生物增效技術在化工污水處理中的應用

王娜(臨沂市生態環境局莒南縣分局，山東 臨沂 276600)

0 引言

由于化工廢水排放量大、毒性高、污染程度重，即使在利用物化、生化工藝進行處理之后，由于處理技術較差、成本較高等原因，處理后的廢水中依然會殘留一些微量污染物。雖然這些微量污染物在尾水中的含量較低，達到了國家要求的污水排放標準，但是依然會對水體生態環境造成一定的破壞[1]。

建設可以用來進行化工尾水深度處理的設施進展緩慢，污水處理的工藝依然不夠完善，污水處理工作存在技術難點，投入用來治理污水的資金太少，都是當今化工污水治理方面需要解決的難題[2]?；U水處理的規劃路線不合理，存在資源浪費現象；污水處理工藝設備的運行管理不夠完善等問題，導致污水處理廠的尾水水質較差，出水難以達到規定的排放標準，給尾水的深度處理帶來很大的困難[3]。近些年以來，隨著企業在污水處理領域的研究越來越深入，一個個污水處理的難題得到解決，化工污水的深度處理工作也越來越成熟。

1 基于生物增效技術的化工污水處理方法

1.1 構建生物浮床

組合式生物浮床的總體設計方案是：設定矩形作為生物增效技術的形狀，設定成矩形的目的是如果將多個浮床拼接成生物增效技術組時，不會形成較大空隙，從而提高生物增效技術對于水體內部的利用率，矩形的形狀較為規則，也便于后期的浮床運輸及工程建設，看上去非常美觀[4]。

浮床框體一般都選取四周及底部均封閉的浮箱，其四周都用浮床浮體來固定。浮箱里面安裝的錯位隔板可以將其內部分割成“S”形空間，這樣可以讓化工污水呈“S”形流過浮床，增加污水與浮床接觸時長，提高浮床的凈水效果。在框體底部裝好“S”形曝氣管后，還需要鋪設一定厚度的緩沖材料，這些緩沖材料可以將急速水流進行緩解，順便沖擊填料基質表面附著的生物膜。緩沖材料上方需要放置一層篩網，與掛膜填料分割開來，然后在網上填充大量的掛膜填料，將植物種植板放置在填料基質上方，在上開孔處種植浮床植物。在箱體的底部位置開一個小孔，用橡膠管連接潛水泵作為進水口，然后在箱體的上部位置開一個孔，作為出水口，浮床的進出水口需要用一個大小合適篩網進行固定，否則會讓緩沖材料與掛膜陶粒外泄?？蝮w的出水口連接潛水泵的進水口，而水泵的進水口附近還要安裝過濾篩網，否則會讓水中的固體懸浮物堵塞水泵。在兩個浮床框體的間隙安裝太陽能板，放置太陽能電池和曝氣泵這樣的額外裝置[5]。

1.2 生物增效材料的選擇

單個浮床箱體的高度不要太高，0.4～0.6 m即可。因為浮床的高度越高，所需的材料就越多，越容易對化工污水的流通造成阻礙，污水在浮床內的流動速度就越低，這樣對化工污水的處理造成不利的影響。另外，浮床的高度越高，所需要的填料越多，污水流動的阻力越大，對浮床下面的氣體上浮越不利。一方面，浮床箱體上部的生物膜供氧不足，影響整個生物浮床對化工污水的處理效果；另一方面，浮床需要較高功率的曝氣泵，用來提供更大的曝氣壓力，進而實現上下均衡的曝氣效果，但這樣做會增加整個浮床裝置的成本。浮床單體的大小可根據實際應用對象的屬性，比如污水寬度與水深，進行一定的調整。

生態浮床填料是由為菌膜生物附著繁殖的理想載體構成的，它為細菌溶解氧化物，減少有機污染創造了基本條件。目前，浮床最常見的填料有PVC組合填料、鋼渣和陶粒等材質。因為膨潤土的離子交換容量大，污染物吸收特性好，能量儲備大，且物美價廉，是一款優質的環保電子吸附材料。由于活性炭表面存在很多的微孔結構，里面含有處理污水的化學基團，因此具有強大的污染物吸收特點，可以有效消除水體中的異味、膠體、有毒金屬、有機化合物，因此被廣泛地應用于污水處理。用膨潤土作為骨架物質，并加入了活性炭，用廉價的花生殼粉作為造氣孔劑，用少量硅酸鈉作為膠粘劑，制造出經濟實用的生物增效材料。

1.3 生物浮床的凈水處理

生物浮床在處理化工污染的過程中，重點凈化污水中的氮、磷元素，生物可以通過吸附作用吸收污水中的氮、磷元素，由此實現污水凈化。浮床框架、載體以及植物根系的建立，增大水體與水體生物接觸面積，進而讓水體凈化更加徹底。四種凈水機制的協同運作機理如圖1所示。陶粒填料層可以吸附截留浮床進水中固體懸浮雜質，固體懸浮雜質對微生物的生長、發育、代謝非常不利，而當填料層中的污染物被生物膜和浮床植物消耗時，陶粒的吸附能力就會大大增強，曝氣增氧可以讓微生物的生物活性提高，提高水里面的氧氣含量有利于植物根系的發育，四種凈水機制的協同作用使生物浮床呈現出持續的高效凈水能力。

