活性污泥—生物膜法降解有機磷農藥廢水的研究概況

梁慧 萬娟 倪紅

摘要 對有機磷農藥廢水的處理方法，特別是活性污泥-生物膜復合工藝法在有機磷農藥廢水處理中的應用進行了介紹，并對活性污泥-生物膜復合工藝處理方法的改進提出了建議。

關鍵詞 有機磷農藥廢水;生物處理法;活性污泥-生物膜法

中圖分類號 S181.3 ?文獻標識碼 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

有機磷農藥是目前應用最廣泛的農藥，具有藥效高、選擇性強、易降解、藥害小、殘毒低等優點。目前國內有400多家農藥生產廠家，生產200多種農藥，其中80%是有機磷農藥。據報道，每生產1.0 t農藥原油，將產生1.5 t廢水，且該廢水含有高濃度的COD、NH+4N、有機磷以及鹽類物質，毒性大，可生化性差。我國每年排放的農藥廢水量在1億m3以上，而已治理的僅占總量的7%，治理達標的僅占已處理的1%[1]。易辰俞等研究報道，由于經濟、技術等因素，很大一部分廢水甚至未經任何處理便直接排放，再加上濫用有機磷農藥等，導致生態環境遭到嚴重破壞，給人類健康帶來極大影響[2-5]。因此，有效解決有機磷農藥廢水污染問題已成為當前廢水處理的熱點問題。為此，筆者對有機磷農藥廢水的處理方法進行了介紹，并對活性污泥-生物膜復合工藝處理方法的改進提出了建議，旨在為有效解決有機磷農藥廢水污染提供借鑒。

1 有機磷農藥廢水處理方法

我國農藥品種繁多，原材料、合成工藝、產品化學結構及廢水組成千差萬別，因此，針對不同性質有機磷農藥廢水應采取不同的處理方法。按處理方式可分為物理法、化學法、生物法。物理法主要有萃取、吸附、氣提、絮凝沉淀、超聲波法等;化學法主要有焚燒、濕式氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法、化學沉淀、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，化學法反應條件苛刻，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磷廢水的預處理，而較少用于大規模生產實際應用中[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，其中活性污泥法應用最廣泛;但是傳統活性污泥法存在工藝流程復雜、投資大、能耗高、運行管理繁瑣等缺點，因此，研發出了一系列改進的方法，如標準活性污泥法、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、循環活性污泥法（CASS）、ICEAS、DATIAT、IDEA、BAF生物處理系統，生物流化床、生物濾池、土池處理系統等[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、無殘留等優點，處理廢水量大，轉化率高，是目前國內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，目前農藥廠都采用常規預處理加生物法處理農藥廢水[10]。

2 活性污泥-生物膜法降解有機磷農藥廢水

生物法是利用微生物同化作用來分解去除廢水中的有機磷化合物的，在環境中存在的高度多樣化的微生物群落能夠轉化多種有機物，甚至能夠利用農藥獲得能量[7]。農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種方法聯用，則可克服彼此的缺點，提高處理效果?；钚晕勰?生物膜法即是在此基礎上發展起來的一種復合處理方法。

2.1 活性污泥法

活性污泥法已被廣泛用于降解有機磷農藥廢水，通過活性污泥中微生物的代謝作用將有機物轉變為無機物，從而凈化廢水[11]。近年來，為進一步提高處理效果、簡化設備和方便運轉，出現了純氧曝氣法、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，使用葡萄糖作為補充的碳源條件下，分別適應30和70 d后，好氧SBR和厭氧SBR完全降解了100 mg/L 2，4D，顯現出對2，4D較好的降解效果[14]。

仇藝應用推流折流鼓風曝氣活性污泥法處理睢寧縣農藥廠排放的廢水，將原廢水先引入格柵池隔油、去除懸浮物，再進入組合集水井及廢水貯池，經配水池調pH，然后入曝氣池生化處理，出水經沉淀池沉降，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點，尤其適宜于特種菌在廢水體系中的應用[9]。

Chen等采用Fenton絮凝MBBR法處理農藥廢水，先使用Fenton氧化法處理廢水，然后加入Ca（OH）2調節pH并作為絮凝劑沉降有機污染物，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，隨后繼續采用MBBR法處理，COD去除率達到85%[16]。

2.3 活性污泥-生物膜復合工藝法

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合的新興工藝[17]。在曝氣池內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。該種方法可大幅度提高曝氣池內生物量（附著態微生物為新增加的生物量），降低污泥負荷，利于脫氮等。在反應器中2種不同生長形態的微生物（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交換，如懸浮態污泥向載體表面的附著、脫落的生物膜會進入懸浮態污泥中等。該方法在提高現有污水處理系統的效能、改善污泥沉降性能、降低污泥產率、增強運行穩定性和節約占地等方面具有顯著優勢[18-19]。

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

楊運平等開發了活性污泥-生物膜（接觸氧化）氣提式內循環一體化反應器處理生活污水，將組合型填料置于曝氣區，通過曝氣動力實現混合液內循環，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均達到國家制定的排放標準[21]。

3 結語

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，將它們聯用而產生的復合工藝活性污泥-生物膜法不但具有二者的優點，還克服了二者的不足。該方法在農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有管線的改動，不占用新的土地，對現有工藝的運行影響較小，技術改造費用低。但是該方法尚存在一些問題，如尚無國產化的、性能優良的、商品化的浮動載體[19];國際上大多是針對除氮的改造應用，增加載體后對除磷效果的影響尚未見實際工程報道等，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、化學與機械穩定性、生物毒性、經濟性等方面考慮，開發新的浮動載體;脫氮除磷在碳源、泥齡等工藝條件上相互影響和制約，因此，增加載體后可從優化碳源、泥齡等工藝條件上改善其除磷效果，并將其應用于實際工程，驗證其對實際工程的效用，并對應用過程中的相關經驗和教訓進行總結。

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