還原水解-SBR 法降解化工廢水探討

安 朋，李 寧

（1.新能鳳凰（滕州）能源有限公司，山東 滕州 277500；2.兗礦魯南化工有限公司，山東 滕州 277500）

隨著化工業(yè)的快速發(fā)展，化工廢水的環(huán)境污染問題也越來越嚴重。化工廢水含有較多的可溶性有機污染物和鹽分。在治理化工污水難題時，需要結(jié)合化工廢水特點，結(jié)合廢水排放量、水質(zhì)以及化工原料和生產(chǎn)工藝，選擇合適的處理方法，以實現(xiàn)化工生產(chǎn)的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益“共贏”。

1 化工廢水來源

從化工業(yè)生產(chǎn)工藝分析，導(dǎo)致化工廢水的來源途徑主要來：

1）生產(chǎn)環(huán)節(jié)廢水。化工業(yè)在生產(chǎn)過程中，通常需要采取汽提、酸洗、堿洗以及蒸汽蒸餾等，在此過程中會排放出大量的工業(yè)廢水。2）設(shè)備清洗。化工生產(chǎn)過程中，需要定期、不定期的對生產(chǎn)的設(shè)備儀器進行清洗，以保持設(shè)備運行時保持良好工況。設(shè)備、容器、管道等清洗時殘留著的化工物料會隨著清洗廢水一起排放，成為化工廢水的重要來源之一。3）原料及產(chǎn)品流失。化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的原料、成品、半成品運輸?shù)冗^程中，會遺失在環(huán)境中，經(jīng)由風(fēng)暴雨雪沖刷，成為環(huán)境污染物。4）未反應(yīng)完的原料。化工業(yè)生產(chǎn)時，由于自身純度、反應(yīng)條件等條件所限，許多化工原料反應(yīng)不完全成為新的廢物、廢料，在沖刷或循環(huán)后進入水體，成為化工原料廢水。5）副產(chǎn)物。化工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生一些副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品的成分較為復(fù)雜，盡管總量不大，通常作為廢液直接排放至環(huán)境中，此類廢水處理難度較高。6）設(shè)備泄露。化工生產(chǎn)設(shè)備及管道封閉不嚴，在物料運輸或生產(chǎn)環(huán)節(jié)泄露造成的廢液。7）冷卻水。化工生產(chǎn)，冷卻完物料，冷卻水排放會帶走部分物料，成為新的污染源，在物料冷卻過程中會投加穩(wěn)定劑等化工原料，形成污染。

2 化工廢水特點

化工廢水中含有多種副產(chǎn)物，成分復(fù)雜，含有較多的鹽分和可溶性有機污染物，增加了處理難度。

1）處理難度大。化工生產(chǎn)時所使用到的組分由與溶劑類似化合物構(gòu)成，這類化合物具有多樣性、復(fù)雜性特點，化工廢水中的硝基化合物和鹵素化合物等有毒物質(zhì)的量呈不斷增加態(tài)勢，毒性物質(zhì)不僅污染環(huán)境，也會對人體健康構(gòu)成潛在威脅。

2）成分較復(fù)雜。化工廢水的成分極為復(fù)雜，廢水中的污染物含量較高，且有毒物質(zhì)也會不斷增加，加劇水資源污染，色度加深。且化工廢水中的污染物含量較多，處理工序復(fù)雜、繁瑣，增加了后期的處理難度。

3）變動幅度大。化工廢水主要是企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)排放的廢水，無論是污水的水質(zhì)還是接納污水量等方面的變動幅度相對較大，在未進入污水處理廠處理前，其污水成分復(fù)雜，有機物及有毒物質(zhì)含量高。經(jīng)預(yù)處理后雖然指標符合標準，但后續(xù)處理難度依然較大。

3 化工廢水危害及處理方法

化工廢水直接排放會影響周邊水體對自然環(huán)境的影響，加劇水體的污染程度，改變水體的功能，污染農(nóng)村及城市的飲用水水源。此外，受工業(yè)廢水污染，還會加劇地下水體污染，造成漁業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量減產(chǎn)。此外，工業(yè)廢水中的有毒有害物質(zhì)經(jīng)食物鏈，最終還會直接威脅到人的身體健康。因此，應(yīng)及時做好化工廢水處理達標排放，減少化工生產(chǎn)對環(huán)境的影響。

