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關(guān)鍵詞：高濃度有機(jī)廢水；物化處理；生物氧化

中圖分類號：X8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-2851（2012）01-0184-01

一、引言

當(dāng)前，據(jù)統(tǒng)計(jì)全球2009年全球工業(yè)用水量為2.07萬億立方米，而這一現(xiàn)象世界各地狀況極不相同，需求量與有限的可以用水資源極不適應(yīng)，并且全世界每年排向自然水體的工業(yè)和生活廢水為4200億立方米，造成35%以上的淡水資源受到污染，因而治理水體污染將尤為重要。

二、高濃度有機(jī)廢水來源及特點(diǎn)

高濃度有機(jī)廢水一般是指由造紙、皮革及食品等行業(yè)排出的COD在2000mg/L以上的廢水。這些廢水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物，如果直接排放，會造成嚴(yán)重污染。高濃度有機(jī)廢水按其性質(zhì)來源可分為三大類:

（1）易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水;

（2）有機(jī)物可以降解，但含有害物質(zhì)的廢水;

（3）難生物降解的和有害的高濃度有機(jī)廢水。

高濃度有機(jī)廢水主要具有以下特點(diǎn):

（1）有機(jī)物濃度高。COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高達(dá)幾萬乃至幾十萬mg/L，相對而言，BOD較低，很多廢水BOD 與COD的比值小于0.3。

（2）成分復(fù)雜。含有毒性物質(zhì)廢水中有機(jī)物以芳香族化合物和雜環(huán)化合物居多，還多含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機(jī)物。

（3）色度高，有異味。有些廢水散發(fā)出刺鼻惡臭，給周圍環(huán)境造成不良影響。

（4）具有強(qiáng)酸強(qiáng)堿性。工業(yè)產(chǎn)生的超高濃度有機(jī)廢水中，酸、堿類眾多，往往具有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性。

（5）不易生物降解有機(jī)廢水中所含的有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如蔡環(huán)是由10個碳原子組成的離域共扼鍵，結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，難以降解。這類廢水中大多數(shù)的BODSC/OD極低，生化性差，且對微生物有毒性，難以用一般的生化方法處理。

三、高濃度有機(jī)廢水的處理措施

高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)粗略分為三類:物化處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)以及生物處理技術(shù)。

（一）物理處理技術(shù)。目前普遍使用的物理方法主要有萃取法、吸附法、濃縮法、超聲波降解法等。

1.萃取法。萃取法是高濃度有機(jī)廢水前期處理的最常用的一種方法，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在效率高、操作簡單、投資較少等特點(diǎn)。特別是基于可逆絡(luò)合反應(yīng)的萃取分離方法，可以高效率、高選擇性的對極性有機(jī)稀溶液進(jìn)行分離，在難降解有機(jī)廢水的處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.濃縮法。濃縮法是根據(jù)某些污染物溶解度較小的特點(diǎn)，將大部分水蒸發(fā)使污染物濃縮并分離析出的方法。濃縮法也是目前應(yīng)用比較多的一種物理處理法，他的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，工藝成熟，并能實(shí)現(xiàn)有用物質(zhì)的部分回收，適合于處理高濃度含鹽有機(jī)廢水。該方法的最大缺點(diǎn)在于能耗較更好，需要的初期投資較大。但是如果能將處理過程中的廢熱進(jìn)行充分利用，是物理處理的能耗降下來，則該法是可行的。

3吸附法。吸附法及時通過活性炭、大孔樹脂、活性白土、硅藻土等多孔性物質(zhì)將有機(jī)廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行吸附，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。目前，高濃度有機(jī)廢水的物理吸附方法主要是利用活性炭和大孔徑的有機(jī)樹脂等。活性炭的吸附效果較好，但是難以再生，所以使用起來的費(fèi)用也比較大。

（二）化學(xué)處理技術(shù)。目前，推廣應(yīng)用較多的化學(xué)處理技術(shù)主要有焚燒法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學(xué)氧化法等，下面分別加以簡單介紹：

1.焚燒法。焚燒法主要是通過將有機(jī)廢水與燃油、煤等燃料混合，或者加有其他廢物進(jìn)行混合燃燒，將有害廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水無害物質(zhì)的方法。焚燒法的優(yōu)點(diǎn)在于采用的爐型多，燃燒方式多樣，速度快、效率高。其不足之處在于設(shè)備投資大，處理成本高，通常應(yīng)用在醫(yī)院廢水處理等特殊場合。

2.Fenton氧化法。目前所用的Fenton試劑已經(jīng)經(jīng)過了改進(jìn)，加大了離子的濃度值，同時輔助以紫外線和可見光，在低濃度亞鐵離子、理論雙氧水加入量、紫外線和可見光的汞燈的照射下，反應(yīng)0.5h，溶解性有機(jī)碳去除率高達(dá)90%。

3.臭氧氧化法。臭氧處理法是通過氧化法，使有害的有機(jī)廢棄物環(huán)狀分子的部分環(huán)或長鏈分子部分?jǐn)嗔眩瑥亩勾蠓肿游镔|(zhì)變成小分子物質(zhì)，生成易于生化降解的物質(zhì)，提高廢水的可生化性另外，通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，臭氧氧化法在脫色方面也有較好的效果，對多數(shù)染料能取得很好的脫色效果，但對硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差。

4.電化學(xué)氧化法。電化學(xué)氧化法處理有機(jī)廢水的原理是是在電極表面的電氧化作用下或由電場作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機(jī)物氧化，因此又被稱為電氧化法。電化學(xué)氧化根據(jù)其氧化性的特點(diǎn)可分為直接電化學(xué)氧化和間接電化學(xué)氧化。直接電化學(xué)氧化是使難降解有機(jī)物在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

（三）生物處理技術(shù)。生物處理是廢水凈化的主要工藝，主要用于處理農(nóng)藥、印染、制藥等行業(yè)的有機(jī)廢水。生物處理法是利用微生物的代謝作用來分解、轉(zhuǎn)化水體中的有毒有害化學(xué)物質(zhì)和其它各種超標(biāo)組分的生物技術(shù)，降解作用的場所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相應(yīng)的反應(yīng)器，由此誕生了各類生物處理方法和技術(shù)。微生物法不僅經(jīng)濟(jì)、安全，而且處理的污染物閾值低、殘留少、無二次污染，有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：固定化酶技術(shù)；廢水處理；高濃度有機(jī)廢水；應(yīng)用情況

Abstract: the enzyme is a kind of common but very efficient catalyst, it has great practical scale. Immobilized enzyme technology is mainly refers to in order to achieve the enzyme the recycling, in keep its biological activities so that it is not under the premise of suspended in the water, use of chemical reactions or physical method is the free enzymes in particular space constraints within the scope of a kind of technology. Immobilized enzyme technology first guaranteed the enzyme itself characteristic of high efficient catalyst effect, and based on this, make its have the product and separation easily, the characteristics of good stability. In this paper, the author is immobilized enzyme technology in high concentration organic wastewater treatment of the applications of the relevant circumstances are analyzed and discussed.

Keywords: immobilized enzyme technology; Wastewater treatment; High concentration organic wastewater; application

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1. 引言

如果每升有機(jī)廢水當(dāng)中的COD質(zhì)量濃度超過了2000 mg，我們便將其稱之為高濃度有機(jī)廢水，其中含有大量的各種有機(jī)物（例如，纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪以及貪睡化合物等等），在排放之前必須要進(jìn)行嚴(yán)格的污水處理，否則會對周圍環(huán)境尤其是水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為了對該類高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行處理，國內(nèi)外專業(yè)人員研發(fā)了各種處理高濃度有機(jī)污水的技術(shù)，例如，厭氧流化床反應(yīng)器技術(shù)、厭氧固定膜反應(yīng)器技術(shù)、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器技術(shù)、厭氧污泥床反應(yīng)器技術(shù)、厭氧接觸反應(yīng)器技術(shù)以及常規(guī)厭氧反應(yīng)器技術(shù)等等。其中，因?yàn)閮上嗌狭魇絽捬跷勰啻卜磻?yīng)器技術(shù)具有良好的污水處理效果，獲得比較廣泛的應(yīng)用。由于該技術(shù)的產(chǎn)酸相的水解產(chǎn)酸會對甲烷階段產(chǎn)生很大的影響，所以，想方設(shè)法提高水解產(chǎn)酸的效果與速度增強(qiáng)兩相上流式厭氧污泥床反應(yīng)器技術(shù)處理高濃度有機(jī)污水處理效果的關(guān)鍵所在，而固定化酶技術(shù)則能夠有效提升水解產(chǎn)酸階段的反應(yīng)速度。因此在本文中筆者就固定化酶技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理中應(yīng)用的相關(guān)情況進(jìn)行了分析和探討。

1. 固定化酶在高濃度有機(jī)廢水處理中最佳應(yīng)用條件的確定

為了確定固定化酶在高濃度有機(jī)廢水處理中的最佳應(yīng)用條件，本文進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果為固定化酶在高濃度有機(jī)廢水處理中最佳應(yīng)用條件的確定提供數(shù)據(jù)支持。

1.1 預(yù)處理高濃度有機(jī)污水水樣

水樣來源于CC省的某玉米深加工的大型企業(yè)。經(jīng)過檢驗(yàn)確定每升該水樣當(dāng)中含有4700 mg至5200 mg的蛋白質(zhì)，水樣呈現(xiàn)為酸性，其PH值為4.40。對高濃度有機(jī)污水水樣進(jìn)行預(yù)處理，即，對其PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，分別在PH值=4.40，5.0，5.5，6.0，7.0時濾出沉淀物質(zhì)，留取清液。之所以要對該水樣進(jìn)行預(yù)處理，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)會在調(diào)節(jié)PH值接近中性的過程中達(dá)到等電點(diǎn)，進(jìn)而出現(xiàn)數(shù)量較多的沉淀物質(zhì)；同時，水樣當(dāng)中含有大量的雜質(zhì)（例如大豆等殘?jiān)┰谥亓Φ淖饔孟聲霈F(xiàn)自然沉降，同時這些雜質(zhì)作為一種良好的固定載體會對酶產(chǎn)生較強(qiáng)的吸附作用，使其一起沉入水底，降低了酶與水樣的接觸面積，最終使得實(shí)際處理效果受到較大影響。

1.2 常規(guī)制備蛋白酶溶液

采用常規(guī)方法來制備蛋白酶溶液，即，在1.5升純凈水中融入3 g蛋白酶，使其充分溶解，獲得質(zhì)量濃度為146.94 mg/L、PH值為7.03的蛋白酶溶液，

1.3 分別以大孔樹脂、活性炭與硅膠為載體進(jìn)行酶的固定化

第一，以大孔樹脂為載體進(jìn)行酶的固定化。具體流程是：（1）大孔樹脂取3份，各20 g，利用蒸餾水進(jìn)行認(rèn)真清洗；（2）而后將其浸泡在HCl溶液（濃度為5%）當(dāng)中，持續(xù)24小時，后利用蒸餾水進(jìn)行認(rèn)真清洗，直至中性為止；（3）再將其浸泡在NaOH溶液（濃度為5%）當(dāng)中，持續(xù)24小時，后利用蒸餾水進(jìn)行認(rèn)真清洗，直至中性為止；（4）后對其進(jìn)行持續(xù)30分鐘的高壓蒸氣滅菌處理，之后放入盛有事項(xiàng)準(zhǔn)備好的蛋白質(zhì)溶液（300 ml）的錐形瓶（容量為500 ml）當(dāng)中，置于室溫環(huán)境下，待其干燥之后利用振蕩器（振蕩頻率設(shè)置為200 r/min）進(jìn)行為期3天的振蕩；（5）后利用去離子水對其進(jìn)行認(rèn)真沖洗，直至載體的蛋白質(zhì)濃度不再變化或者降低為0時停止沖洗，對沖洗液當(dāng)中的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測定，為了日后保存待用，將固定好的載體放置于冰箱當(dāng)中（設(shè)置溫度為4 ℃）。此外，需要說明的，進(jìn)行蛋白酶固定的大孔樹脂能夠進(jìn)行循環(huán)利用。

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關(guān)鍵詞：啤酒廢水生化 水解酸化接觸氧化 厭氧內(nèi)循環(huán)

概述

80年代以來，我國啤酒工業(yè)得到迅速發(fā)展，到目前我國啤酒生產(chǎn)廠已有800多家，據(jù)1996年統(tǒng)計(jì)我國啤酒產(chǎn)量達(dá)1 650萬t，既成為世界啤酒生產(chǎn)大國，又成為較高濃度有機(jī)物污染大戶，啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題，引起了各有關(guān)部門的重視。

啤酒廢水的主要成分和來源是：制麥、糖化、果膠、發(fā)酵(殘?jiān)?、蛋白化合物，包裝車間等有機(jī)物和少量無機(jī)鹽類。其水質(zhì)及變幅范圍一般為：pH=5.5～7.0(顯微酸性)，水溫為20～25℃，CODCr=1200～2300mg/L， BOD5=700～1400mg/L， SS=300～600mg/L， TN=30～70mg/L。水量為每生產(chǎn)1t啤酒廢水排放量為10～20m3，平均約15m3，目前全國啤酒廢水年排放量在2.5億m3以上。

