化工業(yè)污水處理中生化法的相關(guān)運用思考

李國添

（碧沃豐工程有限公司，廣東 佛山 528200）

水是生命之源，是地球上最寶貴的資源，要想促進人類文明的持續(xù)發(fā)展，就必須加強對水資源的治理與保護。隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，水污染問題愈加嚴重，尤其是每天產(chǎn)生的大量化工業(yè)廢水給生態(tài)環(huán)境帶來了很大負擔，也對人們的生活產(chǎn)生了極其不好的影響。因此，相關(guān)部門和企業(yè)必須要進一步加大對化工業(yè)污水的治理力度，將化工業(yè)污水對環(huán)境及人體的危害降到最低[1]。研究發(fā)現(xiàn)，在化工業(yè)污水治理方面，生化法具有比較明顯的優(yōu)勢。

1 化工業(yè)廢水簡析

1.1 化工業(yè)廢水的來源

化工業(yè)廢水主要來源于化工生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水，如在蒸汽蒸餾、汽提、酸洗等工藝中，會產(chǎn)生含污染物質(zhì)的廢水；清洗生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的廢水，化工業(yè)生產(chǎn)所用容器、管道、設(shè)備等需要定期清洗，在清洗時設(shè)備、管道等中殘留的化學物質(zhì)會進入到清洗液，形成廢水；生產(chǎn)過程中原料與產(chǎn)品的流失也會形成廢水，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)及原料運輸?shù)冗^程中，會有一部分物料、產(chǎn)品損失，這些物質(zhì)經(jīng)過風暴雨雪的沖刷形成了廢水；未反應(yīng)完的原料，在化工生產(chǎn)過程中，一些原料由于自身性質(zhì)的原因，無法發(fā)生完全的化學反應(yīng)，未反應(yīng)的部分就會通過多種途徑進入水體，形成廢水[2]。

1.2 化工業(yè)廢水的分類

根據(jù)工業(yè)廢水中主要污染物的化學性質(zhì)，可將化工業(yè)廢水分為無機廢水、有機廢水及既含有有機污染物又含有無機污染物的混合類廢水三大類。無機廢水中含有無機污染物，各種礦物廢水也屬于無機廢水；有機污水中含有機污染物，化工廠、食品廠等在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水多為有機廢水。有機廢水中的污染物會在水中進行生物氧化分解反應(yīng)，從而消耗大量溶解氧，導致水體中的氧氣供應(yīng)不足，而且有機物進一步厭氧發(fā)酵會散發(fā)出惡臭，污染大氣環(huán)境，毒害水生生物[3]。

1.3 化工業(yè)廢水的特征

1.3.1 水質(zhì)成分復(fù)雜

化工業(yè)廢水中污染物種類多、濃度高，處理起來比較困難?；I(yè)廢水中最常見的污染物質(zhì)是溶劑類化合物以及有機高分子化合物，這類物質(zhì)難降解、不易溶解，溶于廢水中會污染環(huán)境。

1.3.2 溫度高

工業(yè)廢水普遍具有高溫的特點，主要原因是許多化工工藝通常都是在高溫下進行。溫度高的化工業(yè)廢水大量排放后會引起水域熱污染。

1.3.3 有毒有害

化工業(yè)廢水具有污染性強、毒害性高的特點?；I(yè)廢水中含有的Cr、Pb、Hg等重金屬離子及有機化學類有毒物質(zhì)，會隨著廢水滲入到土壤后，引起土壤結(jié)構(gòu)的變化，使土壤受到污染；進入自然水域后會造成水生生物中重金屬離子的富集，并通過食物鏈對人體產(chǎn)生嚴重危害，導致人體功能受損[4]。如含氟廢水如不經(jīng)專業(yè)、科學地處理而直接排放到環(huán)境中，會抑制土壤的酸性磷酸酶的活性與硝化作用，使土壤肥力下降、酸堿度失衡；與人體長期接觸會導致人體中氟的含量過多，因而嚴重影響人體健康。有研究表明，長期攝入高濃度氟，會使人體肝臟、肌肉、胃腸道及神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)與生殖系統(tǒng)等都受到不同程度的損害；動物攝入過量氟后，會出現(xiàn)骨骼發(fā)育不良、牙齒發(fā)育緩慢等問題，若動物長期生活在高氟環(huán)境中，其生殖功能、肝腎功能等會受到嚴重影響。另外，化工業(yè)廢水如不經(jīng)科學處理直接排放至環(huán)境中，還會引起嚴重的大氣污染問題。近些年，我國多地多個工廠乃至城市周邊飄散的惡臭氣體大多與化工業(yè)廢水的排放有關(guān)[5]，圖1為某化工廠生產(chǎn)廢水違規(guī)排放現(xiàn)場。

