上海GMP純化水設(shè)備解讀：國外厭氧處理技術(shù)在化工廢水處置中應(yīng)用 新進(jìn)展
【上海水處理設(shè)備網(wǎng)shwebi.cn】化工廢水中常含有難生物降解的或?qū)ξ⑸镉卸竞Φ挠袡C(jī)污 染物 ,對這一 大類的工業(yè)廢水如何進(jìn)行高效的生物處置 ,一直是環(huán)境工程界和微生物學(xué)者所關(guān)注的一個(gè)難題 近 二十 年來 ,厭氧生物處置技術(shù)在食品 發(fā)酵等行業(yè)的有機(jī)廢水處置中得到廣泛的應(yīng)用 由于該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)逐漸被人們所認(rèn)識 ,故而成為 當(dāng)今廢水處置技術(shù)的研究熱點(diǎn) 八十年代之后 ,各國研究人員開始探索將該技術(shù)應(yīng)用于石油化工等難生物降解 和有毒廢水的處置 意大利波羅尼亞召開 第五屆國際厭氧消化會議上 ,曾將這一領(lǐng)域 研究作為 一 個(gè)討論專題 ,這 展示 國外厭氧處理技術(shù)在化工廢水處置中應(yīng)用 新進(jìn)展 本文根 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn) ,對難生物降解物的厭氧降解 化工廢水厭氧處理 ,以及化工廢水厭氧處置毒性問題作一綜述
一 難降解有機(jī)污染物的厭氧降解性
化工廢 水 中的各種 鹵代碳?xì)浠衔?span> ,雜 環(huán) 芳香烴及其衍生物 ,大多屬 于難生 物降 解物 ,其原 因是由于 自身結(jié)構(gòu)對 降解 有抗性 ,環(huán)境 因素 ,生 物自身適應(yīng)性差或遺傳信息 缺 乏等方面造 成 直至七十年代 ,對這些 有機(jī)污染物 降解性 研究 ,仍集 中在好氧條件下進(jìn)行 盡 管氯代碳?xì)浠槲?厭氧脫氯作用在年就 已 發(fā)現(xiàn) ,但并 未 引起人們注意 近 十幾年的研究得 這 樣 結(jié)論 產(chǎn) 甲烷條件下 ,厭 氧微生物能進(jìn)行某些好氧微生物所不能進(jìn)行 降解作用 至今仍未發(fā)現(xiàn)好氧微生物能 代 謝氯仿 三氯 乙烷 四氯 乙烷 等 鹵代烴類化 合物 ,但 已發(fā)現(xiàn)厭氧脫氯作用 好氧條件 下 ,氯 代芳香族化合 物趨于 聚合 ,構(gòu)成對 降 解 抗性 因此 ,去除氯代碳?xì)浠衔锸窍?當(dāng)困 難
目前 ,對 氯代芳香族化合物 厭氧 降解 已 作 廣 泛 研究 ,其結(jié)果見表
從眾多 研究結(jié)果來看 ,厭 氧產(chǎn) 甲烷 條件下 ,大多數(shù)氯代芳香族或脂肪族化合 物 可發(fā)生 降解 ,乏一 百的存在使氯酚 氯 代 乙烷 氯 苯 還原 性脫氯 受 阻 脫氯 方 式 ,如五 氯酚 ,經(jīng)過 馴化 厭氧污泥 作用 下 ,首 先是鄰位 再對 位 最后 間 位脫 氯 但氯苯 甲酸一般只在間位進(jìn) 行脫 氯 氯代碳?xì)浠衔镞�原脫氯后 ,形成 較 易 降解 中間體 ,有些 中間體 可在厭氧 條件下 進(jìn)一步礦 化 或 完 全礦 化 為 見 表 ,如 ,一 二氯苯 甲酸 ,脫氯后 形成苯 甲 酸 ,最后 可分解為 還 有一 些 中 間體 則不 能進(jìn)一 步厭氧轉(zhuǎn)化 ,但可在好氧條 件下迅 速降解 姐 四 氯 乙烯 脫氯 中間體上海GMP純化水設(shè)備
據(jù)此 ,對含不 同化合 物 化工廢水 ,應(yīng)采 取 最適宜 處置工 藝 ,如厭氧 或厭 氧一好氧聯(lián) 合 ,來 達(dá)到最佳的處置效果