“七五”以來，我國對啤酒廢水的處理工藝和技術(shù)進(jìn)行了大量的研究和探索，特別是輕工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院和科研單位，對啤酒廢水的處理進(jìn)行了各方面的試驗(yàn)、研究和實(shí)踐，取得了行之有效的成功經(jīng)驗(yàn)，逐漸形成了以生化為主、生化與物化相結(jié)合的處理工藝。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厭氧與好氧相結(jié)合法、水解酸化與SBR相組合等各種處理工藝。這些處理方法與工藝各有其特點(diǎn)和不足之處，但各自都有較為成功的經(jīng)驗(yàn)。目前還有不少新的處理方法和工藝優(yōu)化組合正在試驗(yàn)和研究，有的已取得了理想的成效，不久將應(yīng)用于實(shí)踐中。

啤酒廢水的主要特點(diǎn)之一是BOD5/CODCr值高，一般在50%及以上，非常有利于生化處理，同時生化處理與普通物化法、化學(xué)法相比較：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高，CODCr、BOD5去除率高，一般可達(dá)80%～90%以上；三是處理成本低(運(yùn)行費(fèi)用省)。因此生物處理在啤酒廢水處理中，得到了充分重視和廣泛采用。現(xiàn)把目前啤酒廢水處理中相對比較成熟的生物處理工藝，進(jìn)行一些闡述和比較。

1 處理工藝

1.1 處理工藝方案1(見圖1)

該處理工藝是輕工部設(shè)計(jì)院為代表的推薦采用方案，河南開封啤酒廠、青島湖島啤酒廠、廈門冷凍廠啤酒廠等均采用此處理工藝流程，處理后均達(dá)標(biāo)排放。細(xì)格柵起初步的固液分離作用，故不設(shè)初沉池；酸化池中設(shè)填料，為細(xì)菌提供呈立體狀的生物床，把水中的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)截留和吸附，同時在水解細(xì)菌作用下，將不溶解性有機(jī)物水解為溶解性物質(zhì)，在產(chǎn)酸菌協(xié)同作用下，將大分子物質(zhì)、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)。物化法中選用加藥反應(yīng)氣浮池的理由主要為三點(diǎn)：一是懸浮物等去除率高，普通沉淀池去除率僅為30%左右，豎流式沉淀池為40%～50%，而氣浮可達(dá)80%～90%；二是氣浮污泥含水率為97%～98%，氣浮排渣可直接進(jìn)行脫水處理，而其它沉淀池的污泥含水率達(dá)99%以上；三是氣浮池氣浮水力停留時間短，約30min左右，而其它沉淀池的水力停留時間1.5～2h，故氣浮池體積小，減少占地面積。但氣浮處理需要增設(shè)一套空壓機(jī)、壓力溶氣罐、回流水泵等組成的輔助系統(tǒng)(圖1中未繪出)，操作管理相對較復(fù)雜。

微生物所需要的營養(yǎng)，主要為碳水化合物、氮化合物、水、無機(jī)鹽類(氮和磷)及維生素。通常要求BOD∶N∶P=15∶5∶1，為滿足此要求，故在接觸氧化池前投加氨氮。

1.2 處理工藝方案2(見圖2)

處理工藝方案2與處理工藝方案1在主體處理系統(tǒng)上基本上是相同的，都是水解酸化、接觸氧化和氣浮池，主要不同點(diǎn)：一是高濃度廢水先采用UASB(上流式厭氧污泥床)預(yù)處理后再進(jìn)入低濃度廢水調(diào)節(jié)池，進(jìn)行主體處理系統(tǒng)；二是主體處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池前增設(shè)了沉砂池和分離機(jī)(高濃度廢水預(yù)處理系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池前也增設(shè)了沉砂池和分離機(jī))。

該工藝用在山東省三孔啤酒有限公司廢水處理中，高濃度有機(jī)廢水水量水質(zhì)為:Q1 = 500 m3/d; CODCr:5000mg/L; BOD5:2500mg/L; SS:3000mg/L。低濃度有機(jī)廢水：Q2=3500m3/d; CODCr:500mg/L; BOD5: 250mg/L; SS:500mg/L。Q=Q1+Q2=4000m3/d。

設(shè)計(jì)按當(dāng)時的GB8978—88現(xiàn)有企業(yè)欄標(biāo)準(zhǔn)，即：CODCr≤150mg/L; BOD5≤60mg/L; SS≤100mg/L;pH=6～9。

UASB進(jìn)出水水質(zhì)和混合水經(jīng)主體處理系統(tǒng)的進(jìn)出水水質(zhì)見表1和表2。可見處理后的出水水質(zhì)好于設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)值，全部達(dá)標(biāo)排放。

把高濃度有機(jī)廢水先單獨(dú)進(jìn)行預(yù)處理，反映了兩個主要特點(diǎn)：一是采用厭氧生物處理中的UASB反應(yīng)器，它具有截留污泥量大，顆粒化程度好，處理高濃度有機(jī)廢水能力強(qiáng)等特點(diǎn)。該反應(yīng)器采用中溫發(fā)酵，內(nèi)部具有熱交換裝置，結(jié)構(gòu)較緊湊，溫度、堿度、負(fù)荷等由微機(jī)控制；二是高濃度廢水集中進(jìn)行厭氧處理，產(chǎn)生沼氣量大，可以集中使用。該反應(yīng)器設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為6.0kg/(m3·d)，去除lkgCOD產(chǎn)生VSS0.082kg，產(chǎn)生沼氣0.52m3，則1天可產(chǎn)生1000多m3沼氣。

1.3 處理工藝方案3(IC-CIRCOX工藝，見圖3)

IC(厭氧內(nèi)循環(huán))反應(yīng)器根據(jù)UASB的原理，80年代中由荷蘭帕克(PAQUES)公司開發(fā)成功。它由混合區(qū)、污泥膨脹床、精處理區(qū)和循環(huán)系統(tǒng)四個部分組成。它與其它厭氧處理工藝相比有以下特點(diǎn)：

(1)因反應(yīng)器為立式結(jié)構(gòu)，高度為16～25m，故占地面積小，同時沼氣收集也方便。

(2)有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時間短，它與其它厭氧處理工藝的有機(jī)負(fù)荷和水力停留時間比較見表3。

(3)剩余污泥少，約為進(jìn)水COD的1%，且容易脫水。

(4)靠沼氣的提升產(chǎn)生循環(huán)，不需要外部動力進(jìn)行攪拌混合和使污泥回流，節(jié)省動力消耗。

(5)因生物降解后的出水為堿性，當(dāng)進(jìn)水酸度較高時，可通過出水的回流使進(jìn)水中和，減少藥劑使用量。

(6)耐沖擊負(fù)荷性能強(qiáng)，處理效率高，COD去除率為75%～80%，BOD去除率為80%～85%。

(7)生物氣純度高(CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它有機(jī)物為1%～5%)，可作燃料加以利用。

CIRCOX(封閉式空氣提升好氧)反應(yīng)器為雙層立式筒體(外層為下降筒體，內(nèi)層為上升筒體)，水由底部進(jìn)入反應(yīng)器，與壓縮空氣一起從內(nèi)層筒體(也稱上升管)向上流，使進(jìn)水與微生物充分接觸，微生物粘附在載體(細(xì)砂類物質(zhì))表面，形成生物膜，使活性污泥有良好的沉降性能，不易被出水帶離反應(yīng)器而在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，筒體的上部做成“帽狀”(直徑放大約1/3左右)，氣、水和污泥的混合液進(jìn)入反應(yīng)器上部“帽狀”的三相分離區(qū)分離；氣體從上面離開反應(yīng)器，澄清水從出水口流出，污泥經(jīng)過沉降區(qū)返回到反應(yīng)器底部。

CIRCOX反應(yīng)器與其它好氧處理工藝相比，有以下特點(diǎn)：

(1)高度與直徑比大，故占地面積小。

(2)有機(jī)負(fù)荷與微生物濃度高，有機(jī)負(fù)荷為4～10kgCOD/(m3·d)，微生物濃度15～30 kgVSS / m3。

(3)水力停留時間短，一般為0.5～4h。

(4)剩余污泥少，小于進(jìn)水COD的5%；污泥回流在同一反應(yīng)器內(nèi)完成，不需要外加動力。

(5)因該反應(yīng)器為封閉系統(tǒng)，可以容易地控制污水中易揮發(fā)物質(zhì)，可根據(jù)需要設(shè)置生物過濾器或活性炭過濾器處理廢氣。

(6)因反應(yīng)器內(nèi)液體的流速很高，約為50m／h，載體通過相互碰撞摩擦而自動脫膜，不需要另設(shè)脫膜裝置；同時污水中的懸浮物很容易從反應(yīng)器內(nèi)沖出，允許進(jìn)水懸浮物的濃度較高，不需設(shè)預(yù)沉池。

(7)因活性污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，泥齡很高，污泥中可產(chǎn)生一些生長速度很慢的硝化細(xì)菌等，故CIRCOX反應(yīng)器適合于處理含氮化合物及其它難降解的化合物。

IC反應(yīng)器應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水處理，CIRCOX適用于低濃度的啤酒生產(chǎn)廢水和城市污水處理，兩者串連起來是優(yōu)化的組合，體現(xiàn)了占地面積小，無臭氣排放，污泥量少和處理效率高的優(yōu)點(diǎn)。1995年上海富仕達(dá)釀酒公司引進(jìn)了帕克公司的專利技術(shù)處理啤酒生產(chǎn)廢水(工藝流程如圖3所示)，已建成投產(chǎn)，處理能力4800m3/d，進(jìn)、出水水質(zhì)見表4。

圖3中，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的出水管上設(shè)溫度和pH在線測定儀表，當(dāng)溫度和pH的測定值滿足控制要求時，廢水就進(jìn)入緩沖槽，否則排至應(yīng)急槽，再用泵提升到旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)進(jìn)水管內(nèi)。緩沖槽內(nèi)設(shè)淹沒式攪拌機(jī)，使廢水均質(zhì)并防止沉淀。設(shè)預(yù)酸化槽的目的為：一是使有機(jī)物部分降解為揮發(fā)性脂肪酸；二是調(diào)節(jié)營養(yǎng)比例；三是調(diào)節(jié)pH值。

1.4 處理工藝方案4(見圖4)

該工藝以水解酸化-SBR為主體。水解酸化池內(nèi)設(shè)填料(球形填料)，水力停留時間為4h左右(利用厭氧過程的前階段)，COD去除率30%～40%，pH值4.8～5.2。SBR反應(yīng)池內(nèi)反應(yīng)時間約為6h左右，水溫20～25℃，污泥濃度4 000mg/L左右，出水水質(zhì)達(dá)到原GB8978—88一級排放標(biāo)準(zhǔn)，COD總?cè)コ?92%，BOD總?cè)コ?98%。

SBR處理工藝的特點(diǎn)是集生物降解和終沉排水等功能于一體，與傳統(tǒng)的連續(xù)式活性污泥法(CFS)相比，可省去沉淀池和污泥回流設(shè)施，具有運(yùn)行穩(wěn)定，凈化效率高，耐沖擊負(fù)荷，避免污泥膨脹，便于操作管理等特點(diǎn)。

1.5 處理工藝方案5(見圖5)

CASS與CAST相似，是一種循環(huán)式活性污泥法，CASS反應(yīng)池的運(yùn)行一般包括三個階段：進(jìn)水、曝氣、回流階段；沉淀階段；潷水、排泥階段。周期為4～12h，根據(jù)需要設(shè)定。CASS反應(yīng)池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預(yù)反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)區(qū)。生物選擇區(qū)內(nèi)不進(jìn)行曝氣，類似于SBR法中的限制性曝氣階段。在該區(qū)內(nèi)，回流污泥中的微生物大量吸附廢水中的有機(jī)物，能較迅速有效地降低廢水中有機(jī)物濃度；預(yù)反應(yīng)區(qū)采取半限制性曝氣，溶解氧保持在0.5mg／L左右，使該區(qū)存在著反硝化進(jìn)程的可能；主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制鼓風(fēng)曝氣，使有機(jī)物及氨氮得到生化與硝化。

該處理工藝用于安徽某啤酒廢水處理中，CASS反應(yīng)池運(yùn)行周期8h，其中進(jìn)水、曝氣、回流時間6h，進(jìn)水、沉淀時間1h，潷水、排泥時間1h。處理水量3500m3／d，進(jìn)水水質(zhì)為：CODCr: 800～1 500mg／L； BOD5:400～800mg／L； SS300～600mg/L。根據(jù)測試，處理后的出水：CODCr: 63～120mg／L; BOD5:41～58mg/L; pH:6.7～8.3。當(dāng)然還有其它處理工藝，如單獨(dú)采用好氧法和單獨(dú)采用厭氧法(包括UASB反應(yīng)器)等，但并不具有代表性，故不作詳述和介紹。

