純水設備保養(yǎng)詳解：高濃度有機廢水的特點及危害
目前，高濃度有機廢水處置方法分為生物處置技術、純水設備保養(yǎng)物理處置技術、化學處置技術和物理化學處置技術四種。其中生物處置技術是利用微生物降解廢水中的污染物質作為自身的營養(yǎng)和能源.同時使廢水得到凈化的方法，由于其符合可持續(xù)發(fā)展的思想.近幾年來在中具有極其重要的地位。
高濃度有機廢水的特點及危害
高濃度有機廢水主要具有以下特點：1有機物濃度高。其COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高達幾萬至幾十萬mg/LBOD較低，很多廢水可生化性較差;2成分復雜。往往含有生產原料、副反應產物和多種無機鹽，廢水中還多含有重金屬和有毒有機物;3色度高，有異味。有些廢水散發(fā)出刺鼻的惡臭。給周圍環(huán)境造成不良影響;4酸，堿、鹽類眾多.往往具有強酸或強堿性。由于生物降解作用，高濃度有機廢水會使受納水體缺氧，多數水生物將死亡，惡化水質和環(huán)境，不但使水體失去使用價值，更嚴重影響水體附近人民的正常生活。同時高濃度有機廢水中含有大量有毒有機物，會在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、貯存，最后進入人體，危害人體健康。
生物處置技術
按參與作用的微生物種類和供氧情況，生物處置技術可分為好氧生物法、厭氧生物法及介于兩者之間的水解酸化法三大類。由于其經濟可行、無二次污染，純水設備保養(yǎng)且微生物具有較強的適應性和可變異性等特點，因此發(fā)展迅速并成為處置高濃度有機廢水較為理想的方法。
1好氧生物法
好氧生物法是指異養(yǎng)型好氧微生物在有氧情況下，以有機物等作為電子供體和游離態(tài)的氧作為電子受體使水中有機物氧化，從而降低有機物含量的技術，可以分為活性污泥法和生物膜法兩大類。由于其操作簡單、出水效果好等特點一般用于處置低濃度有機廢水。近年來研制出一些高效的好氧生物處置工藝可用于處置高濃度有機廢水，如序批式活性污泥法(SBR深井曝氣法(DSP好氧生物流化床(ABFB和生物降解反應器系統(tǒng)(RBS等。
SBR一種間歇式(或半連續(xù))運行的廢水生物處置技術。該工藝應用于鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司工業(yè)生產一年來。各項出水指標都達到較好的水平，無論在技術上還是工程上均是可行的其缺點是容易發(fā)生污泥膨脹現象.從而導致出水水質變差。DSP利用深井中的靜水壓力把氧的轉移率從激進曝氣法的5%~15%提高到60%~90%該技術具有動力效率高、產泥量少、占地面積小等優(yōu)點，但其應用受地質條件的影響。目前已廣泛應用于現代化學合成工業(yè)的高濃度有機廢水的治理。曾明等4采用高效曝氣生物濾池工藝處置氮肥工業(yè)終端廢水，出水CODBOD5分別為81158mg/L和8~15mg/LABFB特點是反應器內填料的外表積大，生物膜量可達10-40g/L因此該工藝具有效能高、占地少、投資省等優(yōu)點。由于要使填料流化，必需進行出水循環(huán)，并堅持反應器內具有一定的流速，從而增加了運行的復雜性。目前國內利用ABFB處置高濃度有機廢水尚處于室驗階段.工程應用并不多。RBS國從日本引進的一項處置高濃度有機廢水的生物處置技術，屬于活性污泥法的一種。該技術利用一種高活性兼性土壤菌的生物化學作用來凈化污水，可處理BOD51000一15000mg/L以上的廢水，不但對BOD5CODcrss磷、氟氮的去除率高于激進活性污泥法.而且具有操作簡便、占地面積小、抗沖擊負荷能力強的特點。該技術在處置豬場廢水方面，已取得了很好的效果。特定條件下，如場地面積小，可考慮應用DSP法：如某些含有抑制厭氧菌物質的廢水，可采用其他高教好氧處理裝置。
2厭氧生物法
