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针对石化废水处理工艺存在处理效率低、费用高等问题,本文将特效菌株Fhhh(由原生质体融合技术构建而成)应用于对苯二甲酸(TA)废水处理工艺中,并在现场工程中,从基因、生态及工艺三个方面调控TA废水处理系统。同时,结合环境生物信息技术,编制废水生物处理优化软件,调控TA废水处理系统,降低运行成本.
以废水处理活性污泥法工艺为基础编制了环境生物技术软件(Ebis),Ebis软件共涉及到工艺运行、效益分析等8类共48个参数,同时包括最小反应器体积优化计算、数据有效性筛选、二沉池体积计算、曝气量计算及效益分析等5类共29个数学模型。设计了Ebis软件的编制策略,运用Visual Basic 6.0软件进行编程,Ebis程序语言共包括6个模块,共665条语句。Ebis操作界面友好,可以在较低的计算机硬件环境下运行,软件大小仅2.67 M。
跟踪分析了Ebis优化运算的动态过程,并通过改变参数输入值,对软件的各项输出值进行校验,结果发现输出值随输入参数改变的变化趋势符合活性污泥处理系统工艺运行规律。采用国内外相关报道数据验证Ebis合理性,结果表明,软件优化计算获得的绝大部分数据与报道数据有较高的吻合度,其中目标函数Vmin的Ebis优化计算值与文献报道值的误差范围为4.4%—8.6%。比较分析了TA废水处理现场工程的实际实验数据与Ebis优化计算数据,结果表明:在16对输出数据中,有11对数据误差低于10%,有4对数据误差范围处于10%-17%之间。优化计算获得的最小反应器体积应为9.21 m3,仅比实际实验值低6.40%。
特效菌株Fhhh经发酵后,投入到TA废水处理现场工程曝气池中(有效体积为9.84m3),共运行了480 d。现场工程经过基因表达、营养条件和工艺运行3项优化与调控后,最优化水平的COD去除率达到97%以上,曝气池容积负荷为2.53 gCOD L-1 d-1,污泥负荷率为1.35 gcoD gSS-1 d-1,出水COD为86 mg L-1。与国内外近期的有关报道微生物相比,Fhhh具有明显的菌种优势,处理每吨TA废水的电耗与原处理系统相比,降低了80%以上.优化调控现场工程曝气池中4种元素(Mn、Zn、Cu和Se)浓度后,锰过氧化物酶(MnP)表达活性提高了6倍以上。总有机炭(TOC)和COD去除率和比降解率与MnP酶活有显著正相关性(P<0.01)。同时,TA废水中的主要苯环污染物(对苯二甲酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸、4-羟基苯甲醛)去除率和比降解率与MnP表达也具有显著褶关性(P<0.01或0.05),现场工程中主要苯环污染物的去除率均达88.8%以上。低浓度水平的氮、磷有利于MnP酶的高效表达,当COD:TN:TP比值调控为100:1.16:0.22时,现场工程处理出水的水质最好,其中悬浮生物量为1.94 g L-1,污泥体积指数SVI降低到136 ml g-1以下。
应用环境生物技术信息软件Ebis,针对原TA废水处理系统与工程菌Fhhh的4个优化阶段的处理系统进行了经济效益分析。当进水流量均为10,000 m3 d-1时,Fhhh处理TA废水现场工程所需最小反应器体积为6,529 m3,最小二沉池面积为553 m2,处理电费为0.88 CNY m-3,曝气池和二沉池的建设费用为619万元,与土著菌YZ1相比,Fhhh在TA废水处理方面具有明显的经济效益优势。