化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布特征

孟風(fēng)蓮（山東華魯恒升集團(tuán)有限公司，山東 德州 253024）

與其他污染物有所不同的是化工廢水中有機(jī)污染物不僅會影響生態(tài)美觀，更會對生態(tài)造成破壞，由于化工廢水中有機(jī)污染物大多含有有毒物質(zhì)，無論是在嗅覺上還是在視覺上都是令人無法忍受的。其實(shí)，化工廢水處理污泥中的有機(jī)污染物的積累和分布并不是穩(wěn)定不動的，其中的有機(jī)污染物一直處于一個動態(tài)的環(huán)境，比如，一些好氧的污染物會根據(jù)其自身好氧的物質(zhì)特性向氧比較多的地方聚集。除此之外，化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物在胞內(nèi)吸附能力和吸附位置也是不同的，因此，在處理化工廢水污泥的時候應(yīng)該從把握污染物性質(zhì)和積累分布特征入手，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為原則充分利用處理技術(shù)和工藝盡量做到無害化處理。

1 影響化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布的因素

影響化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布的因素大致可歸納總結(jié)為三個方面，首先是污泥中的有機(jī)污染物自身存在特性和吸附聚集特點(diǎn)，這也是工業(yè)處理之前需要著重研究并分析的一個重要的前提，而產(chǎn)泥成果的好壞能夠直接影響化工廢水處理的效果，只有產(chǎn)泥工藝具有完整的生產(chǎn)系統(tǒng)才能使得用來處理化工廢水的污泥質(zhì)量更高；其次吸附物質(zhì)是生化污泥的的得力搭檔，污泥主要是憑借自身的內(nèi)在構(gòu)造對廢水中的污染物進(jìn)行初步的吸附和處理，而吸附物質(zhì)的加入能夠與污泥共同承擔(dān)吸附任務(wù)，加入吸附物質(zhì)的污泥具有更高的吸附性，但是，吸附物質(zhì)的物化特性除了需要具備足夠強(qiáng)的吸附能力之外，還要確保與污泥的生產(chǎn)工藝和內(nèi)部結(jié)構(gòu)相融合；除此之外，在化工廢水污染物的處理過程中還存在著一些其他零零碎碎的影響因素，為了保證化工廢水處理質(zhì)量自然不能忽視細(xì)小的影響因素。

1.1 污泥理化性質(zhì)與產(chǎn)泥工藝的影響

不同污泥對于污染物吸附的效果會根據(jù)其自身的結(jié)構(gòu)差異有所不同，比如，無機(jī)污泥主要是以污染物的沉淀作用為主，但是有一些具有漂浮性質(zhì)的污染物便很難做到完全吸附。而生化污泥與生化廢水中的污染物理化性質(zhì)相似都具有活性，使用這種污泥便更容易與污染物質(zhì)融合混凝并進(jìn)行吸附。第三種則是兩者混合后形成的混凝沉淀混合污泥，混合污泥雖然能夠?qū)烧邇?yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，但是，同時也會將兩者缺點(diǎn)暴露出來?？傊?，不同理化性質(zhì)的污泥各具優(yōu)劣勢，而污泥按吸附能力進(jìn)行比較，生化污泥還是比較占優(yōu)勢的，具體選擇種類應(yīng)該以廢水處理實(shí)際情況而定。除了污泥理化性質(zhì)會對廢水處理產(chǎn)生影響之外，生產(chǎn)污泥的工藝同樣也會使得處理效果有所不同，無論是污泥碳含量還是生產(chǎn)表面積都是污泥挑選過程中需要考慮的因數(shù)，碳含量多少會左右污泥的吸附效能大小，而表面積則會影響污泥吸附的范圍廣度。污泥內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層同樣也會使得污染物吸附效果產(chǎn)生顯著差異，多吸附層自然要比單吸附層吸附的污染物種類和數(shù)量要多，這也就是具有單吸附層的無機(jī)污泥能力會弱于具有多吸附層生化污泥的原因了。