圖1 污水處理模型

一般的凈水系統主要依靠活性炭對污染物的吸收、過濾和截留，再加上污水處理裝置上面的生物膜來處理污水，這種污水處理裝置結構單一且效率低下。依照上述材料，設計出的組合式生物浮床，一方面增強浮床基質對污水的吸附及過濾效果；另一方面，大量的菌膜生物材料提供了大量可供于微生物附著的載體。在浮床中加載曝氣裝置，一方面為浮床內的微生物提供必要的氧氣，促進微生物的新陳代謝，從而消耗污水中的污染物；另一方面，曝氣增氧可以讓水體更好地溶解氧氣，增加水中好氧微生物的繁殖量。另外，大量的氧氣還可以把水中的還原性污染物氧化掉，這樣可以改善水質。

2 實驗

2.1 實驗準備

實驗所用廢水取自某污水池，所用接種活性污泥取自該廢水處理系統的化工模塊，化工污水濃度為9 000 mg/L，具體指標如表1所示。

表1 化工污水濃度指標

實驗用的菌種藥劑和培養試劑，均由某環科院以及下轄的環境工程公司生產供應。其中，一號菌種藥劑是污染物里面的細菌、難分解的菌株、枯草芽孢球菌、地衣芽孢球菌和假單胞菌的混合固體菌種，這些菌株的濃度約為5.0×109CFU/g，它們具有增加生活污水、增加降解廢物分解速度的作用；二號菌種制劑為焦瑞身氏溶桿菌的固體菌種，它的濃度約為1.0×109CFU/g，該菌種在被檢測分離后確認一點，它具備產生溶菌酶的功能，還可高效消化污染物。實驗中所用營養制劑系企業自研生產，含有各種碳、氮、磷等有機成分和微量元素，這些元素均能促使細菌迅速生長繁殖。

本實驗所投加的液體是經過現場活化后的菌種活化材料，活化材料就是以菌粉為基礎，即1%菌粉+98. 5%雙氧水+0. 5%糖蜜，在陽光下連續活化8 h后作為菌液，就可以用它進行實驗。

本實驗在A、O兩個池子同時開展，實驗所用的處理方法與污水處理廠的處理方法是相同的。實驗時間為3個月，總處理水量為100 m3。系統平穩運轉三周后向實驗組的O池投加一號菌液、營養劑，根據進水量的不同，一號菌液每日需要投加20 mg/L即可，而營養劑每日需要投加的更少，只需要10 mg/L。將二號菌制劑投加進化工污水處理池中，每日投加量比一號菌劑多，為50 mg/L，相同的營養劑每日投加量也增加到為25 mg/L，菌液和營養劑需要一起添加。此外，兩種菌劑都需要活化后才能添加，對照組不需要投加這些試劑。模型需要平穩運行三周，三周后，將清水池出水數據、廢水排放量統統記錄下來，并對兩個模型排出的廢水進行取樣，再將取樣的結果進行檢測，分析兩個模型的微生物菌群變化情況。在實驗過程中，秉持單一變量原則，對照組不加入任何試劑，并保證其他工藝參數設計與實驗組完全一致。

2.2 實驗結果分析

實驗過程中處理出的污泥排入消解池中，剩余污泥產生量約為14 kg/d。實驗組污泥消解池中加入了菌制劑和營養劑，對照組的消解池中不添加任何試劑。設置兩組污泥消解池流量為0. 875 m3/d，污泥質量濃度為16 g/L，靜置兩天，溶解氧質量濃度為0. 5～1. 0 mg/L。實驗運行穩定后每日測定消解后剩余污泥排放量，結果如圖2所示。

圖2 剩余污泥排放量對比

由圖2可知，實驗組剩余污泥排放量低于對照組，證明投加菌制劑更有利于污泥排放，應該將這種技術投入到化工污水處理當中來。

3 結語

在處理化工污水的過程中，首先應該設計并構建組合式生物浮床，從浮床結構上改進并強化生態浮床對化工污水的處理方式。用高效吸附性的材料來制作浮床，經過實驗判斷，所制的浮床材料的理化性能均滿足國家標準。然后用化工園區污水處理廠好氧池的活性污泥來進行生物掛膜。選用一些浮床植物作為裝飾，再加上曝氣增氧額外措施，在浮床框體內加裝太陽能隔板，這樣就能完成新型組合式生態浮床。然后將做好的生態浮床進行實驗，根據生態浮床的運行狀態與污水處理效果，對其進行優化改進。這樣才能設計出生物增效技術的污水處理方法。