轉(zhuǎn)貼于 　 2 處理工藝淺析

就上述介紹的具有一定代表性的啤酒廢水處理工藝談些粗略看法和分析。

(1)根據(jù)啤酒廢水BOD5／CODCr大的特點(diǎn)，上述5個處理工藝方案的共同點(diǎn)，均以生物處理為主體，而且基本上均以前級為厭氧(水解酸化為主)，后級為好氧處理，所不同的為：一是后級好氧生化處理分為生物接觸氧化法(生物膜法)和活性污泥法(微生物呈懸浮狀態(tài))；是在厭氧和好氧生物處理中，又分為成熟的傳統(tǒng)方法(工藝1、2、4)和較新技術(shù)應(yīng)用的方法(如工藝2中預(yù)處理用UASB，工藝3中IC和CIRCOX及工藝5中的CASS法)。但有一個共同點(diǎn)是可以肯定的：啤酒廢水(混合水)采用厭氧(水解酸化)生物處理與好氧生物處理相結(jié)合(為主體)的處理工藝是成熟、可靠的工藝，是可以接受和被采用的。

(2)總的來說，厭氧(水解酸化)與好氧為主體的處理工藝，產(chǎn)生的污泥量較少，但上述5個處理工藝中也有區(qū)別，處理工藝1～3在好氧生物處理后均設(shè)沉淀設(shè)施(工藝1和2為氣浮池，工藝3為斜管沉淀池)；而處理工藝4和5，在好氧生物處理后不設(shè)沉淀池，污泥量很少，大多數(shù)內(nèi)部消化，故污泥直接進(jìn)入污泥濃縮池，進(jìn)行污泥的處理與處置。從上述5個處理工藝分析，工藝1～3好氧生物處理采用的是生物膜法(前兩個是生物接觸氧化法，第三個CIRCOX反應(yīng)器是好氧生物流化床原理發(fā)展而來，微生物粘附在細(xì)砂類載體物表面，形成生物膜)，生物膜要進(jìn)行新、老更替，老的膜剝落后需要經(jīng)沉淀后去除(當(dāng)然同時也去除懸浮物等)，故氧化(好氧)生物處理后要設(shè)沉淀設(shè)施。后兩種好氧生物處理均屬活性污泥法范疇，SBR集生物降解和終沉排水于一體，污泥濃縮在SBR池下面，省去了沉淀池；CASS反應(yīng)池污泥用回流泵回流(循環(huán)式活性污泥法)，產(chǎn)泥少、污泥直接進(jìn)污泥濃縮池，不設(shè)沉淀池。可見后兩種工藝省去了沉淀設(shè)施，減少了沉淀池的造價和占地面積。可以這樣說：好氧生物處理采用生物膜法，后面要設(shè)沉淀池，其處理工藝由生化和物化相結(jié)合；好氧生物處理采用SBR和CASS反應(yīng)池的，后面可不設(shè)沉淀池，其處理工藝省去了物化處理，由單一的生化處理組成。

(3)處理工藝2中，把高濃度有機(jī)廢水采用UASB進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)入總調(diào)節(jié)池，與低濃度有機(jī)廢水進(jìn)行混合，再進(jìn)入主體處理工藝系統(tǒng)。從表1數(shù)據(jù)可見，高濃度有機(jī)廢水采用厭氧處理中的UASB反應(yīng)器進(jìn)行處理，效果是好的，CODCr、BOD5、SS等去除率均較高，因此它不僅可用于高濃度啤酒廢水的處理，也可用于豆制品等其它高濃度有機(jī)廢水的處理。有資料報(bào)道，啤酒廢水處理中，高濃度廢水采用UASB反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)處理，混合廢水進(jìn)入AS(活性污泥法)處理(稱為UASB+AS法)與全部直接進(jìn)入AS法處理比較，UASB+AS法比AS法節(jié)省曝氣電費(fèi)68%，節(jié)省污泥處理費(fèi)59%，沼氣還可利用；與SBR法比較，運(yùn)行費(fèi)和污泥處理費(fèi)也比SBR低。1996年11月7日日本的《日經(jīng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，朝日啤酒公司將在1999年以前更新其所屬日本國內(nèi)的全部啤酒廠廢水處理設(shè)備，全部采用UASB+AS法工藝。因此，我國的啤酒廢水處理工藝中，應(yīng)重視采用UASB技術(shù)。

(4)總的來說，啤酒廢水采用厭氧(水解酸化)預(yù)處理，再進(jìn)行好氧處理是比較理想的，但上述5個處理工藝方案中，也各有所不同。如處理工藝方案2處理后的出水水質(zhì)遠(yuǎn)好于排放標(biāo)準(zhǔn)，這對于水資源緊缺的地方來說，稍加深度處理后即可回用，對于回用水水質(zhì)要求不高的地方來說，可直接回用(如綠化、澆馬路等)。又如處理工藝方案5采用CASS反應(yīng)器，調(diào)試相對較麻煩、時間可能較長；操作管理要嚴(yán)密妥當(dāng)，否則有可能產(chǎn)生污泥膨脹；潷水器的下降速度要與水面的下降速度基本相同，否則可能擾動已沉淀的污泥層等。同時從處理后的出水水質(zhì)來看，處理工藝方案5的出水CODCr常大于100mg/L，BOD5常大于50mg/L，比其它4個工藝方案差，如果排放標(biāo)準(zhǔn)較高些，則采用此工藝要慎重。

篇4

【關(guān)鍵詞】水解酸化；中和；氯堿化工；沉淀；廢水

采用NaC1溶液和電解飽和的方法支取氫氣、氯氣、氫氧化鈉，應(yīng)以此為原料對化工產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)的工業(yè)為氯堿化工。在石油化學(xué)、冶金工業(yè)、紡織工業(yè)、輕工業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用到氯堿化工產(chǎn)品。氯堿化工最主要的產(chǎn)品是燒堿，現(xiàn)階段，常用的使用燒堿的方法是離子交換膜法，該方法具有無污染、低能耗的特點(diǎn)。在生產(chǎn)氯堿化工時，需要使用大量的水。而PVC、氯堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種廢水是氯堿化工生產(chǎn)廢水的主要來源。干燥工序廢水、氯乙烯合成廢水、電石渣廢水等均為在PVC生產(chǎn)過程中產(chǎn)生。堿蒸發(fā)工藝?yán)淠骸⒏鞴ば蛩釅A廢水、螯合樹脂再生廢水、化鹽工序鹽水等均在氯堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生。

1 氯堿化工廢水特征及危害

氯堿工業(yè)廢水特點(diǎn)如下：第一，酸堿、鹽、金屬催化劑等有毒有害污染物多；第二，難生物降解物質(zhì)多，污染物濃度高，可生化性能低；第三，副產(chǎn)物多、水質(zhì)成分較為復(fù)雜，生產(chǎn)化工產(chǎn)品對壓強(qiáng)、溫度等諸多條件要求嚴(yán)格，生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，各種溶劑和輔料等物質(zhì)存在于排出的廢水中；第四，生產(chǎn)中諸多工序需要大量的水，同時具有很大的水資源可循環(huán)利用潛力。氯堿化工廢水中還有高有機(jī)物廢水及高濃度的鹽，若未采取相關(guān)措施進(jìn)行有效處理直接排放的話危害極大，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水、生活飲用水、水體生物等。除了外海農(nóng)作物、土壤外，含鹽量高的廢水增高了地下水硬度，從而對人體產(chǎn)生危害。對工業(yè)設(shè)備而言，高鹽度水具有很強(qiáng)的腐蝕性，從很大程度上縮短了工業(yè)設(shè)備使用壽命。

2 氯堿化工廢水處理

2.1 好氧生物處理

在生產(chǎn)氯堿化工的過程中會排出酸性廢水，酸性廢水會對構(gòu)筑物和排水管產(chǎn)生腐蝕，因此需要對其進(jìn)行及時處理，采用生物接觸氧化法深度處理二沉池出水，該處理工藝具有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，處理效果較為穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷、管理簡單，在生物濾池的基礎(chǔ)上添加曝氣發(fā)展、演變而來。

2.2 焚燒法

采用焚燒技術(shù)來處理高濃度的有機(jī)廢水，在預(yù)處理廢水后，可將有機(jī)廢水熱值提升，從而使焚燒處理的成本降低。采用蒸發(fā)工藝能夠轉(zhuǎn)化有機(jī)物的含鹽有機(jī)廢水，使其成為不含鹽的有機(jī)廢水蒸汽。含有高沸點(diǎn)有機(jī)物含鹽廢水中的堿金屬鹽類和有機(jī)物不能完全被單獨(dú)蒸發(fā)預(yù)處理分離。利用萃取技術(shù)預(yù)處理蒸發(fā)殘液后，再焚燒處理脫鹽后的有機(jī)物，從焚燒對象中將鹽質(zhì)完全脫離，從而分離了無機(jī)鹽和有機(jī)物。

2.3 反滲透法

苦咸水淡化中成熟運(yùn)用反滲透淡化技術(shù)，該技術(shù)也能夠在脫鹽處理高濃度廢水。在某化工廠的廢水處理中應(yīng)用了優(yōu)化后的反滲透過程，經(jīng)過工藝脫鹽，工廠廢水中還有的大量Cl-和Ca2+，脫鹽后，大幅降低了Cl-的濃度質(zhì)量。

2.4 電化學(xué)法

高鹽度導(dǎo)電性高，對紫膠合成樹脂排放的高鹽度有機(jī)廢水采用電解絮凝法進(jìn)行處理，可提升廢水透明度，將廢水中有機(jī)污染物去除。在生產(chǎn)染料中間體的過程中，高鹽度有機(jī)廢水會產(chǎn)生，對于除去廢水中有機(jī)物而言，電化學(xué)法效果很好。

3 生產(chǎn)廢水回用

3.1 處理、回用思路

氯堿生產(chǎn)廢水很大一部分為堿性高、鹽度大、有機(jī)物濃度大的廢水，回收處理后可以用于鍋爐煙氣脫硫除塵，或者可作為水合肼生產(chǎn)及PVC生產(chǎn)用水，部分廢水可用于強(qiáng)氯精、三氯氫硅尾氣的吸收。廢水經(jīng)過收集后，一般廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池、沉淀池進(jìn)行預(yù)處理，處理廢水工藝原則如下：技術(shù)成熟可靠、設(shè)備操作管理方便，污泥含水率應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，使其易于處理，生化處理前應(yīng)進(jìn)行除鹽處理。為負(fù)荷廠區(qū)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)與廠區(qū)整體規(guī)劃相符；在提升管理水平、自動控制處理過程的基礎(chǔ)上，靈活采用有效的廢水處理方式將設(shè)備和裝置的處理能力最大限度地發(fā)揮出來，并根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)調(diào)整處理設(shè)施運(yùn)行方式和參數(shù)，以此節(jié)約成本，擴(kuò)大效益，降低運(yùn)行費(fèi)用。處理工藝應(yīng)保持可靠、穩(wěn)定，并且長期運(yùn)行中，確保排水和廢水回用率。

3.2 回用方法

在PVC生產(chǎn)中，經(jīng)過預(yù)處理澄清工藝處理的廢水，與乙炔發(fā)生工序所產(chǎn)生的電石渣廢水可以實(shí)現(xiàn)工序用水的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)減少新鮮用水量，降低用水成本。另外，堿性廢水能夠吸收一部分呈酸性的鍋爐煙氣，有機(jī)污染物濃度的高低對此工序無影響，因此在混合了PVC工序產(chǎn)生的電石渣廢水后，完全可用于鍋爐煙氣脫硫除塵以降低環(huán)保運(yùn)行成本。此外，堿性水能夠吸收呈酸性的三氯氫硅尾氣，且具有很大的用水量，因此三氯氫硅尾氣可用于PVC廢水中強(qiáng)堿廢水處理和外排廢水處理；當(dāng)堿性缺乏時，三氯氫硅尾氣吸收用水的堿性也可通過投加固廢電石渣的方式實(shí)施，通過這樣的方式，可以對一部分外排廢水量進(jìn)行控制、減少了部分廢水排放量，還將三氯氫硅尾氣吸收的水量減少了，實(shí)現(xiàn)廢廢利用。檢修空冷器用水以及三氯氫硅合成爐的用水量大、且需要新鮮水。該部分對鹽度沒有特別要求，鹽度高、不含其他污染物是濃水站的特點(diǎn)，所以新鮮水可由濃水取代，從而實(shí)現(xiàn)了對空冷器、三氯氫硅合成爐的檢修。該方法既能夠控制、降低空冷器、三氯氫硅合成爐的新鮮水量，還回收了直接排放的濃水。廢水處理及回收減少了廢水的排放量以及新鮮水的使用量，同時有助于污水處理系統(tǒng)對負(fù)荷的控制、節(jié)約了水資源。

4 結(jié)束語

為了達(dá)到廢水回收利用的目的，文章提出處理、回收廢水的幾種方式。在生產(chǎn)氯堿化工時，需要使用大量的水，而氯堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種廢水經(jīng)過處理后部分可以作為氯堿化工生產(chǎn)用水的來源，從而降低新鮮用水使用量，節(jié)約用水成本。采用生物接觸氧化法深度處理二沉池出水，該處理工藝具有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，利用萃取技術(shù)預(yù)處理蒸發(fā)殘液后，再焚燒處理脫鹽后的有機(jī)物，從焚燒對象中將鹽質(zhì)完全脫離，從而分離了無機(jī)鹽和有機(jī)物。廢水處理及回收減少了廢水的排放量以及新鮮水的使用量，同時有助于污水處理系統(tǒng)對負(fù)荷的控制。三氯氫硅尾氣可用于PVC廢水中強(qiáng)堿廢水處理和外排廢水處理，當(dāng)廢水堿性不夠時，三氯氫硅尾氣吸收用水的堿性可通過投加電石渣的方式實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆小武.反滲透技術(shù)在金泰氯堿化工廢水處理中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2012（6）.

