生物法處理工業廢水的研究進展

呂伯宇，李思凡，商麗艷

（遼寧石油化工大學， 遼寧 撫順 113001）

工業廢水是指在工業生產過程中產生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物和產品以及生產過程中產生的污染物等。我國的工業廢水產量大，但是處理效果不佳，大量的廢水不能得到有效處理[1]。近年來，隨著生物技術的不斷發展，生物法處理工業廢水成為研究熱點，生物法是利用生物的生命活動過程，降解廢水中呈溶解態或膠體態的有機污染物的過程，主要方法有活性污泥法、生物膜法、厭氧處理法等，此法具有高效、低能耗等特點，適合我國的處理工藝，筆者綜述了生物法應用于含硫廢水、造革廢水、造紙廢水、有機廢水、印染廢水的研究進展，并對不同的工業污水所采用的生物方法的應用特點作出評價，同時對今后的發展方向提出一些建議，希望為今后的相關研究提供參考。

1 生物法處理工業廢水的應用

1.1 處理含硫廢水

制藥、冶金及油漆噴涂等工業生產過程中會排放大量的含硫廢水，含硫廢水的主要污染物有硫化氫、硫醇類物質等，毒性大并散發惡臭味道，對環境造成的污染極為嚴重，生物法以生物的生化特性對含硫污染物進行吸附和降解。 郭金姝[2]等人通過生物濾池法考察不同進氣量下的硫化氫氣體的去除效果，結果表明，在最適宜工況點條件下，300~900 mm是生物工作段的主要集中區域，生物濾池對硫化氫的去除效率可達到99%以上，經處理后的污水符合國家的排放標準。于非凡[3]等人以負荷、壓降、溫度等因素為研究對象分析了生物滴濾塔處理污水廠硫化氫的去除效果，結果表明，當氣體停留時間超過15 s后，去除率較穩定，達到99%以上，溫度超過 20 ℃即能完成對硫化氫的完全去除，此方法具有處理效率高、污染小、操作簡單、運行費用低等特點。武鑫[4]等人用脫氮硫桿菌對濃度較高的硫氮廢水進行了脫硫處理，結果表明，在脫硫氮桿菌最佳培養條件下，硫氮比為 5:3、硫離子的濃度為400 mg/L的條件下，接菌后，硫離子轉化為硫酸鹽或單質硫，且可回收的硫單質高達206.8 mg/L。生物法處理含硫廢水的優點在于后期易于管理，運行費用低，但由于含硫廢水毒性較大，會破壞生化系統，為了解除硫離子對微生物的抑制作用，尋找適宜的工藝應作為今后研究的重點。

1.2 處理造革廢水

造革廢水成分復雜，含有大量蛋白質分解產物、脂肪、硫化物、氯化物、三價鉻鹽及染料等，其特點是顏色深，懸浮物較多，有毒，屬于不易處理的工業廢水之一。陳偉峰[5]等人以鉻鞣工段產生的廢鉻液經過加堿沉淀回收后的廢液為研究對象，利用好氧接觸氧化池進行試驗，結果表明，COD的去除率為93.6%，SS（懸浮物）的去除率為96.3%，其中硫離子的濃度影響廢水的處理效果。陳學群[6]等人采用曝氣生物濾池法對某皮革有限公司污水處理工程二沉池出水進行深度處理，結果表明，堿性條件下，經 5∶1的氣水比例曝氣，水力停留時間等于或大于7 h時，COD去除率達到50%，氨氮的去除率達到80%，同時，若水的溫度得到適當的提高，則 COD及氨氮的去除率也會適當提高。王慶[7]等人采用厭氧 MBBR-好氧 MBR組合工藝以某合成革有限公司的生化工藝出水為研究對象進行試驗，結果表明，采用該工藝的出水 COD值達到國家的排放標準，出水氨氮也可穩定控制在7.46～13.82 mg/L 之間。生物好養接觸法是處理造革廢水的主要方法，具有適應性強、管理方便、效果顯著等優點，但也存在一些問題，經生物好養接觸法處理后的廢水水質波動較大，預曝氣調節池也會出現泡沫問題，所以不斷的優化工藝條件將是今后重點研究的方向。

1.3 處理造紙廢水

造紙廢水主要來自造紙工業生產中的抄紙和制漿兩個生產過程，含有大量的難揮發性有機酸、木質素等物質，其特點是污染物濃度高、可生化性差。張苗[8]等人考察混凝協同好氧生物膜技術對造紙廢水的處理效果，結果表明，三種混凝劑（PAM（聚丙烯酰胺）、FeCl3和Al2(SO4)3）對廢水中的CODcr和色度去除率影響各不相同，其中，FeCl3作為混凝劑協同好氧生物技術對廢水中色度的去除效果最為顯著，去除率達到69.30%，此外，在混凝劑PAM投加量為3 mg/L時，色度去除率達到47.64%，混凝協同好氧生物膜技術對造紙廢水的處理效果要高于單一混凝沉淀法，且出水水質滿足一級排放標準。呂志偉[9]等人采用 SBR（序批式間歇活性污泥法）工藝對取自某市造紙廠排放的黑液、白水、中段廢水的混合液進行研究，結果表明，對于進水濃度為949 mg/L的廢水，在pH范圍為6.5~7.5，曝氣6h后，COD去除率達到81.8%，出水水質達到國家規定的造紙行業廢水排放標準。馬春明[10]等人采用MBR（膜生物反應器）對南方某造紙廠的造紙廢水進行了處理，處理結果顯示，在污泥濃度(MLSS)9 000 mg/L、水力停留時間為22 h的條件下，MBR出水中的CODcr平均含量為66.4 mg/L、CODcr去除率高達94.6%。生物法處理造紙廢水具有低成本、高效率、無二次污染等優點，但生物法主要用在造紙廢水的二級處理中，不能成為處理造紙廢水的單一方法，在造紙廢水的一級處理中還需要用到化學法和物理法。

