（环境工程专业论文）好氧生物法处理铁路洗涤废水研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 铁路洗涤废水中含有的主要污染物直链烷基苯磺酸钠( l a s ) 是我国环境 标准中第二类污染物质，l a s 会抑制其它有毒物质的降解，对动物和水生生 物的生存有一定影响和毒害，并且使用中与油污和尘土颗粒等作用形成了胶 体颗粒。目前，铁路洗涤废水的处理以物化法为主，存在效果不稳定、成本 较高和工艺复杂等问题，急需寻求一种适合铁路洗涤废水特点的处理工艺。 本文用s b r 小试装置、生物接触氧化- m b r 和m b r 中试装置进行铁路洗涤废 水处理实验研究，并且投加l a s 降解菌于s b r 和m b r 装置中，进行了工艺参 数的确定、处理效果考察、投菌前后对比、s b r 和m b r 放大设计和经济技术 对比以及膜污染状况等方面的初步研究，为铁路洗涤废水处理设施的设计和 运行提供了一些参考依据。 将一株l a s 降解菌纯化和驯化至降解能力达1 2 0 m g l ，比较其在肉膏蛋 白胨和l a s 增殖培养基中的生长情况和l a s 降解效果，从而确定其培养配方 为肉膏蛋白胨培养基和培养时间为4 8 h 。考察了降解菌在铁路洗涤废水中的 降解结果，确定接种量为2 。 通过s b r 动力学参数实验、溶解氧浓度影响实验以及包括曝气时间、溶 解氧和温度的工艺参数正交实验，发现曝气开始后0 5 m i n c o d 。和l a s 降解 遵循零级反应动力学，5 m i n 之后遵循一级反应动力学，确定适宜曝气时间 4 5 h ，溶解氧浓度2 o 3 0 m g l ，温度2 0 3 0 ，同时s b r 在此工艺条件 下运行的出水c o d c ，、l a s 和p h 值完全可达一级排放标准。投菌s b r 工艺 启动较快，零级和一级反应速率常数均高于常规s b r ，在与常规s b r 相同的 工艺条件下运行的出水c o d c ，、l a s 和p h 值可同时满足一级排放标准和铁 路回用水水质标准要求，去除率略有提高，所需污泥量略有减少。 中试装置运行数天考察实验表明，在处理能力相同情况下，生物接触氧 化一m b r 工艺出水c o d c t 、l a s 和p h 值可达一级排放标准，而m b r 和投菌 m b r 出水c o d c 。、l a s 和p h 值均可满足一级排放标准和铁路生活杂用水水 质标准要求，且投菌m b r 强化了洗涤废水的生化处理，使所需污泥量有所减 少。经实验确定所用聚乙烯中空纤维膜组件适宜的抽停时间比为6 ：1 ，应尽 可能在低于标称通量情况下工作，以延缓膜污染和延长膜使用寿命，并且工 艺运行后期膜污染同时发生在膜丝内外表面。 对s b r 和m b r 工艺进行放大设计、设备选型、投资费用和运行成本估算， 两者总投资相近，但s b r 工艺吨水处理成本远远低于m b r 工艺，认为应将 s b r 工艺作为铁路洗涤废水处理的首选工艺。 关键词铁路洗涤废水；l a s ；序批式活性污泥法( s b r ) ；膜生物反应器( m b r ) 投菌 西南交通大学硕士研究生学位论文第j i 页 a b s t r a c t l i n e a ra 1 k 3 ，l b e n z e n es u l p h o n a t e ( l a s ) ，t h ek e y p o l l u t a n to ft h et r a i nl a u n d r y w a s t e w a t e ri sc l a s s i f i e da st h es e c o n dk i n do fc o n t a m i n a n to fe n v i r o n m e n t a l s t a n d a r d i ti n h a b i t st h ed e g r a d a t i o no fo t h e rp o i s o n o u ss u b s t a n c e ，a n da f f e c t s t h es u r v i v a lo fa n i m a l sa n d a q u a t i c l i f e b e s i d e s ，i tf o r m si n t oc o l l o i d a lp a r t i c l e w i mt h eo i ls t a i na n dd u s tp a r t i c l ei nu s e a t p r e s e n t t r a i nl a u n d r yw a s t e w a t e r i sm a i n l yt r e a t e db ym e a n so f p h y s i c a l c h e m i c a lp r o c e s s e s ，b u tt h e s em e t h o d s a r e g e n e r a l l yc o n s i d e r e dt oh a v es o m ep r o b l e m s 、w h i c ha r et h eu n s t a b