H.S.B.微生物生化法處理苯胺污水
概述 南京某化學(xué)工業(yè)有限公司采用硝基苯氣相催化加氫工藝生產(chǎn)苯胺產(chǎn)生的苯胺污水，苯胺濃度高達(dá)30000 mg/L，處理難度大。對(duì)此水先后采用汽提法、樹脂吸附法、超聲波法、萃取法、碳纖維吸附法、氧化法和化學(xué)反應(yīng)法等進(jìn)行處理試驗(yàn)，效果均不理想。后采用汽提—生化法工藝，將高濃度的苯胺污水經(jīng)汽提回收后，再進(jìn)行生化處理，菌種選用引進(jìn)臺(tái)灣的H.S.B微生物菌種，苯胺污水生化處理裝置建成、投運(yùn)，裝置出水濃度低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，并順利通過南京市環(huán)保局的驗(yàn)收。 1 處理工藝的確定 1.1 污水水量、水質(zhì) 苯胺采用硝基苯加熱至氣態(tài)和氫氣在催化劑作用下進(jìn)行加氫反應(yīng)制成粗苯胺，再通過精制、脫去粗苯胺中的水及高沸點(diǎn)物質(zhì)制成成品苯胺。污水來自還原和精制過程，產(chǎn)生量為0.5 m3/h，苯胺含量：汽提前濃度為 20000～30000 mg/L，汽提后為1000～2000mg/L，暴露空氣后污水成棕色，是目前國內(nèi)外較難處理的高濃度有機(jī)污水之一。1.2 處理工藝的選擇 為選擇較好的治理方法，攻關(guān)小組先后進(jìn)行了汽提法、樹脂吸附法、碳素纖維吸附法、萃取法、苯胺甲醛縮合法、超聲波法和生化法試驗(yàn)，試驗(yàn)定性結(jié)果見表1。
| 表1 定性對(duì)比 | ||||||||||
| 方法 | 苯胺去除 | CODcr去除 | 色度去除 | 苯胺回收 | 二次污染 | 運(yùn)行費(fèi)用 | 操作難度 | 投資 | 得分累計(jì) | 評(píng)價(jià)系數(shù) < |
| 汽提法 | 0 | 0 | 0 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 9 | 0.219 |
| 樹脂吸附法 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 5 | 0.122 |
| 碳纖維吸附法 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 5 | 0.122 |
| 萃取法 | 1 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 1 | 2 | 7 | 0.171 |
| 苯胺甲醛縮合法 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 3 | 0.073 |
| 生化法 | 2 | 2 | 2 | 0 | 2 | 2 | 1 | 1 | 12 | 0.293 |
| 合計(jì) | 1.000 |
汽提法能處理高濃度污水且能回收污水中的苯胺。生化法雖不宜處理高濃度污
| 表2 生化中試用水水質(zhì) | |||||
| 項(xiàng)目 | 苯胺/（mg.L-1) | < ODcr/(mg.L-1) | 色度/倍 | pH | 水溫/℃ |
| 汽提后水質(zhì) | 1000-3000 | 6000-8000 | 625-2500 | 7-8 | 35-45 |
| 平均水質(zhì) | 1500 | 7000 | 1000 | 7.5 | 40 |
2.2 處理流程 厭氧池和曝氣池操作順序見表3。
| 表3 操作情況 | ||
| 項(xiàng)目 | 操作情況 | 時(shí)間/h |
| UASB | 進(jìn)水 | 連續(xù) |
| 厭氧 | 48 | |
| SBR | 進(jìn)水 | 1 |
| 曝氣 | 19 | |
| | 沉降 | 3 |
| 出水 | 1 |
由表4可知，當(dāng)進(jìn)水苯胺含量＜2000 mg/L，CODcr＜7000 mg/L時(shí)，苯胺去除率達(dá)99.9％， CODcr 去除率達(dá)97.8％，出水苯胺含量＜1 mg/L，CODcr＜100 mg/L，色度＜50倍，達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗(yàn)，去除１kg CODcr產(chǎn)生污泥約0.05 kg。 上述結(jié)果表明，由臺(tái)灣引進(jìn)的H.S.B菌種對(duì)苯胺有較強(qiáng)的分解能力，且運(yùn)行費(fèi)用低，操作性強(qiáng)，可應(yīng)用于生產(chǎn)。
| 表4 處理前后苯胺、CODcr色度變化和去除率 | |||||||||||
| 進(jìn)水 | 厭氧出水 | 曝氣出水 | 去除率 | ||||||||
| 苯胺/（mg.L-1) | CODcr/（mg.L-1) | 色度 | 苯胺/% | CODcr/（mg.L-1) | 色度 | 苯胺/（mg.L-1) | CODcr/（mg.L-1) | 色度 | 苯胺/% | CODcr/% | 色度 |
| 750-1000 | 4117-5780 | 550-800 | 135-200 | 480-720 | 100-150 | 0 | 45-50 | 20-80 | 100 | 97.8-99.1 | 95-99 |