圖1 某化工廠生產(chǎn)廢水違規(guī)排放現(xiàn)場

2 化工業(yè)污水處理技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 化工業(yè)污水監(jiān)測與分析技術(shù)

目前對工業(yè)廢水的監(jiān)測和處理主要是針對懸浮物、COD和NH3-N等的理化指標進行理化分析，通過理化分析確定水體中污染物的濃度及污染物地種類，為后續(xù)的污水治理工作提供參考。理化分析手段既有優(yōu)點也有缺陷，如精度不高、無法實現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測與動態(tài)反應(yīng)、大部分監(jiān)測只能反映瞬時樣品的污染水平、無法對排水的安全程度做出判斷、監(jiān)測結(jié)果很難反映復(fù)雜水環(huán)境的健康變化趨勢等，因而也無法為水污染防治工作提供有效的幫助。而生化法彌補了這一監(jiān)測手段的不足，生物監(jiān)測法可以利用生物種群、個體和細胞在結(jié)構(gòu)、功能、生理狀況等指標上的變化，對環(huán)境介質(zhì)中的有毒物質(zhì)進行有效的監(jiān)測和評價。

2.2 化工業(yè)污水處理技術(shù)

2.2.1 化學沉淀法

在化工業(yè)污水處理工程中，經(jīng)常使用化學沉淀法。應(yīng)用化學沉淀法處理化工業(yè)污水時，是通過向溶液中投加氫氧化物、硫化物、碳酸鹽、鹵化物等化學藥劑，使這些化學藥劑與廢水中的污染物發(fā)生反應(yīng)，最終使污染物從廢水中脫離，從而達到凈化廢水、提高水質(zhì)的目的?；瘜W沉淀法具有化學藥劑絮凝效果好、沉淀效果佳并能夠在一定程度上保證重金屬去除率的優(yōu)勢[6]。

2.2.2 物理吸附法

物理吸附法是一種比較常見的化工業(yè)污水治理方法，該方法主要是利用特殊的、具有吸附性的材料，將廢水中的重金屬離子以及有機化學污染物（如苯類或酚類化合物等）吸附出來，從而達到治理廢水的目的。當前比較常見的吸附材料有活性炭、殼聚糖類吸附劑、沸石、樹脂及硅藻土等，其中活性炭的應(yīng)用最為廣泛，主要是因為活性炭比較容易獲得，而且其成本相對較低，吸附效果也相對理想?；钚蕴康谋砻娣植加写罅康目障督Y(jié)構(gòu)，能夠有效去除廢水中的金屬物質(zhì)及有機物。另外，樹脂也是一種較好的吸附劑，目前有兩種樹脂，一種是陽離子樹脂，一種是陰離子樹脂。樹脂中含有能夠與廢水中重金屬污染物發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)（如氨基）等，圖2為一種新型活性炭。

圖2 一種新型活性炭

2.2.3 分離法

分離法是一種常見的化工業(yè)污水處理方法，該方法主要是利用壓力驅(qū)使重金屬污染物質(zhì)與水分離，最終達到化工業(yè)污水處理與凈化的目的。分離法包括超濾、電滲析、滲析及反滲透等幾種方法，自然滲析與液膜技術(shù)在當前也在應(yīng)用。應(yīng)用分離法處理化工業(yè)污水時，要根據(jù)一定壓力差下孔的大小篩選微濾與超濾。應(yīng)用反滲透法處理化工業(yè)污水時，最好是選擇滲透性好的半透膜材料，這樣溶劑的滲透率會更高，對化工業(yè)污水的處理效果也會更好[7]。