l et r e a t m e n t r e s u l t s ，t h eh i l g h e rc o s t ，a n dt h ec o m p l i c a t e dp r o c e s s i ti s i m p e r a t i v et h a to n e s u i t a b l ep r o c e s ss h o u l db ef o u n dt ot r e a tt h i sk i n do fw a s t e w a t e r t h i sp a p e rm a d eu s eo fa e r o b i c b i o l o g i c a l t r e a t m e n t i n c l u d i n gl a b s c a l e s e q u e n c i n g b a t c hr e a c t o r ( s b r ) ，p i l o t s c a l e b i o l o g i c a l c o n t a c t o x i d a t i o n - m e m b r a n e b i o l o - g i c a lr e a c t o r ( b c o m b r ) a n dm e m b r a n e b i o l o g i c a lr e a c t o r ( m b r ) t ot r e a tt h er a i l w a yl a u n d r yw a s t e w a t e r , a l s op u tt h e a l c a t i e , e n e ss p s t r a i ni n t o t h es b ra n dm b rt e s t e q u i p m e n t p r e l i m i n a r y r e s e a r c ho nt h es e l e c t i o no fp r o c e s s p a r a m e t e r ，t h eo b s e r v a t i o no ft h et r e a t m e n t r e s u l t s ，t h er e s u l t sc o n t r a s tb e t w e e nt h ec o n v e n t i o n a lp r o c e s sa n da d d i c t i v e m i c r o o r g a n i s mp r o c e s s ，t h em a g n i f i c a t i o nd e s i g no fs b ra n dm b r ，t h ec o n t r a s t o fs b ra n dm b rf r o m t e c h n o l o g ya n de c o n o m i cc o s t ，a sw e l la st h em e m b r a n e f o u l i n gw e r ec a r r i e do u t t h ea b o v er e s e a r c hp r o v i d e ss o m er e f e r e n c ef o rt h e d e s i g na n do p e r a t i o no f t h et r e a t m e n tf o rm e r a i l w a yl a u n d r yw a s t e w a t e r a n a l c a l i g e n e ss p s t r a i nw a sa b l et od e g r a d el a s u p t o1 2 0 m g la f t e ri tw a s p u r i f i e da n da c c l i m a t e d t h ec u l t u r em e d i u mc o m p o s i t i o nw a sd e t e r m i n e da s t h eb e e f e x t r a c t - p e p t o n ec u l t u r e ，t h ei n c u b a t i o nt i m ew a s4 8 ha f t e rc o m p a r i n gi t s g r o w t ha n dd e g r a d a b l ep e r f o r m a n c eb e t w e e nt h eb e e fe x t r a c t p e p t o n ec u l t u r e a n dl a s p r o l i f e r a t e dc u l t u r e t h ed e g r a d a t i o no fl a si nt h et r a i nl a u n d r y w a s t e w a t e rb yi n o c u l a t i n gt h i ss t r a i nw a so b s e r v e d ，a ts a m et i m e ，t h es u i t