2 生物處理技術
2.1菌種選育技術
?? 哈爾濱工業(yè)大學開展的人工固定化工程菌處理含油廢水研究項目通過鑒定。含油廢水主要來自于石化行業(yè)的采油、煉油環(huán)節(jié)。目前處理含油廢水普通使用“老三級”除油工藝,即隔油---級氣浮和二級氣浮----生化處理。人工固定化工程菌除油裝置可用于替代二級氣浮重油,“老三級”中的隔油階段只能除去水中的重油,這時需要進行二次氣浮處理,而二級氣浮工藝復雜,投資運行費用高,管理不便。人工固定化工程菌除油裝置是將工程菌人工投加到含油廢水中,經(jīng)過水循環(huán),工程菌便吸附在活性炭上固定下來。這些工程菌以水中的油為養(yǎng)料,通過代謝作用將油分為二氯化碳和水,最終達到除油目的。人工固定化工程菌除油裝置優(yōu)化了傳統(tǒng)除油工藝,不僅效率高,運行效果穩(wěn)定,而且較二級氣浮節(jié)省基建投資36%,節(jié)省運行費用33%,具有廣闊的應用前景。
中國科學院成都生物所篩選出多株高效功能菌,并開發(fā)出適用于石化和印染等行業(yè)廢水的多個品系菌劑及其高密度發(fā)酵工藝,形成了規(guī)?;木鷦┥a(chǎn)線,并在煉油廢水處理工程上進行示范應用,建立了廢水處理系統(tǒng)中微生物種群監(jiān)測及調控的分子生物學方法,在厭氧好氧一休化生物反應器結構設計、微生物菌劑復配、高分子載體制備、反應器與微生物菌載體技術集成等方面取得了創(chuàng)新性成果。
由洛陽石油化工工程公司工程研究院、天津大學、洛陽分公司共同開發(fā)的煉油廢水生物化床處理技術及設備,采用高效微生物菌群和多導流筒、低高徑比生物流化床反應技術,處理后的各項排水指標均優(yōu)于煉油行業(yè)的一級國家排放標準,特別是對氨氯具有較高的去除率。生物流化床裝置流程簡單、占地面積小、處理費用低,適合煤油企企業(yè)的工業(yè)應用,可大規(guī)模推廣。
清華大學、中國科學院成都生物所,同濟大學的研究人員用用生物自固定化技術分離選育出了株油脂化工廢水高效降解菌、1株制藥廢水高效降解菌和2株焦化廢水高效降解菌,工程應用發(fā)明高效菌對污染物降解能力強,以自固化后可有效地截留在反應器中并保持其降解活性。他們還分離篩選了降解石化和化纖廢水的高效菌8株,開發(fā)了適合高效菌種附著的特殊生物填料。此外,他們對高停職硫有機工業(yè)廢水建立了硫酸鹽還原菌的篩選和培養(yǎng)技術,分離了5株可提高廢水打中生化性并達到理想脫硫效果的厭氧脫硫菌。該項目共建成示范工程7座,中試裝置2座,工程投運后解決了企業(yè)廢水的處理問題,并指標均優(yōu)于廢水排水票準,降低了建設與運行成本。
2.2生物強化(QBR)技術
煉油堿渣廢水是煉油廠在油品電精制及脫硫醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的強堿性、高濃度、驗生物降解的有機廢水,含大量的中性油、有機酸、難生物降解的有機廢水,含大量的中性油、有機酸、揮發(fā)酚和硫化物等有毒有害污染物。由于污染物濃度高(COD約為2×105 mg/L,揮發(fā)酚和硫化物約為3×104 mg/L,含鹽量為150 mg/L以上),采用常規(guī)方法驗以達到處理要求。中國石油大港油田萊特化工公司利用北京集泓源環(huán)??