煤氣化過程會(huì)產(chǎn)生大量含酚類、多環(huán)芳烴、硫化物、氰化物、礦物油等物質(zhì)的廢水，是典型的有毒有害、難處理的工業(yè)廢水。利用微生物、生化法處理污水是污水處理中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。魯奇氣化廢水成分復(fù)雜，又含有對(duì)微生物有毒有害的酚、礦物油、氰化物等有機(jī)物，利用生化法處理廢水時(shí)，微生物培養(yǎng)非常困難，特別是生化系統(tǒng)起始階段的微生物培養(yǎng)。目前國(guó)內(nèi)生化技術(shù)處理魯奇氣化廢水，多采用稀釋法，低濃度起始，梯度式馴養(yǎng)，起始時(shí)間長(zhǎng)，處理效率低。因此提高生化處理的效率，解決微生物對(duì)煤氣化廢水的適應(yīng)性是當(dāng)前魯奇氣化廢水生化處理的關(guān)鍵。
HWO生化處理技術(shù)是源自日本的一種生化處理新技術(shù)。該技術(shù)采用高活性微生物、微生物活化劑和微生物活化技術(shù)，利用廣譜型微生物菌種，通過篩選、活化、馴養(yǎng)、增殖，現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)出生存能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、處理效率高的優(yōu)勢(shì)微生物菌群，能提高微生物對(duì)有毒有害環(huán)境的適應(yīng)性，從而提高微生物對(duì)難處理有機(jī)物的降解效率。因?yàn)?/span>HWO生化技術(shù)能夠有效地解決污水生化處理過程中的諸多難題，新疆凱旋新世紀(jì)環(huán)�？萍加邢薰緡L試?yán)?/span>HWO生化技術(shù)處理魯奇氣化廢水，考察了生化起始階段微生物相的變動(dòng)情況，以便更好地掌握魯奇氣化廢水生化處理的關(guān)鍵控制點(diǎn)。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1 工藝及設(shè)備
生化工藝為厭氧+好氧1+好氧2+好氧3，厭氧段的容積為16L，其余工段的容積均為6L。設(shè)計(jì)各裝置處理水停留時(shí)間：厭氧處理為2.5d，其余各池停留時(shí)間約為1d。
厭氧工藝設(shè)備為2個(gè)獨(dú)立的有機(jī)玻璃圓柱狀容器，容積分別為12L和4L，在大容器中填充1.6L的HWO專用填料，填料只在其內(nèi)部循環(huán)。2個(gè)容器上部有管道連接，底部采用循環(huán)泵循環(huán)連接，容器密閉，盡量避免與空氣接觸，容器上部設(shè)計(jì)有進(jìn)料口、采樣口，下部設(shè)有排泥口。
好氧工藝設(shè)備有效容積為6L的敞口方罐，其內(nèi)填充0.6L的HWO專用填料，罐底部有曝氣盤，攪拌器由頂部插入攪拌。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
設(shè)定好氧第3池（生化處理最后一池）連續(xù)進(jìn)水15d，同時(shí)CODcr的降解率達(dá)到70%以上時(shí)，為起始階段完成。
實(shí)驗(yàn)采用河南義馬氣化廠魯奇煤氣化廢水為研究對(duì)象，起始階段廢水水質(zhì)為（實(shí)時(shí)取樣，密閉封存）：CODcr為5581mg/L，總酚質(zhì)量濃度為856mg/L，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度為151mg/L，礦物類油質(zhì)量濃度為200mg/L。
起始條件：取原水16L注入?yún)捬跹b置，再添加HWO厭氧微生物菌種48g，活化劑16mL，HWO填料1.6L，調(diào)整pH值至8.5，內(nèi)循環(huán)2d后開始連續(xù)進(jìn)水推流，推流量為6.3L/d，每5d補(bǔ)充添加16g的厭氧微生物菌種。厭氧裝置溫度控制在33℃~37℃。檢測(cè)ORP（氧化還原電位）值在-400~-480。
好氧段各池在推流水量至處理裝置水池一半時(shí)，按好氧池有效池容含水量的1‰，添加6gHWO好氧微生物菌種，并且每3d補(bǔ)充添加3g的HWO好氧微生物菌種。好氧裝置在常溫下運(yùn)行。