3 生化法論述

生化處理法簡稱為生物處理法，是當前一種比較綠色環(huán)保的污水處理技術(shù)。生化處理法是利用微生物的吸收、分解與新陳代謝作用對污水中的有毒有害物質(zhì)進行降解，最終將化工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化為無毒無害的廢水。利用該方法處理化工業(yè)廢水時，要先將化工業(yè)污水與微生物混合接觸，從而使微生物在其中發(fā)揮作用。在應(yīng)用生化法處理廢水時，高效曝氣池與菌膠團是該方法兩大關(guān)鍵因素。建立高效曝氣池能夠使微生物存活，并利用微生物對廢水中的有毒有害物質(zhì)進行分解，達到凈化水質(zhì)、降低廢水污染性與毒害性的目的[8]，生化法處理廢水的工藝流程詳見圖3。

圖3 生化法處理廢水的工藝流程

3.1 高效曝氣池

高效曝氣池是采用高效表面曝光氣機，使整個反應(yīng)區(qū)內(nèi)污水與活性菌膠團充分混合，起到充分攪拌的作用，同時在表面形成浪花，與空氣充分接觸充氧。在高速混合狀態(tài)下，菌膠團會充分發(fā)揮作用對廢水中的有機物進行吸附、吸收與水解，水解后的有機物又被微生物進行二次吸收與分解，最終被分解成水、二氧化碳及其他小分子物質(zhì)。

3.2 菌膠團

在利用生化法處理化工業(yè)污水時，菌膠團是整個處理工藝的核心。菌膠團極強的吸附與分解能力可以使化工業(yè)廢水得到初步凈化和處理，同時也為微生物的二次處理創(chuàng)造了條件，提供了可能。生化處理工藝中的菌膠團是以真菌和細菌為主，除此之外還有一些后生動物與原生動物。在化工業(yè)污水處理中，真菌與細菌是主力軍，是降解污水中有機物的主要力量，部分原生動物與后生動物是活性泥污食物鏈中的組成部分，主要起到改善水質(zhì)的作用。

3.3 菌種

研究表明，在運用生化技術(shù)處理化工業(yè)污水時，菌種是影響處理效果的一個關(guān)鍵因素，若菌種的適應(yīng)能力強、繁殖速度快、降解有機物的能力強、速度快且易馴化與培養(yǎng)，那么化工業(yè)污水的處理效果也就會更加理想。因此，在運用生化技術(shù)處理化工業(yè)廢水時，必須要在菌種上下功夫。菌種培育的第一步就是特殊的誘變選育。為得到優(yōu)質(zhì)菌種，可以從已經(jīng)使用了較長時間的裝置中提取初始菌種，然后再利用現(xiàn)代生物技術(shù)開展誘變處理、選育、馴化等一系列工作，最終選育出適應(yīng)能力強、繁殖速度快、有機物降解速度快的優(yōu)質(zhì)菌種。

4 生化法在化工業(yè)污水處理中的具體應(yīng)用

4.1 廢水成分的生物毒性測試法

工業(yè)廢水中污染物的成分比較復(fù)雜，所以盡管理化監(jiān)測已經(jīng)比較先進，能夠比較準確且快速地判斷出污染物的環(huán)境水平，但仍然無法有效滿足工業(yè)廢水的監(jiān)測需求，因而很難反映出全部污染組分對環(huán)境的綜合影響。生物毒性測試技術(shù)彌補了這種理化監(jiān)測技術(shù)的不足。生物毒性測試法不僅能準確分析與反映出廢水中污染物的種類、各污染物之間的相互作用，而且還能對污染水平與生物效應(yīng)的直接關(guān)系做出判定。