篇5

關(guān)鍵詞：馴化活性污泥 含鹽量 生物降解 抑制作用 SBR反應(yīng)器

0 引言

近年來新興的石油發(fā)酵工業(yè)排出的有機(jī)工業(yè)廢水有時含有高濃度的無機(jī)鹽類(主要為氯化鈉和硫酸鹽等)。由于有機(jī)廢水通常采用諸如活性污泥法、生物濾池這樣的生物處理工藝進(jìn)行處理，因此廢水中無機(jī)鹽對好氧生物處理工藝性能的影響和抑制作用正越來越受到人們的關(guān)注。從水的角度看，廢水中無機(jī)鹽含量的高低直接影響水的活度，從而導(dǎo)致水的滲透壓發(fā)生改變。廢水處理微生物當(dāng)水的活度適當(dāng)時生長良好，活度過高會導(dǎo)致微生物細(xì)胞滲水過多破碎，過低則造成細(xì)胞內(nèi)水份外滲造成失水而失去活性。廢水中高濃度的無機(jī)鹽對好氧生物處理系統(tǒng)的不利影響主要有以下幾個方面[1～3]:

(1)造成好氧生物處理系統(tǒng)有機(jī)物去除率下降;

(2)導(dǎo)致生物膜或活性污泥結(jié)構(gòu)松散，沉降性能惡化，處理系統(tǒng)出水懸浮物濃度增加;

(3)導(dǎo)致活性污泥和生物膜的生物相及微生物種群比例發(fā)生重大變化，原生動物種類和數(shù)量大幅度減少甚至全部消失。

另一方面，廢水處理微生物對于水環(huán)境滲透壓的適應(yīng)能力有所不同，主要是由于不同微生物對于滲透壓的調(diào)節(jié)能力以及微生物體內(nèi)酶對滲透壓變化幅度的適應(yīng)能力不同所致。因此，通過活性污泥的馴化過程培養(yǎng)出具有良好有機(jī)物降解性能的耐鹽微生物是對該類有機(jī)工業(yè)廢水進(jìn)行處理的重要前提。

本研究所試驗(yàn)的石油烷烴發(fā)酵廢水是化工行業(yè)在烷烴二元酸生產(chǎn)過程中排出的高鹽度有機(jī)廢水。該二元酸生產(chǎn)過程采用間歇式發(fā)酵工藝，反應(yīng)器采用攪拌式發(fā)酵罐，其主要工藝設(shè)備有種子培養(yǎng)罐、發(fā)酵罐和分離精制裝置組成。生產(chǎn)二元酸的主要原料有:石油烷烴、食鹽、尿素、磷酸二氫鉀、酵母粉、玉米粉、食糖等，其主要生產(chǎn)工藝及廢水排放情況見圖1。

1 試驗(yàn)條件與方法

1.1 廢水水質(zhì)

篇6

關(guān)鍵詞：啤酒工業(yè)廢水處理廢水綜合利用

AdvancesontheTreatmentandUtilizationofBreweryWastewater

ABSTRACTBeingaliquidcontaininghighorganicpollutants,brewerywastewatermaynotonlyleadtoenvironmentalpollution,butalsodecreasetheutilizationratioofrawmaterialusedinbeerproduction.Therefore,manyscholarsandbrewerieshavepaidmuchattentiontodevelopingnewtechniquesfortreatingandmakinguseofbrewerywastewater.Thispapermakesacomparisonamongvariousnewtechniquesonthebasisofanalyzingthesourcesandcharacteristicsofbrewerywastewater.Itisconcludedthatasingletechniquecannoteffectivelyremovethecontaminationfrombrewerywastewater,andonlythecombinationofvarioustechniquescanachievegreatbenefitsbothineconomyandinenvironment.Thus,severalproposalsareputforwardforfutureresearch.KEYWORDSbreweryindustry,wastewatertreatment,wastewaterutilization

隨著人民生活水平的提高，我國啤酒工業(yè)得到了長足發(fā)展，其產(chǎn)量逐年上升.1988年全國有啤酒廠800多家，年產(chǎn)啤酒663萬t［1］，位居世界第三；經(jīng)過近十年的發(fā)展，目前已達(dá)到1000多家，年產(chǎn)啤酒1000多萬t，成為世界第二大啤酒生產(chǎn)國［2］.但是在啤酒產(chǎn)量大幅度提高的同時，也向環(huán)境中排放了大量的有機(jī)廢水.據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1t啤酒需要10～30t新鮮水，相應(yīng)地產(chǎn)生10～20t廢水［3］.我國現(xiàn)在每年排放的啤酒廢水已達(dá)1.5億t［4］.由于這種廢水含有較高濃度的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、碳水化合物、廢酵母.酒花殘?jiān)扔袡C(jī)無毒成分，排入天然水體后將消耗水中的溶解氧，既造成水體缺氧，還能促使水底沉積化合物的厭氧分解，產(chǎn)生臭氣，惡化水質(zhì)［5］.另外，上述成分多來自啤酒生產(chǎn)原料，棄之不用不僅造成資源的巨大浪費(fèi)，也降低了啤酒生產(chǎn)的原料利用率.因此，在糧食缺乏，水和資源供應(yīng)緊張的今天，如何既有效地處理啤酒廢水又充分利用其中的有用資源，已成為環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容.本文根據(jù)前人的研究結(jié)果綜述了啤酒廢水的處理和利用現(xiàn)狀，以便為進(jìn)一步探討效益資源型處理技術(shù)提供借鑒.

1啤酒廢水的產(chǎn)生與特點(diǎn)啤酒生產(chǎn)工藝流程包括制麥和釀造兩部分.二者均有冷卻水產(chǎn)生，約占啤酒廠總排水量的65%，水質(zhì)較好，可循環(huán)用于浸洗麥工序［7］.中、高污染負(fù)荷的廢水主要來自制麥中的浸麥工序和釀造中的糖化、發(fā)酵、過濾、包裝工序，其化學(xué)需氧量在500～40000mg.L-1之間，除了包裝工序的廢水連續(xù)排放以外，其它廢水均以間歇方式排放［8］（見表1）.

表1啤酒工業(yè)中、高污染負(fù)荷廢水的來源與濃度Table1Sourcesandcontentsofbrewerywastewaterwithhighormiddlepollutionload

工序

廢水中CODcr濃度/（mg.L-1）

排放方式

浸麥工序500～800間歇排放

糖化工序20000～40000間歇排放

發(fā)酵工序2000～3000間歇排放

包裝工序500～800連續(xù)排放

啤酒廠總排水屬于中、高濃度的有機(jī)廢水，呈酸性，pH值為4.5～6.5［7］,其中的主要污染因子是化學(xué)需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）和懸浮物（SS），濃度分別為1000～1500，500～1000和220～440mg.L-1［3］.啤酒廢水的可生化性（BOD5/CODcr）較大，為0.4～0.6［7］，因此很多治理技術(shù)的主體部分是生化處理.

2啤酒廢水處理技術(shù)目前，國內(nèi)外普遍采用生化法處理啤酒廢水.根據(jù)處理過程中是否需要曝氣，可把生物處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類.2.1好氧生物處理好氧生物處理是在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機(jī)物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）.這類方法沒有考慮到廢水中有機(jī)物的利用問題，因此處理成本較高.活性污泥法、生物膜法、深井曝氣法是較有代表性的好氧生物處理方法.2.1.1活性污泥法活性污泥法是中、低濃度有機(jī)廢水處理中使用最多、運(yùn)行最可靠的方法，具有投資省、處理效果好等優(yōu)點(diǎn).該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池.廢水進(jìn)入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機(jī)物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成.我國的珠江啤酒廠、煙臺啤酒廠、上海益民啤酒廠、武漢西湖啤酒廠、廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水［6,7］.據(jù)報(bào)道，進(jìn)水CODcr為1200～1500mg.L-1時，出水CODcr可降至50～100mg.L-1，去除率為92%～96%.活性污泥法處理啤酒廢水的缺點(diǎn)是動力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥膨脹.污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高，而N，P，F(xiàn)e等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，各營養(yǎng)成分比例失調(diào)，導(dǎo)致微生物不能正常生長而死亡.解決的辦法是投加含N，P的化學(xué)藥劑，但這將使處理成本提高.而較為經(jīng)濟(jì)的方法是把生活污水（其中N，P濃度較大）和啤酒廢水混合.間歇式活性污泥法（SBR）通過間歇曝氣可以使動力耗費(fèi)顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法.例如，珠江啤酒廠引進(jìn)比利時SBR專利技術(shù)，廢水處理時間僅需19～20h,比普通活性污泥法縮短10～11h，CODcr的去除率也在96%以上［9］.揚(yáng)州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術(shù)處理啤酒廢水，也收到了同樣的效果［10,11］.劉永淞等認(rèn)為［9］，SBR法對廢水的稀釋程度低，反應(yīng)基質(zhì)濃度高，吸附和反應(yīng)速率都較大，因而能在較短時間內(nèi)使污泥獲得再生.2.1.2深井曝氣法為了提高曝氣過程中氧的利用率，節(jié)省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒廠［12］、我國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠［7］均采用深井曝氣法(超深水曝氣)處理啤酒廢水.深井曝氣實(shí)際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法，曝氣池由下降管以及上升管組成.將廢水和污泥引入下降管，在井內(nèi)循環(huán)，空氣注入下降管或同時注入兩管中，混合液則由上升管排至固液分離裝置，即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進(jìn)行的.其優(yōu)點(diǎn)是：占地面積少，效能高，對氧的利用率大，無惡臭產(chǎn)生等.據(jù)測定［12］，當(dāng)進(jìn)水BOD5濃度為2400mg.L-1時，出水濃度可降為50mg.L-1，去除率高達(dá)97.92%.當(dāng)然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價高，防滲漏技術(shù)不過關(guān)等.2.1.3生物膜法與活性污泥法不同，生物膜法是在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進(jìn)行處理，不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題.生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表，在啤酒廢水治理中均被采用，主要是降低啤酒廢水中的BOD5.生物接觸氧化池是在微生物固著生長的同時，加以人工曝氣.這種方法可以得到很高的生物固體濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷，因此處理效率高，占地面積也小于活性污泥法.國內(nèi)的淄博啤酒廠、青島啤酒廠、渤海啤酒廠和徐州釀酒總廠等廠家的廢水治理中采用了這種技術(shù)［7］.青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中CODcr和BOD5的去除率分別在80%和90%以上［13］.在此基礎(chǔ)上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（P=0.25～0.30MPa），目的在于強(qiáng)化氧的傳質(zhì)，有效提高廢水中的溶解氧濃度，以滿足中、高濃度廢水中微生物和有機(jī)物氧化分解的需要.結(jié)果表明，當(dāng)容積負(fù)荷≤13.33kg.m-3.d-1COD,停留時間為3～4h時，COD和BOD平均去除率分別達(dá)到93.52%和99.03%.由于停留時間縮短為原來的1/3～1/4，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也較低［14］.生物轉(zhuǎn)盤是較早用以處理啤酒廢水的方法.它主要由盤片、氧化槽、轉(zhuǎn)動軸和驅(qū)動裝置等部分組成，依靠盤片的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧.該法運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、動力消耗少，但低溫對運(yùn)行影響大，在處理高濃度廢水時需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù).該方法在美國應(yīng)用較為普及，國內(nèi)的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用［7］.據(jù)報(bào)道，廢水中BOD5的去除率在80%以上［13］.2.2厭氧生物處理厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水（CODcr＞2000mg.L-1,BOD5＞1000mg.L-1）.它是在無氧條件下，靠厭氣細(xì)菌的作用分解有機(jī)物.在這一過程中，參加生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50%～90%轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料［15］.因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關(guān)注.厭氧生物處理包括多種方法，但以升流式厭氧污泥床（UASB）技術(shù)在啤酒廢水的治理方面應(yīng)用最為成熟.UASB的主要組成部分是反應(yīng)器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床，上部設(shè)置了一個專用的氣-液-固分離系統(tǒng)（三相分離室）［16］.廢水從反應(yīng)器底部加入，在上向流、穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解，同時生成沼氣（氣泡）.氣、液、固（懸浮污泥顆粒）一同升入三相分離室，氣體被收集在氣罩里，而污泥顆粒受重力作用下沉至反應(yīng)器底部，水則經(jīng)出流堰排出.截止1990年9月，全世界已建成30座生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器用于處理啤酒廢水，總?cè)莘e達(dá)60600m3［17］.國內(nèi)已有北京啤酒廠［4,7,18］、沈陽啤酒廠［7,15］等廠家利用UASB來處理啤酒廢水.荷蘭、美國的某些公司所設(shè)計(jì)的UASB反應(yīng)器對啤酒廢水CODcr的去除率為80%～86%［13,19,20］,北京啤酒廠UASB處理裝置的中試結(jié)果也保持在這一水平，而且其沼氣產(chǎn)率為0.3～0.5m3.kg-1(COD)［8］.清華大學(xué)在常溫條件下利用UASB厭氧處理啤酒廢水的研究結(jié)果表明，進(jìn)水CODcr濃度為2000mg.L-1時，去除率為85%～90%［21］.沈陽啤酒廠采用回收固形物及厭氧消化綜合治理工藝，實(shí)行清污分流，集中收集CODcr大于5000mg.L-1的高濃度有機(jī)廢水送入UASB進(jìn)行厭氧處理，廢水中CODcr的質(zhì)能利用率可達(dá)91.93%［15］.實(shí)踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥.顆粒污泥的形成是厭氧細(xì)菌群不斷繁殖、積累的結(jié)果，較多的污泥負(fù)荷有利于細(xì)菌獲得充足的營養(yǎng)基質(zhì)，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進(jìn)作用；適當(dāng)高的水力負(fù)荷將產(chǎn)生污泥的水力篩選，淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好的污泥，同時產(chǎn)生剪切力，使污泥不斷旋轉(zhuǎn)，有利于絲狀菌互相纏繞成球.此外，一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因?yàn)閰捬跎锏纳L要求適當(dāng)高的堿度，例如：產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長的最適宜pH值為6.8～7.2.一定的堿度既能維持細(xì)菌生長所需的pH值，又能保證足夠的平衡緩沖能力［22,23］.由于啤酒廢水的堿度一般為500～800mg.L-1(以CaCO3計(jì))［24］，堿度不足，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補(bǔ)充.研究表明［4,21］，在UASB啟動階段，保持進(jìn)水堿度不低于1000mg.L-1對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負(fù)荷下的良好運(yùn)行十分必要.應(yīng)該指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆粒化促進(jìn)劑［25］，它為UASB的成功運(yùn)行提供了十分有利的條件.總之，UASB具有效能高，處理費(fèi)用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點(diǎn)，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理.其不足之處是出水CODcr的濃度仍達(dá)500mg.L-1左右，需進(jìn)行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達(dá)標(biāo)排放.

