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    生物技術在焦化廢水處理中的應用

      生物技術在焦化廢水處理中的應用

      焦化廢水是一種高濃度的毒性工業廢水,其水質成分十分復雜,其中以酚類為主,約占總體的70%,而苯酚又占酚類的40%。此外,還含有多種多環芳香烴和雜環類有機物化合物,如苯、萘、菲、蒽、吡啶、苯并芘、喹啉、異喹啉、吲哚、聯苯、咔唑、咪唑、吡咯、熒蒽、芴,等。這些物質大多有毒且難于降解,其中一些還是直接或間接的強致癌物[1]。焦化廢水治理一直是個國際性難題,也是國內廢水治理的重點。

      焦化廢水的處理一般有物理法、化學法、生物法。與其他兩種方法相比,生物法具有經濟,高效的優點,尤為重要的是它可以實現無害化,不會造成二次污染、處理容量大,已經成為目前國內外主要采用的廢水治理技術。由于微生物系統具有復雜的生物多樣性,在不同環境系統的應用中,表現出極大的異樣性,為此,國內外研究者對生物處理技術進行了大量的研究,極大地推動了微生物技術在焦化廢水處理中的發展。

      2 生物技術在焦化廢水處理中的研究進展

      2.1 普通活性污泥法

      作為傳統的廢水生物處理技術,活性污泥法在水污染治理中發揮了極其重要的作用,目前已成為煉鋼、焦化、煤氣等諸多的行業工業廢水的主要治理方法。

      活性污泥法雖然具有運行維護簡單、處理量大等優點,但其占地面積大,對一些小型的企業不太適用。特別是在焦化廢水的處理中,由于焦化廢水水質成分復雜,含有許多有毒物質,對微生物的生長產生抑制作用,使活性污泥中的某些微生物喪失活性,現在國內傳統活性污泥法處理焦化廢水普遍存在的問題是處理后廢水的氨氮和COD兩項污染物超標。

      2.2 生物流化床

      生物流化床處理污水的研究和應用始于20世紀70年代的美國,國內對生物流化床的研究始于70年代末[2~3]。生物流化床是以砂、焦炭、活性炭這類顆粒材料為載體,水流自下向上流動,使載體處于流化狀態。在載體表面生長、附著生物膜,載體粒徑一般為1.0~2.0mm。生物流化床既有完全混合式活性污泥法的高效率,又有生物膜法承受負荷變化沖擊的雙重優點,具有良好的處理效果。

      Paul等人[4]用流化床反應器(FBR)對加拿大Algome鋼廠焦化廢水的應用處理進行了研究,其中廢水流量40m3/h,含酚質量濃度為1000mg/L,并加入等量的稀釋水以控制水溫。2周后,流化床反應器出水中酚的去除率達99%;5周后,硫氰酸鹽的質量濃度降至5mg/L以下。

      耿艷樓等[5]采用厭氧-缺氧-好氧工藝流程,以生物膜作為厭氧、缺氧反應器,循環式生物流化床作為好氧反應器進行了焦化廢水治理中試應用研究。實驗結果表明,當系統進水CODCr濃度小于1200mg/L,系統水力停留時間為44h時,出水CODCr小于250mg/L;較高的進水NH3-N濃度可嚴重影響NH3-N去除,但對CODCr去除幾乎無影響。

      2.3 固定微生物技術

      固定化微生物技術,是國際上從20世紀60年代后期開始發展起來的一項技術,它是通過化學或物理手段將游離的微生物固定在載體上使其高度密集,并使其保持活性反復利用,有針對性地處理含有難降解有毒的廢水的方法。最初主要用于工業微生物發酵生產,20世紀70年代后期開始應用于廢水處理。固定化微生物技術具有微生物密集度高,反應迅速,耐毒害能力強,微生物流失少,產生的污泥量小等諸多優點。

      固定化微生物技術目前在國內還沒有統一的分類標準,主要有結合固定法(吸附法)、交聯固定化、包埋固定化等幾種方法[6]。

      結合固定法是通過物理、化學的方法,將微生物附著在特定的載體上。該方法操作簡單,對微生物的活性影響很小,但是載體上能負載的微生物的數量有限。

      交聯固定法是通過兩個以上官能團的試劑直接與微生物表面的反應基團進行交聯,形成共價健來固定微生物,此法化學反應激烈,對微生物的活性影響較大,且大多數交聯劑的價格昂貴,故不常使用。

      包埋固定法是使微生物擴散進入多孔性載體內部,或利用高聚物在形成凝膠時將微生物包埋在其內部。該法操作簡單,對微生物活性影響小,制作的固定化微生物球的強度高,是目前研究最廣泛的固定化方法。包埋法又可分為高分子合成包埋、離子網絡包埋及沉淀包埋。

      吳立波[7]等人以喹啉為唯一碳源,從首都鋼鐵公司焦化廠回收車間曝氣池的樣水中培育高效降解菌,使其附著在陶粒載體上,然后在以活性污泥處理焦化廢水時,比較了投加高效菌和投加附著高效菌的陶粒兩種情況的生物降解特性,試驗結果表明,投加降解喹啉高效菌強化活性污泥法處理焦化廢水時,若只投加懸浮相菌種,泥齡降低時,反應器高效活性喪失。如果投加附著有高效菌種的陶粒構成復合反應器,由于附著相菌種活性只是受反應器內基質環境變化的影響,與泥齡變化無關,因此在泥齡較低時,仍能保持一定的高效降解活性。

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