萍奸_發(fā)有限公司與韓國SK集團合作研制開發(fā)的QBR技術,可使高濃度廢水的COD去除率達90%以上。QBR技術是一項專門針對高濃度、驗降解的有機廢水的處理技術,是將現(xiàn)代微生物培養(yǎng)技術應用于好氧廢水處理技系統(tǒng)中,通過生物強化技術將專一性、活法10倍以上的容積負荷,將傳統(tǒng)生物法驗以處理的高濃度、高毒性廢水進行生化處理,極大地降低了高濃度有機廢水的處理成本。采用QBR技術的設資、運行費用只有濕式催化、焚燒法的幾分之一或幾十分之一,運行管理簡單,處理效果穩(wěn)定,而且不產(chǎn)生廢氣和廢渣等二次污染。天津大港石化公司兩套處理能力52t/d在堿渣綜合處理示范裝置已建成并投入運行,可處理包括催化汽油、焦化汽油、液化氣、常壓柴油堿渣在內的各種堿渣。目前已向蘭州石化、吉林石化、錦林石化、遼河石化、勝利煉油廠等國內大中型煉化企事業(yè)推廣。
南京大學、揚子石化和香港大學聯(lián)合承擔的“跨界融合構建基因工程菌Fhhh處理石化廢水的研究”項目目前處于工業(yè)化實施階段。該成果的推廣與應用將為我國包括精對苯二甲酸(PTA)生產(chǎn)在內的石化和造紙行業(yè)的廢水處理開辟一條新路。該項目綜合應用了生物工程、環(huán)境工程、生產(chǎn)在內的石化和造紙行來的廢水處理開辟一條新路。該項目綜合應用了生物工程、環(huán)境工程、生態(tài)毒理、環(huán)境信息等學科的前沿理論和高新技術,針對PTA廢水的污染問題,采用基因工程融合菌株,處理后廢水的污染物濃度低于國家允許的排放標準,生物毒性明顯降低。該項目還開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的環(huán)境生物技術信息軟件,經(jīng)與荷蘭、美國發(fā)表的PTA廢水、生活污水的處理數(shù)據(jù)對比,表明該軟件系統(tǒng)具有較強的通用性,為處理效率的最小化,調控決策優(yōu)化、處理成本的最小提供了較好的預測手段。
北京三泰正方生物環(huán)境科技發(fā)展公司研究開發(fā)了3T-IB固定化微生物處理廢水技術,對高濃度、難降解的有機廢水有獨特的處理效果,尤其是以傳統(tǒng)處理工藝的微生物有毒有害、難以降解的大分子化合物如酚類(苯酚、氯酚、甲酚、硝基酚等)、芳香烴類(苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、苯酚類物質等)、氰類、胺類等有良好的降解效果。系統(tǒng)COD容積負荷高,抗沖擊能力強,對高濃驗降解有機廢水可直接進行生化處理,已在石油、石化、化工、皮革、煤氣化、食品、釀造、日化、印染、生物制造、造紙等諸多高濃度降解有機廢水處理工程中成功應用。與傳統(tǒng)的生物處理技術相比,該技術投資少,占地小,處理效果好,運行成本低,可節(jié)省建投資30%。降低運行成本30%-%50
2.3曝氣物處理技術
蘭州捷暉生物環(huán)境工程公司開發(fā)出曝氣生物流化床工藝,能將皮革、造紙、印染等目前較難處理的廢水中的氨氮質量濃度由600 mg/L降為15mg/L,達到國家一級排放標準。該技術在蘭州油化工公司進行了3年試驗,終于獲得成功,目前1.6104 mg/L廢水處理工程已投入使用.
