【m.taozhaisz.com武漢純水設(shè)備】目前，高濃度有機(jī)廢水處理方法分為生物處理技術(shù)、物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)和物理化學(xué)處理技術(shù)四種。其中生物處理技術(shù)是利用微生物降解廢水中的污染物質(zhì)作為自身的營養(yǎng)和能源.同時(shí)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(jī)廢水一般是指由造紙、皮革及食品等行業(yè)排出的COD在2000mg/L以上的廢水。通常根據(jù)其性質(zhì)和來源可分為三類：

(1)不舍有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水.其一般來自以農(nóng)牧產(chǎn)品為原料的工業(yè)廢水，如食品工業(yè)廢水;

(2)含有有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水，其主要來自輕工和冶金工業(yè)等，如制藥業(yè)廢水;

(3)含有有害物質(zhì)且難于生物降解的高濃度有機(jī)廢水.其主要來自有機(jī)合成化學(xué)工業(yè)和農(nóng)藥生產(chǎn)工業(yè)等，如農(nóng)藥廢水。高濃度有機(jī)廢水中污染物成分復(fù)雜，排人水體后對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

因此.高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)的研究是當(dāng)前環(huán)境科學(xué)和工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

一、高濃度有機(jī)廢水的特點(diǎn)及危害

高濃度有機(jī)廢水主要具有以下特點(diǎn)：

(1)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;

(2)成分復(fù)雜。往往含有生產(chǎn)原料、副反應(yīng)產(chǎn)物和多種無機(jī)鹽，廢水中還多含有重金屬和有毒有機(jī)物;

(3)有機(jī)物濃度高。其COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高達(dá)幾萬至幾十萬mg/L，BOD較低，很多廢水可生化性較差;

(4)酸，堿、鹽類眾多.往往具有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性。由于生物降解作用，高濃度有機(jī)廢水會(huì)使受納水體缺氧，多數(shù)水生物將死亡，惡化水質(zhì)和環(huán)境，不但使水體失去使用價(jià)值，更嚴(yán)重影響水體附近人民的正常生活。同時(shí)高濃度有機(jī)廢水中含有大量有毒有機(jī)物，會(huì)在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲(chǔ)存，最后進(jìn)入人體，危害人體健康。

二、生物處理技術(shù)

按參與作用的微生物種類和供氧情況，生物處理技術(shù)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。武漢工業(yè)純水處理設(shè)備由于其經(jīng)濟(jì)可行、無二次污染，且微生物具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可變異性等特點(diǎn)，因此發(fā)展迅速并成為處理高濃度有機(jī)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(jī)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(jī)物氧化，從而降低有機(jī)物含量的技術(shù)，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(diǎn)一般用于處理低濃度有機(jī)廢水。近年來研制出一些高效的好氧生物處理工藝可用于處理高濃度有機(jī)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(yīng)器系統(tǒng)(RBS)等。

1）SBR是一種間歇式(或半連續(xù))運(yùn)行的廢水生物處理技術(shù)。該工藝應(yīng)用于鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司工業(yè)生產(chǎn)一年來。各項(xiàng)出水指標(biāo)都達(dá)到了較好的水平，無論在技術(shù)上還是工程上均是可行的。其缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象.從而導(dǎo)致出水水質(zhì)變差。

2）DSP是利用深井中的靜水壓力把氧的轉(zhuǎn)移率從傳統(tǒng)曝氣法的5%~15%提高到60%~90%。該技術(shù)具有動(dòng)力效率高、產(chǎn)泥量少、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用受地質(zhì)條件的影響。目前已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化學(xué)合成工業(yè)的高濃度有機(jī)廢水的治理

3）ABFB的特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)填料的表面積大，生物膜量可達(dá)10-40g/L。因此該工藝具有效能高、占地少、投資省等優(yōu)點(diǎn)。由于要使填料流化，必須進(jìn)行出水循環(huán)，并保持反應(yīng)器內(nèi)具有一定的流速，從而增加了運(yùn)行的復(fù)雜性。目前國內(nèi)利用ABFB處理高濃度有機(jī)廢水尚處于室驗(yàn)階段.工程應(yīng)用并不多。