1.2 吸附質(zhì)物化特性的影響

吸附物質(zhì)的物化特性包括分子顆粒大小、分子量、溶解度等，對于吸附質(zhì)物化特性的分析可以從兩個方面進(jìn)行，第一個方面就是同一吸附質(zhì)對不同污染物的吸附，對比實(shí)驗(yàn)可以采取兩組相同的吸附質(zhì)作為不變量，而兩組不同性質(zhì)的污染物作為變量，當(dāng)用同一種特性的吸附質(zhì)去處理兩種不同的污染物時吸附效果也會產(chǎn)生差異，這是由于不但吸附質(zhì)有著獨(dú)特的物化特性污染物同樣也有，污染物在分子大小、數(shù)量和活性上都會有所差別，因此，同一種吸附質(zhì)也并非對所有的污染物的吸附都適用。第二個方面就是不同的吸附質(zhì)對同一污染物的吸附，同理，選取兩組具有不同物化特性的吸附質(zhì)和兩組相同的污染物，便很容易能看出吸附效果的差異。兩組對比實(shí)驗(yàn)便可以解釋吸附質(zhì)的物化特性對于廢水污染物處理的影響，其實(shí)兩種對比得出的結(jié)論歸根到底都是污染物和吸附質(zhì)融合的過程產(chǎn)生了差異，比如，在吸附一些污染性質(zhì)比較弱的污染物的時候?qū)τ谖侥芰σ蟊銜档?，同理，如果污染物自身的性質(zhì)比較強(qiáng)就對吸附質(zhì)的能力要求就比較高。

1.3 其他因素的影響

除了污泥工藝制造性質(zhì)和吸附質(zhì)特性會對廢水中污染物積累和分布有影響之外，廢水污泥中污染物濃度、污泥停留時間、溫度等也會對處理效果產(chǎn)生影響。當(dāng)污泥停留時間過長時不免會使得污染和在污泥中發(fā)生沉降，自然會影響污染物的累積與分布情況，也更不利于對化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布特征進(jìn)行客觀科學(xué)的研究。除此之外，溫度的動態(tài)變化同樣也會使得污染物的分布產(chǎn)生差異，溫度與污染物中的有機(jī)成分的活性是息息相關(guān)的，因此，在對廢水進(jìn)行處理的過程中更要注意外界各種干擾因素對有機(jī)污染物累積與分布特征的影響。

2 化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布特征

2.1 胞外聚合物簡述

化工廢水中的有機(jī)污染物中同樣也存在著具有細(xì)胞的微生物菌體，在化工廢水環(huán)境中便會分泌出各種包裹在細(xì)胞壁外的胞外聚合物，顧名思義，胞外聚合物主要是集中在細(xì)胞外面，主要對于水質(zhì)影響巨大。胞外聚合物的存在可能會使得廢水由液體狀態(tài)向膠體狀態(tài)發(fā)展，這種膠化物質(zhì)對于化工廢水處理同樣有著輔助作用，在污泥中加入這種物質(zhì)首先能夠更好地與廢水中的污染物進(jìn)行融合，其次，當(dāng)污泥吸附污染物之后在胞外聚合物的作用下更容易變?yōu)槟z體對污染物進(jìn)行沉降。胞外聚合物在污泥中應(yīng)用的時候同樣也主要存在于污泥表面，能夠直接與污染物進(jìn)行接觸，胞外聚合物本身就具有聚合的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，自然在吸附有毒污染物和重金屬方面也更具優(yōu)勢，而且胞外聚合物是微生物菌體分泌出來的并更具有一定的活性，在吸附廢水中的污染物方面更為靈活。

2.2 煤氣化廢水生化污泥中特征污染物的積累與分布

利用高速離心和超聲提取的方式可將煤氣化廢水生化污泥分離為SEPS、BEPS和胞內(nèi)物三部分，對煤氣化廢水生化污泥可以更為鮮明的了解污染物的積累與分布狀況。比如，先將SEPS 這一部分單拿出來進(jìn)行污染物分布分析，在SPES 中的Cd、Pb、Cr 等重金屬和PAHs 等有機(jī)物的含量比較多，由此可以分析PAHs 和苯酚更容易被SEPS 吸附，對污染物和SPES 的兩者特性進(jìn)行研究便能夠分析出PAHs和苯酚在此處累積和分布量比較多的原因。苯酚溶解度與SEPS 外層的可溶性剛好契合，溶解度比較高的的污染物雖然也能夠被胞內(nèi)所吸附但是PAHs等污染物的分子量都比較大進(jìn)入胞內(nèi)勢必會受到重重阻礙，而BEPS之所以對PAHs和苯酚吸附的少可能是由于溶解性質(zhì)有所差異。同理，VOCs 污染物質(zhì)在煤氣化廢水生化污泥中的累積和分布的原因同樣也能對比分析可得，VOCs 在SEPS和BEPS內(nèi)的占比相當(dāng)，而VOCs在胞內(nèi)比較集聚的原因可能是煤氣化廢水生化污泥的主動吸附作用將VOCs 由外轉(zhuǎn)移到內(nèi)，再加之胞內(nèi)VOCs 污染物質(zhì)的聚集使得新陳代謝變緩從而使得VOCs難以排出。