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)光細菌對有毒物質(zhì)的反應(yīng)較大，所以在廢水監(jiān)測中可惟利用發(fā)光細菌來測定廢水中污染物的組成及受污染水體的綜合毒性。細菌急性毒性測試法在我國已經(jīng)使用了較長時間，早在1995年，我國就將發(fā)光細菌法列為進行水質(zhì)急性毒性檢測的國家標準方法。研究與實踐證明，發(fā)光細菌毒性測試法具有受試生物反應(yīng)靈敏、儀器操作自動化程度高等優(yōu)點，可以被應(yīng)用于污染行業(yè)廢水毒性的常規(guī)監(jiān)測與突發(fā)事件安全的應(yīng)急監(jiān)測。

藻類和蚤類個體小,在水體中可以大量繁殖，當生存環(huán)境惡化時,藻類的生長會受到抑制,蚤類的生存和繁殖能力也會發(fā)生變化。研究表明，當水體環(huán)境發(fā)生變化時，藻類的生長速度會發(fā)生改變，蚤類的繁殖能力也會有明顯的變化，藻類和蚤類在不同環(huán)境中的繁殖與存活情況，可以作為判斷水質(zhì)的重要依據(jù)。因此，在水體監(jiān)測中可采用生長率與繁殖率作為監(jiān)測、評價毒性效應(yīng)的重點。目前，藻類和蚤類的毒性試驗技術(shù)已經(jīng)比較成熟，實踐經(jīng)驗也在不斷豐富，但藻類和蚤類毒性測試法還存在一些缺陷，如測定周期長、綜合效率低，測定前需要開展大量藻類和蚤類的培養(yǎng)工作等，所以該項技術(shù)還具有很大的完善空間。

4.2 廢水生物治理法

廢水生物治理法是一種化工業(yè)污水微生物深度處理方法，其特征與步驟為：制備所用菌液，所用菌液包括石油降解菌菌液、芽孢桿菌菌液、酵母菌菌液。菌液制備結(jié)束后要充分混合，留好備用?；旌暇褐苽浜煤螅诨S準備防滲防泄露的存放池，并向存放池中轉(zhuǎn)運化工業(yè)污水，再將微生物輸入架放入存放池中，存放池中放置的微生物輸入架是由多個通道管交叉連接而成，微生物輸入架的各通道管相連相通。為保證最終及整體的處理效果，各連通管的管道壁均采用鏤空網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通道管有多個出液口。為更好地處理化工業(yè)污水，微生物輸入架中的一個通道管一端寬口為敞口，該通道管的另一端及其余通道管的兩端管口均為盲端，在每個通道管的外周均鋪設(shè)有可降解的負載膜。在該微生物處理系統(tǒng)內(nèi)，用可降解負載膜封閉所有通道管的出液口，同時在通道管、可降解負載膜與可降解負載膜之間都設(shè)置了生物炭，為微生物處理化工業(yè)污水創(chuàng)造條件。將微生物輸入架放置進存放池時，要將微生物輸入架中一通道管的敞口端放置于化工業(yè)污水上表面的外部。在處理化工業(yè)污水時，先通過通道管的敞口端向微生物輸入架中輸入混合菌液，混合菌液輸入后要靜置20～40分，再向微生物輸入架注入高壓氣體，并利用高壓氣體沖破可降解負載膜，使通道內(nèi)的物料混合到化工業(yè)污水中，然后由微生物對廢水中的有毒有害物質(zhì)進行分解，從而達到凈化水質(zhì)、降低廢水污染性與毒害性的目的。

5 結(jié)語

綜上所述，生化處理法是利用微生物的吸收分解與新陳代謝作用，降解污水中的有毒有害物質(zhì)，從而達到凈化水質(zhì)、改善水體的目的。由于生化法理論先進、科技含量高、處理效果好，因而應(yīng)用優(yōu)勢顯著。在當前背景下，應(yīng)加大對生化法的研究優(yōu)化與推廣應(yīng)用的力度，從而使生化法在化工業(yè)污水處理方面發(fā)揮出更大的作用。