高濃度難降解有機(jī)廢水生物強(qiáng)化處理技術(shù)研究進(jìn)展

文/王昌勇

引言

隨著國家工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)廢水的處理問題日益突出，各行各業(yè)產(chǎn)生的廢水種類越來越繁雜，特別是一些難生物降解的高濃度廢水，給水處理行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。本文分析了較為常見的印染廢水和造紙廢水特性，并對其近年來生物強(qiáng)化處理技術(shù)的研究進(jìn)展做了介紹。

印染廢水的生物強(qiáng)化處理

印染廢水主要是加工棉、麻、化學(xué)纖維制品及其紡織產(chǎn)品的印染廠排出的廢水。紡織印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物濃度高、pH高、水質(zhì)波動(dòng)大等特點(diǎn)，廢水中含有大量染料、漿料、油劑、助劑、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無機(jī)鹽類等，屬高濃度難降解的有機(jī)工業(yè)廢水之一。

目前，國內(nèi)外印染廢水處理技術(shù)發(fā)展較快，主要有物化法、生化法、化學(xué)法以及幾種工藝結(jié)合的處理方法，技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最廣泛、價(jià)格較為低廉的方法仍然是生物處理法。生物處理法主要有活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法既能降解大量的有機(jī)污染物質(zhì)，又能去除部分色素，還可以調(diào)節(jié)pH值，運(yùn)行管理費(fèi)用低，被廣泛采用。但活性污泥法具有對COD降解不完全、去除色度有限、運(yùn)行易受環(huán)境影響、易發(fā)生污泥膨脹等不足，近年來，生物強(qiáng)化技術(shù)的研究在一定程度上彌補(bǔ)了這些缺陷。

徐文東等研究處理毛紡廠染料廢水時(shí)，從馴化后的活性污泥中分離到1株嗜熱鞘氨醇桿菌（sphingobacterium thalpopilum），該菌株對派拉丁藍(lán)（RRN）的脫色率較高，5d內(nèi)可以達(dá)到34%，比馴化污泥的脫色率有很大提高。曾麗璇等研究了利用優(yōu)勢菌屬處理印染廢水脫色機(jī)理，在水解池內(nèi)投入具有較好脫色效果的分屬于假單胞菌屬、氣單胞菌屬、紅螺菌屬的特定菌群，實(shí)驗(yàn)顯示系統(tǒng)脫色率穩(wěn)定在90%以上。

魏民樂等從印染廢水生物處理系統(tǒng)分離出了幾種純菌并用于處理印染廢水，取得了較好的效果，在厭氧條件下對16種偶氮染料、蒽醌染料脫色處理時(shí)脫色率可達(dá)80%以上；對實(shí)際生產(chǎn)廢水脫色率也在80%以上。

造紙廢水的生物強(qiáng)化處理研究

造紙企業(yè)在生產(chǎn)過程中對稻草、麥秸、木材、蘆葦?shù)冗M(jìn)行高溫蒸煮分理出纖維素，排出大量深褐色乃至黑色的廢水，俗稱“黑液”，黑液中含有大量木質(zhì)素、纖維素以及揮發(fā)性有機(jī)酸等，臭味強(qiáng)，污染性非常大。近年來在造紙廢水生物強(qiáng)化處理方面的研究進(jìn)展頗大，大致有以下幾種方向。

直接投加純種菌屬處理制漿造紙廢水

生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用最為普遍的方式是直接向生物處理系統(tǒng)中投加對目標(biāo)污染物具有特效降解能力的純種菌屬。Leontievsky A A等培養(yǎng)了14d的白腐真菌，結(jié)果顯示能夠降解43.9%的木質(zhì)素。張甲耀等從黑液和含木質(zhì)素的堿性土壤中篩選出一株能優(yōu)先降解木質(zhì)素的嗜堿木質(zhì)素降解菌，在堿性液體培養(yǎng)條件下（pH=10.5）以及復(fù)合碳源共代謝最佳綜合條件下培養(yǎng)10d，木質(zhì)素的降解率達(dá)到49.84%。

投加混和優(yōu)勢菌處理制漿造紙廢水

造紙廢水具有生物毒性的主要原因是其中含有的樹脂酸。Zhongtang通過投加樹脂酸降解菌生物強(qiáng)化處理造紙廠廢水中的樹脂酸，去除效率明顯提高，這些微生物對樹脂酸有較好的去除率，但不能去除TOC。溫桂照等從SBR系統(tǒng)活性污泥中選育得到優(yōu)勢菌屬，經(jīng)基因組合選取假單胞菌和諾卡式菌的組合菌，二者具有高效降解芳香族化合物的能力，將它們應(yīng)用于降解造紙漂白廢水的氯代芳香族化合物試驗(yàn)。結(jié)果表明，在96h內(nèi)，廢水中檢出的36種芳香族化合物絕大部分得到了有效降解，且混合菌的降解能力要優(yōu)于白腐菌。

另外，于鵬、宋健等研究了以高校菌活性炭裝置對某造紙集團(tuán)污水廠出水進(jìn)行深度處理的中試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，在平均進(jìn)水CODcr149.99mg／L、色度34.30倍時(shí)，CODcr、色度去除率均達(dá)到50%以上。經(jīng)170d運(yùn)行，證明生物活性炭工藝在造紙廢水深度處理中能達(dá)到較好的處理效果。

生物強(qiáng)化技術(shù)仍然存在的問題

生物強(qiáng)化技術(shù)在處理高濃度難降解工業(yè)廢水時(shí)已十分廣泛，在生物處理中顯示出了巨大的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在：提高對目標(biāo)污染物的去除效率，提高出水水質(zhì)；增強(qiáng)污泥活性，改善污泥性能，實(shí)現(xiàn)污泥減量；提高了系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊的能力；與其他物化處理技術(shù)相結(jié)合，提高運(yùn)行效率。

當(dāng)然，生物強(qiáng)化處理技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用仍存在一定的問題，這些問題的原因主要如下：生物強(qiáng)化技術(shù)對系統(tǒng)中低濃度污染物質(zhì)處理效果有限。投加的菌屬受系統(tǒng)環(huán)境因子及其它微生物的競爭影響，難以成長為優(yōu)勢均屬。投加菌屬優(yōu)先利用其他易于利用的底物，對目標(biāo)降解物作用緩慢。菌體流失或投入菌屬數(shù)量不足，無法達(dá)到優(yōu)勢地位。

結(jié)語

目前，生物強(qiáng)化技術(shù)在高濃度廢水處理中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的有機(jī)廢水處理，一些技術(shù)已經(jīng)取得了專利并在實(shí)踐中得到很好的應(yīng)用效果。高濃度廢水由于其污染物成分的復(fù)雜性和多變性，生物強(qiáng)化處理技術(shù)多與一些物理化學(xué)方法聯(lián)用，比如混凝技術(shù)、投加某種化學(xué)藥劑等，在處理特定的有機(jī)廢水中可以取得更好的效果。