3啤酒廢水的利用技術(shù)利用自然生態(tài)良性循環(huán)的方法凈化和利用啤酒廢水，也是目前啤酒廢水綜合治理的一個方向，有利于實(shí)現(xiàn)廢物的資源化.3.1啤酒廢水土地利用廢水的土地利用在國內(nèi)外都有悠久的歷史.其目的不單純是廢水農(nóng)田灌溉，而是根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，在充分利用水資源的同時，科學(xué)地運(yùn)用土壤-植物系統(tǒng)的凈化功能，使該系統(tǒng)起到廢水的二、三級處理作用［5］.廢水的土地利用一般有快速滲濾和地表漫流兩種方法［19］.前者的特點(diǎn)是加入的廢水大部分都經(jīng)過土壤滲透到下層，因而僅限于在砂及砂質(zhì)粘土之類的快滲土壤上使用，植物對廢水的凈化作用較小，主要是由土壤中發(fā)生的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程使廢水得到處理.后者是一種固定膜生物處理法，廢水從生長植物的坡地上游沿溝渠流下，流經(jīng)植被表面后排入徑流集水渠.廢水凈化主要是通過坡地上的生物膜完成的.這種方法對于滲透較慢的土壤最為適用.根據(jù)謝家恕［26］、蕭月芳等［27］的研究，啤酒廢水經(jīng)過土地利用系統(tǒng)后，水質(zhì)明顯改善，能夠達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-85）的要求；同時又可節(jié)省水源，增加農(nóng)田土壤的有機(jī)質(zhì)含量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量.其經(jīng)濟(jì)效益在干旱地區(qū)更能得到體現(xiàn).當(dāng)然，啤酒廢水的土地利用也存在一定的問題：①處理過程中會產(chǎn)生臭味，必須將處理場地設(shè)在遠(yuǎn)離居住區(qū)的地方，這樣需要較長的輸水干管；②廢水的含鹽量過高時，將危害植物生長，并造成土壤排水、通氣不良.如何避免這些問題發(fā)生，需要進(jìn)一步研究.3.2啤酒廢水的植物凈化啤酒廢水中有機(jī)碳含量豐富，氮、磷的含量也有一定水平，可以為植物生長提供必要的營養(yǎng)物質(zhì).近年來，一些學(xué)者利用啤酒廢水對普通絲瓜（Luffacyclindrica）［28］、多花黑麥草（Loliummultiflorum）［29］、水雍菜（Ipomoeaaquatica）［30］、金針菜（Hemerocallisfulva）［31］等植物進(jìn)行水培試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這些植物長勢良好并能完成其生活史，既創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，同時又顯著降低了廢水中多種污染物（COD除外）的濃度（見表2）.這為啤酒廢水的資源化處理開拓了一條新思路.據(jù)報(bào)道，目前，無錫市釀酒總廠已在氧化塘中種植絲瓜以強(qiáng)化處理系統(tǒng)的凈化效果［27］.

表2水培植物對啤酒廢水的凈化能力Table2Theabilityofwaterplantsforpurifyingbrewerywastewater

植物廢水中污染物去除率/%

CODT-NT-PNH4+-N濁度

普通絲瓜1)22.5～44.178.6～89.178.0～90.499.2～99.6

多花黑麥草1)11.5～34.512.9～54.136.5～82.216.3～69.755.8～92.5

水雍菜2)47.7～75.184.9～94.678.7～96.595.5～98.8

金針菜3)39.6090.6065.4199.3481.28

1）處理時間為24～120h；2)處理時間為24～48h；3)處理時間為72h

水培植物對廢水中COD的去除率不高，主要是因?yàn)閺U水中C的含量大大高于N，P，而植物是按照一定的C，N，P比例來攝取營養(yǎng)物質(zhì)的.從這一點(diǎn)來看，水培植物用于生物處理后出水（含C量已大為降低）的深度凈化更為合理.

4結(jié)語（1）啤酒廢水是一種中、高濃度的有機(jī)廢水，隨著啤酒工業(yè)的不斷發(fā)展，其產(chǎn)生量也將持續(xù)上升.為了避免納污水體的水質(zhì)惡化，除了實(shí)行清、污分流，提高冷卻水的循環(huán)利用率以降低排放量外，還必須對其進(jìn)行有效處理.（2）好氧生物處理、厭氧生物處理、土地利用和植物凈化等方法是常見的啤酒廢水治理方法.好氧生物處理對于低濃度廢水有較高的COD去除率（＞90%），但是需要大量的投資和場地，能耗較高，受外界環(huán)境（溫度等）影響較大；厭氧生物處理對于高濃度廢水有較高的CODcr去除率，它克服了好氧生物處理的大多數(shù)缺點(diǎn)，還能進(jìn)行生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，大幅度降低處理成本，因而為越來越多的廠家所采用，其最大缺陷是出水CODcr的濃度仍然很高，難以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求.土地利用系統(tǒng)雖然能夠改善廢水的水質(zhì)，節(jié)約水源，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，但是占地面積大，易產(chǎn)生臭味，還可能引起土壤鹽堿化.用植物凈化啤酒廢水，可以有效去除其中的N，P和濁度，并可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，但是對CODcr的去除率卻不高.（3）要得到理想的處理結(jié)果，實(shí)現(xiàn)啤酒廢水治理的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一，必須將兩種或三種技術(shù)結(jié)合使用，這是解決啤酒廢水污染問題的根本出路.例如，把厭氧和好氧處理池串聯(lián)使用，依靠前者把廢水的高負(fù)荷降低，再以后者把低濃度廢水處理達(dá)標(biāo)，其動力消耗則可由前一過程的質(zhì)能轉(zhuǎn)化予以補(bǔ)償.又如，把生物處理與土地利用結(jié)合起來，既能有效凈化廢水，還能起到互補(bǔ)作用，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益.另外，在如下幾個方面還須作進(jìn)一步研究：(1)啤酒工業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)工藝的可行性及其綜合效益分析；（2）多種處理技術(shù)串聯(lián)使用時，其結(jié)合點(diǎn)上啤酒廢水的最適濃度；（3）厭氧和好氧微生物種類在一個處理單元內(nèi)共同作用于啤酒廢水的可能性及相關(guān)的處理技術(shù)；（4）啤酒廢水的土地利用技術(shù)對土壤理化性質(zhì)的各種可能影響.

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篇7

關(guān)鍵詞：生物膜反應(yīng)器 厭氧懸浮填料 顆粒污泥 高濃度有機(jī)廢水

由上流式厭氧污泥床(UASB)與厭氧過濾器(AF)兩種工藝結(jié)合的反應(yīng)器近年來應(yīng)用較多，其積累微生物能力強(qiáng)，啟動速度快，運(yùn)行中填料上附著的生物膜對降解有機(jī)物起著相當(dāng)?shù)淖饔茫瑫r可避免濾池堵塞，是一種高效、穩(wěn)定、易于管理的厭氧處理系統(tǒng)。一般將保留了UASB三相分離器的污泥床加填料的裝置稱為污泥床過濾器，將不帶三相分離器的污泥床—濾層反應(yīng)器稱為厭氧復(fù)合床反應(yīng)器［1］。

本文研究了集AF和UASB為一體的新型裝置——厭氧浮動床生物膜反應(yīng)器(AFBBR)。因其內(nèi)裝有50%體積的懸浮填料，在處理高濃度有機(jī)廢水的運(yùn)行中，填料浮在上部，形成了一種底部是污泥床，上部是厭氧濾池的體系。在處理高濃度有機(jī)廢水試驗(yàn)中顯示出處理能力大、效率高的特性。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 懸浮生物膜填料

FBM用天津市科林思有限公司的聚丙烯材料制成，其密度為0.92kg/m3，可在水中漂浮或隨水體流動。該填料形似拉西環(huán)，但環(huán)內(nèi)有十字形支撐，外側(cè)沿徑向有許多長約0.5mm的芒刺，環(huán)的直徑為11mm，高度10mm，比表面積約為527m2/m3。

1.2 試驗(yàn)裝置及工藝流程

厭氧浮動床生物膜反應(yīng)器用有機(jī)玻璃柱制成，直徑14.7cm，總高度100cm，有效高度79.5cm，總?cè)莘e17.01L，有效容積13.48L。AFBBR內(nèi)填料的填充率為50%，即FBM占據(jù)了一半的有效容積。

AFBBR處理高濃度有機(jī)廢水試驗(yàn)的工藝流程如圖1所示。泵入高位槽的廢水經(jīng)過計(jì)量閥由底部進(jìn)AFBBR，處理后的水由上部排出，在生物降解過程中產(chǎn)生的氣體從反應(yīng)器頂部排出，懸浮在上部的填料由于上向水流和氣體的作用而不停地上下浮動或輕微滾動。

2 試驗(yàn)方法

2.1 掛膜與啟動

厭氧生物膜反應(yīng)器存在的一個突出問題是掛膜困難，啟動時間長。在本試驗(yàn)中，首先將填料進(jìn)行好氧預(yù)掛膜，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物質(zhì)的性能，在較短時間內(nèi)填料表面形成一層生物膜即膜基，改善了填料的表面性能，有利于厭氧微生物的附著、生長、縮短了反應(yīng)器的啟動時間［2］。

好氧污泥取自邯鄲市東郊污水廠氧化溝。污泥與填料靜態(tài)接觸24h后，將污 泥全部排掉， 投加生活污水連續(xù)運(yùn)行5～6d后，填料內(nèi)外表面形成一層均勻生物膜。經(jīng)好氧預(yù)掛膜后的填料與5 L厭氧污泥靜態(tài)接觸24h，然后將污泥排掉，連續(xù)投加葡萄糖廢水。反應(yīng)器啟動開始采用的有機(jī)負(fù)荷為2kgCOD/(m3·d)，水力負(fù)荷為1m3/（m3·d）。2～3d后，好氧膜脫落，填料表面變黑，1周后發(fā)現(xiàn)填料內(nèi)表面形成一薄層生物膜。將水力負(fù)荷控制在0.5m 3/(m3·d)，有機(jī)負(fù)荷為1kgCOD/(m3·d)，經(jīng)過2周培養(yǎng)，膜生長均勻良好，COD去除率可達(dá)到70%以上。此后，水力負(fù)荷增到1m3/（m3·d），進(jìn)水濃度從2000mg/L逐漸升至6000mg/L，經(jīng)過50d的運(yùn)行COD去除率可達(dá)到90%以上，反應(yīng)器底部出現(xiàn)大量0.5mm左右顆粒污泥，AFBBR運(yùn)行穩(wěn)定。

