工业废水生化处理方法及实例浅析

全世界都在发展的今天，人类对水的需求逐渐地增加，而对全世界水资源缺乏的现状，人类正面临着水污染的严峻挑战；而此同时，水资源的浪费、水土的流失、水体的污染，正威胁着人类的生存和发展，这其中以水体污染尤其严重。水体污染分两个方面：一方面为：生活污水；另一方面为：工业废水。这两种污染源如不经过处理，直接排放势必会对周围环境造成污染，文章对针对现在工业废水在微生物处理方面做详细的分析和探讨。 [中图分类号]X [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2013)16-0249-02 1 .污水处理的重要性和迫切性 维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。 中国系世界上缺水最严重的国家之一，全国所有的城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75 %的湖泊出现了不同程度的富营养化；90 %的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60 %～70%是由于水污染造成的；对我国118 个大中城市的地下水调查显示，有115 个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40 %。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为GNP 的1.5 %～3 %，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。 2.工业废水生化处理常用方法探讨 2.1 活性污泥法 活性污泥法是世界各国应用最广的一种生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流，称为回流污泥，回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖，增殖的微生物量通常从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行，这部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。 由于废水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程，因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制，使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈"。归纳起来，目前在工业废水处理研究和应用领域，普遍存在的问题有： (1)采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀现象；设备不能满足高效低耗的要求。 (2)随着水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的废水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。 因此，如何使废水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展，已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。这要求水处理不应仅仅满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。 2.2 生物膜法 在废水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料"表面，形成生物膜，废水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3 和微生物细胞物质，废水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的工业废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。 3 .工业废水生化处理实例分析 水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。“八五"期间，我国工业废水排放量占全国废水排放总量的62 %，工业废水处理率平均为72 %，排放达标率为54 %，工业废水污染防治仍是我国环境保护的重点之一。在我国工业生产中，许多仍延用高消耗、低效益的粗放型方式，造成资源、能源利用率低，污染物产生量大，结构型污染问题突出。我国水资源不足和时空分布不均，水环境容量低，工业污染源排放污染物达到水环境质量改善要求的任务是长期而艰巨的。如下详细介绍几个工业废水的处理方法： 3.1 肉类加工工业废水处理 随着人民生活水平的提高，肉制品需求不断增加，肉类加工工业发展迅速。肉类加工工业是食品工业中主要排污大户，据统计，每年排放废水约近20 亿吨，占全国废水总排放量的6 %左右。鉴于肉类加工工业废水排放量较大，基水质又具有一定的特性，我国对于肉类加工工业废水的排放单独制定了国家排放标准：《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457-92)，即肉类加工工业废水的排放，必须符合GB13457-902 的规定。 肉类加工工业废水主要来自：宰前饲养场排放的畜粪洗水；屠宰车间排放的含血污和畜粪的地面冲洗水；烫毛时排放的含大量猪毛的高温水；剖解车间排放的含肠胃内容物的废水；炼油车间热电厂放的油脂废水等。此外还有来自冷冻机房的冷却水和来自车间卫生设备、锅炉、办公楼等排放的生活污水。肉类加工废水水质特点：肉类加工废水含有大量的血污、毛皮、碎肉、内脏杂物、未消化的食物以及粪便等污染物，悬浮浓度很高，水呈红褐色并有明显的腥臭味，是一种典型号的有机废水。 