含鹽有機(jī)廢水處理生物強(qiáng)化工藝

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，化工、制藥、食品等行業(yè)的含鹽有機(jī)廢水日常排放量每年都在增長(zhǎng)。一般會(huì)使用化學(xué)、物理和生物方法來(lái)處理這類廢水，可是高濃度含鹽有機(jī)廢水不能通過(guò)單一的生物強(qiáng)化法工藝完成處理。為了達(dá)到廢水處理的預(yù)期效果，生物強(qiáng)化法的結(jié)合處理已成為行業(yè)的最新選擇。實(shí)踐表明，該組合處理方法大大提高了系統(tǒng)的耐鹽性和穩(wěn)定性，出水效果顯著提高，其中廢水的COD去除率很高。為了提高處理效果，可以把生物強(qiáng)化法作為參考，結(jié)合其他過(guò)程處理方法對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行協(xié)同處理。如減少鹽含量和有機(jī)物濃度，優(yōu)先通過(guò)物理和化學(xué)方法預(yù)處理，再利用生物強(qiáng)化法做后續(xù)的生化處理，創(chuàng)建一個(gè)更好的微生物生活環(huán)境，從而提高污水處理系統(tǒng)的效率。因此，通過(guò)對(duì)微生物進(jìn)行一些淘汰和培養(yǎng)，可以提高廢水中微生物對(duì)鹽的高度適應(yīng)能力，在各項(xiàng)應(yīng)用中開(kāi)展高鹽度有機(jī)廢水的生化處理。

1、生物強(qiáng)化法在廢水處理中的應(yīng)用

生物強(qiáng)化技術(shù)是指在傳統(tǒng)生物處理中引入特定微生物，增加有效濃度，增強(qiáng)降解能力，從而提高對(duì)有機(jī)物的去除率。生物強(qiáng)化技術(shù)包括厭氧技術(shù)和好氧技術(shù)兩種，具體應(yīng)用如下。

1.1 厭氧技術(shù)在含鹽有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

厭氧微生物以細(xì)菌、放線菌和支原體為主，在一些報(bào)道中也發(fā)現(xiàn)了厭氧真菌。厭氧微生物在自然界中廣泛分布，在人類環(huán)境和人體中存在著多種厭氧微生物，它們與人類密切相關(guān)。一種思考方式是，生命有很多種形式，一部分被氧氣的存在扼殺了，所以沒(méi)有時(shí)間留下痕跡，這種情況是一種可能性。但是著名的厭氧微生物，也就是不需要氧氣就能生存的有機(jī)體會(huì)繼續(xù)存在，生存的方法之一就是適應(yīng)這種新的環(huán)境。厭氧處理技術(shù)能節(jié)約電力能源消耗，產(chǎn)生生物能，污泥產(chǎn)量少，操作簡(jiǎn)單，在能源日益稀缺的今天更加適用。

厭氧生物處理中細(xì)菌分解的有機(jī)物是不需要分子氧呼吸的，所以不必向系統(tǒng)提供氧氣，而好氧細(xì)菌降解的有機(jī)物是需要分子氧呼吸的，必須提供分子氧才能完成。1kgBOD5廢水的氧化，需要消耗0.5～1kW/h的電能，因此厭氧技術(shù)可節(jié)約能耗。厭氧生物技術(shù)相比好氧生物技術(shù)不需要氧氣的轉(zhuǎn)移，也不需要伴隨大量的合成微生物，從而降低了剩余合成污泥的處置成本，是污泥減量的方法之一。

氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物是細(xì)胞的重要元素，如廢水中缺乏氮、磷等元素，利用生物處理廢水必須添加氮、磷以滿足細(xì)菌合成細(xì)胞的需要。近十年來(lái)，厭氧處理已成為高濃度廢水處理最常用的技術(shù)。厭氧處理技術(shù)的研究較多，主要集中在厭氧反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和微生物特性分析方面。厭氧消化技術(shù)在減少固體廢棄物和傳統(tǒng)污水灌溉中具有重要作用。特別是許多厭氧反應(yīng)器的成功使用，有效地提高了水中污染物的去除率。降解復(fù)雜的大分子有機(jī)污染物的第一步是將其水解成微生物可利用的小單體。如果有機(jī)污染物主要以大分子的形式存在，那么水解往往是整個(gè)消化過(guò)程中的限速步驟，也是影響污染物降解的關(guān)鍵因素。因此，對(duì)于中高濃度有機(jī)廢水，提高厭氧階段有機(jī)物的去除效率有利于后續(xù)好氧處理的順利進(jìn)行。如何加強(qiáng)厭氧處理工藝、提高污染物的去除率是環(huán)境研究的重點(diǎn)之一。厭氧處理工藝的強(qiáng)化方法可分為高效厭氧反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用和厭氧處理的生物強(qiáng)化兩種。

