p h 值，可分级、多次抽提； 提胶水的p h 为6 n 7 ，c o d c ，为3 8 0 0 0 m g l 左右，浊度高。 明胶废水末端混合后，每吨明胶生产总计排水量约1 5 0 0 - 2 0 0 0 吨，废水水质 为p h l l ，c a 计2 5 0 0 - 5 0 0 0 m g l ，c 1 4 0 0 0 - 5 0 0 0 m g l ，c o d1 5 0 0 3 0 0 0 m g l ，t n 1 4 0 - 3 0 0 m g l 。 1 2 明胶废水的处理工艺 明胶生产工业的耗水量大、排污量惊人，明胶废水的高钙、高碱、高有机污 染物含量使得其对人类的生产、生活及生态环境的危害较大【7 1 ，处理难度也相对 较高，仅采用单一的好氧生物处理难以达标排放【引，而采用物化法则成本太高。 1 2 1 物理化学法处理 物理化学法主要是去除废水中的s s 和部分c o d ，一般不能使废水达标排放， 2 硕士学位论文 通常可作为明胶废水处理的一级处理。 1 9 7 2 年德国专利【9 1 ，l l 明胶废水( 含1 8 9 悬浮固体) 与含1 6 8 9 固体的泥炭浆混 合，加人2 5 m l 含1 3 9 木质素磺酸的水溶液，力1 1 h 2 s 0 4 调p h i 2 5 ，搅拌半小时，过 滤，滤液中不含蛋白质。然后，加石灰中和，生成的c a s 0 4 沉淀用硅藻土过滤除 去。 1 9 5 3 年俄国i v a n o v 等人【1 0 】用电解凝聚法处理了明胶生产废水，悬浮物、p 0 4 3 。 和蛋白质得到有效去除，处理液可直接排入自然水体或进一步作生物处理。最佳 凝聚条件为p h 6 5 7 5 ，电流密度1 5 a d m 2 ，耗电0 9 3 1 0 8 k w m 3 ，处理时间 7 10 m i n 。 1 9 8 9 年杭州群力化工厂【1 1 】实验研究了用化学混凝一气浮法处理明胶生产废 水，采用聚合氯化铝( p a c ) 为混凝剂，聚硫氯化铝( p a c s ) 为助凝剂，p a c 与p a c s 之比( 3 4 5 ) ：( 2 o 5 ) 。废水p h 9 5 1 0 0 ，c o d 5 0 m g l ) ，检测不到硝态氮，没有硝化作用发生。驯化期污泥指数迅速下降，污泥中 有大量无机物生成，经检验为废水中的c a 2 + 与培养液中的c 0 3 2 - 和微生物需氧代谢 产生的c 0 2 结合产生的c a c 0 3 。大量c a c 0 3 的生成，使污泥中微生物量锐减，污泥 负荷增加，出水c o d 难于降至2 0 0m g l 以下，硝化作用难于发生。另外，废水c a 2 + 浓度高造成系统缺磷，并与硝化菌争夺碳源，也可能导致该系统没有硝化作用发 生。 1 3 光合细菌简介 1 3 1 光合细菌概述 光合细菌( p h o t o s y n t h e t i cb a c t e r i a ，简称p s b ) 是一大类能进行光合作用的原 核生物的总称，除蓝细菌外，都能在厌氧光照条件下进行不产氧的光合作用。 光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同。主要表现 在：光合细菌的光合作用过程基本上是一种厌氧过程；由于不存在光化学反应系 统，所以光合作用过程不以水作供氢体，不发生水的光解，也不释放分子氧；还 原c 0 2 的供氢体是硫化物、分子氢或有机物【2 1 1 ，光合反应通式如下： c 0 2 + 2 h 2 a 剖c h 2 0 ) + 2 a + h 2 0 其中h 2 a 为光合作用的供氢体，植物光合作用的供氢体为h 2 0 ，所以植物的 光合作用能产生氧气；而光合细菌的供氢体是硫化物或有机物，所以其光合作用 不产生氧气。光合细菌不仅能进行光合作用，也能进行呼吸和发酵，能适应环境 明胶生产废水末端综合治理试验研究 条件的变化而改变其获得能量的方式，正因为光合细菌有此种特性，所以能在高 浓度有机废水的处理中广泛应用。代谢类型如表1 1 【2 2 】： 表1 1在不同的培养条件下，光合细菌的代谢及产能方式 注：“+ ”表示生长，“一”表示不生长，括号内的情况仅在少数种中发现 光合细菌的营养类型包括光能自养、光能异氧和兼性营养类型；从呼吸类型 看包括好氧、厌氧和兼性厌氧的不同类型。