厭氧生物法是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌將有機物降解為CH4CO2等的一種生物處置法。其與妤氧處置相比有以下優(yōu)點：不需充氧、能耗低、污泥量小和所需氨磷元素少，因而運行費用低.并且甲烷是一種有用的終產物。其缺點是反應器污泥增長慢、啟動時間長、單一的厭氧處置后出水水質一般不能達到排放規(guī)范。一般認為，當原污水CODcr1000mg/L時，厭氧與好氧生物處置技術費用相當;當污水中CODcr達到4000mg/L時，采用厭氧處置就會有能量剩余，而且當采用高效厭氧反應器時，COD容積負荷可高達15~100kg//m3.d所以說，厭氧法是處置高濃度有機廢水的一種切實有效的方法。厭氧生物法已有100多年歷史，其發(fā)展經歷了3個階段.下面主要介紹第二和第三代厭氧處理技術。
a第二代厭氧處理技術
以激進厭氧消化池為代表的早期厭氧消化工藝被稱為第一代厭氧消化工藝。隨著生物發(fā)酵工程中固定化技術的發(fā)展，20世紀70年代末人們勝利地開發(fā)出以厭氧接觸法(ACP厭氧濾池(AF厭氧污泥床反應器(uA SB等為代表的第二代厭氧處理技術。
1955年，Soefer等提出了ACP標志著現代廢水厭氧處理工藝的誕生。ACP能適應高ss有機廢水的處置，可允許進水ss≥50g/LCOD容積負荷3-5kg/m3.d由于采用將消化物泥回流至消化器的措施，可堅持消化設施內較高濃度的生物量。1966年由McCarti等開發(fā)的AF采用填充資料作為微生物載體的一種高速厭氧反應器，COD容積負荷為5~10kg/m3d要求進水ss<200mg/L或經過100目網過濾。AF具有耐沖擊負荷、設備簡單、運行管理方便等特點。其一般采用在中溫條件下還可采用下流式，適用于處置可溶性有機廢水。1974年由Lettinga等開發(fā)的UA SB.COD容積負荷為8_15kdm3.d要求進水SS≤4g/LUA SB具有容積負荷率高、水力停留時間短、能耗低，能形成高活性的厭氧顆粒污泥等優(yōu)點，純水設備保養(yǎng)其處理的廢水包括幾乎所有以有機污染物為主的廢水。UA SB厭氧處置主要依靠水中微生物的代謝活動.根據不同的微生物生長需要不同的溫度范圍通常將其劃分為低溫(1625℃)中溫(30-40℃)及高溫(50-60℃)UA SB反應器。湯金如等(1研究發(fā)現在低溫下保持溫度在15.5~25℃且不發(fā)生突變、pH為6.8~7.2.即能保證UA SB穩(wěn)定高效運行，COD去除牢穩(wěn)定在60%以上。
與AFUA SB相比，ACP雖然負荷較低，但運行可靠，啟動時間短。這些厭氧處理技術的共同特點是可以把SRT與HRT相分離，使HRT從過去的幾天或幾十天縮短到幾個小時。具有容積小、處置效果良好等優(yōu)點，但目前在某些方面還存在一定的問題而需深入的研究。如AF裝置的關鍵是獲得性能優(yōu)良的填料，但目前高技的填料利息較高，而廉價的填料則易堵塞。UA SB技術關鍵是培養(yǎng)出沉淀性能好、活性高的顆粒污泥，國內這方面技術尚處于探索階段。同時UA SB運行中有可能出現污泥層膨脹，造成微生物隨出水大量流失，難以達到預期效果。
b第三代厭氧處理技術
針對第二代厭氧生物處置技術工藝易出現污泥流失、難實現均勻布水等同題，20世紀90年代初在國際上出現了第三代厭氧處理技術，包括厭氧折流板反應器(ABR厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB垂直折流厭氧污泥床(VBA SB反應器和內循環(huán)厭氧(IC反應器等工藝。其共同特點有：純水設備保養(yǎng)占地面積小、動力消耗小、生物量高、能承受更高的水力負荷并具有較高的有機污染物凈化效能。