4）RBS是我國從日本引進(jìn)的一項(xiàng)處理高濃度有機(jī)廢水的生物處理技術(shù)，屬于活性污泥法的一種。該技術(shù)利用一種高活性兼性土壤菌的生物化學(xué)作用來凈化污水，可處理BOD51000一15000mg/L以上的廢水，不但對(duì)BOD5，CODcr、ss、磷、氟氮的去除率高于傳統(tǒng)活性污泥法.而且具有操作簡便、占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的特點(diǎn)。該技術(shù)在處理豬場(chǎng)廢水方面，已取得了很好的效果。

在特定條件下，如場(chǎng)地面積小，可考慮應(yīng)用DSP法：如某些含有抑制厭氧菌物質(zhì)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(jī)物降解為CH4、CO2等的一種生物處理法。其與妤氧處理相比有以下優(yōu)點(diǎn)：不需充氧、能耗低、污泥量小和所需氨磷元素少，因而運(yùn)行費(fèi)用低.并且甲烷是一種有用的終產(chǎn)物。其缺點(diǎn)是反應(yīng)器污泥增長慢、啟動(dòng)時(shí)間長、單一的厭氧處理后出水水質(zhì)一般不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為，當(dāng)原污水CODcr在1000mg/L時(shí)，厭氧與好氧生物處理技術(shù)費(fèi)用相當(dāng);當(dāng)污水中CODcr達(dá)到4000mg/L時(shí)，采用厭氧處理就會(huì)有能量剩余，而且當(dāng)采用高效厭氧反應(yīng)器時(shí)，COD容積負(fù)荷可高達(dá)15~100kg//(m3.d)。所以說，厭氧法是處理高濃度有機(jī)廢水的一種切實(shí)有效的方法。厭氧生物法已有100多年歷史，其發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段.下面主要介紹第二和第三代厭氧處理技術(shù)。

1）第二代厭氧處理技術(shù)

以傳統(tǒng)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(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)70年代末人們成功地開發(fā)出以厭氧接觸法(ACP)、厭氧濾池(AF)、厭氧污泥床反應(yīng)器(uASB)等為代表的第二代厭氧處理技術(shù)。

1955年，Soefer等提出了ACP，標(biāo)志著現(xiàn)代廢水厭氧處理工藝的誕生。武漢實(shí)驗(yàn)室純水處理設(shè)備ACP能適應(yīng)高ss有機(jī)廢水的處理，可允許進(jìn)水ss≥50g/L。COD容積負(fù)荷3-5kg/(m3.d)。由于采用將消化物泥回流至消化器的措施，可保持消化設(shè)施內(nèi)較高濃度的生物量。

1966年由McCarty等開發(fā)的AF是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應(yīng)器，COD容積負(fù)荷為5~10kg/(m3d)，要求進(jìn)水ss<200mg/L或經(jīng)過100目網(wǎng)過濾。AF具有耐沖擊負(fù)荷、設(shè)備簡單、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)。其一般采用在中溫條件下還可采用下流式，適用于處理可溶性有機(jī)廢水。

1974年由Lettinga等開發(fā)的UASB.COD容積負(fù)荷為8_15kd(m3.d)，要求進(jìn)水SS≤4g/L。UASB具有容積負(fù)荷率高、水力停留時(shí)間短、能耗低，能形成高活性的厭氧顆粒污泥等優(yōu)點(diǎn)，其處理的廢水包括幾乎所有以有機(jī)污染物為主的廢水。UASB的厭氧處理主要依靠水中微生物的代謝活動(dòng).根據(jù)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(16—25℃)、中溫(30-40℃)及高溫(50-60℃)UASB反應(yīng)器。

與AF、UASB相比，ACP雖然負(fù)荷較低，但運(yùn)行可靠，啟動(dòng)時(shí)間短。這些厭氧處理技術(shù)的共同特點(diǎn)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(gè)小時(shí)。它們具有容積小、處理效果良好等優(yōu)點(diǎn)，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(guān)鍵是獲得性能優(yōu)良的填料，但目前高技的填料成本較高，而廉價(jià)的填料則易堵塞。UASB的技術(shù)關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉淀性能好、活性高的顆粒污泥，國內(nèi)這方面技術(shù)尚處于探索階段。同時(shí)UASB運(yùn)行中有可能出現(xiàn)污泥層膨脹，造成微生物隨出水大量流失，難以達(dá)到預(yù)期效果。