具 有單環(huán)苯衍生物或化合物 同類芳香族化合物的厭氧降解性 研究 ,大 多集 中于 經(jīng)基苯和苯 甲酸 等化 合物 可 光 合 型 硝 酸鹽還原 型 硫酸鹽還 原 型與產(chǎn) 甲烷 型四 種厭氧條件下 被降解 由 已 有的研究結(jié)果 發(fā)現(xiàn) ,產(chǎn)甲烷條件下 厭氧降解速率低于 光合 型 硝酸鹽還原型 降解速率 見 表
另 外 ,產(chǎn) 甲烷細(xì) 菌利用 基 質(zhì)譜很狹 ,經(jīng)化 同類 芳香族化合物不能被它直接利用 ,其 完 全礦化必 須在混合種群下進(jìn) 行 ,即有互養(yǎng) 關(guān)系存在,才可使反應(yīng)體系趨 向于熱力學(xué) 有 利 水平 △ 染料 煤氣化與石 油化工廢水 中的雜環(huán) 芳香族化合 物 厭氧降解研 究 ,也 有一 些報(bào) 道 具 有代表性 偶氮染料 ,厭氧條件下可 以使一 一 一鍵還 原斷裂 等用 厭氧河 泥來降解濃度為 一 毫克 升 毗 吮。此 外也有 叫噪 喃吹 嘿嶺 三嗦 吠喃類衍生物的厭 氧 降解的研究報(bào)道
總之 ,厭氧消化對某些難生物降解的化 合 物 預(yù)處理可能是極為重 要的一條途徑 厭 氧消化在處置這 些難生物降解化工廢水 開發(fā)應(yīng)用 ,顯然具 有重 要的價(jià)值
上述結(jié)果標(biāo)明 ,膨脹床可穩(wěn) 定地處 理 有毒的化工廢水 ,對廢水 中的各種 酚可 有 效地 去除 此 外 ,研究 中心 川 和 等認(rèn)為 ,處置 含有機(jī)毒物 廢水 時(shí) ,必 要的,能起吸附作用 ,并使微生 物量增加 ,從 而提 高反應(yīng)器 運(yùn)行性能 記 處置 石油煉制廠 酸性廢 水 時(shí)得到如 下 研究結(jié)果 反應(yīng) 器 中 ,酚的去除率分別達(dá)到,出水 中鄰一 甲 酚與對一 甲酚的含量小于 毫克 升 ,但在無反應(yīng)器 中 ,去除率僅為。該研究 中心 也 ,曾用 膨 脹 床 連 續(xù)運(yùn)行 天 ,進(jìn)水 中酚含量 分別為 幾 毫克 升 ,穩(wěn) 定狀態(tài) 下苯 酚 去除 率 達(dá) 當(dāng) 表 面 負(fù) 荷 一 毫 克 厘米 日時(shí) ,酚 去除率可 達(dá)到從 衡算結(jié)果看 出 ,苯酚 去除 主 要是依靠生 物降解這 一 途 徑來實(shí)現(xiàn)上海GMP純化水設(shè)備
二 國外化工廢水的厭氧處理
1美國
早在年 ,魂 ,等就 開發(fā) 厭 氧 流化床反應(yīng)器 ,用來處置化工廢水 ,進(jìn) 水 克 升 容積負(fù)荷 一 公 斤 米 日條件下 ,去除率達(dá)到一 近幾 年來 ,伊利諾斯 大學(xué) 高級 環(huán)境控制 研 究 中心 教授所 領(lǐng)導(dǎo) 研 究小組 一直 研究 有毒化工廢水 厭氧處理技 術(shù) 用 粒狀 活性炭 厭氧膨脹床處理 煤氣化廢水 煉焦廢 水 油漆汽提廢 水 石 油煉制汽提塔底 酸性廢水 ,并獲得成功 表 厭氧膨脹床處 理煤氣化 廢水 結(jié) 果。
2聯(lián)邦德國
第五屆 國 際厭氧消化會 議上 ,大學(xué) 兩位研究 者 習(xí) 和 報(bào) 導(dǎo) 石 油化 工廢 水厭氧處理 研究 工 作。實(shí) 驗(yàn) 裝 置為 升上 流 式循 環(huán) 固 定膜 反 應(yīng)器 ,內(nèi)裝多孔 粘 土 作載休 ,用來 處置 西德 一 家生 產(chǎn) 乙烯 丙烯 石油煉 制廠廢 水 這種廢 水含苯酚 脂肪 酸 芳香 烴類化合物 實(shí)驗(yàn) 時(shí) ,用 已 馴 化 厭氧污泥作接 種 物 水 力停 留 時(shí)間 丈 為 天 時(shí) ,去除 率為 ,出水 中苯 酚濃度可達(dá) 當(dāng)苯酚負(fù)荷為 公 斤 米 苯 甲酚負(fù)荷為 公 斤 米 日 時(shí) ,連續(xù)運(yùn) 行 天 ,其去 除率 幾乎 達(dá)到飛 已 勝利地 用厭氧 消化 技 術(shù)來處 理 石 油 焦炭 等工廠 所排放 工業(yè)廢水