1.4 處理有機廢水

工業、農業及生活用水會產生大量的有機廢水，主要為有機污染物，其特點是成分復雜、污染物含量高。有機廢水易造成水質富營養化，危害較大。目前，生物法處理有機廢水以處理效率高、出水水質好等特點被廣泛應用。高小霞[11]等人考察SBR法對由調和油與生粉的水溶液配制的模擬有機廢水的處理效果，結果表明，隨著曝氣時間的延長，廢水中有機物的去除率不斷提高，在最佳條件下，即曝氣3 h，沉淀1 h后，有機物的去除率為71.89%。此外，實驗還表明，流入、反應、沉淀、排放、待機是 SBR反應曝氣池的運行操作工序。陳紅星[12]等人以光合細菌、乳酸菌和酵母菌為復合菌劑考察有機廢水中污染物的降解效果，結果表明，廢水經復合菌劑處理后，有益微生物的量大大增加，有害微生物得到抑制，在最佳條件下，廢水中COD的去除率為 87.1%，總碳的降解率為70.5%，同時，復合菌劑處理有機廢水后，還可獲得濃度較高的有益菌群。熊歡偉[13]等人將生物轉盤的盤片改為轉筒狀，然后加入多孔聚合物高分子載體，以有機廢水為研究對象，考察COD和NH3-N的去除效果，結果表明，改良后的新型顆粒生物膜生物轉盤處理有機廢水效果顯著，COD的平均去除率為85.2%，氨氮的平均去除率為 86.5%。孟東梅[14]以不同類型厭氧生物處理工藝在處理有機廢水方面特點為研究對象，分別對不同的厭氧處理效果進行對比，EGSB（固體流態化技術）適合處理溫度及濃度均較低的廢水，結果表明，HUSB（水解酸化處理工藝）厭氧反應器適合處理未經脫氮的有機廢水，且對原水質BOD有一定降解，同時又不影響脫碳源量。生物法能夠有效的去除有機廢水的污染物，但實驗用水多為模擬有機廢水，污染物較單一，沒有考慮不同污染物之間的相互影響，因此，今后應將以實際的綜合有機廢水作為重點研究的對象。

1.5 處理印染廢水

印染廢水色度深，可生化性差，對環境造成嚴重污染，過濾、混凝是處理印染廢水的傳統方法，傳統方法只是將液相轉化為氣相或固相，并未將污染物完全除去，因此，有關綠色環保高效的處理方法正在不斷開發。鄧航[15]等考察SBR法對活性染料廢水的處理效果，同時研究了活性污泥在該系統中缺氧段、好氧段兩個階段的酶的活性。結果表明，廢水中COD、色度與酯酶活性呈良好的相關性，SBR在好氧段為8 h，缺氧段為4 h時，廢水中COD的去除率達到最高，為90%，色度去除率也高達85%。邱滔[16]等人將生物法與膜分離技術結合處理前印染廢水，結果表明，利用MBR（膜生物反應器）處理印染廢水效果顯著，溫度、溶解氧、污泥負荷等均是影響廢水處理效果的因素，在最佳條件下，COD的去除率達到80%，SS的去除率接近100%，氨氮、色度等也有一定的去除效果，且出水水質較好，無異味。陳月華[17]等人用微生物絮凝劑（從活性污泥中分離提純出來）對COD為1 200 mg/L、SS為250 mg/L的印染廢水進行處理，結果表明，在40 ℃，pH=8，投加5 mL/L自制絮凝劑時，廢水中COD去除率高于60%，可見，微生物絮凝劑為新型水處理劑處理印染廢水效果顯著，有著廣闊的應用前景。生物法應用于印染廢水中具有處理效果穩定，成本低等優點，但生物法對印染廢水中的 COD去除效果并不十分理想，且所需時間較長，一般不能單獨使用。

2 結 論

生物法處理工業廢水效果顯著，對污染物有較強、較快的適應性，廢水中的有機污染物可得到有效的降解、轉化，同時會產生有益的代謝物質[18]，本文對近年來采用生物法處理工業廢水的研究進行了綜述，主要有活性污泥法、生物接觸氧化法、SBR法、曝氣生物濾池法、復合菌劑處理法等，筆者建議今后需要圍繞以下幾個方面開展工作：（1）利用單一生物技術處理工業廢水會出現工藝成本高、處理效果不佳等問題，今后可開發物化、生物聯合技術，優化現有技術，以達到低成本、高效率處理工業廢水的目的，同時使污染物達到排放標準。（2）不同菌劑對廢水的處理效果不同，可加強處理藥劑的研發，增強處理效果。（3）膜生物反應器已大規模的投入到工業廢水的應用中，但存在著膜污染、壽命短等缺點，所以應針對以上缺點加強開發新型膜材料作為今后研究的對象，以提高工業廢水的處理效率。隨著人們對生物技術的不斷開發，期待其在工業廢水處理方面能有重大突破。

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