目前，实际应用的光合细菌主要是红 螺菌科中的红假单胞菌属。从上表可以看出这类细菌的代谢方式多样，在无氧光 照、有氧光照或有氧黑暗条件下，能利用有机物获得能量，进行生长繁殖。它们 对环境的适应性很强，加之繁殖速度快，易于人工培养，细胞中含有丰富的各类 营养物质，应用潜力很大。 1 3 2 光合细菌处理废水概述 光合细菌的结构和物质能量的代谢是其能在有机废水中大展身手的根本原 因，特别是红螺菌科【2 3 】的一些种，其细胞内具有能进行光合作用的载色体，它是 由细胞膜分化而成的球状体或胞状体，载色体颗粒中密集地包含着细菌叶绿素和 类胡萝卜素，进行着光合磷酸化反应和光氧化还原反应。在好氧条件下，胞内缺 少这种载色体，但只要将其置于光照厌氧条件下，载色体就会很快地形成。这就 从细胞结构上为红螺菌灵活地进行物质和能量代谢提供了可能。研究表明，光合 细菌中的红螺菌不仅能在厌氧光照下以低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、 芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子供体，进行光能异养生长；而 且能在好氧黑暗条件下，以有机物为呼吸基质进行好氧异养生长。既不像好氧的 活性污泥茵胶团细菌那样受污水中氧浓度的限制，可以利用光能进行高效的能量 代谢，即使微弱的光照也能进行，其中有机物作为供氢体被利用；又不像严格厌 氧的甲烷细菌等对氧存在的高度敏感，它可以在有氧条件下分解有机物，通过氧 6 硕士学位论文 化磷酸化取得能量供其生长。这种随环境条件的变化而灵活地改变代谢类型的特 性，是光合细菌能处理高浓度有机废水的主要原刚2 4 , 2 5 , 2 6 】。 由于光合细菌具有随生长条件的变化而灵活改变代谢类型的特点，因此它能 在有机废水中大展身手，能处理c o d 、b o d 浓度高达上万毫克每升的有机废水。 光合细菌由于其生理类群的多样性，碳、氮代谢途径和光合作用机制的独特性而 受到人们的关注，同时，光合细菌细胞内富含蛋白质和b 族维生素，具有巨大的 实用价值，可作为禽畜饲料和鱼虾饵料等。多年来，光合细菌被作为研究光合作 用以及生物固氮作用机理的重要材料。近一二十年中，对光合细菌的应用研究也 获得了很大的进展，在农业、环保、医药、水产等方面均有较高的应用价值。 目前，光合细菌能有效处理的有机废水有生活污水【2 7 1 、淀粉加工废水2 8 , 2 9 】、 味精废水【3 0 1 、啤酒废水【3 1 1 、酒糟废水【3 2 1 及有机酸发酵工业【3 3 1 等多种废水。国外 最早应用的是日本、韩国，在日本至少有1 0 余家光合细菌处理厂在运行。近年来， 澳大利亚、美国等也相继开展了该方面的研究。我国对光合细菌的研究起步较晚， 但发展十分迅速，取得了一些成绩。 1 3 3 光合细菌处理废水的特点 用光合细菌处理高浓度有机废水，是近2 0 年来废水生物处理法的一个新进展， 与活性污泥法相比，光合细菌处理法有以下优点： ( 1 ) 有机质负荷高； ( 2 ) 设备规模小，占地面积小，动力消耗低； ( 3 ) 脱氮除磷效果好，耐盐能力强； ( 4 ) 管理简易，受季节影响小，且不会产生污泥膨胀现象； ( 5 ) 产生的菌体可综合利用，不存在污泥处理难的问题； ( 6 ) 投资少，见效快，运行费用低。 用光合细菌法处理高浓度有机污水，虽然具备许多长处，但也有其不足： ( 1 ) 保持系统中光合细菌优势问题仍未得到根本解决。现有所有污水处理厂均 采用回流部分光合细菌菌泥或补充少量新鲜菌种进行厌氧光照培养，快速繁殖光 合细菌，同时抑制其它异养菌生长和繁殖。 ( 2 ) 菌体细胞自然沉降困难，需用离心机或化学絮凝剂来收集，增加了费用； ( 3 ) 由于光合细菌具有趋光性，光合细菌容易向受光面聚集并附着于反应器 上，从而导致内部受光不均，影响处理效果，也就是“光阴影”问题 3 4 , 3 5 , 3 6 , 3 7 】。 1 3 4 光合细菌的固定化 通常采用游离态的光合细菌处理废水，但在大规模废水处理过程中，存在诸 多问题。如菌体细胞容易被流水冲走，即使在静水条件下也可能被其他生物所吞 噬，故利用率低，固液分离困难，菌体不易回收重复利用等。而采用固定化技术， 7 明胶生产废水末端综合治理试验研究 可以省去流程中的光合细菌回流培养