實(shí)驗(yàn)條件下檢測(cè)進(jìn)、出水的CODcr值、ORP值以及pH值、DO值；實(shí)驗(yàn)采用江西鳳凰BMC500系列生物顯微鏡鏡檢微生物相。
2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 厭氧處理起始階段生物相變化
HWO技術(shù)條件下，高濃度魯奇氣化廢水在厭氧工段接種HWO厭氧微生物菌種后，厭氧處理起始階段生物相變化情況見圖1。由圖1（a）可知，起始24h即可觀察到大量以桿狀微生物為主的微生物群落活動(dòng)，且微生物繁殖很快，72h后觀察到微生物數(shù)量大幅增加，主要還是以桿狀微生物為主，但已能觀察到有球狀以及其他性狀的微生物少量發(fā)生，見圖1（b）。厭氧處理的第10d微生物的構(gòu)成和種類發(fā)生很大變化，不僅有桿狀微生物，還有念珠狀、球狀等多種微生物大量存在，見圖1（c），到第15d時(shí)，上述變化更為明顯，見圖1（d）。
2.2 好氧處理微生物相變化
原水經(jīng)過厭氧處理后，推流進(jìn)入好氧裝置，開始好氧處理。好氧處理階段生物相變化情況（放大640倍）見圖2。由圖2可知，好氧處理初期有相當(dāng)數(shù)量的桿狀、球狀、念珠狀等多種形態(tài)的微生物活動(dòng)和繁殖。與厭氧處理起始階段以桿狀微生物為主的發(fā)展方式不同的是，好氧處理起始階段的微生物種類更為復(fù)雜（見圖2（a）），活性也不盡相同。隨著時(shí)間的推移，大型的原生動(dòng)物種類和數(shù)量都變多，特別是以殼蟲類、游泳型纖毛蟲、固著型纖毛蟲類、鞭毛蟲等原生動(dòng)物為多見，也有其他尚不能辨識(shí)的多種環(huán)境微生物出現(xiàn)。從構(gòu)成上來看，起始時(shí)水體內(nèi)細(xì)小的微生物數(shù)量較多，殼蟲類和纖毛蟲類的微生物很明顯。特別是殼蟲類的微生物，在整個(gè)好氧起始階段都可以看到。隨著時(shí)間的推移，水體里的微生物數(shù)量變少，填料中的微生物增多，組成也相對(duì)復(fù)雜，微生物的構(gòu)成相對(duì)成熟。
2.3 起始期間COD及主要污染物變化
起始階段結(jié)束后（好氧第三池進(jìn)水第15d，開始進(jìn)水后的第22d），對(duì)處理后出水的分析顯示，廢水中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度降至0.124mg/L，總酚質(zhì)量濃度降至78mg/L，礦物油質(zhì)量濃度降至3.48mg/L，處理出水的CODcr降至760mg/L，COD的降解率已經(jīng)超過85%。
3、結(jié)果分析
3.1 起始階段微生物存活早，繁殖速度快
廢水中微生物存活早、繁殖速度快是HWO生化技術(shù)處理魯奇氣化廢水的一大特點(diǎn)。經(jīng)酚氨回收后的魯奇氣化廢水中，一般都含有質(zhì)量濃度300mg/L以上的酚和100mg/L以上的礦物油以及其他一些對(duì)微生物有毒有害的物質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，一般條件下微生物生存下來均需要較長(zhǎng)時(shí)間，特別是厭氧微生物，培養(yǎng)起來需要數(shù)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。微生物生存環(huán)境差是煤氣化廢水生化難處理的主要原因。實(shí)驗(yàn)中顯微鏡照片顯示，HWO生化技術(shù)條件下的厭氧微生物能夠克服高濃度酚和油的影響，24h內(nèi)很快就適應(yīng)了煤氣化廢水的惡劣環(huán)境，并快速增殖（見圖1（a））。微生物生存能力的這種變化，應(yīng)該是HWO生化技術(shù)中的微生物菌種和微生物活化劑以及活化方法起了決定性的作用。微生物能夠存活并快速繁殖是生化法處理魯奇氣化廢水的最重要因素，將是提高魯奇氣化廢水生化處理能力的關(guān)鍵。
3.2 微生物種群復(fù)雜
