某企業(yè)排放的生產(chǎn)廢水中主要特征污染物為二甲基亞砜(DMSO)，廢水的可生化性較差(BOD5/COD=0.02)，用常規(guī)生物法難以直接處理。DMSO廢水的處理方法主要有化學(xué)氧化法和生化法�；瘜W(xué)氧化法處理成本較高。生化法中，高效菌在厭氧條件下降解DMSO的過程中會產(chǎn)生一定量的含硫揮發(fā)物，造成二次污染;在好氧條件下降解DMSO存在降解時間長、去除率低等問題;利用共代謝在好氧條件下降解DMSO，在添加蔗糖作為共代謝基質(zhì)的情況下，質(zhì)量濃度為400~500 mg/L的DMSO在10~12 h內(nèi)可完全降解。微生物共代謝降解DMSO的機理是共代謝基質(zhì)消耗過程中產(chǎn)生非專一性的加氧酶，使DMSO分解后被微生物作為二級基質(zhì)降解。
膜生物反應(yīng)器(MBR)具有泥水分離效果好且穩(wěn)定、水力停留時間(HRT)和固體停留時間(SRT)可完全分離、廢水處理效果好、工藝流程簡單、裝置占地面積小、控制易于實現(xiàn)自動化、出水可回用等優(yōu)點，尤其是一體式MBR工藝實現(xiàn)了有機物降解和固液分離的一體化操作，同時可省去初沉池。
本工作采用共代謝與一體式好氧MBR相結(jié)合的工藝，對DMSO廢水進行連續(xù)模試處理�？疾炝搜b置的污泥馴化效果、DMSO去除率、污泥特性、HRT和沖擊負荷對DMSO去除率的影響。
1 試驗部分
1.1 廢水水質(zhì)及試劑
廢水取自某廠生產(chǎn)廢水提升池。廢水水質(zhì)波動較大，ρ(DMSO)=112~3 069 mg/L，COD=57~358 mg/L， pH=5.6~8.5。活性污泥取自某石化公司污水處理廠生化曝氣池。磷酸銨：分析純;碳酸氫鈉、蔗糖：工業(yè)級。
1.2 裝置及運行參數(shù)
試驗裝置為模試規(guī)模，處理廢水流量5~10 L/h。高位槽φ300 mm×850 mm，聚氯乙烯;調(diào)節(jié)池745 mm×745 mm×850 mm，聚氯乙烯;MBR外殼φ400 mm×1 080 mm，不銹鋼;膜組件350mm×350 mm，3片，聚偏氟乙烯+特種納米材料。
MBR的主要運行參數(shù)：HRT=12~24 h，MLSS=5~6 g/L，pH=5.5~6.5，DO=2~4 mg/L，溫度15~35 ℃。
1.3 試驗方法
采用共代謝好氧MBR工藝，共代謝基質(zhì)為蔗糖。
將提升池中的廢水連續(xù)打入高位槽，再定量連續(xù)打入調(diào)節(jié)池，同時將磷酸銨和碳酸氫鈉定量連續(xù)加入調(diào)節(jié)池，廢水與藥劑在調(diào)節(jié)池內(nèi)通過空氣曝氣充分混合后，從下部打入MBR，同時將蔗糖定量加入MBR，經(jīng)MBR處理的廢水通過膜組件，由磁力泵從MBR上部排出，測定ρ(DMSO)，MLSS，MLVSS。不定期由MBR底部排泥口排出多余的污泥，磁力泵的運行方式為運行8 min，停止2 min。
試驗分為馴化期和正式期兩個階段。馴化期：第1天~第30天，HRT=24 h;正式期：第1天~第86天，HRT=24 h，第87天~第101天，HRT=16h，第102天~第125天，HRT=12 h。
1.4 分析方法
采用美國安捷倫公司的HP5890型氣相色譜儀測定DMSO 的質(zhì)量濃度，檢出限6 mg/L;采用日本奧林巴斯公司的CX41型顯微鏡觀測污泥的生物相。
2 結(jié)果與討論
2.1 馴化期的DMSO去除率
馴化期的DMSO去除率見圖1。由圖1可見：隨馴化時間的延長，DMSO的去除率總體呈上升趨勢;馴化第29天，DMSO去除率達98.5%，表明裝置運行29 d時MBR內(nèi)的污泥已馴化成功。
馴化29 d時，顯微鏡觀察到活性污泥中存在變形蟲、累枝蟲、足吸管蟲、楯纖蟲、轉(zhuǎn)輪蟲和線蟲等微生物。
2.2 正式期的DMSO去除率
