［摘要］采用实验室筛选的高效混合酵母菌菌群构建了小型中试酵母菌生物膜反应系统。该反应系统与水解酸化和炉渣过滤装置进行工艺组合后，在现场实际废水条件下连续运行116d，在进水COD为330~1875mg/L、色度为100~500倍、SS为110~728mg/L的情况下，不需要添加额外碳源，出水COD为100~155mg/L、色度为20~40倍、SS为26~92mg/L，COD、色度、SS去除率最高分别达到91.2%、95.0%、96.4%，实现废水达标排放，与传统印染废水处理工艺相比，节约处理成本约1.09元/t。
［关键词］印染废水；酵母菌；中试；脱色
印染废水主要来源于织染物的退浆、漂白和染色工序，具有有机物浓度高、成分复杂、色度深、水质水量变化较大等特点，是国内外公认的难处理的工业废水之一〔1-3〕。据不完全统计，国内印染企业每年排放污水6.5亿t，占整个纺织工业废水排放量的80%，采用常规生物方法处理难以达到排放标准。因此通过筛选高效、广谱的染料降解微生物以提高生化处理效率成为这类废水处理的理想之路〔3〕。然而，由于筛选菌种在实际废水处理过程中的优势生长等问题难以解决，使大量的高效脱色菌种仅仅限于实验室的保藏和研究之中。混合菌群在实际废水处理中具有不怕污染、效果稳定、菌群之间存在共代谢作用而可能彻底降解染料等优点，因而具有巨大应用潜力。在以往报道的混合菌群处理印染废水的文献中，多采用混合细菌菌群〔4-5〕。
酵母菌为一类单细胞真菌，具有生长代谢速度快、耐高盐、能产生多种酶类等优点，酵母菌废水处理技术已用于多种高浓度有机废水的处理〔6-7〕。笔者对酵母菌染料降解机制和产酶方面做了大量研究，获得了几株能产生锰依赖过氧化物酶并能对多种活性染料脱色的酵母菌纯菌种和以酵母菌为主要优势菌群的高效脱色混合菌群〔8-11〕，在新乡市某织染厂污水站现场构建了酵母菌生物膜反应系统，进行小型中试印染废水处理研究。
1·材料与方法
1.1织染厂生产工艺及排污状况
该厂始建于1980年，主要从事纺织和印染生产，原材料经纱经、整经后以淀粉为浆料浆纱，经纱、纬纱经织布机织成坯布后经热水蒸煮退浆，然后用双氧水漂白，最后染色为成品。废水排放量为2000m3/d，主要来源于退浆工序排放的蒸煮废水、漂白工序排放的漂白洗涤废水及印染工序排放的印染废水。
1.2中试工艺流程
酵母菌生物膜处理系统的有效容积为80L，内装组合型填料，填充率为30%～50%；水解酸化池采用上流式水解污泥床（UHSB），有效容积为55L；炉渣过滤装置的有效容积为43L，炉渣为厂链条式锅炉日常排渣，试验污水处理量为95～104L/d，其工艺流程见图1。
1.3废水水质及相关运行参数
中试试验用水取自织染厂污水站调节池，其主要水质指标及各反应器的运行参数分别见表1和表2。
1.4检测方法
测试项目包括水温、pH、COD、BOD5、色度、SS等，测定方法均采用相应的国家标准方法〔12〕。
2·结果与分析
2.1各工艺单元对废水的处理效果
2.1.1水解酸化池对废水的处理效果
取新乡市城市污水处理厂中的活性污泥适量接种于水解酸化池中，经过半个多月的驯化后对印染废水进行连续预处理。水解酸化池对COD的去除效果不明显。运行过程中，水解酸化池的进水COD为330～1875mg/L，出水COD为265～1875mg/L，COD平均去除率仅为11.3%，而水解酸化池对色度的去除效果较为明显，见图2。
由图2可知，水解酸化池的进水色度为100～500倍，出水色度60～400倍，色度平均去除率达到39.3%，试验过程中，对水解酸化池进水和出水进行随机抽样测定BOD5变化情况，结果发现水解酸化池出水BOD5没有明显提高，说明通过这一单元对色度的去除主要是一个厌氧还原脱色的过程，废水的可生化性没有明显改变。
2.1.2酵母菌生物膜系统对废水的处理效果
酵母菌生物膜系统中接种实验室经过小试试验的高效混合酵母菌反应液，驯化半个多月后对水解酸化池出水进行连续处理。酵母菌生物膜系统进、出水COD和色度的变化及去除效果见图3、图4。
从图3、图4中可以看出，酵母菌生物膜系统对水解酸化池出水的COD和色度的去除都有明显的效果。在酵母菌生物膜系统进水COD为265～1875mg/L、色度为60～400倍的情况下，系统稳定之后，出水COD<300mg/L，COD去除率基本稳定在75%~82%，出水色度稳定在100倍，色度去除率55%~80%。