2.3 環(huán)己酸廢水生化污泥中特征污染物的積累與分布

環(huán)己酸廢水處理總共分為三個污泥產(chǎn)生部分，UASB 厭氧池、射流曝氣池和微孔沉淀池對于PAHs 污染物質(zhì)的吸附都是不同的，PAHs污染物并非是由單一的污染物質(zhì)組成的，而環(huán)己酸廢水生化污泥各個部分吸附的污染物質(zhì)也是不同的。比如，UASB厭氧池主要吸附萘、苊烯，而其他的污染物仍然存在于胞內(nèi)，大分子的污染物被厭氧污泥吸附之后大部分仍然存在于胞內(nèi)且隨著分子量變化發(fā)生波動。射流曝氣池內(nèi)的胞內(nèi)對于PAHs 吸附能力更強(qiáng)，而且SPES 對于PAHs 的吸附比重明顯大于BEPS。微孔沉淀池中的PAHs 吸附仍然以胞內(nèi)為主而且吸附量更為明顯。由此可見，環(huán)己酸廢水生化污泥中PAHs 污染物的積累與分布主要還是在胞內(nèi)，而SPES和BEPS的吸附發(fā)生著波動變化，但是吸附效果都不及胞內(nèi)。

2.4 己內(nèi)酰胺廢水生化污泥中特征污染物的積累與分布

己內(nèi)酰胺廢水生化污泥在三個池中均有產(chǎn)生，從三個池子中的吸附量和吸附的污染物來看，胞內(nèi)仍然是污染物積累和分布的主要部位，VOCs 污染物在三個池子中的累積和分布與煤液化廢水處理過程中的情況也比較相似。

對煤氣化廢水生化污泥、環(huán)己酸廢水生化污泥和己內(nèi)酰胺廢水生化污泥三類對象的研究可以得出PAHs 和VOCs 污染物在胞內(nèi)的占比會更大，雖然PAHs 由于其分子量比較大因此進(jìn)入胞內(nèi)會比較困難，但是，盡管如此，胞內(nèi)仍然是PAHs 積累和分布的主要部位。SPES和BEPS在吸附能力上其實(shí)是效果相當(dāng)?shù)模徊贿^兩者各有不同的吸附側(cè)重點(diǎn)，SPES吸附PAHs的能力要比BEPS強(qiáng)，而BEPS吸附厭氧污泥中的污染物要比SPES強(qiáng)。除了吸附物的性質(zhì)有所不同之外，各部位對于污染物的吸附也與其溶解度和污泥停留時間有關(guān)，在研究污泥中污染物積累和分布的時候更要注意具體問題具體分析，綜合考慮各種干擾以及環(huán)境情況。

3 結(jié)語

對化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布特征的分析，其實(shí)是工業(yè)在廢水處理過程中的一個突破口，污染物在不同情況的積累和分布能夠更好地讓處理人員掌握各種污染物特征與污泥特性之間的關(guān)系，從而制定一系列的廢水處理措施。化工廢水處理過程中每個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生污泥，盡管不同情況下污泥產(chǎn)生的特性有所不同，但是大部分的污染物仍然存在于胞內(nèi)，污泥和吸附質(zhì)的相互配合能夠發(fā)揮雙重的吸附作用，在工業(yè)化工廢水處理上也具有實(shí)用性和可實(shí)現(xiàn)性的價(jià)值。但是目前對于化工廢水處理污泥中有機(jī)污染物累積與分布特征分析并不是很完善，而且很多結(jié)論都需要進(jìn)一步在實(shí)踐中得到驗(yàn)證。