正式期的DMSO去除率見圖2。由圖2可見：正式期第1天~第54天，由于裝置為持續(xù)高負荷DMSO進水，開始時降解DMSO的微生物數(shù)量不足，DMSO去除率較低，隨著微生物數(shù)量的不斷增加，DMSO去除率也逐漸升高;正式期第55天~第110天，MBR進水的DMSO負荷基本正常，且降解DMSO的微生物數(shù)量積累的足夠多，故DMSO去除率維持在一個較高的水平，期間有數(shù)次DMSO去除率明顯下降，是因為裝置運行過程中堿的加入量不足使MBR發(fā)生了內(nèi)酸化的現(xiàn)象，進而抑制了微生物對DMSO的降解，消除MBR內(nèi)酸化后，DMSO去除率很快恢復(fù)正常，說明MBR對短期酸化沖擊的修復(fù)作用明顯;裝置在正式期第55天~第110天運行時，去除這期間MBR內(nèi)造成的異常數(shù)據(jù)，裝置進水ρ(DMSO)=257~1 448 mg/L(平均值為718mg/L)，出水ρ(DMSO)=6~22 mg/L(平均值為7mg/L)，DMSO去除率為96.4%~99.6%(平均值為98.9%);正式期第111天~第125天，由于氣溫降低造成MBR內(nèi)溫度降低，致使微生物的活性降低，DMSO去除率降低。
2.3 污泥的性能
在模試運行期間，正式期的第53天將MBR內(nèi)的泥水混合液排出21 L，第75天和第83天各排出10L，其他時間處于不排泥狀態(tài)，MBR內(nèi)的污泥性能見表1。由表1可見，在整個MBR運行的正式期，污泥體積指數(shù)(SVI)小于100 mL/g，表明污泥的沉降性能較好;MLVSS/MLSS較高，表明污泥的活性高;隨HRT的縮短，MLVSS增加，這是因為單位時間內(nèi)去除的有機物的量有所提高。MBR內(nèi)MLSS的平均值為5.52 g/L，MLVSS的平均值為4.78 g/L。
MLVSS和MLVSS/MLSS隨運行時間的變化見圖3。由圖3可見：在馴化期內(nèi)，由于廢水中的DMSO對菌種有抑制作用，MLVSS逐漸減小;隨著活性污泥對廢水的逐漸適應(yīng)，在正式期內(nèi)MLVSS隨運行時間的延長而逐漸增大;MLVSS/MLSS也是經(jīng)過馴化期的短暫降低后，在正式期隨運行時間的延長而逐漸增大，運行到第110天時(包括30 d馴化期)基本穩(wěn)定在0.89，說明污泥活性較高。
2.4 HRT對DMSO去除效果的影響
在MBR運行的正式期，HRT對DMSO去除效果的影響見表2。
由表2可見，當(dāng)HRT為24，16，12 h時，DMSO的平均去除率均達到98.6%以上，說明HRT≥12 h時DMSO即可在MBR內(nèi)被很好地降解去除。綜合考慮，采用HRT為12 h較適宜。
2.5 DMSO高負荷狀態(tài)下的DMSO去除效果
在正式期的第11天~第54天，持續(xù)的進水DMSO高負荷對模試裝置的運行形成沖擊，當(dāng)DMSO處于高負荷狀態(tài)時DMSO的去除效果見表3。
由表3可見：DMSO處于高負荷狀態(tài)時，DMSO去除率較低;在持續(xù)DMSO高負荷時，隨蔗糖加入量的增加，DMSO去除率逐漸增加，比較終恢復(fù)到DMSO處于高負荷沖擊前時DMSO的去除效果。這是因為，蔗糖加入量增大可以產(chǎn)生更多的降解DMSO的微生物，且MBR可將產(chǎn)生的微生物截留，從而保證有足夠多的微生物用于去除DMSO。
3 結(jié)論
a)采用蔗糖作為共代謝基質(zhì)與一體式好氧MBR工藝相結(jié)合處理DMSO廢水，馴化第29天，DMSO去除率達98.5%，表明MBR內(nèi)的污泥已馴化成功。
b)在MBR運行的正式期，當(dāng)DMSO處于高負荷狀態(tài)時，DMSO去除率較低;隨蔗糖加入量的增加，DMSO去除率逐漸增加，比較終恢復(fù)到DMSO處于高負荷沖擊前時DMSO的去除效果;正常運行時，裝置進水ρ(DMSO)=257~1 448 mg/L(平均值為718 mg/L)，出水ρ(DMSO)=6~22 mg/L(平均值為7 mg/L)，DMSO去除率為96.4%~99.6%(平均值為98.9%)。
c)在MBR運行的正式期，SVI小于100，表明污泥的沉降性能較好;MLVSS/MLSS較高，表明污泥的活性高;MBR內(nèi)MLSS的平均值為5.52 g/L，MLVSS的平均值為4.78 g/L。
d) MBR適宜的HRT為12 h。