A BR20世紀80年代由McCarti開發(fā)的生物膜和UA SB相結合的新型厭氧反應器。其結構特點是反應器被垂直設置的擋板分割成幾個隔室，廢水逐級經過各隔室，類似于多個UA SB串聯。其具有結構簡單，無三相分離器，無污泥堵塞，運行管理方便等優(yōu)點。目前ABR工藝已應用于多種高濃度有機廢水的處置和研究。IC反應器于20世紀由荷蘭PA QUES公司開發(fā)勝利，反應器由底部和上部兩個UA SB反應器串連疊加而成，高度約為16-25m占地少，增加了水力負荷并可防止污泥大量流失，當廢水COD為10000~15000mg/L時，進水容積負荷率可達30-40kg/m3.d.一種值得推廣的厭氧產甲烷反應器。EGSB20世紀90年代初荷蘭Wageingen農業(yè)大學的Lettinga教授等人在UA SB反應器研究的基礎上率先開發(fā)的第三代高教厭氧反應器，其顯著特點是增加了出水再循環(huán)部分，使反應器內液體上升流速遠遠高于UA SB強化了廢水與微生物之間的接觸。YejianZhang等采用EGSB反應器在中溫條件下(35℃)處置高濃度棕桐油廢水.HRT為2d.COD有機負荷為17.5kg/m3.d條件下。COD去除率為91%但在高水力負荷和生物氣浮力攪拌的共同作用下，ECSB容易發(fā)生污泥流失。因此三相分離器的設計和布水系統(tǒng)的改進成為其高教穩(wěn)定運行的關鍵。1993年陳際平研制成功的VBA SB將厭氧ACPAF和UA SB組合在一個單元體反應器中，兼有三者的功能，對高懸浮物高濃度有機廢水比AF和UA SB有更好的適應性。目前市場上運行的厭氧反應器以第二代處置技術為主，尤其是AF和UA SB近年來在世界范圍內各種高濃度有機廢水處置中均得到廣泛應用，而新型的第三代厭氧反應器如IC反應器也在逐漸推廣中。
3水解醇化法
術解酸化法是兩相厭氧理論基礎上發(fā)展起來的一種介于好氧和厭氧之間的方法。該方法已廣泛地應用于有機廢水的預處理，可以對絕大多數有機廢水中多種復雜有機物進行水解.使BOD/COD明顯提高，有利于廢水進一步的好氧或厭氧處理(16水解酸化機理是大量水解細菌酸化菌的作用下，將廢水中不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質的過程。水解酸化利用的兼性厭氧苗，其具有繁殖速度快、代謝強度高、對外界環(huán)境適應性強等特點，適用范圍較廣。國內外對此工藝已進行了廣泛。試驗研究.現階段主要是對其用于各種具體的難降解廢水的處置進行實驗論證。
4其他生物處置技術
近年來發(fā)展迅速的新型生物處置技術主要有固定化微生物技術和膜生物反應器(MHR
固定化微生物技術是將微生物固定在載體上培養(yǎng)特異菌種，純水設備保養(yǎng)用于高濃度有機廢水的定向處置技術。該技術因其處置效效高、占地面積少及產污泥量少等優(yōu)點已應用于處理染料、制藥等廢水。其缺點是固定化成本高，固定化微生物結合強度不夠，活性損失大以及底物傳質阻力大。因此尋找優(yōu)良的固定化載體，確定最優(yōu)的同定化技術條件，加強固定化微生物反應特性的研究是使該技術走上大規(guī)模工業(yè)應用的關鍵。目前該技術已在高濃度苯酚廢水、氯酚廢水和喹啉廢水的處置中得到廣泛研究和成功應用。
MBR將生化法與膜技術有機結合，慣例活性污泥法的進一步發(fā)展，一種新型高技污水處置技術。MBR主要由膜組件和生物反應器兩部分組成。用膜分離裝置代替普通恬性污泥法中的二沉池，不只能高效地進行同液分離，而且膜的截留作用有利于維持生物反應器內微生物的濃度，從而提高了處置裝置的容積負荷所以MBR特別適合處置高濃度有機廢水。按膜組件和生物反應器的相對位置，MBR主要有兩種構型：一體式(浸投式)和分置式(旁流式)一體式MBR能普遍應用于市政和工業(yè)廢水的處置，其特點是運行能耗低，且具有結構緊湊，體積小等優(yōu)點;但單位膜的處置能力小，膜污染較重，膜通量較低。分置式MBR膜組件形式一般為平板式和管式，其易于清洗、更換廈增設膜組件的特點更適合應用于工業(yè)廢水的處置：但動力消耗較高，相比之下一體式MBR可用于大規(guī)模的廢水處置廠，這也是一體式MBR得以廣泛應用的原因，目前MBR技術的研究和商業(yè)應用已經在全球范圍取得了顯著的進步，單座污水處置廠的最大處置量能達到10000m3/d水平，并還將在水的深度處置等應用領域繼續(xù)探索下去。