a b l e a m o u n to fi n o c u l u m sw a si d e n t i f i e da s2 f v v ) b yk i n e t i cp a r a m e t e re x p e r i m e n t ，e f f e c t e x p e r i m e n t o fd i s s o l v e d o x v g e n c o n c e n t r a t i o n ，a sw e l la st h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n ti n c l u d i n ga e r a t i o nt i m ea n d d i s s o l v e do x y g e na n d t e m p e r a t u r e ，t h es u i t a b l ea e r a t i o nt i m ei s4 5 h d i s s o l v e d o x y g e n2 0 3 0 m g l ，a n d t e m p e r a t u r e2 0 3 0 t h ez e r o o r d e ra n d 西南交通大学硕士研究生学位论文第l | i 贾 f i r s t o r d e rk i n e t i cm o d e lc a nb ea d o p t e dt or e p r e s e n tt h er e m o v a lo fc o d a n d l a sw i t h i n5m i na n da f t e r5m i nd u r i n gt h ea e r a t i o np e r i o d ，r e s p e c t i v e l y c o d ，l a sa r mp hi nt h ee f f l u e n to fs b ro p e r a t e du n d e rt h eb e s tp r o c e s s p a r a m e t e r sm e e t st h ed e m a n d o f t h ef i r s t1 e v e le m u e n ts t a n d a r d t h es b r 、v i t 】l a l e a l i g e n e ss p s t r a i ns t a r t s u pv e r yq u i c k l y t h ez e r o o r d e ra n df i r s t o r d e r r e a c t i o nr a t ec o n s t a n to fs b r 、v i t l la l c a l i g e n e ss p s t r a i nw e r eh i 曲e rt h a nt h a to f t h ec o n v e l l t i o n a ls b rm o r e o v e r ，c o d l a sa n dp hi nt h ee f f i u e mo ft h e f o n n e 】“o p e l a t e da t t h es a m ep r e e e s sc o n d i t i o nm e e t st h ed e m a n d so ft h ef i r s t l o v c 】e t t l l i e u | s t a n d a r da n do ft h e r a i l w a y r e u s ew a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s i m u l t a n e o u s l y , t h er e d u c t i o no f t h ep o l l u t a n th a sal i t t l ei n c r e a s e ；t h er e q u i r e d m i x e dl i q u o rs u s p e n d e ds o l i d s ( m l s s ) h a sal i t t l ed e c r e a s e f o rb c o m b ra n dm b r p r o c e s s ，t h ep i l o ts c a l ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w t h a t c o d ，l a sa n dp hj 1 1t h ee f f l u e n to f t h ef o i t n e rm e tt h ed e m a n do f t h ef i r s tl e v e j e r a l l e o ts t a n d a r d 、m o r e o v e r , c o d ，l a sa n dp hi nt h ee f f i u e n to f t h em b ra n d m b rw i t ha l c a t i g e n e ss p