高濃度有機(jī)廢水處理生物處理技術(shù)

濃度有機(jī)廢水通常是指化學(xué)耗氧量(COD)在2000mg/L以上的廢水，而事實(shí)上由食品，化T，造紙，農(nóng)藥，制革等行業(yè)排放出的廢水中COD濃度可以達(dá)到幾萬到幾十萬mg/L.根據(jù)廢水的性質(zhì)和來源可將高濃度有機(jī)廢水分為了類：①不含有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水；②含有有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水；③含有有害物質(zhì)且不易生物降解的高濃度有機(jī)廢水由于采用傳統(tǒng)的治理方法處理高濃度有機(jī)廢水難以滿足凈化處理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)要求，使得該類廢水處理技術(shù)的研究成為國內(nèi)外環(huán)保領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題之一與物化法相比生化法具有運(yùn)行可靠，運(yùn)行費(fèi)用低和操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，使得生化法得以廣泛應(yīng)用。因此，本文專1'3 x4高濃度有機(jī)廢水生物處理技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。

一、酵母菌處理技術(shù)

        酵母菌處理廢水具有以下特點(diǎn)：①耐受高濃度氨氮和硫酸鹽，例如酵母處理法中硫酸鹽濃度*高允許值可以達(dá)到20g/L，因而當(dāng)有機(jī)廢水中含有高濃度硫酸鹽而不宜采用厭氧處理工藝時(shí)，采用酵母處理法仍然是可行的中國科學(xué)院黑亮等利用酵母菌處理含S0420012mg/L，NH3 -N17208m~L,COD24165mg/L,BOD520760mgfL,TOC7411mg/L的高濃度味精廢水的連續(xù)小試結(jié)果表明COD、TOC的去除率可穩(wěn)定在g2.9%以上；②酵母法容積負(fù)荷高達(dá)8—lOkgBOD/(m3.d)，是活性污泥法的8~10倍以上，且可適用于BOD從幾千到幾萬毫克/升的高濃度有機(jī)廢水處理；③對(duì)廢水中的油有很好的適應(yīng)和降解能力，不需預(yù)處理，因而可顯著降低一次性投資呂文洲等利用酵母菌處理色拉油廢水的試驗(yàn)結(jié)果表明，在進(jìn)水COD約12000mg/L，油約3500mg/L，BOD-yeast負(fù)荷1.0—2.5kg/(kg?d)時(shí)，COD和油的去除率分別達(dá)到87%～97.3%和92%～99.8%鄭少奎等的試驗(yàn)也表明，含高濃度色拉油的廢水可以直接用酵母菌法處理；④能耗低，酵母法需氧量為0.6kgo2/kgBOD僅為活性污泥法的0.6倍；⑤廢水資源化，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的酵母菌體蛋白質(zhì)含量在40%以上，可回收作為飼料添加劑，而不存在剩余污泥處理問題；⑥耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。

        自20世紀(jì)90年代初日本一家公司成功實(shí)現(xiàn)酵母菌廢水處理技術(shù)的實(shí)用化以來，實(shí)際運(yùn)行的酵母菌廢水處理廠達(dá)50多家，用于處理含油廢水,水產(chǎn)品加工廢水等我國利用酵母菌處理廢水的工作仍基本停留在生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的基礎(chǔ)上。

二、生物強(qiáng)化技術(shù)

生物強(qiáng)化技術(shù)是指為提高處理系統(tǒng)的處理能力，向該處理系統(tǒng)中投加優(yōu)勢(shì)菌種從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)污染物**去除的方法，選用的菌種可以是從自然界中篩選的優(yōu)勢(shì)菌種，也可以是通過基因工程技術(shù)得到的有降解能力的基因工程菌與傳統(tǒng)生物處理上藝相比生物強(qiáng)化技術(shù)能夠有效提高對(duì)有毒，有害物的去除效果，并具有改善污泥性能，耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)目前，生物強(qiáng)化技術(shù)的研究多是針對(duì)廢水中所含有的有毒有害物質(zhì)和難降解物質(zhì)。而在高濃度有機(jī)廢水處理中應(yīng)用的報(bào)道還比較少見大港石化公司采用韓國SK集團(tuán)**菌種處理常減壓柴油堿洗渣該菌種可耐受30g/L的高含鹽廢水，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