2）第三代厭氧處理技術(shù)

針對(duì)第二代厭氧生物處理技術(shù)工藝易出現(xiàn)污泥流失、難實(shí)現(xiàn)均勻布水等同題，20世紀(jì)90年代初在國際上出現(xiàn)了第三代厭氧處理技術(shù)，包括厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)、厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)、垂直折流厭氧污泥床(VBASB)反應(yīng)器和內(nèi)循環(huán)厭氧(IC)反應(yīng)器等工藝。其共同特點(diǎn)有：占地面積小、動(dòng)力消耗小、生物量高、能承受更高的水力負(fù)荷并具有較高的有機(jī)污染物凈化效能。

ABR是20世紀(jì)80年代由McCarty開發(fā)的生物膜和UASB相結(jié)合的新型厭氧反應(yīng)器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：反應(yīng)器被垂直設(shè)置的擋板分割成幾個(gè)隔室，廢水逐級(jí)經(jīng)過各隔室，類似于多個(gè)UASB串聯(lián)。其具有結(jié)構(gòu)簡單，無三相分離器，無污泥堵塞，運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。目前ABR工藝已應(yīng)用于多種高濃度有機(jī)廢水的處理和研究。IC反應(yīng)器于20世紀(jì)由荷蘭PAQUES公司開發(fā)成功，反應(yīng)器由底部和上部兩個(gè)UASB反應(yīng)器串連疊加而成，高度約為16-25m，占地少，增加了水力負(fù)荷并可防止污泥大量流失，當(dāng)廢水COD為10000~15000mg/L時(shí)，進(jìn)水容積負(fù)荷率可達(dá)30-40kg/(m3.d).是一種值得推廣的厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器。

EGSB是20世紀(jì)90年代初荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga教授等人在UASB反應(yīng)器研究的基礎(chǔ)上率先開發(fā)的第三代高教厭氧反應(yīng)器，其顯著特點(diǎn)是增加了出水再循環(huán)部分，使反應(yīng)器內(nèi)液體上升流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于UASB，強(qiáng)化了廢水與微生物之間的接觸。YejianZhang等采用EGSB反應(yīng)器在中溫條件下(35℃)處理高濃度棕桐油廢水.在HRT為2d.COD有機(jī)負(fù)荷為17.5kg/(m3.d)的條件下。COD去除率為91%。但在高水力負(fù)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(shè)計(jì)和布水系統(tǒng)的改進(jìn)成為其高教穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

1993年陳際平研制成功的VBASB將厭氧ACP、AF和UASB組合在一個(gè)單元體反應(yīng)器中，兼有三者的功能，對(duì)高懸浮物高濃度有機(jī)廢水比AF和UASB有更好的適應(yīng)性。目前市場(chǎng)上運(yùn)行的厭氧反應(yīng)器以第二代處理技術(shù)為主，尤其是AF和UASB近年來在世界范圍內(nèi)各種高濃度有機(jī)廢水處理中均得到廣泛應(yīng)用，而新型的第三代厭氧反應(yīng)器如IC反應(yīng)器也在逐漸推廣中。

3、水解醇化法

術(shù)解酸化法是在兩相厭氧理論基礎(chǔ)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(yīng)用于有機(jī)廢水的預(yù)處理，可以對(duì)絕大多數(shù)有機(jī)廢水中多種復(fù)雜有機(jī)物進(jìn)行水解.使BOD/COD明顯提高，有利于廢水進(jìn)一步的好氧或厭氧處理。水解酸化機(jī)理是在大量水解細(xì)菌酸化菌的作用下，將廢水中不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過程。水解酸化利用的是兼性厭氧苗，其具有繁殖速度快、代謝強(qiáng)度高、對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用范圍較廣。國內(nèi)外對(duì)此工藝已進(jìn)行了廣泛。武漢反滲透純水處理設(shè)備的試驗(yàn)研究.現(xiàn)階段主要是對(duì)其用于各種具體的難降解廢水的處理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。

4、其他生物處理技術(shù)