s t r a i nm e tt h ed e m a n d so ft h ef i r s tl e v e le f f i u e n t s t a n d a r da n do ft h er a i l w a yr e u s ew a t e rq u a l i t ys t a n d a r ds i m u l t a n e o u s l y m b r w i t h a l c a l i g e q c ys p s t r a i n b i n a u g m e n t s t h e b i o l o g i c a l t r e a t m e n to fs u c h w a s t e w a l e r a n dl e n d st ot h ed e c r e a s eo f t h er e q u i r e dm l s s - f i l er a t i oo ft h es u c t i o nt i m et ot h ec e a s et i m es h o u l db e6t o1f o r t h e p o l y e t h y l e n eh o l l o w f i b e r1 1 c l n b r a n em o d n l eu s e di nt h i s e x p e r i m e n t t h i s m o d u l es h o u l dw o r ku n d e rt i l er a t e df l u xs oa st oa l l e v i a t et h em e m b r a n e f o u l i n g a n dl e n g t h e ni t ss e r v i c el i f e t h em e l b b r a b ef o u l i n go c c u r sa tt h ei n t e r n a la n d e x t e r n a ls u r f a c eo f t h em e m b r a n et h r e a da f t e rt h el o n g p e r i n do f o p e r a t i o n t h em a g n i f i c a t i o nd e s i g n ，t i l es e l e c t i o no fe q u i p m e n t ，t h ee s t i m a t i o no ft h e i n v e s t m e n te x p e n s ea n do p e r a t i o nc o s tf o rs b ra n dm b r p r o 如s sw e r ec a r r i e d o u tt h eg e n e r a li n v e s t m e n to ft h ef n r m e ra n di a t t e ri s a p p r o x i m a t e ，b u tt h e t r e a t n _ 1 e n tc o s t0 1 1o n et o no fw a s l e w a t e ro fs b ri sf a rl o w e tt h a nt h a to fm b r t l a e r e f c r e ，s b rp r o c e s ss h m d db et h ep r e f e r a b l et r e a t m e n tp r o c e s st ot h et r a i n l a u n d r yp r o c e s s k e y w o r d s t r a i nl a u n d r yw a s t e w a t e r , l i n e a ra l k y l b e n z e n es u l p h o n a t e ( l a s ) s e q u e n c i n g b a t c h r c a c t o r ( s b r j ，m e m b r a n eb i o l o g i c a lr e a c t o r ( m b r ) a d d i c t i v em i c r o o r g a n i s m 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1l a s 对环境的污染和危害 目前合成洗涤剂不仅应用于同常家庭生活中，也广泛用于纺织纤维工 业、造纸工业、皮革厂、金属洗涤厂和食品制造等。1 9 9 5 年世界洗涤剂总 产量达4 3 0 0 万吨，其中合成洗涤剂为3 5 0 0 万吨，据预测，至2 0 5 0 年世界 人口增一倍的情况下，世界洗涤剂需量将增长1 4 倍，各国洗涤剂生产总量 中，发达国家合成洗涤剂产量占9 0 以上。我国合成洗涤剂与香皂产量之 比超过5 1 ，并且产量逐年上升”。 虽然合成洗涤剂的种类不同，其配方会有所差别，但都共有一个主要成 分，就是发挥去污作用的活性物质一表面活性剂，表面活性剂已大量应用于 洗涤剂生产、造纸、塑料、化妆品、医药、金属加工、农药、纤维及石油和 煤炭等工业。