关于MBBR对制药废水中SMP的去除研究

　　(DOM)的主要成分，由多糖、蛋白质、腐植酸以及富里酸的物质复合而成，是废水深度处理的主要污染物质，直接影响到废水处理效率以及出水水质。从生物学的角度来讲，SMP 是由微生物通过从外源底物获得电子或碳源，经新陈代谢而最终形成的微生物聚合体，具有成分复杂、分子量分布范围广、可生化性差以及重金属螯合性性强等显著特点;从组成成分的角度来讲，Namkung 等将该类物质划分为与基质利用相关型产物(英文简称UAP)、与生物生长相关型产物(英文简称BAP)两类，具体SMP 的形成过程。
　　MBBR，移动床生物膜反应器，是一种新型复合生物膜反应器，最初由挪威Kaldnes Mijecpteknogi 公司与SINTEF 研究机构于1988年联合开发而成，其基本原理是向MBBR 反应器中投加比重接近于水的悬浮填料，并人工创造出有利于好氧、厌氧以及兼性微生物生长的温度、pH、溶解氧以及无机营养，并配以适宜的水力停留时间，利用附着有大量生物膜的悬浮填料在混合液内的自由移动，使得生物膜与污水的有效接触，经过吸附、氧化多重作用，最终实现对污水的净化处理。MBBR 在继承了传统生物膜反应器耐冲击负荷强、污泥龄长以及剩余污泥量少等优点的同时;兼具有传统活性污泥法处理效果的高效性、运行模式的灵活性等特点;此外，MBBR 还克服了固定床生物膜反应器在技术问题上存在的需定期进行冲洗、反冲洗以及更换曝气器的弊端，在生活污水、工业废水以及垃圾渗滤液治理方面均取得了较好的处理效果。
　　国内外有关传统污泥法以及膜生物反应器应用于废水中SMP的治理研究较多，而将MBBR 应用于对废水中SMP 的治理研究却较少，尤其是将MBBR 应用于对制药废水中SMP 的治理研究更有是少之又少。为了了解制药废水中SMP 的相关特性以及MBBR 对药废水中SMP 的处理效果，本试验确定以某制药废水的二级生化出水为研究对象，通过对MBBR 进出水中SMP 的浓度变化(以蛋白质与多糖的浓度和进行表征)的考察，来研究 MBBR 对制药废水中SMP 的处理效果，并对MBBR 最佳运行参数进行了探讨，以期为MBBR 处理制药废水中SMP 的优化运行提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验装置
　　本试验装置材质为有机玻璃，呈圆柱体结构：直径D 为15cm，高度H 为75cm，有效容积约10L。该装置配有取样口两个，进水口、出水口各一个，采取蠕动泵加压及调频供水，出水采取溢流泄水的方式。
　　1.2 检测方法
　　本试验所采用的水质检测方法均参照《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的标准方法。
　　2 结果与讨论
　　2.1 温度对MSP去除效果的影响
　　为了考察温度t 对MBBR 去除制药废水中SMP 的影响，本试验的开展划分为四个阶段进行：在试验开始的前10 天，即试验的调整期，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除率在10 30%范围内，SMP 的去除效果波动较大，这是由在调整期，MBBR 中仅有较少的微生物量，微生物细胞数目不增加或增加速度非常缓慢，同时在该阶段微生物对外界条件的突然变化非常敏感等原因造成的;在试验的10 20 天，通过水浴装置将试验反应温度控制在了10 20 范围内，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除率为20 25%，SMP的去除效果较差，这是因为较低的制药废水温度限制了微生物细胞内代谢酶的活性，微生物的生化反应速率降低，不利于SMP 的降解;在试验的20 30 天，水浴温度上升到20 30 范围内，微生物细胞内酶的活性提高，细胞膜的流动性加大，微生物代谢旺盛，有利于对SMP 的吸收降解，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除效果有了较大的提高，SMP 的去除率达到了60 65%;在试验的30 40 天，水浴温度继续上升到了30 40 范围内，微生物细胞内的重要组成物质(蛋白质、核酸等)发生了不可逆性的破坏，制药废水温度超过了微生物的最适温度，导致了微生物的裂解以及内源呼吸速率的加大，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除效果明显下降，SMP 的去除率仅为25 30%;综上所述，为了实现MBBR 对于制药废水中SMP的有效去除，建议将制药废水温度控制在20 30 范围内。