據(jù)介紹，在MLSSlOg/L左右時(shí)，生化裝置可將COD從進(jìn)水34744mg/L降低到370mg/L以卜，容積負(fù)荷*高時(shí)超過9kgCOD/(m3,d)眾所周知，煤氣廠（焦化）的廢水因含有高濃度的氨氮，酚和難于生物降解的煤焦油等物質(zhì)而成為污水處理的難點(diǎn)，而葉正芳伽等利用一種專用的合成高分子材料作載體，固定美國產(chǎn)**微生物菌群B350對(duì)蘭州煤氣廠焦化廢水進(jìn)行的中試試驗(yàn)表明，在進(jìn)水COD 3250—3590mg/L，氨氮444—458m/L時(shí)，COD和NH -N去除率分別達(dá)到98.3%和99.9%，而且由于采用了微生物固定化技術(shù)，硝化菌和反硝化菌處在載體的不同位置，結(jié)果硝化，反硝化和有機(jī)物降解作用可以同時(shí)發(fā)生。

三、序批式反應(yīng)器(SBR)

序批式反應(yīng)器(SBR)由進(jìn)水，反應(yīng)，沉淀，排水和閑置5個(gè)階段組成一個(gè)周期，各階段運(yùn)行時(shí)間，混合液的體積比運(yùn)行狀態(tài)和曝氣量等均可依污水進(jìn)水水質(zhì)與出水要求而定據(jù)介紹（十），SBR法能夠處理高濃度有機(jī)廢水通常有兩個(gè)原因：O)SBR系統(tǒng)中微生物核糖核酸(RNA)含量比活性污泥系統(tǒng)中微生物的核糖核酸含量高3～4倍RNA是微生物生長的基礎(chǔ)，RNA高預(yù)示SBR系統(tǒng)微生物具有較強(qiáng)的活性和生長速率，這就是間歇式活性污泥系統(tǒng)能夠處理高濃度有機(jī)廢水的主要原因；@SBR反應(yīng)器中可以保持很高的MLSS，這就比其它活性污泥法的F/M低，即有機(jī)負(fù)荷低，而且還可以采用非限制曝氣方式運(yùn)行，邊進(jìn)水邊降解有機(jī)物李秀金”采用兩級(jí)SBR(SBR1和SBR2)對(duì)牛場高濃度有機(jī)污水進(jìn)行處理，停留時(shí)間分別為2d(SBRl)和0.5d(SBR2),當(dāng)進(jìn)水COD20000mg/L，NH，- N540mg/L(TKN=1140mg門L)時(shí)，出水COD和NH，-N分別為640mg/L和Omg/L(TKN_38mg/L)，出水可再循環(huán)用作養(yǎng)殖場的沖洗用水石家莊化纖有限責(zé)任公司采用以SBR為主體的”延時(shí)序批式生物氧化硝化反應(yīng)器(ENSBR)-膜法生物兼氧反硝化反應(yīng)器(BDAR)-推流式生物接觸氧化反應(yīng)器(PCOR)”工藝處理其高濃度化工廢水，運(yùn)行結(jié)果表明，在進(jìn)水COD5000mg/L左右，NH，-N500mg/L左右，經(jīng)ENSBR處理后，出水COD在300—500mg/L，NH3 - N50—60mg/L，再經(jīng)BDAR和PCOR處理后出水COD≤200mg/L，NH -N≤40mg/L，達(dá)到石化行業(yè)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

四、厭氧技術(shù)