2.2 穩(wěn)定運(yùn)行試驗(yàn)

在此階段考察了進(jìn)水水質(zhì)、HRT、水力沖擊負(fù)荷對運(yùn)行狀況的影響，此階段的運(yùn)行結(jié)果見表1。試驗(yàn)廢水為用葡萄糖合成的污水。

表1 AFBBR試驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù) 進(jìn)水 HRT（h） 容積負(fù)荷[kgCOD/(m3.d)] 去除負(fù)荷[kgCOD/(m3.d)] 出水 COD去除率（%） Q（L/d） COD（mg/L） COD（mg/L） pH 13.60 5327.7 23.79 5.38 4.86 512.39 7.05 90.40 14.03 6372.0 23.06 6.63 6.41 212.06 6.79 96.67 13.07 6893.0 23.61 7.01 6.88 129.64 6.72 98.12 13.60 9787.3 23.79 9.87 9.73 141.93 6.66 98.54 13.87 11694.3 23.33 12.03 11.33 673.96 6.57 94.24 14.00 14510.3 23.11 15.07 13.79 1229.46 6.34 91.53 13.80 20140.0 23.44 20.62 18.64 1852.61 6.42 90.42 4.25 14522.0 76.12 4.58 　 183.80 6.61 98.74 7.05 14522.0 45.89 7.59 　 111.63 6.42 99.25 10.00 14522.0 32.35 10.77 　 358.69 6.48 97.53 18.10 14522.0 17.87 19.50 　 1936.92 6.32 86.67

在改變進(jìn)水水質(zhì)期間，控制HRT基本不變，將進(jìn)水濃度逐步升高。在HRT變化階段，保持進(jìn)水濃度不變，數(shù)次改變水力停留時間。最后突然降低HRT，考察反應(yīng)器在水力沖擊負(fù)荷下工況的變化。

整個試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，溫度變化范圍20～28℃。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 容積負(fù)荷與COD去除率

負(fù)荷直接反映了食物與微生物之間的平衡關(guān)系，容積負(fù)荷的變化可以通過改變進(jìn)水濃度或水力停留時間來實(shí)現(xiàn)。在試驗(yàn)中，首先保持停留時間基本不變(平均為23.5h)，進(jìn)水COD濃 度從5327.7mg/L逐漸升高到20140.0mg/L，相應(yīng)的容積負(fù)荷從5.38kgCOD/(m3·d)增到20.62kgCOD/(m3·d)，COD去除率隨進(jìn)水濃度增加而緩慢下降，最高達(dá)98.5%。之后，將進(jìn)水濃度控制在14522mg/L，水力 停留時間分別為76.1245.89、32.35、23.11、17.87 h，相應(yīng)的容積負(fù)荷從4.58 kgCOD/(m3·d)增到19.50kgCOD/(m3·d)。COD去除率隨水力停留時間的變化存在一個分界點(diǎn) ，低于此值，COD去除率隨水力停留時間減小而迅速下降；高于此值COD去除率基本穩(wěn)定。由表1可以看到，在試驗(yàn)條件下，當(dāng)容積負(fù)荷增高時，AFBBR的去除［kgCOD去除/(m3·d)］增高，顯示了強(qiáng)大的處理能力。

3.2 水力沖擊負(fù)荷的影響

AFBBR表現(xiàn)出較高的抗沖擊負(fù)荷特性。在進(jìn)水濃度為20140mg/L時，水力停留時間突然從23.44h降至3h，沖擊時間持續(xù)6h，容積負(fù)荷增加8倍，達(dá)到161.1kgCOD/(m3·d)。反應(yīng)器在遭到?jīng)_擊后運(yùn)行參數(shù)的變化見表1，COD去除率變化見圖2。在沖擊負(fù)荷過后3h，COD去除率降到最低33.65%，24h后COD去除率恢復(fù)到72%，40h后恢復(fù)到80%以上，表明該反 應(yīng)器具有很大的緩沖能力，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。這與該反應(yīng)器的特點(diǎn)有關(guān)，該反應(yīng)器上部懸 浮填料起到過濾器的作用，在負(fù)荷沖擊時可以防止大量污泥流失，有利于反應(yīng)器性能的迅速恢復(fù)。另一方面填料表面生物膜量僅占總生物量的15%，電子顯微鏡下觀察，其主要是甲烷細(xì)菌，因而在沖擊負(fù)荷下產(chǎn)酸菌雖流失多，但繁殖迅速，有利于反應(yīng)器迅速恢復(fù)正常。另外在反應(yīng)器遭到?jīng)_擊負(fù)荷后，采取適當(dāng)?shù)臄嚢韬臀勰嗷亓鞔胧┛杀苊夥磻?yīng)器內(nèi)揮發(fā)酸過度積累并穩(wěn)定反應(yīng)器內(nèi)生物量，有利于反應(yīng)器性能的迅速恢復(fù)。

3.3 生物相分析

反應(yīng)器中微生物由兩部分組成：①附著生長在填料上的生物膜；②懸浮污泥在反應(yīng)器底部形成的顆粒污泥床。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，生物膜主要生長在填料的內(nèi)表面，外表面上幾乎沒有生物膜。這可能與填料外層水流紊動大于填料內(nèi)部，外表面上生物膜受到更大的剪切應(yīng)力有關(guān)。鏡檢發(fā)現(xiàn)生物膜內(nèi)菌種以甲烷八疊球菌屬和桿菌為主，其中甲烷八疊球菌屬占視野的50%～60%，沒有發(fā)現(xiàn)絲狀菌，并存在以甲烷八疊球菌屬和桿菌分別占優(yōu)勢的區(qū)域。同位素示蹤已證實(shí)消化器中70%以上的甲烷來自乙酸，乙酸型產(chǎn)甲烷細(xì)菌主要為產(chǎn)甲烷索氏絲狀菌和八疊球菌，而當(dāng)乙酸濃度高時，甲烷八疊球菌更具有競爭力，這與該反應(yīng)器出水揮發(fā)酸濃度較高相一致。反應(yīng)器的底部存在顆粒污泥床，污泥床高度為30cm，顆粒粒徑0.5～0.7mm，沉降性能良好SV為15%。顆粒污泥中生物相當(dāng)豐富，以桿菌、球菌、絲狀菌、螺菌為主，顆粒污泥與生物膜中的生物存在明顯差異。

在穩(wěn)定運(yùn)行時，測定反應(yīng)器微生物總濃度(MLSS)為36.68g/L，其中生長的微生物量占85%，這可能是由于上升水流和產(chǎn)生氣體的作用對外表面生物膜生長有影響。

4 結(jié)論

①好氧預(yù)掛膜顯著改變了載體表面性能，有利于厭氧菌的附著、生長，縮短反應(yīng)器的掛膜時間。

②厭氧浮動床生物膜反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水，在常溫下取得了良好效果。在容積負(fù)荷為5.38～20.62 kgCOD/(m3·d)，水力停留時間為0.98d時，COD去除率最高達(dá)到98.54%，平均為90.4%。

③厭氧浮動床生物膜反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度高，活性強(qiáng)，存在懸浮與附著生長的微生物系統(tǒng)，并有其各自的優(yōu)勢菌種。

④厭氧浮動床生物膜反應(yīng)器緩沖能力大，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，無堵塞與污泥流失的問題。

參考文獻(xiàn)

［1］申立賢.高濃度有機(jī)廢水厭氧處理技術(shù)［M］.中國環(huán)境科學(xué)出版社，1992.1 39-140.

篇8

關(guān)鍵詞：氯堿化工；企業(yè)；綜合；廢水處理；回用利用

1.氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)廢水危害綜述

氯堿化工企業(yè)所生產(chǎn)的廢水主要來源于氯堿、PVC生產(chǎn)過程，其中來源于氯堿生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)廢水主要有化鹽工序鹽水、螯合樹脂再生廢水、生產(chǎn)工序中產(chǎn)生的酸堿廢水、堿蒸發(fā)工藝?yán)淠海粊碓从赑VC生產(chǎn)過程中的廢水有乙炔發(fā)生器的電石渣廢水、氯乙烯合成廢水、PVC聚合廢水、干燥工序廢水等。氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢水含鹽量高、氯離子成分也較高，屬于高鹽度廢水，水質(zhì)成分也極為復(fù)雜，有各種副產(chǎn)物；污染物的濃度也較高，難降解的生物物質(zhì)也較多，可生化性較差。

2.氯堿化工廢水處理方法概述

氯堿化工廢水處理要根據(jù)其水質(zhì)特點(diǎn)，采用不同的廢水處理方式，通常采用組合工藝進(jìn)行廢水的處理，具體如下：(1)物理化學(xué)廢水處理法①電化學(xué)法。由于氯堿化工廢水之中含有較高的鹽量，含電解質(zhì)較多，因而，具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性，因而，可以運(yùn)用電化學(xué)法，對高鹽度的有機(jī)工業(yè)廢水進(jìn)行處理。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，采用電化學(xué)法進(jìn)行廢水處理的實(shí)驗(yàn)條件有：電流密度為0.015A/cm。2，槽電壓為8.4V，電解時間為90分鐘，在這個實(shí)驗(yàn)條件前提下，可以較好地去除廢水中的有機(jī)物，提升廢水的透明度，使CODcr的去除率達(dá)到65%、色度的去除率達(dá)到70%。②絮凝沉淀法。在氯堿化工生產(chǎn)中的PVC生產(chǎn)過程中，含有大量的有機(jī)廢水，而主要的成分是沖釜水，由污染物聚氯乙烯、乳化劑組成，對于這種污染廢水可以采用絮凝沉淀法，進(jìn)行混凝過濾預(yù)處理試驗(yàn)，使CODcr的濃度大幅度地下降。③焚燒法。對于氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的高濃度廢水可以采用焚燒技術(shù)進(jìn)行處理，通過蒸發(fā)工藝，將高濃度有機(jī)廢水中的揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為不含鹽的有機(jī)廢水廢氣，并對蒸發(fā)的殘液進(jìn)行萃取預(yù)處理，使其脫鹽，在高沸點(diǎn)之下，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和無機(jī)鹽的分離。(2)生物法①好氧生物處理法。氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)過程排放的酸性廢水，會嚴(yán)重地腐蝕排水管道和構(gòu)筑物，因而，可以采用“中和-生物濾池工藝法”進(jìn)行高濃度酸性廢水的處理，在過濾中和與生物膜技術(shù)融合的運(yùn)用之下，穩(wěn)定其出水PH值，降低CODcr。②厭氧生物處理法。由于含鹽的廢水會對微生物的生長產(chǎn)生抑制作用，會提升其生物處理的難度，因而，可以運(yùn)用厭氧生物處理法，處理氯堿電石渣上的廢水。