近年來發(fā)展迅速的新型生物處理技術(shù)主要有固定化微生物技術(shù)和膜生物反應(yīng)器(MHR)。

固定化微生物技術(shù)是將微生物固定在載體上培養(yǎng)特異菌種，用于高濃度有機(jī)廢水的定向處理技術(shù)。該技術(shù)因其處理效效高、占地面積少及產(chǎn)污泥量少等優(yōu)點(diǎn)已應(yīng)用于處理染料、制藥等廢水。其缺點(diǎn)是固定化成本高，固定化微生物結(jié)合強(qiáng)度不夠，活性損失大以及底物傳質(zhì)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(shù)條件，加強(qiáng)固定化微生物反應(yīng)特性的研究是使該技術(shù)走上大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。目前該技術(shù)已在高濃度苯酚廢水、氯酚廢水和喹啉廢水的處理中得到廣泛研究和成功應(yīng)用。

MBR將生化法與膜技術(shù)有機(jī)結(jié)合，是常規(guī)活性污泥法的進(jìn)一步發(fā)展，是一種新型高技污水處理技術(shù)。MBR主要由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成。它用膜分離裝置代替普通恬性污泥法中的二沉池，不僅能高效地進(jìn)行同液分離，而且膜的截留作用有利于維持生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的濃度，從而提高了處理裝置的容積負(fù)荷所以MBR特別適合處理高濃度有機(jī)廢水。

按膜組件和生物反應(yīng)器的相對(duì)位置，MBR主要有兩種構(gòu)型：一體式(浸投式)和分置式(旁流式)。一體式MBR能普遍應(yīng)用于市政和工業(yè)廢水的處理，其特點(diǎn)是運(yùn)行能耗低，且具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小等優(yōu)點(diǎn);但單位膜的處理能力小，膜污染較重，膜通量較低。分置式MBR的膜組件形式一般為平板式和管式，其易于清洗、更換廈增設(shè)膜組件的特點(diǎn)更適合應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理：但動(dòng)力消耗較高，相比之下一體式MBR可用于大規(guī)模的廢水處理廠，這也是一體式MBR得以廣泛應(yīng)用的原因，目前MBR技術(shù)的研究和商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)在全球范圍取得了顯著的進(jìn)步，在單座污水處理廠的最大處理量能達(dá)到10000m3/d的水平，并還將在水的深度處理等應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)探索下去。

搖動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(以下簡稱搖動(dòng)床)是日本NET株式會(huì)杜開發(fā)的一種新型、高效的污水生物處理新技術(shù)，它利用親水性的高性能丙烯酸樹脂纖維(Biofringe)填料為半軟性生物載體，該載體隨水流產(chǎn)生的搖動(dòng)效應(yīng)可增強(qiáng)生物膜與污水的傳質(zhì)效果，并能使微生物保持較高的活性。

三、生物處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

生物處理技術(shù)一般要求有機(jī)物的濃度處于中低水平(COD為1000-10000mg/L)，而高濃度有機(jī)廢水的COD較高，僅采用單一的厭氧或好氧處理很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此通常采用生物與物理、化學(xué)處理相結(jié)合的方法和厭氧一好氧兩級(jí)處理方法。

生物處理是高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一。武漢EDI純水處理設(shè)備今后，針對(duì)好氧生物法的耗能問題，應(yīng)努力尋求一種既能夠節(jié)省能源又能夠產(chǎn)生新能源的方法。厭氧生物法由于其能耗低、產(chǎn)泥量少。沼氣可回收利用等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)重點(diǎn)研究，同時(shí)應(yīng)注意其預(yù)處理和后續(xù)處理工藝的選擇。

因此，除了開發(fā)新的處理技術(shù)及完善現(xiàn)有技術(shù)以外。如何組合成一套經(jīng)濟(jì)有效的處理方寨，以避免各方法的局限性，發(fā)揮各處理單元的優(yōu)勢(shì)，也是高濃度廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向之一。新型優(yōu)化組合處理技術(shù)由于集中了不同工藝的優(yōu)點(diǎn)，在高濃度有機(jī)廢水治理中已被優(yōu)先選用。但在設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行模式、動(dòng)力學(xué)機(jī)理等方面.尚須進(jìn)一步研究和開發(fā)。隨著綠色化學(xué)和技術(shù)引起的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)革命的興起，同時(shí)應(yīng)重視清潔生產(chǎn)，從源頭上減少或消除污染，使被動(dòng)治理變?yōu)橹鲃?dòng)預(yù)防。