活性污泥—生物膜法降解有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的研究概況

梁慧 萬娟 倪紅

摘要 對有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的處理方法，特別是活性污泥-生物膜復(fù)合工藝法在有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，并對活性污泥-生物膜復(fù)合工藝處理方法的改進(jìn)提出了建議。

關(guān)鍵詞 有機(jī)磷農(nóng)藥廢水;生物處理法;活性污泥-生物膜法

中圖分類號 S181.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2014）34-12113-02

Research Progress of Organic Phosphorus Pesticide Wastewater by Using Activated Sludge and Biofilm Process

LIANG Hui1， WAN Juan2， NI Hong2*

（1. School of Medicine， Wuhan University， Wuhan， Hubei 430070; 2. School of Life Science， Hubei University， Wuhan， Hubei 430062）

Abstract Wastewater treatment method of organic phosphorus pesticide， especially the application of hybrid activated sludgebiofilm process in treatment of organic phosphorus pesticide wastewater were introduced. Some suggestions on the improvement of hybrid activated sludgebiofilm process were put forward.

Key words Organic phosphorus pesticide wastewater; Biological treatment; Hybrid activated sludgebiofilm process

有機(jī)磷農(nóng)藥是目前應(yīng)用最廣泛的農(nóng)藥，具有藥效高、選擇性強(qiáng)、易降解、藥害小、殘毒低等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)有400多家農(nóng)藥生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)200多種農(nóng)藥，其中80%是有機(jī)磷農(nóng)藥。據(jù)報道，每生產(chǎn)1.0 t農(nóng)藥原油，將產(chǎn)生1.5 t廢水，且該廢水含有高濃度的COD、NH+4N、有機(jī)磷以及鹽類物質(zhì)，毒性大，可生化性差。我國每年排放的農(nóng)藥廢水量在1億m3以上，而已治理的僅占總量的7%，治理達(dá)標(biāo)的僅占已處理的1%[1]。易辰俞等研究報道，由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素，很大一部分廢水甚至未經(jīng)任何處理便直接排放，再加上濫用有機(jī)磷農(nóng)藥等，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，給人類健康帶來極大影響[2-5]。因此，有效解決有機(jī)磷農(nóng)藥廢水污染問題已成為當(dāng)前廢水處理的熱點(diǎn)問題。為此，筆者對有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的處理方法進(jìn)行了介紹，并對活性污泥-生物膜復(fù)合工藝處理方法的改進(jìn)提出了建議，旨在為有效解決有機(jī)磷農(nóng)藥廢水污染提供借鑒。

1 有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理方法

我國農(nóng)藥品種繁多，原材料、合成工藝、產(chǎn)品化學(xué)結(jié)構(gòu)及廢水組成千差萬別，因此，針對不同性質(zhì)有機(jī)磷農(nóng)藥廢水應(yīng)采取不同的處理方法。按處理方式可分為物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要有萃取、吸附、氣提、絮凝沉淀、超聲波法等;化學(xué)法主要有焚燒、濕式氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學(xué)氧化法、化學(xué)沉淀、水解法、光催化氧化法等;物理法存在處理效果不明顯等缺點(diǎn)，化學(xué)法反應(yīng)條件苛刻，易造成二次污染等，且多只適用于處理水量少、濃度低的廢水，因此，這些方法常用于有機(jī)磷廢水的預(yù)處理，而較少用于大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中[6-7]。生物法常用的是活性污泥法、生物膜法、曝氣法、厭氧生物處理法、高效降解菌法等，其中活性污泥法應(yīng)用最廣泛;但是傳統(tǒng)活性污泥法存在工藝流程復(fù)雜、投資大、能耗高、運(yùn)行管理繁瑣等缺點(diǎn)，因此，研發(fā)出了一系列改進(jìn)的方法，如標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法、厭氧-好氧活性污泥法、間歇式活性污泥法（SBR法）、改良型SBR（MSBR）法、一體化活性污泥法、BIOLAK法、兩段法、生物接觸氧化法、氧化溝法、循環(huán)活性污泥法（CASS）、ICEAS、DATIAT、IDEA、BAF生物處理系統(tǒng)，生物流化床、生物濾池、土池處理系統(tǒng)等[8-9]。生物法處理含磷廢水成本低、裝置自動化水平高，具有無毒、無殘留等優(yōu)點(diǎn)，處理廢水量大，轉(zhuǎn)化率高，是目前國內(nèi)外廣泛采用的廢水處理方法。單純的生物法主要適合易生物降解或易被化學(xué)氧化的含磷廢水，對難降解的含磷廢水，處理效果往往不理想，因此，目前農(nóng)藥廠都采用常規(guī)預(yù)處理加生物法處理農(nóng)藥廢水[10]。

2 活性污泥-生物膜法降解有機(jī)磷農(nóng)藥廢水

生物法是利用微生物同化作用來分解去除廢水中的有機(jī)磷化合物的，在環(huán)境中存在的高度多樣化的微生物群落能夠轉(zhuǎn)化多種有機(jī)物，甚至能夠利用農(nóng)藥獲得能量[7]。農(nóng)藥廢水的生物處理工藝主要分為2類：生物量懸浮生長型工藝（活性污泥法）和生物量附著生長型工藝（生物膜法）。該2種方法各有特色，如果將2種方法聯(lián)用，則可克服彼此的缺點(diǎn)，提高處理效果?；钚晕勰?生物膜法即是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種復(fù)合處理方法。