華南理工大學、蘇州大學和湛江東興石油化工企業(yè)公司聯(lián)合完成了石油化工企業(yè)高濃度有機廢水生物技術工業(yè)應用項目,開發(fā)的生物氧化處理工藝---隔離曝氣生物濾池(BAF)技術應用于煉油企業(yè)高濃度有機廢水處理后,廢水中COD、BOD5、硫化物和酚的去除率分別達到70%-90%、60%、80%和85%,出水基本達到國家二級排放標準。此外,該項目研究人員還研發(fā)采用獨特的隔離曝氣技術的新型生物反應器。該生物反應器與國內目前的生物處理反應器相經(jīng),具有處理效率高、投資少、運行費用低和占地面積少等特點,是一種高效低耗的廢水生化處理技術。
2.4MBR技術
??MBR技術是將生物降解作用與膜的高效他離作用結合而成的一種高效水處理工藝,采用這種工藝幾科能將所有的微行物截留在生物反應器中,使出水的有機污染含量降到最低,具有流程簡單、效率高、操作簡便、易實現(xiàn)自動化控制、投資少、費用低,出水水質穩(wěn)定等特點,在廢水處理與回用中良好的應用前景。采用MBR的廢水處理工藝在美國應用以來,在水處理領域受到高度重視,美國、日本、德國、法國、加拿大等國的應用規(guī)模也不斷增大,處理量從103 mg/L擴大到100003 mg/L,處理對象出不斷拓寬,除了對生活污水進行處理并回用外,還在工業(yè)廢水如食品工業(yè)廢水、水產(chǎn)加工廢水、養(yǎng)殖廢水、化妝品生產(chǎn)廢水、染料成本、石油化工廢水及填埋場滲濾液的處理獲得成功。
?? 勝利油田采油工藝研究院微生物中心針對低滲透油回注廢水的主要問題,采用MBR開展回注廢水的處理技術和工藝研究,取得良好效果?,F(xiàn)場試驗表明,最終出水質可達《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》A2級水平。
?? 國內與PTA相關的企業(yè),如聚酯生產(chǎn)企業(yè),都會產(chǎn)生大量的含PTA廢水,既污染環(huán)境,又浪費資源。南京工業(yè)大學的“MBR處理PTA廢水的高效組合工藝”可大降低上述領域的水消耗成本,還可創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。這項以MBR為核心單元,以化學催化氧化、商效菌株及生物固定化為輔助單元的PTA廢水組合處理工藝及裝置,采用以活性炭為主催化劑、空氣為氧化劑的催化氧化工藝領處理PTA廢水,可有效降低PTA 廢水COD,并可將有機大分子催化氧化為有機小分子,年高廢水可生化性?;钚蕴颗c多種粉末無機微生物的固定化載華表以增加微生物的停留時間,又可用作膜的涂膜材料,減輕膜污染,延長膜的使用壽命。采用該工藝處理后的出水水質可達到國家廢水綜合排放一級標準,且比現(xiàn)有PTA廢水傳統(tǒng)處理工藝及裝置占地面積節(jié)省40%,水力停留時間縮短50%以上,運行費用減少約20%。
?? 中國石化巴陵分公司為鞏固廢水標準排放成果,采用先進專利技術MBR工藝(高效膜分離技術與活性污泥法相結合)對廢水處理系統(tǒng)進行改造,建設亞洲最大的7.2kt/d MBR.
3 生物法與物理化學法組合技術
3.1電-生物耦合技術
硝基苯類、鹵代酚、鹵代烴、還原染料等都是重要的工業(yè)原料或產(chǎn)品,但它們都很難被微生物所降解。以前這類廢水的處理一直是企為業(yè)面臨的一項難題。中國科學院過程工程研究所經(jīng)過深入研究發(fā)明了電-生物耦合技術,利用電催化反應將水中難降解有機物催化還原(或氧化)成生物易降解的有機分子,微生物則在同一個反應器中同時將它們徹底去除。以含硝基苯質量濃度為100 mg/L的廢水為例,經(jīng)過10h的處理,硝基苯去除率大于98%,COD去除率大于90%,出水達到國家排放標準。
3.1化學模擬生物降解處理技術
廣西麗桂環(huán)??萍脊窘?jīng)過5年對造紙、淀粉、酒精等生產(chǎn)廢水進行反復多次試驗,研究成功化學模擬生物降解廢水處理綜合技術。該技術采用微生物法與降解廢水處理綜合技術。該技術采用自行研制的可逆氧化還原“活性物”,在化學模擬生物降解池中的有機物降解,然后現(xiàn)利用電化學技術再次將廢水進行有機降解,然后再利用電化學技術再次將廢水進行強制處理和脫色,從而取得較好的廢水處理效果。該技術以貴港市紅旗紙業(yè)有限公司的造紙黑液進行工業(yè)性實驗,已正常達標運行1年多。
4結語
廢水處理技術正向高效、緊湊、專一、多樣化的技術方向發(fā)展,微生物處理高效菌種的篩選及高效生物反應器應用仍是發(fā)展得心,難生物降解廢水的處理是繼續(xù)和生物化學處理相結合的技術以及光催化技術等)將是繼續(xù)研究的方向。