3法國
SGN公 司 已應(yīng)用 厭氧技術(shù)來 處置食品工 業(yè)廢水 八十 年代 中期該公司開 始轉(zhuǎn) 向于化 工廢水厭氧處理技術(shù)的研究與開發(fā) ,這項(xiàng)研 究 工作曾 得到法 國 化工 廠 支持與合 作 米 中試裝 置 研究 基礎(chǔ)上 ,投 資 萬法 郎 ,開發(fā) 規(guī) 模為 米 工業(yè)化下 流式 固 定 膜厭氧裝置 以厭氧一 好氧生物聯(lián) 合處理 工藝來 處置 化工廠 工業(yè)廢水 這種廢水 成分 以短鏈 脂肪 酸為主 ,高達(dá) 一 克 升 ,為 一 該 處置系統(tǒng) 日處理量為 米 ,厭氧 去 除 噸 年 ,去除率 ,沼 氣產(chǎn) 量 標(biāo)米 日 圖 為 固 定膜 厭 氧處理工藝 表 ,厭氧一 好 氧 生 物工 藝 運(yùn) 行狀況
4意大利
據(jù) 調(diào)查表 明 川 ,意大利 應(yīng)用 厭氧處置化工廢 水還 不廣 泛 ,研究 資 料不 多 和 兩位研究人 員 曾 用 聚烯 烴 制 藥 聚 丙烯 樹脂 染 料 色 素 石油化工生產(chǎn)過程 中產(chǎn)生 幾種廢水進(jìn) 行厭氧處置可行性試驗(yàn) 應(yīng)用上 流式厭氧濾 器 和厭氧污泥床反應(yīng) 器進(jìn) 行連 續(xù)運(yùn) 行 ,一 小 時(shí) ,容積 負(fù)荷 一 功公萬 米 日 條 件下 ,可 有 效地 處 理石油化工 聚丙烯樹脂 制藥廠 等五種工 業(yè)廢 水 ,其 去除率可達(dá)到一 ,產(chǎn) 甲烷量為 一 標(biāo)米丫公斤 對于染料 ,色素工業(yè)廢水 厭氧處理 ,沒有獲得 使人滿意 研究結(jié)果
5其它國家
國際厭氧 消化會議上 ,捷 克斯 洛伐 克 等報(bào)道了丙烯 酸 生 產(chǎn) 廢 水 厭 氧處理 效果。南斯 拉夫的等人 提 出了兼 性好氧微生物對 含纖 維素廢 水 ,含 抗生素 季胺鹽 制藥廢水 ,以及含禁磺酸 衍生物 化工廢 水進(jìn)行預(yù)處理 ,對廢 水 中難 生物 降解 有機(jī)污染物先作解毒及生 物轉(zhuǎn)化 ,這樣 有利 于進(jìn)一 步 厭氧處理
三 化工廢水厭氧處理的毒性問題
對于化 工廢 水 厭氧 生 物 處 理 ,除 有機(jī)負(fù)荷會影響 其處 理 性能 外 ,毒 物類 型及含量也會影響運(yùn)行過程 穩(wěn) 定性及 處置效 果 有機(jī)毒物不 同 ,抑制 水平 有 高 有低 見表 已 有許多研究證實(shí) ,有機(jī)毒 物 主要是對 產(chǎn) 甲烷過程 有影 響 例如 等觀察到一 毫克 升 陰 離子 洗滌 劑 十二烷基 苯磺 酸鹽 抑制產(chǎn) 甲烷過程 ,導(dǎo) 致—丙 酸 異戊酸 異丁 酸 積 累 ,等 研究標(biāo)明 ,經(jīng)酚化合物只 對產(chǎn) 甲烷階段起抑 制作用 ,而不會 抑制產(chǎn)酸過 程 分批式血清 瓶 中研究 氯仿 澳 乙烷磺酸 三氯 乙 酸 甲醛 四 種 有 機(jī)毒物對厭氧過程 影響 試驗(yàn)結(jié) 果表明 ,氯仿濃度大 于 毫克 升 毫摩 爾 毫克 升時(shí) ,可使產(chǎn) 