與好氧生物處理技術(shù)相比厭氧法在處理高濃度有機(jī)廢水方而具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）剩余污泥產(chǎn)生量少，好氧法每去除1kgCOD的污泥產(chǎn)量約為0.3—0.45kgVSS，而厭氧法每去除1kgCOD的污泥產(chǎn)量為0 04—0.15kgVSS;(2)產(chǎn)生的生物污泥易于脫水；(3)營養(yǎng)鹽需求量少好氧法營養(yǎng)需求量BOD5/N/P為100:5:1，而厭氧法BOD5/N/P為100:2:0.3；（34）不需要曝氣，故能耗低，并可回收沼氣；(5)容積負(fù)荷高，從而節(jié)約占地和基建投資；(6)提高廢水可生化性但由于厭氧反應(yīng)器出水中仍然含有較高的COD，且廢水中無溶解氧，因此，厭氧反應(yīng)器須與其它工藝聯(lián)合使用厭氧反應(yīng)器的發(fā)展共經(jīng)歷了三個(gè)階段”：以傳統(tǒng)厭氧消化池為代表的**代厭氧反應(yīng)器；以上流式厭氧污泥床(UASB)，厭氧濾池(AF)等為代表的第二代反應(yīng)器，第二代反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了污泥停留時(shí)間和水力停留時(shí)間的分離，使厭氧活性污泥泥齡延長到了上百天，而水力停留時(shí)間從過去的幾天或幾十天縮短到幾小時(shí)或幾天；第三代厭氧反應(yīng)器是在第二代厭氧反應(yīng)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，解決了反應(yīng)器的短流問題，并使廢水與污泥之問能夠保持良好的接觸狀態(tài)第822當(dāng)代化工2011年8月三代厭氧反應(yīng)器以厭氧顆粒膨脹污泥床(EGSB)和內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器為代表自開發(fā)以來，LJASB，EGSB和Ic等得到了廣泛應(yīng)用。

4.1上流式厭氧污泥床(UASB)

       上流式厭氧污泥床(UASB)是由荷蘭學(xué)者Glettinga等于1974年開發(fā)的，該反應(yīng)器由分配板，顆粒污泥處理區(qū)膨脹污泥床再生區(qū)，氣固分離區(qū)等四部分組成UASB成功地使污泥停留時(shí)間(SRT)與水力停留時(shí)間(HRT)相分離，解決了反應(yīng)器內(nèi)生物量保持問題1983年荷蘭帕克(PAQES.B.V)首先將UASB反應(yīng)器應(yīng)用于Roermond造紙廠隨后到1999年的20多年時(shí)間里，在國外1303座廢水厭氧處理工程中，有769座采用了UASB工藝，占近60%目前，UASB已被應(yīng)用于啤酒，味精，化工，制藥，制糖等各個(gè)行業(yè)如鄭強(qiáng)采用UASB+生物接觸氧化上藝處理啤酒廢水，在COD5100—5900mg/L,SS330—SOOmg/L,BOD51400—2200mg/L,容積負(fù)荷10kgCOD/(m3.d)時(shí)，UASB出水COD在700—1200mg/L，COD去除率超過80%，后經(jīng)接觸氧化工藝處理后出水COD＆lt;100mg/L，所得沼氣中甲烷含量在70%左右,用UASB工藝處理豬場糞污，在進(jìn)水COD6000mg/L積負(fù)荷8kgCOD/(m3.d)時(shí)，出水COD在200~400mg/L，所產(chǎn)生的沼氣使豬場獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益孫震“等應(yīng)用UASB技術(shù)處理高濃度抗菌素廢水，在COD15000mg/L左右，容積負(fù)荷5kgCOD/(m3.d)時(shí)，COD去除率在80%左右，大大減輕后續(xù)處理負(fù)荷。

4.2厭氧顆粒膨脹污泥床(EGSB)

       厭氧顆粒膨脹污泥床(EGSB)實(shí)際上是對(duì)UASB在結(jié)構(gòu)上的一種改進(jìn)作為第三代厭氧反應(yīng)器，EGSB具有以卜特點(diǎn)①液體表而上升流速大，從而使反應(yīng)器中傳質(zhì)效果好；②采用顆粒污泥接種結(jié)構(gòu)良好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；—cod去除負(fù)荷高，特別是在低溫條件下處理中低濃度廢水時(shí)，優(yōu)勢(shì)明顯；④高徑比較大，占地而積小EGSB同時(shí)解決了污泥停留時(shí)間與水力停留時(shí)問的分離和廢水與活性污泥的充分接觸問題，被認(rèn)為是*有前途的第三代厭氧反應(yīng)器之張振家等應(yīng)用EGSB處理COD5000-6000mg/L,pH值66.5,SS1500—2000mg/L溫度33.C左右的變性淀粉生產(chǎn)廢水，通過混凝沉淀，EGSB和好氧活性污泥法聯(lián)合處理工藝，COD的去除率>85%，出水水質(zhì)良好，達(dá)到了國家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),等采用EGSB處理平均COD含量在10000mg/L以上的褐藻酸鈉生產(chǎn)廢水，通過采用兩級(jí)EGSB+好氧處理工藝，COD去除率達(dá)到90%以上，出水達(dá)到國家污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)任洪強(qiáng)等采用混凝氣浮+EGSB+CAAS處理茶多酚廢水。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水COD為36960—43182mg/L,SS為6562—10904mg/L時(shí)，出水COD<250mg/L，ss＆lt;70mg/L，COD和ss的去除率均達(dá)到99%以上，系統(tǒng)出水可達(dá)標(biāo)排放此外，EGSB反應(yīng)器在處理低溫，低濃度，難降解和有毒廢水方面應(yīng)用前景十分廣闊。