搖動床生物膜反應器(以下簡稱搖動床)日本NET株式會杜開發(fā)的一種新型、高效的污水生物處置新技術，利用親水性的高性能丙烯酸樹脂纖維(Biofring填料為半軟性生物載體，該載體隨水流產生的搖動效應可增強生物膜與污水的傳質效果，并能使微生物堅持較高的活性。金虎等利用搖動床和活性污泥法組合技術處理高濃度有機廢水，當進水COD由1500m/L上升到2514mg/L時，出水COD平均去除率基本保持在96%以上，污泥產率僅為普通話性污泥法的50%左右。具體聯系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
生物處置技術的實際應用
生物處置技術一般要求有機物的濃度處于中低水平(COD為1000-10000mg/L而高濃度有機廢水的COD較高，僅采用單一的厭氧或好氧處置很難達到排放規(guī)范，因此通常采用生物與物理、化學處置相結合的方法和厭氧一好氧兩級處理方法。韓衛(wèi)清等采用徽電解、A/O和膜生物反應器組合工藝處置泰州某化學有限公司排放的農藥廢水，該廢水生物毒性強，COD高達8000mg/L可生化性差，BOD5/COD僅為0.03處置后COD<300mg/L氨氮<15mg/L總氮<50mg/L孫根行等采用UA SB-兩級生物接觸氧化一過濾工藝處置酒精廢水。系統(tǒng)出水COD<100mg/L色度<50倍，SS<70mg/LNH3-N<15mg/LTP<0.5mg/L何玉鳳等采用三級厭氧/好氧一體式折流板生物反應器處置馬鈴薯淀粉廢水，井在好氧室添加多孔爐渣作為填料，純水設備保養(yǎng)運行溫度為25-35℃、pH為5.08.5條件下，當廢水的COD為14003000mg/L氨氮為15.024.0mg/L時，系統(tǒng)的出水COD≤200mg/L氨氮為10.8mg/L.對COD和氨氮的去除率分別可達96%和53.0%多孔爐渣填料的投加可提高好氧室的處置效果。丁振宇等采用ECSB+接觸氧化工藝處置黑龍江華潤啤酒有限公司啤酒廢水，經過4個月的調試達到滿負荷運行，CODBODss氨氮和TP去除率分別達到98.1%98.5%95.4%82%和86.7%該工藝是處置啤酒釀造工業(yè)高濃度有機廢水的有效方法。王相乙利用厭氧和好氧浮動生化床相結合的工藝處置以乳制品廢水為主的中高濃度有機廢水。COD去除率達到95%以上，該工藝具有占地面積小、工程投資低、運行效果穩(wěn)定等優(yōu)點。石慧等利用EGSB-A /O工藝處置高濃度淀粉生產廢水，當廢水COD為10000--12000mg/L時，ECSB反應器負荷達到20kg/m5.d左右，對CODBOD5ss和NH3-N去除率分別達99.2%99.7%97.6%和97.9%.經過該組合工藝處置后出水COD<100m/L
結束語
生物處置是高濃度有機廢水處置系統(tǒng)中最重要的過程之一。今后，針對好氧生物法的耗能問題，應努力尋求一種既能夠節(jié)省能源又能夠發(fā)生新能源的方法。厭氧生物法由于其能耗低、產泥量少。沼氣可回收利用等優(yōu)點應重點研究，同時應注意其預處置和后續(xù)處置工藝的選擇。因此，除了開發(fā)新的處置技術及完善現有技術以外。如何組合成一套經濟有效的處置方寨，以防止各方法的局限性，發(fā)揮各處理單元的優(yōu)勢，也是高濃度廢水處置技術的發(fā)展方向之一。新型優(yōu)化組合處置技術由于集中了不同工藝的優(yōu)點，高濃度有機廢水治理中已被優(yōu)先選用。但在設計參數、運行模式、動力學機理等方面.尚須進一步研究和開發(fā)。隨著綠色化學和技術引起的工業(yè)生產技術革命的興起，同時應重視清潔生產，從源頭上減少或消除污染，使主動治理變?yōu)橹鲃宇A防—中微環(huán)保微生物技術專業(yè)研究公司，專業(yè)提供黑臭水體治理、有機廢氣處置、有機廢水處置環(huán)保DM微生物產品、配套兼容設備、微生物處置技術等相關服務。
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