　　2.2 pH 值对SMP 去除效果的影响
　　为了考察pH 值对MBBR 去除制药废水中SMP 的影响，本试验的开展划分为四个阶段进行：在试验开始的前10 天，即试验的调整期，MBBR 对于制药废水中SMP 的率在15 30%范围内，SMP 的去除效果波动较大，这是因为MBBR 中微生物需要对制药废水的水环境有一个适应期;在试验的10 20 天，通过缓冲溶液将制药废水的pH 值控制在了4 6 范围内，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除率为20~30%，SMP的去除效果差，这是因为较低的制药废水pH值，一方面限制了微生物细胞内代谢酶的活性以及细胞膜的渗透性，从微生物代谢方面限制了MBBR 对制药废水中SMP的去除，另一方面，较低的pH 值限制了MBBR 中菌胶团的生长，原生动物大部分消失，而丝状菌等真菌类微生物大量繁殖，严重影响了MBBR 的泥水分离以及出水水质[6];在试验的20 30 天，通过缓冲溶液将pH 值调整到6 8 范围内，微生物细胞内酶的活性提高，细胞膜的渗透性加大，微生物代谢旺盛，有利于对SMP 的吸收降解，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除效果有了较大的提高，SMP 的去除率达到了65 70%;在试验的30 40 天，继续调整制药废水pH值到8 10 范围内，制药废水pH 值超过了微生物的最适pH 值，微生物细胞内的代谢酶的活性以及细胞膜的渗透性显著下降，制药废水中原生动物的活性受到抑制，菌胶团解体，严重影响了MBBR 对于制药废水中SMP 的去除效果，SMP 的去除率仅为20 30%;综上所述，为了实现MBBR 对于制药废水中SMP 的有效去除，建议将制药废水pH 值控制在6 8 范围内。
　　2.3 溶解氧Do 对SMP 去除效果的影响
　　为了考察溶解氧Do 对MBBR 去除制药废水中SMP 的影响，本试验的开展划分为四个阶段进行：在试验开始的前10 天，即试验的调整期，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除率在15 30%范围内，SMP 的去除效果波动较大，这是因为在适应期，MBBR 中微生物需要对制药废水的水质变动非常敏感;在试验的10 20 天，通过气体流量计将制药废水的溶解氧Do 控制在了2 4mg/L 范围内，MBBR 对于制药废水中SMP 的去除率约为20 40%，SMP 的去除效果较差，这是因为较低的溶解氧Do 降低了制药废水中微生物的生长速率，延长了MBBR 的挂膜时间，与此同时，较低的溶解氧Do 促进了丝状菌的大量繁殖，这些丝状菌附着在悬浮填料的表面，进一步降低了MBBR 对制药废水中SMP 的去除效果;在试验的20 30 天，将溶解氧Do 的浓度调整到4 6mg/L 范围内，制药废水曝气强度适中，能够满足挂膜微生物的生长规律以及生活习性，MBBR 中生物膜结构正常、污泥絮凝沉降性能良好，与此同时，适度的曝气强度又为制药废水提供了一个良好的紊流条件，有利于制药废水中SMP、挂膜微生物以及溶解氧Do 的充分接触，进一步提高了MBBR 对制药废水中SMP 的去除效果，SMP 的去除率高达75 80%;在试验的30 40 天，继续调整制药废水的溶解氧Do 浓度到6 8mg/L 范围内，制药废水溶解氧Do 超过了微生物的最适浓度，MBBR中水流速度增大、填料间碰撞作用加强，使得生物膜与填料间的附着力减弱，降低了MBBR 对制药废水中SMP 的去除效果，SMP 的去除率仅为20 30%;综上所述，为了实现MBBR 对于制药废水中SMP 的有效去除，建议将制药废水溶解氧Do 浓度控制在4~6mg/L范围内。