根據(jù)化工廢水的處理原理及相關(guān)技術(shù)，目前處理廢水的主要方式有物理法、生物法和化學(xué)法。其中：物理法處理化工廢水，主要是對化工廢水中的不溶性或難溶性懸浮顆粒物進行分離處理，再利用沉淀方式對大懸浮物和生物污泥進行去除處理。化學(xué)法處理化工廢水主要是利用含重金屬、酸、堿等物質(zhì)的廢水進行處理，利用氧化還原、硫酸鹽、硫化物等化學(xué)沉淀法處理廢水中的酸堿物質(zhì)，實現(xiàn)達標排放。生物法處理化工廢水，主要利用微生物有機物進行氧化、分解，使其更具穩(wěn)定性，并對廢水進行深度處理。其中，化學(xué)法處理化工廢水具有效率高、見效快、效果好等優(yōu)勢，得到了廣泛應(yīng)用。本文以水解酸化-SBR 生化處理為例，探討了該工藝在化工廢水處理中的實際應(yīng)用及效果。

4 水解酸化一SBR 生化處理化工廢水實例

4.1 水解酸化-SBR 生化處理流程圖

水解酸化-SBR 生化處理流程圖見圖1 所示。

圖1 水解酸化-SBR 生化處理工藝流程圖

4.2 工藝主要參數(shù)

生化處理工藝主要參數(shù)見表1。

表1 工藝主要參數(shù)

化工廢水水解外部影響因素較多，其中還原水解法處理會降低厭氧水解反應(yīng)速率，使得參與到厭氧反應(yīng)中的生物量過少。為此，在實驗中，選擇MBR 工藝及傳統(tǒng)推流反應(yīng)器相結(jié)合，解決了單一膜生物反應(yīng)器應(yīng)用易導(dǎo)致物體堵塞的弊端，具有較強的污水負荷適應(yīng)能力。

實驗用化工廢水取自某化工生產(chǎn)企業(yè)的厭氧水解池。污水中的污泥形態(tài)表現(xiàn)為細小懸浮液，不易沉降，生物活性差，生物的接種量為MLSS10g/L，混合液揮發(fā)懸浮固體濃度：混合液懸浮固體濃度為0.38∶1。為有效解決化工廢水中的難生物降解性，需要污水中的污泥進行培養(yǎng)和馴化。本次實驗所選擇的污泥培養(yǎng)及馴化使用了人工葡萄糖、蛋白胨等有機營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)，并添加適量的含預(yù)處理有機化工廢水，將馴化后的活性污泥投加至生物反應(yīng)器，做好進出水的COD和pH 值登記。詳見表2、表3。

表2 人工配水配料比例 g

表3 實驗用水水質(zhì) mg/L

4.3 實驗條件

生物反應(yīng)器高負荷運行下，在污泥馴化前期，進行人工配水，并做好兼性厭氧型掛膜。約14d 后，監(jiān)測生物反應(yīng)器中的實驗中反應(yīng)器在高負荷下運行。馴化早期，實驗選用人工配水進行兼性厭氧型掛膜，這一步驟決定了馴化實驗的成敗。2 周后，測得反應(yīng)器中Nv（COD）為2.55kg/（m3·d）。在水力停留約8h，形成足夠量污泥。第15d 起，進行馴化，將預(yù)處理化工廢水與人工配水按比例混勻，其Nv（COD）在1.8～2.5kg/（m3·d）區(qū)間。然后利用增大廢水比來加強污水中的化學(xué)需氧量含量，使反應(yīng)器填料間的污泥適應(yīng)生產(chǎn)廢水負荷，直至穩(wěn)定運行。化學(xué)需氧量值從初始的600 mg/L 逐漸增至800mg/L，滿足實驗需要。

5 結(jié)論

在水解環(huán)節(jié)，厭氧微生物在胞外酶的有效作用下，將化工廢水中的污染物分子水解成低分子溶解性物質(zhì)，有毒有害物質(zhì)進入酸化池，最終轉(zhuǎn)換成小分子污染物，降低了廢水的毒性，改善了進水水質(zhì)及可生化性，為后期的反應(yīng)器好氧池降解提供便利。此外，水解酸化-SBR 工藝易操作，成本低，對污水中的COD、硝基苯、苯胺等污染物的降解率達到30%、65%、75%以上，這三項指標在馴化環(huán)節(jié)基本成型。總之，利用還原水解-SBR 法處理工業(yè)廢水具有一定的推廣價值，處理后的廢水實現(xiàn)了達標排放，出水水質(zhì)完全達到國家GB8978-2009 中的一級標準。