3.氯堿化工企業(yè)廢水處理及回用方案的研究

(1)方案思路對于氯堿化工企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢水，要進(jìn)行綜合廢水處理及回用利用。對于氯堿生產(chǎn)的廢水單獨(dú)預(yù)處理做回用水的價值不大，而是收集后直接進(jìn)入到廢水最終處理系統(tǒng)之中，其中：水合肼廢水經(jīng)過鍋爐脫硫除塵；濃水站廢水經(jīng)由三氯氫硅合成爐、空冷器檢修。其方案的整體思路設(shè)計(jì)如下：綜合廢水處理及回用利用的工藝方案選擇：要選用混凝沉淀+水解酸化+生化處理+氧化處理工藝。其主要工藝為水解酸化及曝氣生物濾池工藝。在生產(chǎn)廢水回用利用的處理過程中，主要工序有：①PVC生產(chǎn)工序的乙炔生產(chǎn)廢水工序。在這個工序之中，對于酸堿度及有機(jī)物的濃度沒有特殊的要求，因而，乙炔發(fā)生工序產(chǎn)生的電石渣廢水在預(yù)處理之后即可以進(jìn)入循環(huán)利用。②三氯氫硅生產(chǎn)工序的廢水回用。在三氯氫硅合成爐、空冷器檢修中的用水通常采用大量的新鮮水，它也沒有什么特殊的要求，因而可以采用濃水站的濃水，實(shí)施對三氯氫硅合成爐、空冷器的檢修。③三氯氫硅尾氣是酸性的，因而需要用大量的堿性水來吸收，可以采用PVC的強(qiáng)堿性廢水中和和吸收三氯氫硅尾氣。如果堿性不足，可以添加電石渣，以增加三氯氫硅尾氣的堿性。這樣做的優(yōu)越性在于既減少了三氯氫硅尾氣的新鮮水量，又降低了外排廢水量。④鍋爐煙氣呈酸性，也需要采用堿性水來吸收。由于水合肼廢水堿性和氨氮濃度高有機(jī)污染物的濃度低，因而可以與PVC工序的電石渣廢水相混合，以實(shí)現(xiàn)鍋爐脫硫除塵的目的。(2)處理系統(tǒng)及規(guī)模在氯堿化工企業(yè)的綜合廢水處理系統(tǒng)中，主要包括有以下幾個處理系統(tǒng)：PVC廢水處理及回用系統(tǒng)、三氯氫硅尾氣吸收系統(tǒng)、鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)、濃縮水綜合利用系統(tǒng)、水合肼廢水處理系統(tǒng)、外排廢水最終處理系統(tǒng)等。(3)綜合廢水處理工藝①PVC綜合廢水處理及回用工藝PVC廢水處理及回用系統(tǒng)的工藝流程，如下圖所示：由上圖可知，PVC廢水處理及回用系統(tǒng)工藝，是將含5%電石渣的廢水收集到貯液池1之中，再經(jīng)由堿泵1進(jìn)入到增稠池，去脫硫除塵系統(tǒng)，增稠池上的清液經(jīng)堿液池2、堿泵2再返回用于乙炔發(fā)生器。增稠池的濃液部分則由泥泵1進(jìn)入到貯泥池1，經(jīng)由壓濾泵1進(jìn)入到板框壓濾機(jī)之中實(shí)施脫水，濾液進(jìn)入堿水池收集后去三氯氫硅尾氣吸收系統(tǒng)。至于污泥，則進(jìn)行壓濾產(chǎn)生濾渣實(shí)施外售。②三氯氫硅尾氣吸收系統(tǒng)的工藝三氯氫硅尾氣吸收系統(tǒng)的工藝流程，如下圖所示：來自PVC處理及回用系統(tǒng)堿水池在上圖中，來自貯液池2和渣漿池的廢水要經(jīng)由提升泵1進(jìn)入幅流沉淀池之中，幅流沉淀池中的清液中的一部分可以用于PVC乙炔發(fā)生器，一部分進(jìn)入到了外排廢水最終處理系統(tǒng)，經(jīng)三氯氫硅吸收泵1、2到達(dá)三氯氫硅吸收塔1、2之中，吸收后的廢水返回到渣漿池中。③濃水站濃縮水綜合廢水處理及回用利用系統(tǒng)如上圖所示：濃水站的濃水經(jīng)由濃水站水池流入到三氯氫硅檢修水池1、2之中，再由三氯氫硅檢修水泵1、2進(jìn)入三氯氫硅合成爐沖洗，沖洗的廢水去外排廢水最終處理系統(tǒng)之中。④水合肼廢水收集系統(tǒng)水合肼生產(chǎn)廢水進(jìn)入到水合肼廢水收集池之中，再經(jīng)由水合肼廢水泵進(jìn)入到鍋爐脫硫除塵系統(tǒng)的循環(huán)水池之中。⑤外排廢水最終處理系統(tǒng)工藝外排廢水最終處理系統(tǒng)工藝流程為：生產(chǎn)廢水經(jīng)由格柵去除漂浮物，注入到調(diào)節(jié)池之中，再流入到絮凝反應(yīng)池中，添加混凝劑以增加沉降效果，可以調(diào)節(jié)PH值，降低水體的濁度，待絮凝反應(yīng)結(jié)束之后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行分離，進(jìn)行生化反應(yīng)降解COD后，進(jìn)入貯水池，最后經(jīng)過臭氧由標(biāo)準(zhǔn)化排放口出水。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王福龍,姜劍,羅富金.鋼鐵企業(yè)綜合廢水處理與回用工程設(shè)計(jì)及管理研究[J].給水排水,2014(03).

篇9

關(guān)鍵詞：馴化活性污泥 高含鹽量 甜菜堿

前言

高含鹽有機(jī)廢水是極難處理的工業(yè)廢水之一，目前采用兩種處理方式，即先脫鹽后處理和不脫鹽直接處理[1]。由于高濃度的鹽對微生物生長有很強(qiáng)的抑制作用，從而使生物法處理高含鹽有機(jī)廢水很困難。對于好氧和厭氧兩種情況，在實(shí)際處理中對好氧生物處理研究較多，好氧生物處理法有活性污泥法、生物膜法和培養(yǎng)適鹽菌[2-3]等多種方法。研究表明[3-4]，在厭氧系統(tǒng)中甜菜堿具有抗鈉毒性作用。

本實(shí)驗(yàn)采用馴化活性污泥的方法處理高含鹽量有機(jī)廢水，并在馴化過程中加入甜菜堿，考察好氧系統(tǒng)中甜菜堿是否同樣具有抗納毒性作用。 1 實(shí)驗(yàn)方法

取兩組香香菌種（1#和2#），1#直接在含鹽廢水中馴化，2#在1#的基礎(chǔ)上加入甜菜堿進(jìn)行馴化。模擬的含鹽廢水中加入葡萄糖作為主要降解基質(zhì)，并加入少量苯酚兼做降解基質(zhì)和指示劑。所采用的實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。按m(C):m(N):m(P)=100:5:1的配比向微生物培養(yǎng)基中加入尿素、磷酸二氫鉀等，配制成所需濃度，鹽度采用無水硫酸鈉調(diào)節(jié)。培養(yǎng)基曝氣一定時間，曝氣后靜置半小時，分層后取上層清液待檢測。

采用分光光度法檢測進(jìn)出水苯酚吸光度，對照苯酚降解標(biāo)準(zhǔn)曲線，求算去除率，確定生物降解性能。 2 結(jié)果與討論 2.1 操作參數(shù)的確定

2.1.1 溫度的確定

溫度是微生物的重要環(huán)境因素，實(shí)驗(yàn)中溫度主要表現(xiàn)為對活性污泥的影響。工業(yè)廢水生物處理中微生物大多數(shù)為中溫性細(xì)菌，合適的溫度為25～35℃。溫度太低，活性污泥處于休眠狀態(tài)，活性不高；溫度過高，生物的蛋白質(zhì)和酶凝固，活性污泥會停止作用或死亡。實(shí)驗(yàn)顯示，9℃時吸光度為0.232，而25℃時則為0.032，為保證實(shí)驗(yàn)的可比性，維持較高的污泥活性，實(shí)驗(yàn)將溫度控制在25℃左右。

2.1.2 曝氣時間的確定

圖2為曝氣時間與苯酚去除率的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)選取的有機(jī)廢水中有機(jī)物主要有葡萄糖和少量苯酚，含鹽量為4000mg/L硫酸鈉溶液，從圖中可以看出，1#、2#試樣苯酚去除率幾乎重疊，隨著曝氣時間的延長，指示劑降解去除率迅速上升，曝氣4.0h，指示劑降解去除率達(dá)到99.4％，繼續(xù)延長曝氣時間，指示劑降解去除率變化不明顯，適宜的曝氣時間為4.0h。 2.1.3 馴化周期的確定

在馴化過程中，對某一特定鹽濃度，需要有一個適應(yīng)過程，該過程的長短主要取決于鹽抑制的大小和生物自身種群演替周期及對鹽的適應(yīng)能力。實(shí)驗(yàn)選取4000mg/L硫酸鈉溶液，考察馴化周期對去除率的影響。圖3為馴化時間對苯酚去除率的影響。如圖所示，2#試樣去除率較1#高，并且隨著馴化時間的延長，指示劑降解去除率逐漸上升，馴化周期5d時兩者降解去除率比較接近，高達(dá)99％以上，由于種群演替周期一般為4～5d[5]，兼顧兩方面的因素，合適的馴化周期為5d。 2.2 馴化對有機(jī)物降解的影響

2.2.1 鹽濃度的影響

圖4為馴化對指示劑去除率的影響。從圖中可以看出，隨著硫酸鈉濃度的提高，馴化污泥的苯酚去除率明顯比未馴化污泥高。在實(shí)驗(yàn)的鹽度范圍內(nèi)，馴化污泥苯酚去除率維持在90％以上；而未經(jīng)馴化污泥苯酚去除率在鹽濃度小于3000mg/L時去除率較高，鹽度處于3000～5000mg/L時，苯酚去除率急劇下降，繼續(xù)提高鹽濃度，去除率僅維持在30％附近，表明生物經(jīng)馴化后可以降低鹽的抑制影響。其原因在于鹽濃度較低時，生物可以適應(yīng)于鹽溶液并生長，降解有機(jī)物性能良好，提高鹽濃度，未馴化生物受到抑制，降解性能明顯下降，指示劑降解去除率維持在較低的水平。經(jīng)過馴化的生物對滲透壓的調(diào)節(jié)能力增加，抵御鹽抑制的能力增強(qiáng)，在高含鹽量環(huán)境中能夠繼續(xù)降解有機(jī)物，苯酚的去除率保持在較高的水平。 2.2.2 馴化后活性污泥的生物相

活性污泥經(jīng)馴化后逐漸成熟，其外觀顏色由淺棕黃色變?yōu)樯钭攸S色；污泥沉淀性能較好，SVI數(shù)值在65～90之間；整個實(shí)驗(yàn)階段未發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象，馴化活性污泥m(MLVSS)/m(MLSS)值在0.60～0.70之間。通過污泥鏡檢，馴化前生物相十分豐富，原生動物中鐘蟲、盾纖蟲等纖毛蟲數(shù)量眾多，菌膠團(tuán)種類繁多，有少量絲狀細(xì)菌。馴化后以菌膠團(tuán)為主，伴有少量原生動物，其中裂口蟲居多，還有少量漫游蟲出現(xiàn)，絲狀菌數(shù)量明顯減少。馴化污泥中鐘蟲、盾纖蟲的消失是由于鹽度的抑制作用所致，耐鹽性較好的裂口蟲和漫游蟲的存在有助于菌膠團(tuán)的形成及活性污泥的沉降性能，對改善出水水質(zhì)有重要作用。馴化活性污泥中絲狀細(xì)菌的消失與沒有發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象相符。

2.3 甜菜堿的影響

圖5為甜菜堿對馴化污泥苯酚去除率的影響。由圖可知，隨著鹽濃度的增加，苯酚去除率逐漸下降，在整個鹽度范圍內(nèi)（Na2SO4＜20000mg/L)。兩者整體上都維持較高的去除率，進(jìn)一步表明馴化有助于增強(qiáng)微生物抵御高鹽度抑制的能力。結(jié)合圖2和圖3，實(shí)驗(yàn)中加入甜菜堿的生物降解去除率（2#）比沒加甜菜堿的生物降解去除率（1#）略為高一些，但是這種差距不明顯。相比甜菜堿在厭氧系統(tǒng)中的抗鈉鹽抑制作用[4]，在好氧系統(tǒng)中甜菜堿的抗鈉毒性作用極不顯著。觀察馴化過程中加甜菜堿和不加甜菜堿的微生物，兩者生物相基本沒有差別，這也說明甜菜堿在馴化過程中沒有起到顯著作用。 3 結(jié)論

①合適的馴化活性污泥條件溫度為25℃，曝氣時間為4h，馴化周期為5d。

②馴化活性污泥可以有效地處理高含鹽量有機(jī)廢水，在含鹽量Na2SO4＜20000mg/L范圍內(nèi)馴化污泥可以正常降解廢水中的有機(jī)物，指示劑苯酚的去除率穩(wěn)定在90％以上。

③馴化活性污泥具有良好的吸附、凝聚性能，其生物相以菌膠團(tuán)為主，菌種數(shù)量大致沒變，種類減少，原生動物數(shù)量減少，主要以裂口蟲和漫游蟲為主。

④在好氧系統(tǒng)中甜菜堿的抗鈉毒性作用不明顯。 參考文獻(xiàn)：

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篇10

1固定化細(xì)胞的制備方式

固定化細(xì)胞的制備方式是多種多樣的，大致可以分成如下三種方法。

吸附法，又叫載體結(jié)合法，是依據(jù)帶電的微生物細(xì)胞和載體之間的靜電、表面張力和粘附力的作用，使微生物細(xì)胞固定在載體表面和內(nèi)部形成生物膜。吸附法可分為物理吸附法和離子吸附法兩種。該法操作簡單，固定化過程對細(xì)胞活性影響小。

包埋法，是將微生物包埋在凝膠的微小格子或微膠囊等有限空間內(nèi)，微生物被包裹在該空間內(nèi)不能離開，而底物和產(chǎn)物能自由地進(jìn)出這個空間，常用的有凝膠包埋法。纖維包埋法和微膠囊法。包埋法對細(xì)胞活性影響小，它是固定化細(xì)胞常用的方法。

交聯(lián)法，是通過利用含有兩個或兩個以上官能基團(tuán)的試劑與微生物細(xì)胞表面的反應(yīng)基團(tuán)如梭基。氨基等發(fā)生反應(yīng)，使細(xì)胞之間交聯(lián)成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而制成固定化網(wǎng)格，其結(jié)合力是共價鍵。該固定化方法微生物反應(yīng)活性損失較大，且采用的交聯(lián)劑大都比較昂貴，因此應(yīng)用受到一定的限制。