好氧處理起始階段就可觀察到多種微生物，說明在HWO生化工藝條件下，可以有多種微生物適應(yīng)魯奇氣化廢水的生存環(huán)境，或者說有多種微生物菌群能夠適應(yīng)煤氣化廢水的惡劣環(huán)境（見圖2）。觀察還發(fā)現(xiàn)，微生物菌群結(jié)構(gòu)隨著發(fā)生時(shí)間的變化而變化。厭氧狀態(tài)的微生物是比較單一的桿狀微生物，先發(fā)生，在先發(fā)生的微生物大量繁殖過程中，其他微生物得以發(fā)生并快速繁殖，然后不同微生物之間達(dá)到平衡，形成一個(gè)最適應(yīng)煤氣化廢水生存環(huán)境的優(yōu)勢(shì)微生物菌群。這個(gè)優(yōu)勢(shì)微生物菌群的生存和發(fā)展，與初始微生物的生存能力以及由初始微生物造成的煤氣化廢水成分的變化有關(guān)系。
圖2顯示，好氧微生物也有類似厭氧微生物發(fā)展同樣的表現(xiàn)。HWO生化技術(shù)處理魯奇氣化廢水時(shí)，在好氧起始階段，微生物的種群短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了很大的變化。起始初期就觀察到有大量的微生物出現(xiàn)（見圖2（a）），其后微生物大量繁殖，第5d就記錄到了原生動(dòng)物出現(xiàn)，起始結(jié)束時(shí)原生動(dòng)物種類也非常豐富（見圖2（c）、（d）），處理水中出現(xiàn)了種類豐富的各種原生動(dòng)物群體，說明此時(shí)的處理水質(zhì)已趨于穩(wěn)定。原生動(dòng)物最早能觀察到的是殼蟲類和游泳型纖毛蟲類原生動(dòng)物，其次是蓋蟲類等其他類型的原生動(dòng)物。含有豐富原生動(dòng)物的水體，特別是蓋蟲類等指示性原生動(dòng)物的出現(xiàn)，說明處理的煤氣化廢水已經(jīng)基本脫離了有毒有害的環(huán)境，水質(zhì)已經(jīng)大幅度變好。
3.3 魯奇氣化廢水處理可在高濃度條件下起始
實(shí)驗(yàn)的顯微鏡照片顯示，HWO生化技術(shù)處理高濃度魯奇氣化廢水時(shí)，起始階段的微生物發(fā)生、發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好，數(shù)量大，種群結(jié)構(gòu)豐富，活性高。與現(xiàn)有生化技術(shù)處理魯奇氣化廢水起始時(shí)原水需要稀釋到較低濃度，起始時(shí)間長(zhǎng)（需要數(shù)個(gè)月），有害物質(zhì)及COD的去除效率低相比，形成很大的反差。說明HWO生化技術(shù)能夠解決微生物在高COD、高含酚、含油、含多種有害有機(jī)物的煤氣化廢水的惡劣環(huán)境中生存的問題。從觀察到的現(xiàn)象來看，桿菌類微生物是魯奇氣化廢水厭氧生化處理段的標(biāo)志性微生物，它對(duì)魯奇煤氣化廢水的惡劣環(huán)境的耐受性很強(qiáng)，它的生存為其他微生物和形成優(yōu)勢(shì)微生物菌群打下了基礎(chǔ)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)起始階段魯奇氣化廢水水質(zhì)的變動(dòng)情況，好氧段只經(jīng)過15d，酚和礦物油就都降解到很低的水平，COD也降解到760mg/L，說明對(duì)于魯奇氣化廢水，生化處理最難的起始階段已經(jīng)可以平穩(wěn)起始，隨著微生物馴養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物馴養(yǎng)水平的不斷提高，可以期待利用HWO生化技術(shù)處理魯奇氣化廢水取得更好的效果。
4、結(jié)語
HWO生化處理技術(shù)有效地提高了魯奇氣化廢水中微生物的生存效率和生化處理的效率。從厭氧和好氧條件下起始階段的微生物照片來看，HWO生化條件下接種的微生物存活早、繁殖速度快、種群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在高濃度條件下，能夠快速起始，對(duì)于提高魯奇氣化廢水生化處理效果，開發(fā)魯奇氣化廢水生化處理新工藝，從根本上處理好煤氣化廢水很有意義。
在魯奇氣化廢水好氧處理的過程中，殼蟲屬微生物的出現(xiàn)時(shí)間早，整個(gè)起始期都能觀察到，殼蟲屬微生物在好氧處理起始階段非常明顯的存在表示了何種意義，尚不十分清楚，需要更深入研究。（來源：新疆凱旋新世紀(jì)環(huán)�？萍加邢薰荆�
