高浓度难降解有机工业废水生物处理技术关键

2.2.1.2水解酸化

交叉流好氧生物处理技术

该工艺可用于CODCr浓度为1000~3000mg/L的废水,如处理印染、啤酒、制药等废水。以绍兴某厂印染废水为例,该厂废水中含有各种染料、浆料及苯系、萘系、蒽醌系、卤化物、硝基物、苯胺和酚类等有机物,有机物浓度高、色度高,难降解物质多,其进水CODCr不低于1800mg/L,采用水解酸化交叉流好氧生物处理工艺(见图3)处理后,出水CODCr达到100mg/L左右,BOD5已经低于15mg/L。而采用常规的生物处理技术,CODCr仅能够达到200mg/L左右。

2.2.1.3厌氧污泥床过滤器(UASBAF)

好氧生物处理技术

主要针对纺织、印染、涤纶等废水的处理。以龙涤集团涤纶废水为例,其中含有对二苯甲酸等难降解有机物,采用UASBAF厌氧接触氧化工艺(见图4)后的出水指标为:CODCr<100mg/L,BOD5<40mg/L,SS<100mg/L,CODCr去除率达99.2%,BOD5去除率99.5%,处理后的水质指标符合国家规定的工业废水排放标准。

2.2.1.4有机废水碳氮硫同步脱除回收单质硫集成技术

含硫含氮高浓度废水的处理往往处理成本高、处理效率低,如果能够实现碳、氮、硫同步脱除,可大大减小占地面积,降低基建投资。鉴于此,开发出一种新工艺:产酸硫酸盐还原(ASR)单元和同步脱硫反硝化(SDD)单元串联成ASRSDD工艺(见图5),该工艺在反应器运行稳定时,采用HRT为4h,回流比61,上升流速为1.8m/h,最大处理负荷达到4.87kgS/(m3d)和2.56kgN/(m3d),硫化物去除率达到100%,反硝化脱氮率达到90%以上,平均单质硫产率为5kgS/(m3d)。

2.2.2处理技术关键点

(1)高效酸化技术。传统观点认为产甲烷阶段是厌氧生物处理的限速步骤,而事实上,产酸菌的产物是产甲烷菌利用的底物,因此高效产酸过程可以保证系统高效稳定运行。所以对于产酸菌的微生物学、生物化学、生态学及运行控制对策等方面的研究是必要且必须的。

(2)反应器最适宜的环境条件。生物处理系统中发挥处理作用的主体是微生物,而微生物的正常生长需要适宜的环境条件,比如对温度、pH、营养、溶解氧、氧化还原电位等的要求,所以要使反应器效率最大化,必须控制反应器内各项条件均为最佳。

(3)污泥的培养与驯化。高浓度难降解废水生物处理工艺中存在的问题之一是微生物增殖缓慢,并且缺乏能够降解特征污染物的功能菌群。因此,处理特种高浓度难降解有机废水时,要有效地对污泥进行培养与驯化,以培养出能够适应反应器结构特征、水力条件、环境因子的能够降解特征污染物的功能菌群。

(4)稳定运行阶段的污泥浓度与活性。反应器稳定运行阶段,需控制污泥浓度适宜,不宜过高或过低,污泥浓度高时应及时排泥,以免代谢过程中产生的毒性物质累积,过低时要及时调整回流比,保证反应器内活性微生物含量。

(5)在线监测与自动控制。厌氧生物处理系统中,挥发酸在反应器内的积累会产生生物毒性,并且产酸菌和产甲烷菌的生长需要不同的氧化还原电位,因此除pH、溶解氧、温度等常规检测项目外,挥发酸与氧化还原电位也应实现实时监测以了解运行状况。

(6)运行管理规范。在实际生产运行过程中,必须规范日常运行管理,保证反应器在适宜条件下运行。尽可能避免因为进水水质问题或操作控制的工况条件不当等原因,改变微生物的生长环境和生物种群结构,抑制其代谢活性,导致异常问题的产生。

(7)故障期、恶化期与恢复期的运行调控。由于原水水质、水量以及环境因素的变化,生物处理系统可能会出现异常问题,此时应快速准确地诊断故障原因,及时调控处理系统,使其尽快恢复正常运行。

2.3深度处理回用技术

为实现国家节能减排的战略,高浓度难降解有机废水在经过生物处理后,可进行深度处理使其达到回用标准。近年来,随着仪器开发和检测技术的发展,微污染物的存在引起了研究人员广泛关注,其长期毒理学性质也逐渐为人所知,所以进行深度处理并实现安全的废水资源回用是可行的。深度处理与预处理类似,可以采用高级氧化(光催化氧化、臭氧氧化等)、吸附、膜分离、离子交换等方法。建议采用膜生物反应器技术,必要时增加高级氧化技术。

3结语

到目前为止,尽管在许多环保工作者的不懈努力下,高浓度难降解有机废水的治理已经初见成效,然而由于处理成本高,特别是掌握经济、高效的技术开发与推广者之间没有建立良好的沟通,在很长一段时间内,高浓度难降解有机工业废水的高投资费、高运行费处理技术仍会存在,甚至废水直接排放仍然会是我国面对的难题。实现改进生产工艺、清洁生产、降低污染物排放量才是根本,其次才是开发效率高,投资和运行费低的处理工艺,切勿本末倒置,才能标本兼治,彻底解决高浓度难降解有机工业废水带来的一系列问题。

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