合成洗涤剂用表面活性剂占表面活性剂总用量的7 0 以上。3 ， 从2 0 世纪6 0 年代后期丌始，表面活性剂中的直链烷基苯磺酸钠( l a s ) 因 有良好溶解性、沈净力、泡沫性质以及明显的经济性，作为当前粉状和液体 洗涤剂最重要的阴离子型表面活性剂，始终保持主导地位，占合成洗涤剂活 性物的6 0 以上”。我国生产的表面活性剂也多以l a s 为主。 水体中l a s 来自于使用和生产过程中直排或者是未处理完全后从污水 处理厂排出，污泥或土壤中l a s 则是来源于用l a s 废水浇灌或用污水处理 厂污泥去作为填土。我国环境标准中把l a s 列为第二类污染物质。对于i - a s 属于生物难降解还是易降解物质，各方研究成果不相同1 4 。l a s 具有很强 的降低表面( 界面) 张力、渗透、润湿、乳化、分散、洗涤和发泡等性能，在 使用中与油污、尘土颗粒等作用，最终大部分形成具有一定分散性的胶体颗 粒，对洗涤废水和工业废水的物化及生化特性都有很大影响。l a s 会抑制 其他有毒物质的降解”1 ，水中l a s 不论低于或高于临界胶束浓度，都会使 一些溶于油的污染物溶解于水，如d d t 或= 三氯苯等”1 。l a s 在曝气系统中， 会降低传氧系数”1 。在水体中光热氧化分解会大量消耗溶解氧，并会使水中 的c o d c 。和b o d 5 升高，即使在低浓度下也会产生大量泡沫，阻碍水体的自 净和人工净化，并且降低水中的复氧速率和充氧程度，导致水体缺氧和腐败 发臭，影响水生生物的生存5 。在一般生物处理法中，l a s 会抑制微生物 细胞的活性和增殖，降低污泥的沉降速度“0 1 。 l a s 的e c s o 达1 4 4 g m l ，t u s 值达0 6 9 。“。l a s 的毒性受链氏和苯 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 环位置影响，毒性随链长增长而增大，苯环在末端位置的l a s 的毒性大于 在中问位置的l a s 的毒性“。l a s 会积聚在老鼠的肝脂质体中而抑制酸性 和碱性磷酸酶的活性”。1 。在临界胶束浓度以下时，随着l a s 浓度的增加。 表面张力_ f 降非常快，当表面张力降至5 1 0 4 以下时会影响鱼鳃呼吸“。 l a s 对水蚤和鱼类均有不同程度的毒性作用，但属低毒物质“，对水生生 物毒性随着烷基疏水链的加长而提高n ”。l a s 可以通过皮肤快速吸附，在 高浓度时不仅可以进入鲴、血液、肾、胆囊、肝和胰腺产生影响，而且还会 在胆囊、肝和胰腺中积累。“，但对l a s 是否会对人体致癌致畸尚无定论。 l a s 在水体、土壤中和蔬菜上都会有不同程度的累积。另外土壤对l a s 的吸附能力很弱，进入土壤植物系统中的l a s 在土壤中的穿透能力会很强， 其污染地下水的潜在危害性是不容忽视的n 。 1 2l a $ 废水的处理方法应用和研究现状 既然合成洗涤剂被广泛应用，l a s 废水来源就非常广泛，如公寓、居民 家庭、酒店宾馆、大中专院校、医院、洗衣房和洗车行都产生大量的洗涤废 水，合成洗涤剂生产、纺织、造纸、皮革和食品等行业也排放大量l a s 废 水，其具体数量无从计量，但从世界人口数量及洗涤剂总产量上，就可看出 l a s 废水量是非常巨大的，有调查表明，生活污水中洗涤废水约占4 0 “。 l a s 废水中一般含有表面活性剂和其乳化携带的胶体污染物、助剂、 漂白剂、泥砂及少量油污等，l a s 以分散和胶粒表面吸附两种形式存在。 餐饮废水和洗浴废水的l a s 含量最低，一般为l 1 0 m g l ，洗涤废水中l a s 含量一般为几十到一百多，而l a s 生产废水的含量较高。 l a s 废水处理技术可大致分为以下四类：物理法、化学法、生物法和联 用法，各类方法各有优缺点。 1 2 1 物理法 利用l a s 的一些物理特性，如起泡、吸附和显著降低流体表面张力作 用，采取一些如超滤、吸附和气浮等物理方法，使l a s 从废水中分离出来。 1 2 1 1 泡沫分离法 泡沫分离法3 是向需处理的废水中通入压缩空气而产生大量的气泡，使 废水中的l a s 吸附于气泡表面，并随气泡浮升至水面富集形成泡沫层，除 去泡沫层即可将l a s 去除，使废水得到净化。林豁等人“做泡沫分离试验 处理l a s 浓度为2 5 1 2 5 m g l 的模拟废水，l a s 去除率为7 4 4 8 3 1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 理论上泡沫分离法是脱除溶液浓度低于临界胶束浓度( c m c ) 的l a s 的有 效方法，当溶液浓度大于或等于c m c ( 约为5 8 0 m g l 、1 6 6 1 0 。m o l l ) 时，吸附过剩表面活性剂在液相形成胶束或在界面形成半胶束，从而使分离 效果f 降，需采用多种单元过程的连用流程，如混凝一泡沫分离和沉淀流程。 在实际应用中，泡沫分离效果受气液比、停留时间、泡沫层高度和进水l a s 浓度影响，适用浓度为4 0 7 0 r f i 譬l ，l a s 和c o d c ，平均去除率分别可达9 0 以上和8 0 左右“。 