微生物法处理巴豆酸生产废水的实验研究

余中山，杨 昆，乌钦夫

(湖北师范学院化学与环境工程学院，湖北 黄石 435002)

随着经济的发展，巴豆酸作为一种重要的化工原料，在化工生产中起着越来越重要的作用，但巴豆酸生产废水含有大量巴豆酸、巴豆醛、乙酸乙酯等溶解态有机物，并伴有强烈的刺激性气味，对生态环境造成严重的危害。因此，探讨巴豆酸生产废水的处理方法及工艺条件具有十分重要的意义。

有机废水是否能够直接用生物方法处理，一般通过BOD5/COD值来判断，若比值大于0.3，则认为可生化性较好。但BOD5值往往是将废水稀释了很多倍后测定的，而实际废水不可能大量稀释，所以存在较大误差；即便是很容易生化处理的有机物，也会因废水浓度过大导致生物处理无法正常进行。如，醋酸可生物降解，但因醋酸有杀菌作用，在高浓度时便无法进行生物处理。

作者在此直接针对实际巴豆酸生产废水，通过观察微生物生长情况与COD值的变化来确定废水的可生化性，然后根据巴豆酸生产废水水质特点，采用驯化后的好氧微生物进行降解处理，探讨了驯化时间对好氧微生物降解效果的影响，并对微生物降解效果的稳定性进行了研究。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

巴豆酸生产废水取自某化工厂，pH值为5～6，COD值为3000～5000 mg·L-1。

重铬酸钾、硫酸银、浓硫酸、硫酸亚铁铵、试亚铁灵指示剂、硫酸汞、沸石、填料、微生物营养液等。

小型塑料桶(3 L)、电磁式充氧设备、JH-12型COD恒温加热仪、显微镜。

1.2 方法

将好氧菌装入4只小型塑料桶中，依次编号为1#、2#、3#、4#。

1.2.1 微生物驯化

向塑料桶中加入微生物营养液的同时，持续加入待处理的巴豆酸生产废水，通过控制加入量，使微生物不断适应废水，同时大量繁殖。

驯化过程如下：第1～5 d，分别在早、中、晚3次向3#、4#桶中加入5 mL巴豆酸生产废水及适量的微生物营养液，观察微生物的生长情况；第6～8 d，分别在早、中、晚3次加入10 mL巴豆酸生产废水及适量的微生物营养液，观察微生物的生长情况；此后每天废水加入量都比前一天增加10 mL，直至每次加入量达到150 mL。3#桶用于检测降解规律，4#桶继续驯化一周(每次加废水量仍为150 mL)。

1.2.2 巴豆酸生产废水的微生物降解

在1#～4#塑料桶中分别加入适量填料及微生物营养液，开始培养，使填料挂膜[1]。其中1#桶中的微生物不经驯化，3#桶中微生物经短时间驯化，4#桶中微生物经长时间驯化。待1#、3#、4#桶中微生物生长状况良好后，分别加入巴豆酸生产废水，一定时间后测COD值，比较降解效果。

1.3 分析检测

COD的测定采用重铬酸钾法[2]。

2 结果与讨论

2.1 未驯化微生物对废水的降解效果

在1#桶中取20 mL水样，检测COD值。然后立即加入50 mL巴豆酸生产废水，分别于5 min、2 h、4 h、6 h取20 mL水样测COD值，结果见表1。

表1 未驯化微生物对废水的降解效果

由表1可知，巴豆酸生产废水经未驯化微生物降解6 h后，COD值由137.5 mg·L-1降至119.3 mg·L-1，去除率仅为13.2%。

原生动物体积较细菌大，便于观察，周围环境发生变化时，比细菌更加敏感，会很快在种群、个体形态、代谢活力上发生相应变化[3]，更能及时反映运行状态[4]。1#桶加废水前后微生物的生长情况见图1。

图1 加废水前(a)、后(b)微生物的生长情况

由图1可以看出，1#桶在加废水前(图1a)，桶中的微生物为类似纤毛类的豆形虫、漫游虫等，量多、活跃、水质清澈，说明微生物生长状况良好；加入废水后(图1b)，桶中微生物的种类和数量明显减少，活动迟钝，且生物膜松散，有脱落现象，水质浑浊。

这表明将巴豆酸生产废水直接加入桶中，桶中未经驯化的微生物不能马上适应，达不到生化降解的效果。因此，需对微生物进行驯化，使桶中的微生物能在巴豆酸生产废水中生长[5，6]。