4.3厭氧內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器(IC)

       厭氧內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器(IC)是基于UASB反應(yīng)器顆?；腿喾蛛x器的概念而改進(jìn)的，它由兩個(gè)UASB反應(yīng)器相互重疊而成，包括混和部分，膨脹床部分，精處理部分和回流部分4個(gè)功能單元，上升流速6—16m/h，甚至更高與普通的UASB反應(yīng)器相比厭氧Ic反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：①有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短在處理COD為10000—15000mg/L的土豆加工廢水時(shí)容積負(fù)荷可達(dá)30—40kg/(m3.d),在處理COD為2000—3000mg/L的啤酒廢水時(shí)容積負(fù)荷可達(dá)20—25kg/(m3.d);②抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定內(nèi)循環(huán)的形成使得IC反應(yīng)器污泥膨脹床的實(shí)際水量遠(yuǎn)大于進(jìn)水水量，循環(huán)叫流水稀釋了進(jìn)水，且可利用內(nèi)循環(huán)回流的堿液，提高了反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力和緩沖pH值變化的能力；③占地少，基建投資省在處理同量的廢水時(shí)，Ic反應(yīng)器的進(jìn)水容積負(fù)荷率是普通UASB反應(yīng)器的4倍左右，污泥負(fù)荷率為UASB反應(yīng)器的3～4倍，故其所需的容積僅為UASB反應(yīng)器的1/4—1/3，節(jié)省了基建投資加上IC厭氧反應(yīng)器一般采用高徑比為4～8的高瘦型塔式外形，占地而積小，因而比較適合于用地緊張的企業(yè)；④節(jié)能Ic厭氧反應(yīng)器的內(nèi)循環(huán)是在沼氣的提升作用下實(shí)現(xiàn)的，利用沼氣膨脹做功，在無須外加能源的條件下實(shí)現(xiàn)了內(nèi)循環(huán)廢水回流因而可不需外加動(dòng)力，節(jié)省能耗；⑤啟動(dòng)期短UASB反應(yīng)器的啟動(dòng)周期長達(dá)4～6個(gè)月，而IC反應(yīng)器啟動(dòng)期一般僅為1~2個(gè)月目前，Ic反應(yīng)器已被用于處理各種工業(yè)廢水和低，中，高濃度農(nóng)產(chǎn)品加上廢水福建省南紙股份有限公司是我國**家采用IC厭氧反應(yīng)器的造紙企業(yè)，公司采用初沉池+預(yù)酸化池+IC反應(yīng)器工藝處理其高濃度廢水，從初沉池排出的廢水COD1400—2000mg/L，SS150—300mg/L，經(jīng)預(yù)酸化后進(jìn)入IC反應(yīng)器，其溶解性COD的去除率在50%～60%之間，Ic出水與其它低濃度廢水混合后繼續(xù)生化處理，出水可達(dá)標(biāo)排放。

五、結(jié)束語

實(shí)際應(yīng)用中單是采用一種工藝難以滿足廢水達(dá)標(biāo)排放的要求，無論厭氧技術(shù)或是好氧生化過程都需要有其它預(yù)處理或后續(xù)處理工藝具體采用哪種方法，應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行綜合比較后決定例如，若廢水中含有有價(jià)值的物質(zhì)，應(yīng)首先采用萃取等物化手段對(duì)其進(jìn)行回收，不僅能夠廢物利用，而且減輕了后續(xù)處理負(fù)荷而對(duì)于占地緊張的企業(yè)，EGSB和Ic都可以考慮采用——本文采集百度學(xué)術(shù)。