1 2 1 2 超声波降解法 近年来，国内外许多大学、实验室和研究所都致力于超声波降解废水中 难降解、有毒有机污染物的研究。王宪等人“”研究了超声波对不同浓度洗涤 废水中l a s 的降解作用，得出超声波对洗涤剂有降解作用，但对c o d c r 的 降解作用不明显。如果采用超声辐射f e t a t o n 试剂耦合法降解水中l a s ，与 f e n t o n 试剂氧化催化法相比，能够显著地缩短反应时间，提高降解率，在环 境压力、超声辐射频率4 0 k h z 、超声辐射功率5 0 0 w 、反应时间1 5 m i n 、反 应温度9 5 、溶液起始p h 为3 、l a s 起始浓度2 0 0 m g l 、硫酸亚铁与双氧 水浓度为0 6 5 l 和1 2 9 l 的最佳降解条件下，l a s 降解率可达9 9 3 1 “。 1 2 1 3 吸附法 活性炭的比表面积高达1 0 0 0 m 2 g ，具有良好的吸附性能，不仅能牢固吸 附微污染水中的有机物大分子、芳香族有机物和卤代烃等，并对腐殖质、合 成有机物和低分子量有机物有明显的吸附去除效果o 。林嚣等人“”进行了活 性炭吸附试验，当l a s 平衡浓度达5 6 m g l 时，活性炭的吸附容量以l a s 计仍可达到5 5 8 m g g ，得出了活性炭用于处理低浓度l a s 废水，能够获得很 好处理效果的结论。但是活性炭吸附在处理洗涤废水上的应用，多数是与其 它方法联用。 1 2 1 4 膜分离 用纳滤膜处理液体洗涤剂厂洗涤废水实验中，c o d 。，去除率达9 6 以上。 在“微絮凝纤维过滤+ 超滤”工艺处理洗浴废水的研究中，洗浴废水( c o d 。、， 1 2 0 2 0 0 m g l ，l a s2 3 m l ) 经前- - 2 f 艺处理后，c o d c 。去除率为6 0 3 ， l a s 去除率仅为1 0 8 ，再经超滤膜孔筛分截留后，c o d m 总去除率达8 3 5 而降至2 5 m g l 左右，l a s 总去除率为8 2 2 ，出水含量低于0 5 m g l “。 1 2 2 化学法 1 2 2 1 化学混凝法 洗涤废水中表面活性剂与油污和尘土颗粒等作用，形成带负电荷的胶体 粒子，比较稳定地存在于水体中，投加混凝剂后发生一系列的水解作用，产 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 生大量的阳离子及经羟基桥联形成的多核高电荷配合离子，它们对悬浮胶粒 表面的电荷有很强的吸附电中和能力，并且对胶体的双电层有很强的压缩能 力，使胶体粒子脱稳，最后形成高聚合的氢氧化物把污染物吸附沉淀网捕分 离出水体”。选择无机高分子混凝剂p a c 和有机高分子混凝剂p a m 顺序投 加方式处理铁路洗涤污水，原水c o d c r 值为2 8 7 m g l ，l a s 值为3 7 m g l ， c o d c ，去除率达4 5 ，l a s 去除率达5 2 ，分别比单独使用p a c 时提高8 和1 2 ，先利用无机高分子混凝剂压缩胶体粒子双电层而使胶体脱稳，再发 挥有机高分子混凝荆的吸附桥联作用，形成粗大絮凝体，加快沉降，提高了 c o d c ，和l a s 的去除率。1 。混凝剂种类的选择和用量是否恰当，关系到l a s 和c o d c ，去除率的高低问题。“，并且单独使用混凝法，存在去除率不高的 问题。目前已有采用混凝一活性污泥法。”处理高浓度l a s 废水的实际应用。 混凝处理法存在二次污染问题，并且出水中残留的化学物质有可能对后续微 生物的生长会产生抑制作用n 。 1 2 2 2 氧化法 1 臭氧氧化法 臭氧能有效地氧化分解包括洗涤剂在内的难降解有机物。臭氧氧化起始 浓度为1 5 2 5 m g l 的合成表面活性物质时，前1 0 分钟臭氧的消耗量为l 1 5 倍合成表面活性物质的去除量，去除率为6 5 8 5 ，当废水中混有其它 难氧化有机物时，臭氧量需增大到5 倍。此法单独使用效能不佳，一般是 将臭氧与活性炭、双氧水、紫外光等物质共同作用产生大量的强氧化性羟基 自由基，从而提高臭氧的效能，但又会产生一些致癌和致突变的有机和无机 副产物。 2 催化氧化法 羟基自由基o h 比其他一些常用强氧化剂有更高的氧化电极电位，对 有机物有极大的氧化破坏能力，反应式为h o + r h r + h ，o ”。产生 的o h 越多，则对l a s 的处理效率越高。光催化氧化和紫外光解法等许多 方法，就是投加一些化学物质( 如h 2 0 2 、0 3 、f e n t o n 试剂等) ，再辅以光照， 从而生成更多的o h 。康静文等人”“研究了催化剂z n o n i 2 0 3 对l a s 氧化 降解的催化作用，实验表明对于浓度为2 0 m g l 的l a s 溶液，在氧化剂n a c l 0 加量为o 1 m l l 、催化剂加量1 5 9 l 、p h 值为4 时，经2 h 催化氧化反应， 其平均去除率达9 3 8 。朱静平等人”“采用光催化氧化法，以f e s o 。7 h ：o 为催化剂、h 2 0 2 为氧化剂、紫外光为光源，对2 0 0 m g l l a s 的洗涤进行处 理，l a s 去除率达6 5 以上。