2.2 微生物驯化

微生物在不同驯化阶段的生长情况见图2。

图2 微生物在不同驯化阶段的生长情况

由图2可以看出，驯化初期(驯化前5 d)，很多物种消失了，数量减少，也不活跃；驯化中期产生了一些纤毛类的草履虫、累枝虫、线虫等原生、后生动物；驯化后期新产生的微生物活性渐渐增强，数量渐渐增多，桶中的水质也变得清澈，说明微生物生长状况良好[2，7，8]。

2.3 驯化后微生物对废水的降解效果

从3#桶中取20 mL水样，检测COD值；再向桶中加入100 mL巴豆酸生产废水，曝气5 min，混匀，取20 mL检测COD值；然后分别于2 h、4 h、6 h取20 mL水样测COD值，结果见表2。

表2 短时间驯化后的微生物对废水的降解效果

由表2可知，巴豆酸生产废水经短时间驯化的微生物降解6 h后，COD值由456.3 mg·L-1降至108.3 mg·L-1，去除率达76.3%。

将巴豆酸生产废水投入继续驯化一周的4#桶中，测定加入废水前后的COD值，结果见表3。

表3 较长时间驯化后的微生物对废水的降解效果

由表3可知，巴豆酸生产废水经较长时间驯化的微生物降解6 h后，COD值由369.3 mg·L-1降至67.1 mg·L-1，去除率达81.8%，较3#桶的去除率有所提高。这表明驯化时间越长，COD去除率越高。

2.4 微生物降解的稳定性测定

许多废水处理实验，由于实验期太短，前期处理效果很好，但经过长期运行后，处理系统就可能失常。可能是由于废水中成分复杂，一些不可生化降解的成分会积累起来，使废水处理系统不能稳定运行。

为了考察微生物对巴豆酸生产废水的处理是否具有长期、稳定的去除效果，每周测定一次COD值(连续4周)，期间，每天于早、中、晚3次向桶中加100 mL巴豆酸生产废水，当100 mL巴豆酸生产废水入桶后，桶中水的瞬时COD浓度为300～500 mg·L-1，降解6 h后取样测COD值，结果见表4。

表4 微生物降解的稳定性

由表4可知，巴豆酸生产废水经好氧微生物降解处理4周，每周测定的COD值均稳定在30～50 mg·L-1，表明驯化后的微生物能够长期、稳定、高效地降解巴豆酸生产废水。

2.5 实际应用

鉴于厂方在实验期间已经建好了废水处理设施，遂在微生物驯化完成后投入好氧池，在一个月的复壮过程中，每天取出水口的水样测定COD值，结果见表5。

表5 实际应用出水口水质状况(5周内)

由表5可知，废水处理站运行良好，当进入废水处理站好氧池COD的量不超过2 kg·m-3·d-1时，出水口的COD值可低至100 mg·L-1以下。经过一个多月的连续运行，出水口水质的COD值稳定达到国家《污水综合排放标准》GB 8978-1996规定的一级标准，且水质清澈，好氧池中微生物生长状况良好。

3 结论

(1)驯化后的好氧微生物对巴豆酸生产废水具有显著的降解作用。当废水初始COD值小于500 mg·L-1时，直接加入驯化后的微生物降解6 h后，COD值降至30～50 mg·L-1，达到国家《污水综合排放标准》GB 8978-1996规定的一级标准。

(2)连续监测发现，驯化后的好氧微生物能实际用于巴豆酸生产废水的处理，在废水处理系统中生长良好，并能长期、稳定、高效地降解巴豆酸生产废水。

[1] 付丽丽.微生物对污水的生物处理作用[J].安徽农业科学，2010，38(13)：6785-6786.

[2] 奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测[M].北京：高等教育出版社，2007：562-564.

[3] 任南琪，马放.污染控制微生物学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002：294.

[4] 尚华.微生物在污水处理中的指示作用[J].新疆化工，2010，(1)：31-34.

[5] 周旋，刘大银，毕亚凡，等.生化法处理皂素生产废水脱除氨氮的研究[J].化学与生物工程，2005，22(9)：20-21.

[6] 王慧英，孙亚兵，冯景伟，等.低C/N比工业园区废水微生物驯化实验研究[J].化学与生物工程，2011，28(1)：73-76.

[7] 周群英，王士芬.环境工程微生物学[M].北京：高等教育出版社，2009：302-303.

[8] 高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，2007：192-193.