肉类加工废水属易于生物降解的高悬浮物有机废水，废水水质、水量变化范围较大。目前对该类废水的治理，均采用以生物法为主的处理工艺，包括好氧、厌氧、兼氧等处理系统。国内肉类加工废水运行效果的统计资料表明，各种生物处理装置均能有效地去除BOD5、COD、SS 等污染物，均可达到GB13457-92 的要求。只是一次性投资与运行费用上差别较大。但无论采用什么生物处理工艺，都必须充分重视预处理工艺，应设置捞毛机、格栅、隔油池、调节池或沉淀池等，以尽量降低进入生物处理系统的悬浮物和油脂含量，确保构筑物正常运行。 目前国内对肉类加工废水的处理，常用的处理工艺如下： (1)活性污泥工艺 活性污泥法是目前我国肉类加工废水处理中应用最普遍且最成熟的方法。其曝气方式可采用浅层曝气、射流曝气、延时曝气、氧化沟等。 (2)SBR 工艺 SBR 是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的一种改良的活性污泥法、其主要特征是在运行上的有序和间歇操作。SBR 反应池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统，因此具有工艺简单、占地面积小、投资省、搞冲击负荷强等优点，并且SBR 非常适于肉类加工企业多为一般生产、水质和水量波动大的特点。 3.2 焦化废水处理 焦化废水、煤气废水、炼钒废水等都属于酚氰废水行业，酚氰废水具有高COD、高色度、高含氨、含酚、含氰、含硫等污染物，该废水处理工艺比较复杂，根据全国所有处理该废水的工艺统计，所用的工艺是一致的，工艺流程大同小异，系将各分段进行组合，总体工艺流程为： 蒸氨→ 蒸酚→物化预处理→生化处理→物化处理→出水回用或排放 虽然每个公司所采用的工艺流程都是相同的，但针对工艺中每个环节的参数及细节因设计不同，会产生不同的结果。对于生化系统，取决于微生物技术，运用优势菌群及先进的育菌方式是生化成败的关键。对于物化处理，选择合适的、有效的脱色剂和絮凝剂是物化成败的关键。 目前焦化废水处理工程中所用微生物技术有厌氧法、兼氧法、好氧法、在生物处理法中微生物在水中的生活方式有生长在填料的、微生物固定化的、有生长在活性污泥中的、有游离在水中的，这三种生活方式所形成的处理工艺各有优缺点。 (1)生物膜法的优点：微生物群落稳定、密度高、可省去二沉池、污泥增长量少、无污泥膨胀现象。缺点：造价高、安装麻烦、第一次挂膜时间较长、调试期长、一旦脱膜恢复较慢、水与填料的混合程度低、处理效率略差、出水浊度大、透明度低。具体介绍如下： ①生物滤池：是生物膜法的一种，就是在池中填充滤膜或挂膜填料，为微生物在其中生长、繁殖提供了场所，废水穿过池体填料时，为微生物提供了生长所必须的营养物质，微生物就在滤膜或挂膜填料上繁殖生长，周期替代地吸收废水中的有机物作为自身生长、繁殖的营养物质，从而降低了废水中的有机负荷，使废水得到净化。生物滤池分为厌氧生物滤池和好氧生物滤池。 ②生物转盘：是好氧生物膜法的一种形式，由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和空气中的氧，从而吸收废水中的有机物作为自身生长、繁殖的营养物，从而使污水获得净化。生物转盘有一个缺点就是，目前，国内外所用生物转盘的盘片存在着生物膜易脱落、处理效率低、能耗偏高等缺点。 ③接触氧化法：是在好氧池中放置了填料(填料有较多的种类)，然后在其上培育好氧菌，形成生物膜的方法。这些生物膜是专性菌高度集中区，当废水在曝气器的空气搅拌下，充分与生物膜接触，水中的有机物就不断地被细菌分解成CO2 与H2O，在一定的停留时间下，水中有机物被分解完全。 (2)活性污泥法优点：造价低、驯化期短、调试工期短、损坏后恢复较易、水与泥的接触程度高、处理效率高、容积负荷可调、出水清澈。缺点：有污泥膨胀现象、污泥易流失、污泥量大、需要污泥回流系统、运行成本相对高。 (3)游离法(直接将优势菌投入水中)优点：无需安装、无需沉淀、造价低、不需要菌种驯化、调试期短。缺点：运行费用较高、菌种流失严重、只适合水质较清的污水处理，很少采用此法。 (4)微生物固定化法：是一种比一般生物处理法更为优越的方法，它具有处理效率高、稳定性强、耐负荷、产污泥量少等优点，但其生产工艺复杂。 生物固定化技术已发展多年，现固定化技术有生物陶粒、生物胶粒，这些填料都是固定体，比水重。 3.3 印染废水处理 排出的生产废水中含有柠檬酸，冰醋酸，阳离子有机染料(R-7BW，R-3R R-4G XRL X2RL B-SG BK-NH 等二十余种)、柔软剂，缓染剂，平滑剂，消泡剂，保险粉，印花素，面糊料，硫酸，次氯酸钠等，约20 种化工物料。其中柠檬酸，冰醋酸易溶于水，属易生化处理类物质。渗透剂，柔软剂等物料是表面活性剂，对微生物有毒害或抑制作用。漂白用的次氯酸钠属氧化剂，具有杀菌作用。树脂糊料属高分子类物质，属难生化降解类有机物。 预处理→混凝→水解→生物接触氧化→化学氧化脱色。三级处理工艺。 它有如下几个特点： (1)印染废水中含有表面活性剂，在处理中通过分离器可去除绝大部分，从而可保证生化处理的正常运行； (2)印染废水的BOD5/CODcr 较低，采用生物酸化水解-接触氧化处理工艺，能提高BOD5/CODcr的比值，又可提高BOD5和CODcr的去除率，使处理成本费用降低； (3)由于印染废水中糊料树脂结构稳定性好，不易化学氧化，不易生化。而采用混凝方式，能有效地除去此类物质； (4)采用生物接触氧化工艺，具有工艺操作简便，无污泥膨胀之忧 (5)渣滤池能有效去除排放废水中的残余色度及SS，还具有降低CODcr，BOD5 的功能. 4 .结论 综上所述，微生物用在工业废水处理方面还是很广泛的，较果是令人满意的，继续发展微生物在工业废水处理主面是当今的一个流行趋向，因为微生物处理有着明显的好处：运行成本低、稳定达标、操作方便等等。 工业废水处理是一个迫在眉睫的问题，目前越来越多的受到人们的关注。但目前遇到的最到的问题是技术的改良和废水处理实际落实的问题。还希望相关部门能够将工业废水处理真正提上日程，投资进行新技术的研究，为人们的生活带来更多的绿色和清新。