诸铮等人i ”1 以鼓入0 3 、加入h 2 0 2 和辅助紫外 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 光源照射处理l a s 含量为1 0 0 m g l 的废水，1 h 去除率达8 3 。以t i 0 2 为 催化剂的光催化氧化法，在常温常压下，以t i 0 2 为光吸收剂产生电子空穴 对，诱发产生氧化活性基团h o 将“| 二烷基苯磺酸钠降解为c 0 2 、s 0 4 2 。 和h 2 0 。 同本专利技术利用f e c l ，+ h 2 0 2 + 空气去除废水中的表面活性剂”。 s h e n gh “n 等”。1 用f e n t o n 试剂处理l l m g l l a s ，当f e s 0 4 和h 2 0 2 的投加 量分别为6 0 m g l 和9 0 m g l ，p h 为3 左右，反应5 0 m i n 后，l a s 的去除率 均达9 5 以上。 3 电化学氧化法 z o r s “等人以铂为电极，处理含l a s 的化工废水，在0 0 5 m 硫酸钠电 解质中，维持电压2 0 v ，六小时内能去除4 0 5 0 。 1 2 3 生物法 表面活性剂的生物降解机理主要是烷基链上的甲基氧化( 氧化) 、口氧 化、芳香环的氧化降解和脱磺化。直链烷基苯磺酸钠型表面活性剂可在好氧 状态下进行生物降解，其一般经历以下三步“：第一步，初级降解，包括吸 附和降解两个过程，在这一阶段，表面活性基本丧失；第二步，达到环境可 以接受程度的生物降解，降解产物不再导致污染；第三步，完全降解，其最 终产物为c 0 2 和u 2 0 等无机物质和其它代谢产物。 l a s 的降解机理有多种解释， 馓认为是在辅酶( n a d 、f a d 、c o a s m 和o z 等作用下，通过和口氧化逐级降解，最易受微生物分解的部分是碳 氢侧链，氧化使在l a s 的烷基链末端的甲基被氧化为羧基；口氧化使羧 基被氧化并从末端分解脱落两个碳原子，l a s 的烷基链经过多次国、氧 化后消失，最后苯环开环断裂氧化降解和脱磺化作用变成羧基，再进一步降 解为二氧化碳、水和硫酸盐3 】。 影响表面活性剂降解的因素很多，除自身的结构以外，还受微生物、光 源、浓度、温度、氧化剂和p h 值等诸多环境因素的影响”。l a s 的好氧生 物降解受细菌菌种来源、温度、烷基苯结构、溶解氧浓度、与其混合的阳离 子表面活性剂浓度、不溶性钙或镁盐的形成、其它有机污染物和p h 值的影 响1 。 烷基苯磺酸盐分解遵循一级反应动力学，半衰期为1 5 3 3 h “。有研究 结果表明l a s 在好氧状态下能被微生物降解，生成含5 6 个碳的直链不发泡 物质”“，且生物降解过程中没有两个或两个以上碳分子结构的有机降解产物 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 长时问存在“。一般认为l a s 可生物降解，有研究发现l a s 可被生物完全降 解，在天然水体中的半衰期大约为3 天，污水处理设施中则非常快“，曾有 报道在一些好氧污水处理设施中，l a s 降解率达9 7 9 9 ”。 降解洗涤剂的微生物中，细菌有假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱 单胞菌、产碱杆菌、微球菌和大多数固氮菌，放线菌有诺卡氏菌“。 1 2 3 1 序批式活性污泥法 郑建军等人用s b r 实验室装置分别处理低浓度( c o d c r 6 0 0 m g l ， l a s l o o m g l ) 和高浓度合成洗涤剂生产废水( c o d c 。= 6 0 0 1 0 0 0 m g l ， l a s = 1 9 0 4 4 0 m g l ) ，前者的吸附阶段大约在5 r a i n 内完成，生物降解阶段 需1 2 h 以上才可将c o d c r 和l a s 降至排放标准以下，对于后者则采取进水 4 h 、酸化水解8 h 和曝气1 2 h 的运行方式，最终l a s 可满足低于5 m g l 要求， 但c o d c ，仍高于1 0 0 m g l 。郑道敏等人5 ”使用三套s b r 反应器对合成沈涤 剂工业废水的处理参数，包括好氧、兼氧和厌氧的反应次序、各时间段分布 和进水比例等进行了研究。 1 23 2 固定化细胞技术 纪树兰等人5 ”采用海藻酸钠包埋降解l a s 的t p 1 号菌种，用正交试验 法以固定化细胞对l a s 的降解率和降解寿命为试验指标，确定了适宜的固 定化条件，并与游离细胞进行了降解效果比较，结果表明，固定化细胞对 l a s 的降解程度明显增加。李彤等人5 ”经过富集培养得到降解l a s 的细菌 菌系，在2 4 小时内可将4 0 5 0 m g l l a s 分解9 0 以上，用聚乙烯醇( p v a ) 一 硼酸化包埋该菌系得到的固定化细胞处理洗衣粉废水中的l a s ，在1 l 反应 器中的间歇式连续运行表明：p v a 小球废水( v v ) = 3 0 、进水l a s 浓度= 4 0 7 0 m g l 和h r t 一3 h 条件下，l a s 去除率可达9 0 以上。 