在中试研究的4个多月中，该厂使用的染料种类多次反复变化，废水颜色经历了不同深度的红、紫、蓝、绿、黑、灰等。其中生物处理难度最大的是以硫化染料和分散染料为主的废水，这两类染料多数不溶于水且染色率较低，在生产过程中有部分未溶染料随排放废水进入酵母菌生物膜系统。在以往的研究中也发现酵母菌对这两类染料的脱色以吸附脱色为主，因而对废水中有机物和色度的去除能力较弱。在对以活性大红、活性黑和活性绿等活性染料为主的废水进行处理时，酵母菌生物膜系统表现出很好的脱色和COD去除能力。
2.1.3炉渣过滤装置对酵母系统出水的处理效果
由于酵母菌生物膜系统的进水COD较高（多数>1000mg/L），出水的SS比较大，并且废水经水解酸化和酵母菌生物膜系统处理后出水COD和色度离高的水质排放标准仍有一定距离，因此在试验的最后一个月内在酵母菌生物膜系统的后面连接了炉渣过滤装置。用30L炉渣作为过滤装置对酵母生物膜系统出水连续处理10d时，炉渣过滤装置进、出水COD、色度和SS的变化见图5。
从图5中可以看出，炉渣过滤装置对酵母菌生物膜系统出水COD的去除表现出一定的效果，COD平均去除率达到45%，并且炉渣过滤装置对色度和SS的去除表现出很好的处理能力，出水清澈透明，色度最低为20倍、SS最低为26mg/L，并能维持数日，之后随着运行天数的增加出水色度和SS略有升高。由于炉渣存在周期性饱和，所以为保证出水水质，炉渣需要定期更换，在研究的处理装置中采用30L炉渣、处理水量为104L/d的情况下，更换周期为7d。
2.2酵母菌中试工艺对印染废水的处理效果
中试系统对印染废水的处理效果见表3。
从表3中可以看出，利用酵母菌生物膜系统与水解酸化和炉渣过滤装置进行工艺组合后处理实际印染废水时，COD、色度和SS的最高去除率分别可达91.2%、95.0%和96.4%，出水COD可维持在100~155mg/L，出水色度和SS分别在20~40倍和26~92mg/L，完全达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287—1992）Ⅱ级排放标准。与该厂污水站现有的水解酸化—生物接触氧化—气浮工艺相比，在以下几方面节约了处理费用：处理系统之前不需要添加额外碳源，酵母菌处理系统将废水的污染负荷大大降低，酵母菌处理之后采用炉渣过滤代替混凝气浮，最终废水的污染负荷大大降低，初步估计废水处理的运行成本为1.39元/t，比现有工艺的2.43元/t节约了1.09元/t。
3·讨论
从研究的结果看，水解酸化池经过几个月的运行有低效率的色度去除作用，但对COD和废水可生化性的改变方面没有明显效果。由于染料在厌氧状况下对染料的脱色往往会形成一些更不好降解并可能有毒性的中间产物，因此建议在今后的实际应用过程中根据情况可以去掉这一单元。
酵母菌生物膜系统对复杂多变的实际混合印染废水的处理表现出不错的效果。曾丽璇等〔13〕探讨了采用单独的生物接触氧化对COD为532mg/L、色度为512倍的印染废水的处理效果，虽然色度的去除率达到50%，但COD去除率<50%；寇晓芳等〔14〕在利用白腐真菌生物膜反应器与活性污泥联用的方法降解染料废水的试验中，在水力停留时间为72h的情况下，白腐真菌生物膜反应器对色度的去除率为60%，对COD的去除率仅为30.9%；HuifangWu等〔15〕利用ABR与生物接触氧化组合工艺处理印染废水时，原水在ABR反应器内经过多次上下折流作用后进入生物接触氧化池，两阶段总的COD去除率<65%（ABR对COD的去除率为57.2%）。在研究中，酵母菌生物膜系统在水力停留时间仅为12h的情况下获得了稳定的、高效的COD去除和脱色效果，远远高于目前该厂活性污泥处理仅有20%~30％的COD去除效果，也优于文献报道以细菌为主的反应器和白腐真菌反应器对实际废水的脱色处理效果。酵母菌系统对印染废水处理后COD和色度都显著下降，大大减轻了后续处理的负担。研究实现了筛选菌群在实际废水处理中长期开放条件下的应用。进一步通过分子生物学分析证明，系统经过几个月运行后仍然保持以酵母菌为主，并有少量丝状真菌和多种细菌存在。正是由于这几类菌群相互协同和相互制约保持了系统的高效运行和稳定，并且对变化反复的复杂废水具有很强的抗冲击能力。有关各类菌群的作用以及废水中营养成分的变化关系仍在进一步研究中。
后续的炉渣过滤装置对吸附在悬浮物上的色度、COD以及水中的SS去除效果非常明显，过滤后出水水质不仅各项主要指标降低，而且视觉效果非常好。
［参考文献］略
