1 引言
光合细菌(Photosynthetic Bacteria简称PSB)法是一种利用兼性厌氧和兼性异氧的光合细菌进行生物处理的新技术。日本自六十年代起便开展利用PSB法处理高浓度有机废水的试验研究，如食品、淀粉、皮革、水产和粪便的废水的处理。我国对PSB技术的应用研究起步较晚，但近年来在酒糟、豆制品、淀粉、粪便等有机废水的试验研究均取得一定的成绩。本试验是应用PSB法对柠檬酸废水进行处理。
2 试验条件
2．1 菌种
2.1.1 酸化菌种——自行培养驯化。
2.1.2 PSB菌种——红螺菌科的混合菌种。取自蚌埠柠檬酸厂废水排水口周围水样，经分离、筛选而得。
2.2 废水来源及水质
2.2.1 废水来源——取自蚌埠柠檬酸厂中和后滤出水。
2.2.2 水质
表1
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PH CODcr（mg∕L） CODcr（mg∕L） 残糖（%） 色度（倍）
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6 25000-30000 14000-17000 1.5-2.0 1400
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2.3 试验装置
集水槽、酸化槽、PSB槽、沉淀槽和菌种培养槽均选用透光聚氯乙烯材料制成。PSB槽、菌种培养槽设有曝气系统。菌种培养槽设有光照系统。
2.4 分析方法
CODcr：采用Smart比色仪测定(重铬酸钾法)
BOD5：20℃恒温培养5日，测定消耗的溶解氧
TVA：蒸馏法测定
PH：DHA3000PH计
3 试验部分
3.1酸化试验
两只容器中加入4L柠檬酸废水和1L酸化菌种液，分别充氧和不充氧，(同时做空白试验对照)然后每隔6小时测定总挥发酸(TVA)。
3.2 好氧和厌氧PSB试验
以培养液为基质，加入PSB菌液，分别在好氧黑暗和厌氧光照条件下培养，相同时间段测菌体得率。
3.3 不同停留时间PSB试验
四只容器加入相同量酸化废水和PSB菌液，取停留时间分别为24h、48h、72h、96h，测定COD去除率。
3.4 酸化——PSB动态试验
根据有机废水自然净化的生态过程，根据酸化、PSB试验数据，设计了如下动态试验流程。
3.4.1 流程说明
柠檬酸废水首先进入集水槽，稳定水质水量，再入酸化槽，经过24h酸化处理后，废水的挥发酸含量增高，然后调节PH至6.5-7.0后通过PSBⅠ、Ⅱ、Ⅲ槽生化处理，PSBⅢ槽出水部分回流到菌种培养槽，经培养活化后返送PSBⅠ槽再循环，PSBⅢ槽其余出水入沉淀槽，沉淀后上清液排出，槽底菌体污泥可作饲料添加剂。
3.4.2 工艺流程图
柠檬酸废水→ 集水槽→ 酸化槽→ PSBⅠ槽 → PSBⅡ槽→ PSBⅢ槽→ 沉淀槽→ 出水
↑
—————菌种培养槽 ← 菌种污泥→ 作饲料
4 试验结果
4．1酸化试验
利用PSB处理柠檬酸废水，先要在处理前对废水进行酸化预处理，将大分子物质分解为小分子物质，如单扩，低级脂肪酸和氨基酸等，为PSB生化繁殖提供合适的营养基质，使其能更有效的去除COD、BOD。
酸化试验目的在于确定酸化段最佳条件，试验结果见表2。从表2可知，在HRT=24h条件下，充氧和不充氧二个酸化阶段过程都有很高的TVA产率，仅在产酸速率上稍有差异，这可能因为O2的存在，某种程度抑制了酸化菌的产酸速度。
表2 30±2℃
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HRT 8h 16h 24h 32h
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TVA（充氧） 480mg∕L 1040mg∕L 1390mg∕L 1620mg∕L
TVA（不充氧） 610mg∕L 1150mg∕L 1490mg∕L 1580mg∕L
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4.2 不同停留时间PSB试验
PSB同化高浓度有机废水需要足够的反应时间，为确保PSB处理系统对CODcr的去除效果，设计了不同停留时间的试验，结果如表3。从该表可以看出：在不同的停留时间内，PSB对有机物的氧化分解能力不同，在最初的72h内，CODcr去除率随停留时间而迅速增加，达85.2％，进一步延长停留时间，CODcr去除率增加得十分缓慢，延长到96h，仅为89.1％，所以在此工艺条件下，停留时间以72h为佳。
表3 28±2℃
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HRT 24h 48h 72h 96h 120h
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CODcr去除率 31.8％ 52.2％ 85.2％ 89.1％ 90.6％
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4.3 好氧和厌氧PSB试验
因光合菌均为兼性菌，它们能在好氧黑暗厌氧光照条件下分别以好氧异养和光能异养两种不同代谢方式生活。在废水处理体系中，哪种方式更有效、更方便，必须从光合菌生长动力学的角度和有关实验参数来确定。从表4可知，培养72h，好氧黑暗条件下PSB生长速度远远高于厌氧光照条件下的生长速度。如果实用的PSB槽不设人工照明，槽深维持一定高度，再加上菌体本身遮光效应的影响，废水内部实际处于黑暗状态。所以考虑PSB在好氧黑暗条件下进行反应具有实际意义。
表4 HRT=72h 30±2℃
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试验条件 好氧黑暗 厌氧光明
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菌体得率(mg∕100ml) 104 64
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4.4 酸化一PSB动态试验
由于柠檬酸废水中固体物含量较少，可以直接进入酸化段，酸化后废水中的小分子化合物是光合菌极好的碳源，因此有机物染物去除率较高。试验结果表5表明，废水经过该系统二级处理后，COD总去除率94％，BOD总去除率95％。
表5 HRT=4d 30±2℃ 容积负荷1.5-2.0g BOD∕L•d
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CODcr（mg∕L） BOD（mg∕L） TVA PH
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进水 24060 19600 280 6.0
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酸化段出水 20600 18300 1490 5.7
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PSB出水 1480 955 290 6.8
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5 结语
5.1 PSB法处理柠檬酸废水负荷较高，效果较好，废水可不经稀释直接进行PSB处理。
5.2 PSB污泥营养丰富，含蛋白和多种维生素，可作为蛋白饲料开发利用。
5.3 PSB法使用的菌种为兼性菌，生长速度较慢，废水在系统中停留时间较长，一般需3-4天，而且如何保持PSB反应槽内PSB的优势未能得以解决。本试验采用PSB返送回流厌氧光照培养。
5.4 处理出水浓度还很高，需要后接好氧生物法才能达标排放。
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