1.2 好氧技術(shù)在含鹽有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廢水含鹽量小于5g/L時(shí)，好氧顆粒污泥對(duì)COD的去除率可達(dá)92%，總氮去除率為60.2%。研究好氧顆粒污泥在2~20g/L條件下的脫氮除磷能力。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，顆粒結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，但當(dāng)CODCr質(zhì)量濃度為20mg/L時(shí)，亞硝酸鹽氧化和除磷受到抑制。研究發(fā)現(xiàn)，在2.5%的鹽度下，好氧顆粒污泥能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，而在5%的鹽度下，好氧顆粒污泥中微生物的活性受到抑制，系統(tǒng)中絲狀菌大量增加導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。將14mg/L和30mg/L的SVI好氧顆粒污泥培養(yǎng)75d，當(dāng)鹽度為30g/L時(shí)，有機(jī)電荷比（OLR）達(dá)到1。雖然已有好氧顆粒污泥處理含鹽廢水的實(shí)驗(yàn)，但好氧顆粒污泥在含鹽環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行及耐鹽機(jī)理尚需進(jìn)一步探索。此外，含鹽廢水也具有短期排放的特點(diǎn)，但好氧顆粒污泥短期影響鹽度的廢水處理研究較少。因此，好氧顆粒污泥承受短期鹽度影響的能力和機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。

2、對(duì)比實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

人工配制實(shí)驗(yàn)用水，用純牛奶加鹽模擬含有機(jī)鹽的生產(chǎn)廢水。牛奶的主要成分為：每100mL純牛奶含有3g蛋白質(zhì)、3.5g脂肪和7.9g非脂肪固體。使用前，將牛乳稀釋35.5倍至COD約為3950mg/L。廢水是一種白色乳化液。沉淀1d，有許多細(xì)小懸浮顆粒，濁度基本不變，仍為白色膠體狀態(tài)。稀釋后水質(zhì)如表1所示。

該水樣平均COD含量（質(zhì)量濃度）為4188.88mg/L，屬于高濃度有機(jī)廢水，但BOD5含量與COD含量之比為0.696，屬于易生化處理的廢水。因?yàn)榕Ｄ讨械牡葱问街饕怯袡C(jī)氮（蛋白質(zhì)），NH3-N的內(nèi)容不高，水的濁度已經(jīng)超過(guò)儀器的檢出限度，主要是因?yàn)樵谒杏性S多微粒，使其成為白色的乳液。在實(shí)驗(yàn)廢水中含有可溶性有機(jī)物，具有良好的生物降解性，應(yīng)采用生物法處理。但若直接采用好氧生物處理，則廢水中乳蛋白和乳脂物質(zhì)的生物降解速度較慢。為了達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)停留2d以上時(shí)間，因此采用厭氧/好氧聯(lián)合工藝。厭氧/好氧脂肪酸含量對(duì)比如表2所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)中采用厭氧/好氧工藝，對(duì)厭氧污泥進(jìn)行生物強(qiáng)化處理。厭氧部分取厭氧污泥，再加入適當(dāng)濃度的模擬廢水，將放入帶塞的錐形瓶中，在35℃恒溫器皿上進(jìn)行厭氧培養(yǎng)。好氧部分取成熟活性污泥，加入適當(dāng)濃度的模擬廢水，置于35℃恒溫器皿上進(jìn)行好氧培養(yǎng)。每間隔2min記錄COD強(qiáng)化效果，可以得到結(jié)果如圖1所示。

經(jīng)對(duì)比可知，厭氧強(qiáng)化樣品的去除效果優(yōu)于好氧處理。厭氧強(qiáng)化樣品和濁度的去除率較好氧處理分別提高了28.5%和17.5%。由于廢水中含有大量的蛋白質(zhì)，在厭氧條件下發(fā)生氨化作用，導(dǎo)致NH3-N的積累，因此厭氧出水的含量高于原水，且厭氧出水與好氧出水相差不大。厭氧強(qiáng)化后，好氧工藝處理的最終出水低于厭氧空白，說(shuō)明厭氧工藝的生物強(qiáng)化在一定程度上促進(jìn)了后續(xù)好氧工藝的順利進(jìn)行。當(dāng)厭氧懸浮污泥進(jìn)入好氧過(guò)程時(shí)，對(duì)污泥的去除表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)化效果，含細(xì)菌的厭氧出水去除率是空白樣厭氧出水的1.5倍。與空白樣品相比，細(xì)菌的相對(duì)去除率提高了35.54%。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

不同鹽濃度的廢水受到?jīng)_擊后，好氧顆粒污泥系統(tǒng)的污泥濃度變化不顯著。好氧顆粒污泥系統(tǒng)在鹽度沖擊后，經(jīng)過(guò)數(shù)周后COD的去除率可恢復(fù)到85.5%，而在鹽度沖擊后，COD的去除率則穩(wěn)定在72.6%，不能恢復(fù)到鹽度沖擊前的水平。好氧顆粒污泥的最大耐鹽性為35g/L。生物強(qiáng)化法處理含鹽有機(jī)廢水中分離出的細(xì)菌對(duì)模擬廢水厭氧處理具有明顯的生物強(qiáng)化效果。厭氧處理后，接種樣品的COD去除率比未接種樣品提高了35.54%。

3、結(jié)語(yǔ)

含鹽有機(jī)廢水中鹽含量較高，會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的生化處理方法產(chǎn)生抑制作用，且高鹽度會(huì)導(dǎo)致廢水的滲透壓較高，因此將生物強(qiáng)化法應(yīng)用于含鹽有機(jī)廢水處理中。以微生物強(qiáng)化處理廢水，以求提升廢水處理效果。文中分析了厭氧技術(shù)和好氧技術(shù)處理廢水的方法，并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了厭氧廢水處理效果優(yōu)于好氧處理技術(shù)。希望本文研究能夠?yàn)楹}廢水處理提供參考。（來(lái)源：中科芯集成電路有限公司）