| 1000-1500 | 5780-6450 | 800-1300 | 200-370 | 852-1070 | 100-150 | 0 | 45-60 | 20-40 | 100 | 98.9-99.1 | 96-99 |
| 1500-2000 | 6450-7000 | 1300-1600 | 370-560 | 1070-1224 | 100-150 | 0 | 45-60 | 100 | 99.0-99.2 | 97-99 |
3 工程應(yīng)用 3.1 工程設(shè)計(jì)參數(shù) 苯胺污水處理工程在中試基礎(chǔ)上放大50倍進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本流程與中試相似，但更加具有應(yīng)變能力和可操作性，并且增加了廢水預(yù)處理系統(tǒng)，各級(jí)出水均可回流，處理苯胺污水能力為20～30 m3/d，主要工藝控制參數(shù)和指標(biāo)為：原水pH值7～8，厭氧和曝氣溫度15～45℃，原水COD≤7000 mg/L，厭氧時(shí)間48 h，曝氣時(shí)間20 h，壓縮空氣壓力0.2～0.4 MPa。3.2 菌種馴化階段 菌種馴化期為65d，馴化情況見表5。
| 表5 菌種馴化情況 | |||
| 進(jìn)水苯胺濃度/（mg.L-1) | 厭氧處理負(fù)荷/（kgCOD.-3） | 好氧曝氣時(shí)間/h | 出水苯胺濃度/（mg.L-1) |
| 2500 | 0.58 | 0 | 未放流 |
| 500-1000 | 1.20 | 48 | 250-500 |
| 1000-1500 | 1.80 | 24 | 500-750 |
| 1500-2000 | 2.40 | 220 | 200-500 |
| 2000-2500 | 3.20 | 220 | 1-200 |
投加菌種，并進(jìn)入菌種馴化期，曝氣池中污泥濃度達(dá)2g/L，曝氣出水中苯胺含量小于1mg/L，污泥馴化取得成功。3.3 正常運(yùn)行階段 分析數(shù)據(jù)共218組，平均結(jié)果見表6。
| 表6 分析數(shù)據(jù)均值 | |||||||
| 進(jìn)水 | 厭氧出水 | 曝氣出水 | 去除率 | ||||
| 苯胺/（mg.L-1) | CODcr/(mg.L-1) | 苯胺/（mg.L-1) | CODcr/(mg.L-1) | 苯胺/（mg.L-1) | CODcr/(mg.L-1) | 苯胺/（mg.L-1) | CODcr/(mg.L-1) |
| 800-2000 | ＜7000 | 700-1000 | ＜2000 | ＜1 | ＜100 | ＞99 | ＞97 |
4 H.S.B.法處理苯胺污水的一些探討 4.1 菌種投加方式 在工程施工中，將全部菌種投入?yún)捬醭刂?，在裝置運(yùn)行一定時(shí)間后，厭氧池中出現(xiàn)了污泥，說明H.S.B.菌種具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，好氧細(xì)菌在厭氧池中處于休眠狀態(tài)，而厭氧細(xì)菌逐漸生長并相互結(jié)合成特有的顆粒狀污泥而沉降，處于休眠狀態(tài)的好氧細(xì)菌由于懸浮在水中而被帶入好氧池，遇到適宜環(huán)境再生長，結(jié)合成絮狀污泥。 此種投加方式也說明厭氧菌群和好氧菌群除某些優(yōu)勢(shì)菌種外，大部分菌種是相同的。此外，定期補(bǔ)加少量菌種有利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該污水處理裝置補(bǔ)加過一次。 4.2 毒物沖擊對(duì)菌種的影響 UASB系統(tǒng)的顆粒狀污泥和循環(huán)裝置，具有對(duì)一定的毒物沖擊的耐受性，但如果較長時(shí)間的高濃度污水進(jìn)入系統(tǒng)，菌種生長將受到抑制，并有可能形成單胞狀態(tài)而破壞生物聚集體（顆?；蛐鯛睿覇伟麪顟B(tài)的菌種易隨污水流失。 4.3 泡沫問題 在生化處理調(diào)試和運(yùn)行中，經(jīng)常有大量泡沫產(chǎn)生的現(xiàn)象，其原因有以下幾類： ?、?由于C、N、P配比失衡或水中氧含量過高而破壞菌種生長平衡，諾卡氏菌種的過量生長將引起灰褐色和粘稠泡沫； ② 菌種受毒物沖擊導(dǎo)致細(xì)胞破裂釋放原生質(zhì)而引起泡沫。 這兩種情況往往出現(xiàn)泡沫封池現(xiàn)象，須及時(shí)處理。 4.4 活性炭的作用 活性炭表面具有一定數(shù)量的羥基、醛基和羰基，易與細(xì)菌結(jié)合成為細(xì)菌的載體。UASB厭氧池中顆粒污泥的形成不依賴載體，但活性炭加入有利于吸附懸浮在水中的單胞菌種而避免菌種流失，而且對(duì)苯胺有一定的吸附作用和緩沖毒物沖擊的作用。由于頻繁排水和操作上的一些問題，適時(shí)補(bǔ)加少量活性炭是必要的。 4.5 污泥增長問題 H.S.B.菌種由于種類較全，分解能力較強(qiáng)，因而污泥產(chǎn)生量很少，如果在一定周期后適當(dāng)增加曝氣時(shí)間，采用延時(shí)曝氣法，還將減少剩余污泥產(chǎn)生量。
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