1 23 3 生物接触氧化法 c o d c r 一 3 5 0 m g l 、l a s 一 5 0 m g l 的合成洗涤剂废水经过生物接触氧化 法处理后，出水c o d c r l o o m g l ，l a s 4 m g l ”。在生长有成熟生物膜的 填料上投加表面活性剂降解菌的二段生物接触氧化系统处理洗涤废水 ( c o d c 。为3 2 0 m g l ，l a s 为3 6 m g l ) ，l a s 去除率可由6 5 提高到8 0 以 上，c o d c 。去除率则为7 9 9 ，并且填料原有生物膜的生长状况对强化l a s 生物降解作用有影响”。 1 2 3 4 膜生物反应器( m b r ) 利用一种改进型膜生物反应器试验装置，即在m b r 内用导流板将反应 器分成生物降解区和膜滤出水区两部分，处理洗浴污水( c o d r ，为1 2 9 m g l ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 l a s 为6 4 m l ) ，出水水质较好，c o d c ， n 2 4 接种 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 比较不同培养基、相同培养时间的结果，n 2 4 接种比l 2 4 接种降解得好， n 3 6 接种比l 3 6 接种降解得好，n 4 8 接种比l 4 8 接种降解得好；再比较相 同培养基、不同培养时间的结果，n 3 6 和n 4 8 接种的l a s 培养液在摇床上 培养1 2 h 就己基本降解，而n 2 4 接种的l a s 培养液在摇床上培养2 4 h 才基 本降解，才达到了与前两者相近的降解率，初步判断肉膏蛋白胨培养基与 1 0 m g l l a s 增殖培养基相比较，以前者作为发酵培养基较为合适。 ( 2 ) 培养2 4 h 、3 6 h 、4 8 h 和6 0 h 后菌丝体和菌液浓度 按照3 2 2 中方法，经三次实验获得培养2 4 h 、3 6 h 、4 8 h 和6 0 h 的平均 菌液浓度，数据曲线见图3 - 1 。 2 1 0 一1 8 0 一 是1 5 0i 主啪 蠖9 0 蔷6 0 3 0 o 2 0 + 肉膏蛋白胨培养基o l a s 增殖培养基 p 、1 r 一 。_ _ 培养时硼( h ) 图3 一l 不商发酵配方、不同培养时 司的菌浪浓度曲线图 分析图3 - 1 中曲线走势，肉膏蛋白胨培养基的不同培养时间的菌液浓度 变化较大，从2 4 h 开始缓慢上升，培养至3 6 h 时开始比2 4 h 有较快上升，4 8 h 时到达最大。l a s 增殖培养基的整体菌液浓度低于肉膏蛋白胨配方，并且变 化幅度小，但基本态势与肉膏蛋白胨培养基相类似。 结果( 1 ) 和( 2 ) 相互验证，菌液浓度越大，则相同菌液体积中细菌量越大， 降解作用越大，因此应采用肉膏蛋白胨培养基为发酵配方并且培养时间为 4 8 h ，使菌液浓度达到最大。 ( 3 )接菌量摸索实验 洗涤废水l a s 含量为2 6 9 0 m g l ，不同发酵培养基和不同接菌量接种培 养1 8 h 后的l a s 浓度和降解率见表3 2 。由表3 - 2 数据可以看出，肉膏蛋白 胨培养液接种的降解率均高于l a s 增殖培养液接种的降解率，这也证明了 发酵培养基的选择是正确的。同时，降解率均随投菌量的加大而提高，不同 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 的是前者在几个接菌量下的降解率差异不大，分析原因是洗涤废水中i _ a s 浓度不高，接菌量在2 1 0 范围时，对于i _ a s 降解没有很大影响，可以 在这几个接菌量中任意选取。 表3 - 2 不同发酵配方、不同接菌量在洗涤废水中的降解效果 肉膏虽白培养液l a s 增聃培养液 项日鬲1 f i 百1 r i 一 f 2 墨堡登2f ! 墅攮登2( ! ! 墅鲎型)f ! 墨堡登!f ! 墨堡登)( ! ! 墨莛翌j ，鬻。 ：研z 。s“-扎s s，舶 降驴 9 0 m。： ( 4 )接菌量实验 以肉膏蛋白胨为发酵培养基，以不同接菌量接种至洗涤废水后培养 1 2 h ，所测得的l a s 浓度和计算得出的降解率见表3 3 。原水l a s 含量为 4 9 9 0 m g l 。 表3 - 3 不同接菌量在洗涤废水中的降解效果 项目 n i ( 接种2 )n 2 ( 接种4 )n 3 ( 接种6 口n 4 ( 接种8 )n 5 ( 接种1 0 ) 浓度 m g l 。1 降解率 ， 6 5 54 6 86 0 14 6 83 6 7 8 6 8 79 0 ，6 28 7 9 69 0 6 29 3 1 2 表3 3 中数据表明，降解率并未随接菌量的加大而提高，而是不规则变 化，并且不同接菌量对洗涤废水l a s 的降解影响不大，降解率均在9 0 左 右，从节约扩大培养成本角度出发，确定选择接种2 接菌量为宜。 3 4 本章小结 ( 1 ) 首先将实验室保存的l a s 降解菌纯化分离，从2 0 m g l 开始以多代 传种方法驯化l a s 降解菌，驯化至5 0 m g l 、9 0 m g l ，直至降解能力达 1 2 0 m g l ，并