甲烷 作用 受到抑 制 甲醛 濃度 高達(dá) 毫克 升時(shí) ,有一 些 抑制作用 ,但在小 時(shí) 內(nèi)產(chǎn) 甲烷作用 即可恢 復(fù) 對 產(chǎn) 甲烷作用 抑制 同時(shí) ,伴 隨著氣相 和液相揮發(fā) 性脂 肪酸 積 累 ,為此 提 出了用 汾壓來 預(yù)測厭氧過 程 毒害 過程 與 上述 幾例相反 ,苯酚 濃 度 高 達(dá) 毫克 升 時(shí) ,會 抑制苯 酚降 解菌 ,而不 抑制產(chǎn) 甲烷細(xì)菌 廠上海GMP純化水設(shè)備
有機(jī)毒物 抑制作用大小還 與微生物存在狀態(tài) 有關(guān) 如 等報(bào) 褂…道 ,丙 烯 酸濃度為 克 升 時(shí) ,即可 抑制 懸浮生長 產(chǎn) 甲烷系統(tǒng) 產(chǎn) 甲烷過程 而 當(dāng)丙烯 酸濃度為 一 克 升 時(shí) ,厭氧 生物 膜反應(yīng) 器還能正常運(yùn)行 ,其 去除率 較高 等研究 幾種 有機(jī) 毒物在生 物膜厭 氧濾器 與靜態(tài)血清瓶 中的去除率 ,能更清楚地 說明這一問題 見表
除 有機(jī)毒物外 ,重金屬 抑制作用也是不可忽視的這方面 ,已作 詳細(xì)述評。從機(jī)理上來說 ,有機(jī)毒物的抑制作用可 用競爭 性抑 制與 非競 爭 性 抑制 來解釋 如 對產(chǎn) 甲烷過程所發(fā)生抑制效 應(yīng) ,就 因 為 輔酶 類 同 物 ,可通過 甲基還原酶系統(tǒng) 競爭抑制 甲 基一 還 原 ,使 乙酸 和 仇形成 過程不能 完成
為 消除有機(jī)毒物對厭氧過程 ,特 別是產(chǎn) 甲烷過程 影響 ,采用 如下幾種 方法作為 預(yù) 處置措施：
1微生物的馭化
過去一直認(rèn)為產(chǎn) 甲烷菌對有機(jī)毒物 敏 感 性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 其 細(xì)菌 ,但在足夠 時(shí)間 內(nèi) ,對很多 有機(jī)毒物 ,產(chǎn) 甲烷菌 有佼強(qiáng) 適 應(yīng)能力 ,故處理 有機(jī)化工廢 水 ,一 般都應(yīng)用 馴 化 方法來提 高厭氧微生 物對有機(jī)物 降 解能力及處理效果
2廢水稀釋
稀釋廢 水 時(shí) ,使有機(jī)毒物 濃度低于其 抑制厭氧微生物 臨界濃度值 ,但 要防止過 度稀釋 而 引起產(chǎn) 甲烷過程 負(fù)效應(yīng)
3廢水解毒
可采用 化學(xué) 拮抗 沉淀 不溶 性絡(luò)合 物 形成 過濾 臭氧氧化 ,以及生物 酸化 等預(yù)處理 ,以便提高后 繼厭氧處理 效率
4應(yīng)用高效生物膜反應(yīng)器
由于 反應(yīng)器 中的生 物膜具 有保 護(hù)某 些敏 感細(xì)菌能力 ,同時(shí)膜 內(nèi)的各種微生物存在可 為降解有機(jī)毒物提供更好 生物體系 與微環(huán) 境 綜上所述 ,對于分解難生物 降解 有機(jī) 污 染物與 高效處置 有關(guān)化工廢水來 說 ,厭氧 生物處置技 術(shù)是一 項(xiàng)具 有潛在應(yīng)用 前景的新 技術(shù) 今后 如果能更 有效地 評 價(jià)化工廢水的厭氧降解性 ,積極應(yīng)用 開 發(fā)高效 厭氧生 物膜反應(yīng)器 ,緩 沖有機(jī)毒物 毒 害作用 ,那 么 ,厭氧生 物技 術(shù)在化工廢水 處置 中的應(yīng)用 必將 更加 廣泛
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