2.1 活性污泥法

活性污泥法已被廣泛用于降解有機(jī)磷農(nóng)藥廢水，通過活性污泥中微生物的代謝作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物，從而凈化廢水[11]。近年來，為進(jìn)一步提高處理效果、簡化設(shè)備和方便運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)了純氧曝氣法、深井曝氣法、兩級活性污泥法、SBR法等[12]。目前，SBR技術(shù)已成為去除廢水中多種有毒化合物的一項極具吸引力的選擇[13]。

Celis等采用好氧和厭氧SBR法處理農(nóng)藥廢水，利用好氧和厭氧條件下微生物的代謝作用，在水力停留時間為48 h，固體停留時間12～15 d，使用葡萄糖作為補(bǔ)充的碳源條件下，分別適應(yīng)30和70 d后，好氧SBR和厭氧SBR完全降解了100 mg/L 2，4D，顯現(xiàn)出對2，4D較好的降解效果[14]。

仇藝應(yīng)用推流折流鼓風(fēng)曝氣活性污泥法處理睢寧縣農(nóng)藥廠排放的廢水，將原廢水先引入格柵池隔油、去除懸浮物，再進(jìn)入組合集水井及廢水貯池，經(jīng)配水池調(diào)pH，然后入曝氣池生化處理，出水經(jīng)沉淀池沉降，將水和污泥分開，上清液排入市政管道，污泥回流。COD去除率大于85%，BOD5去除率大于92%，TOP、TOC去除率均高于93%[15]。

2.2 生物膜法

生物膜法是將微生物細(xì)胞固定在填料上，微生物附著于填料生長、繁殖，在其上形成膜狀生物污泥，與常規(guī)的活性污泥法相比，生物膜具有生物體積濃度大、存活世代長、微生物種類繁多等優(yōu)點(diǎn)，尤其適宜于特種菌在廢水體系中的應(yīng)用[9]。

Chen等采用Fenton絮凝MBBR法處理農(nóng)藥廢水，先使用Fenton氧化法處理廢水，然后加入Ca（OH）2調(diào)節(jié)pH并作為絮凝劑沉降有機(jī)污染物，COD從33 700 mg/L降到9 300 mg/L，且BOD5/COD 提高到0.47，大大提高可生化性，隨后繼續(xù)采用MBBR法處理，COD去除率達(dá)到85%[16]。

2.3 活性污泥-生物膜復(fù)合工藝法

活性污泥-生物膜（IFAS）工藝是將附著生長的生物膜和懸浮生長的活性污泥相結(jié)合的新興工藝[17]。在曝氣池內(nèi)投加固定式或懸浮式載體，使部分微生物附著在載體上而被截留在曝氣池中，形成微生物懸浮生長和附著生長共存的系統(tǒng)。該種方法可大幅度提高曝氣池內(nèi)生物量（附著態(tài)微生物為新增加的生物量），降低污泥負(fù)荷，利于脫氮等。在反應(yīng)器中2種不同生長形態(tài)的微生物（生物膜和活性污泥）對限制性底物的利用存在競爭，同時二者之間存在物質(zhì)交換，如懸浮態(tài)污泥向載體表面的附著、脫落的生物膜會進(jìn)入懸浮態(tài)污泥中等。該方法在提高現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的效能、改善污泥沉降性能、降低污泥產(chǎn)率、增強(qiáng)運(yùn)行穩(wěn)定性和節(jié)約占地等方面具有顯著優(yōu)勢[18-19]。

Falas等采用活性污泥-生物膜法復(fù)合工藝處理多種有機(jī)污染物，取得良好效果。結(jié)果表明，懸浮生長和附著生長的微生物，其污染物的去除動力學(xué)存在明顯差異，且附著于生物膜生長的微生物能有效促進(jìn)單體化合物的降解，并和懸浮生長的微生物相互配合[20]。

楊運(yùn)平等開發(fā)了活性污泥-生物膜（接觸氧化）氣提式內(nèi)循環(huán)一體化反應(yīng)器處理生活污水，將組合型填料置于曝氣區(qū)，通過曝氣動力實(shí)現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，然后利用懸浮相和附著相微生物的共同作用去除污染物。研究表明在最佳運(yùn)行效果下，COD、NH+4N、TN、TP去除率分別為90.5%、84.3%、62.5%和73.2%，出水COD和NH4N均達(dá)到國家制定的排放標(biāo)準(zhǔn)[21]。

3 結(jié)語

活性污泥法和生物膜法是廢水的生物處理法中最常用的2種方法，將它們聯(lián)用而產(chǎn)生的復(fù)合工藝活性污泥-生物膜法不但具有二者的優(yōu)點(diǎn)，還克服了二者的不足。該方法在農(nóng)藥廢水處理廠的升級改造中很具潛力，這種改造方式一般不涉及現(xiàn)有管線的改動，不占用新的土地，對現(xiàn)有工藝的運(yùn)行影響較小，技術(shù)改造費(fèi)用低。但是該方法尚存在一些問題，如尚無國產(chǎn)化的、性能優(yōu)良的、商品化的浮動載體[19];國際上大多是針對除氮的改造應(yīng)用，增加載體后對除磷效果的影響尚未見實(shí)際工程報道等，因此，活性污泥-生物膜法改造廢水處理廠的應(yīng)用仍有待深入研究，今后可主要從載體的性能，如生物膜附著性、化學(xué)與機(jī)械穩(wěn)定性、生物毒性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，開發(fā)新的浮動載體;脫氮除磷在碳源、泥齡等工藝條件上相互影響和制約，因此，增加載體后可從優(yōu)化碳源、泥齡等工藝條件上改善其除磷效果，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程，驗(yàn)證其對實(shí)際工程的效用，并對應(yīng)用過程中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)。

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