2固定化細(xì)胞的載體

固定化細(xì)胞技術(shù)所采用載體的物理化學(xué)性質(zhì)直接影響所固定細(xì)胞的生物活性和體系傳質(zhì)性能。理想的載體材料應(yīng)具有對微生物無毒性、傳質(zhì)性能好、性質(zhì)穩(wěn)定。壽命長、價格低廉等特性。它可分為有機(jī)高分子載體、無機(jī)載體和復(fù)合載體三大類。

有機(jī)高分子載體又分為天然高分子凝膠載體和合成有機(jī)高分子凝膠載體。天然高分子凝膠一般對生物無毒，傳質(zhì)性能較好，但強(qiáng)度較低，在厭氧條件下易被生物分解。有機(jī)合成高分子凝膠載體一般強(qiáng)度較大，但傳質(zhì)性能較差，在進(jìn)行細(xì)胞固定時對細(xì)胞活性有影響，易造成細(xì)胞失活。

無機(jī)載體大多具有多孔結(jié)構(gòu)，在與微生物接觸時，利用吸附作用和電荷效應(yīng)，從而把微生物固定。它的操作方法是把載體放人含有一定微生物濃度的溶液中，固定一段時間（24h左右）即可。

由有機(jī)載體和無機(jī)載體材料組成的復(fù)合載體材料，可以改進(jìn)載體材料的性能。Lin等將粉末活性炭和Phanerochaetechrysosporium聯(lián)合包埋固定，結(jié)果表明了復(fù)合固定化體系能更加有效地用于降解五氮酚，顯示出復(fù)合載體材料的優(yōu)越性。

3固定化細(xì)胞技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用研究

3.l處理氨、氮廢水

微生物去除氨氮需經(jīng)過好氧硝化、厭氧（缺氧）反硝化兩個階段。硝化菌、脫氮菌的增殖速度慢，要想提高去除率，必須要較長的停留時間和較高的細(xì)菌濃度，采用固定化細(xì)胞技術(shù)可做到這點(diǎn)。Nilsson用海藻酸鈣固定假單細(xì)胞反硝化菌Pseudomonasdenitrificans，采用填充床對含20mg／L.硝酸鹽的地下水進(jìn)行兩個月的連續(xù)脫氮試驗(yàn)，脫氮效果良好，反硝化速度為66mg［N］／（h.kg［凝膠］），容積負(fù)荷（以N計(jì)）達(dá)到3.6kg／（m3.d）。

WijffelS采用角叉萊膠（聚丙烯酸胺）固定從土壤中分離出的反硝化菌，在容積為2L的外循環(huán)流化床中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，停留時間為lh，進(jìn)水NH3-N的濃度為8~16mol／m3，固定化細(xì)胞的填充率為11.l％時，脫氮率可達(dá)90％以上；填充率為16.5％時，脫氮率可達(dá)95％以上。中村裕紀(jì)用聚丙烯酸胺包埋法固定硝化菌和脫氮菌、采用好氧硝化與厭氧反硝化兩段工藝進(jìn)行合成廢水的脫氮試驗(yàn)，結(jié)果表明；與懸浮生物法相比，低溫下硝化速度增大了6－7倍，約為（以N計(jì)）0.5kg／（m3.d）；脫氮速率提高了3倍，約為l.5kg／（m3.d）；停留時間由原來的7h硝化4h十反硝化3U縮短為4h（硝化2h十反硝化2h），即處理裝置容積可減少約50％左右。周定等將脫氮細(xì)胞包埋于PVA（聚乙烯醇）中，結(jié)果表明：在低溫、低pH值的條件下，固定化細(xì)胞能夠保留比未包埋細(xì)胞更高的脫氮活性，減輕溶解氧對脫氮的抑制作用，脫氮微生物在固定化載體中可以增殖。

從以上的研究看出，固定化細(xì)胞技術(shù)在處理氨氮廢水中的主要優(yōu)勢在于可通過高濃度的固定細(xì)胞，提高硝化和反硝化速度，同時還可以使在反硝化過程低溫時易失活的反硝化菌保持較高的活性。

3.2固定化活性污泥除BOD物質(zhì)

對于固定化活性污泥的研究情況，角野報(bào)道說固定化細(xì)胞的污泥產(chǎn)率系數(shù)（以BOD計(jì)）為0.15kg／kg，與一般活性污泥法相比，泥量減少為1／4~l／5，但污泥產(chǎn)量隨容積負(fù)荷的增加而增加。在綜合考慮污泥的處置時，容積負(fù)荷不宜設(shè)計(jì)得過高，在不產(chǎn)生剩余污泥情況下運(yùn)行時，容積負(fù)荷（以BOD計(jì)）也可達(dá)0.46～1.02kg／（m3.d），與一般延時曝氣活性污泥法（以BOD計(jì)）（0.1～0.4kg／（m3.d）相比高2－3倍。橋本等用PVA一硼酸法包埋腦性污泥，對人工合成廢水進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)，在進(jìn)水ρ（TOC）為94~99mg／L、TOC負(fù)荷在0.5～2.35kg／（m3.d）時，出水TOC的質(zhì)量濃度可降到5~7mg／L，去除率達(dá)93％，與活性污泥法相比，有機(jī)物負(fù)荷可提高2－6倍，同時總氮去除率也可達(dá)30％~45％；用PVA一冷凍法包埋活性污泥時，在最高TOC負(fù)荷達(dá)2.96kg／（m3.d），處理效果良好。本田用各種載體包埋活性污泥，采用固定床和流化床處理人工合成葡萄糖廢水，在固定床實(shí)驗(yàn)中，用丙烯酸系合成樹脂作載體，在TOC容積負(fù)荷為1.5kg／（m3.d），停留時間為4h時，TOC去除率最高達(dá)98％，平均為95％；用聚丙烯酸凝膠作載體，固定床三級串聯(lián)運(yùn)行，進(jìn)水TOC的質(zhì)量濃度為500mg／L時，停留4h，TOC去除率達(dá)80%，TOC容積負(fù)荷為3kg／（m3.d）；進(jìn)水TOC的質(zhì)量濃度為2200mg／L時，停留12h，TOC去除率達(dá)92％，TOC容積負(fù)荷達(dá)4.4kg／（m3.d）；當(dāng)用流化床處理廢水，進(jìn)水TOC的質(zhì)量濃度小于300mg／L時，TOC去除率可達(dá)95％以上。

3.3難降解有機(jī)廢水

3.3.l含酚廢水

含酚廢水的處理普遍采用活性污泥法，但此法存在污泥產(chǎn)率較高，易產(chǎn)生污泥流失，處理效率低等缺點(diǎn)。固定化細(xì)胞對廢水中酚類等有毒物質(zhì)的降解能力遠(yuǎn)大于游離態(tài)細(xì)胞。Yang用三乙酸纖維素指單載體與海藻酸鈣的復(fù)合載體包埋混合好氧菌處理含酚廢水，并與采用同樣載體的表面吸附生物膜法比較，當(dāng)容積負(fù)荷（以COD計(jì)）小于90kg／m3.d）時，包埋法固定化細(xì)胞的酚去除率達(dá)90％以上。橋本用PVA一硼酸法固定分離出的耐高濃度酚特殊菌種，在完全混合曝氣條件下連續(xù)處理合酚廢水，進(jìn)水酚的質(zhì)量濃度從100mg／L逐漸升高到1000mg/L，結(jié)果表明：固定化細(xì)胞的酚分解速度為懸浮細(xì)胞的2.5倍，酚的質(zhì)量濃度較低時，出水水質(zhì)良好，只有酚的質(zhì)量濃度大于3500mg／L時，出水酚的質(zhì)量濃度才開始升高，但仍可保持一定的去除效率。王翠紅等用海藻酸鈉包埋對酚具有高效降解作用的小球藻細(xì)胞和紫色非硫光合細(xì)菌混合菌株，在好氧條件下處理含酚廢水，可以明顯提高除酚效率，縮短廢水停留時間，其共生體系對溫度、pH值適應(yīng)范圍廣，對焦化廠工業(yè)廢水處理24h，去除率為95％以上，說明了菌藻共生體系是處理含酚廢水的一條有效途徑。

3.3.2含芳香烴廢水

利用固定化混合菌群可降解芳香烴廢水。固定化細(xì)胞能利用這些物質(zhì)進(jìn)行生長并使之完全降解，例如酚、奈和菲均能被徹底降解。與游離細(xì)胞相比，固定化細(xì)胞表現(xiàn)出生長穩(wěn)定，降解能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)報(bào)道用海藻酸鈣凝膠包埋固定化PinelohactersP細(xì)胞進(jìn)行降解吡啶的研究，結(jié)果表明：與游離細(xì)胞相比，固定化細(xì)胞的比降解速率和對吡啶毒性的承受能力并沒有提高，但由于固定化細(xì)胞具有較高的生物濃度，所以其體積降解速率較高，而且可以重復(fù)利用，因此利用固定化細(xì)胞降解吡啶是可行的。Shreve等利用固定化假單胞菌降解甲苯，研究了固定化細(xì)胞生長和底物降解過程動力學(xué)，并與游離細(xì)胞進(jìn)行了比較，結(jié)果表明：固定化細(xì)胞體系的半飽和常數(shù)增加了30倍，細(xì)胞的最大比生長速率降低了2倍。

3.3.3處理LAS廢水

利用固定化細(xì)胞技術(shù)可以從廢水中除去可活性有機(jī)物，如合成洗滌劑工業(yè)廢水中的直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）。紀(jì)樹蘭等報(bào)道以生物降解法處理陰離子表面活性劑（直鏈?zhǔn)榛交撬徕c，即LAS）廢水。通過將TP－l號菌種固定在海藻酸鈉載體上，采用正交試驗(yàn)法，以固定化細(xì)胞對LAS的降解率和降解壽命為試驗(yàn)指標(biāo)確定了適宜的固定化條件，并與游離細(xì)胞對LAS的降解效果做了對比試驗(yàn)，結(jié)果表明：固定化細(xì)胞對LAS的降解程數(shù)明顯增加。黃霞等采用聚乙烯醇凝膠固定化細(xì)胞處理洗衣粉廢水，廢水中的LAS的質(zhì)量濃度為40mg/L時，3h內(nèi)LAS可降解90％以上。李彤等用硼酸化法包埋降解LAS的細(xì)菌苗系得到的固定化細(xì)胞，在1L反應(yīng)器中處理洗衣粉廢水中的LAS運(yùn)行結(jié)果表明：在V（PVA小球）／V廢水）=30％，進(jìn)水ρ（LAS）為40~70mg／L，停留時間為3h的條件下，LAS去除率可達(dá)90％以上。

3.3.4其他難降解有機(jī)廢水

在降解其它類難降解有機(jī)廢水方面，固定化細(xì)胞技術(shù)也發(fā)揮了其特長。王蕾等用PVA固定化球和厭氧一好氧固定化細(xì)胞技術(shù)處理四環(huán)素結(jié)晶母液，結(jié)果表明：當(dāng)總停留時間為厭氧24h（35℃），好氧6h時，COD和四環(huán)素的去除率均達(dá)到96％，容積負(fù)荷（COD）2.07kg／（m3.d），較普通法容積負(fù)荷提高16.3％，產(chǎn)氣量提高4.57倍。

Portter等研究了固定化純微生物菌株處理含氯乙酸鹽的殺蟲劑生產(chǎn)廢水，他們從受污染的水體中分離得到具有分解氯乙酸鈉能力的Pseudomonas菌株，用多孔性載體CeliteR－630進(jìn)行吸附固定，在水力停留時間為10.9－16.2h時，可使進(jìn)水高達(dá)6000mg／L的氯乙酸鈉降至小于10mg／L，去除率高達(dá)99％，TOC的去除率也達(dá)89％。

3.4處理重金屬廢水

由于微生物經(jīng)固定化后，其穩(wěn)定性增加，抗生物毒性物質(zhì)的能力也大大增加，因此，可以被廣泛地用于各種有機(jī)廢水中重金屬離子的去除。GeoffeyW等將小球藻固定在藻阮酸鹽中，用來聚集Co，Zn，Mn等金屬，在5h內(nèi)62％的Co，40％的Mn，54％的Zn被吸附；與之相比，在相同的條件下，懸浮細(xì)胞的吸附量要小得多。吳乾蓄等利用聚丙烯酸胺固定化酵母菌細(xì)胞去除電鍍廢水中的Cd2+，在pH=9，Cd2+的質(zhì)量濃度為1～400mg／L時，反應(yīng)lh，Cd2+的去除率98.9％；采用未固定化細(xì)胞則去除率為37.6％。

分別用0.lmol／L的HCI和0.lmol／L的EDTA解吸，Cd2+的回收率為88.5％和87.6％。

4固定化細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展前景