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含毒有機廢水處理技術

文章出處:AG贵宾会環境 人氣: 發表時間:2018-07-11 15:20

 

 

我國目前及今後相當長一段時間內的環境問題主要是水環境問題,水環境問題又主要是有機廢水的汙染問題,有機廢水無害化處理的首選方法是生物處理。這是由生物處理所具有的處理的相對徹底性( 無二次汙染或二次汙染較小)以及運行費用低廉等優點決定的。

根據有機廢水處理方麵的特性可以將其劃分為以下3類:①廢水中的有機物易於生物降解,同時廢水中的毒物含量很少。這類廢水主要是生活汙水和來自以農牧產品為原料的工業廢水等; ②廢水中的有機物易於生物降解,同時廢水中的毒物含量較多。這類廢水主要來自印染、製革廢水等;③廢水中所含的有機物難於生物降解(生物降解速度極其緩慢),同時,廢水中毒物可能較多、亦可能較少。這類廢水主要來自造紙、製藥廢水等。

本文主要對第②類廢水中的毒物作用機製及應對措施加以討論。

1、毒物及其作用

 
 

廢水中凡是能延緩或完全抑製微生物生長的化學物質,統稱為有毒有害物質,簡稱毒物。這些毒物,從化學性質上來分可劃分為有機物和無機物兩大類。從處理的角度又可劃分為能被生物處理段去除、轉化的物質(如H2S、苯酚等,或稱非穩定性毒物)和不能被生物處理段去除、轉化的物質(如NaCl、汞、銅等,或稱穩定性毒物)兩大類。

毒物對微生物的作用機製主要有如下方式:

(1)損傷細胞結構成分和細胞外膜。如:70%濃度的乙醇能使蛋白凝固達到殺菌作用;酚、甲酚、表麵活性劑作用於細胞外膜,破壞細胞膜的半透性。

(2)損傷酶和重要代謝過程。一些重金屬(銅、銀、汞等)對酶有潛在的毒害作用,甚至在非常低的濃度下也起作用。

(3)競爭性抑製作用。當廢水中存在一種化學結構與代謝物質相類似的有機物時便會發生。因為二者都能在酶的活性中心與酶相結合,它們的競爭將抑製中間產物的形成,使酶的催化反應速率降低。

(4)對細胞成分合成過程的抑製作用。當某些化學物質的結構類似於細胞成分的結構時,它們便會被細胞吸收並同化,結果是合成無功能的輔酶或導致生長停止。這種作用最典型的例子便是磺胺酸。

(5)抗生素對核酸的抑製作用。不少抗生素能專一地抑製原核生物的蛋白質合成,如鏈黴素會抑製氨基酸正確結合於多肽上。從而抑製微生物的生長。

(7)對細胞壁合成的抑製作用。如青黴素便是通過幹擾細胞壁的合成從而達到抑製微生物生長的效果。

2、菌種承受毒物的能力及菌種馴化法

 
 

需說明的是,微生物中存在不少能耐受常用代謝毒物的菌株,有的甚至能利用它們作為能源。化學物質對微生物的抑製作用與其濃度有直接關係,並隨微生物的馴化而發生變化,經過馴化的微生物對有毒物質的適應能力將逐步加強。微生物這種巨大的適應性(變異性)是由它們的小體積決定的。

微生物由於其體積的細小,而具有巨大的適應性(變異)。因此可以采用人工改變微生物生活環境的方法進行誘導變異,讓微生物直接適應原水中毒物濃度或提高微生物對毒物的去除能力。這種方法對穩定性毒物及非穩定性毒物均適用,是處理含毒有機廢水的一種基本方法。

3、預處理方法

 
 

馴化是生物處理法中應對毒物的一種基本方法。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的極限的,毒物濃度超過極限允許濃度時就需要一定的預處理。目前,預處理法主要有稀釋法、轉化法和分離法。

3.1 稀釋法

汙水中的毒物之所以成為毒物,是與其濃度有關的。當其濃度超過某一極限允許濃度時,毒物就成為毒物;在極限允許濃度以下時,毒物就不表現出毒性甚至成為營養。當廢水中毒物濃度超過生物處理的極限允許濃度時,為保證生物處理的正常進行,可采用簡單的稀釋法,將廢水中毒物濃度降低到極限濃度以下。

根據廢水中毒物的穩定或非穩定性質,結合實際情況,可采取3種不同的稀釋法:汙水稀釋法,處理出水稀釋法,清水稀釋法。

(1)汙水稀釋法。不同的汙水中所含的物質不同,將它們混合起來,彼此稀釋,可將毒物濃度降低到極限允許濃度以下,這便是汙水稀釋法。它最簡單、最經濟,是首選方法,不論毒物的性質是穩定或非穩定均適用。少量的工業廢水混入大量的城市汙水中,幾乎所有的毒物濃度都會被降低到極限允許濃度以下。但是,少量的工業廢水彼此間混合後,毒物濃度仍有可能在極限允許濃度以上,仍需繼續采取其它措施。

(2)處理出水稀釋法。這種方法隻適用於廢水中的毒物為非穩定這一單一情況。處理出水稀釋法又有兩種:①曝氣池池型采用完全混合式;②處理出水回流稀釋法。

(3)清水稀釋法。這種方法隻有在廢水中的毒物為穩定性毒物,不能采用處理出水稀釋,工廠內部及其附近又沒有其它廢水可以用來稀釋它,而且這種毒物又不能采用分離法或轉化法去除時才能使用。這是由於①這種方法的不經濟性。采用清水稀釋本身就要花費大量的水費;原水采用大量的清水稀釋後,處理投資和運行費都要增加。②隨著環境管理的加強,已由濃度排放控製過渡到排放總量控製。

3.2 轉化法

化學物質隻有在特定的情況下才會表現毒性,比如,硝基苯毒性較大,轉化為苯胺後,毒性就大為降低。Cr6+ 的毒性很大,可是被還原為Cr3+ 後,毒性就大為降低。所以,可以通過化學方法,將有機廢水中的毒物轉化為無毒或毒性較低的物質,以保證生物處理的正常進行。這種方法對穩定性毒物或非穩定性毒物均適用。

采用這種方法一定要注意兩個問題:①轉化後,穩定性毒物的濃度必須在生物處理極限允許濃度以下,非穩定性毒物的濃度必須保證生物處理的正常運行;②最終出水中,毒物濃度也應滿足排放標準。

3.3 分離

利用分離的手段,將廢水中的毒物轉移到氣相或固相中去,以保證廢水生物處理的正常運轉,這便是分離法的原理。此法對穩定性或非穩定性毒物均適用。

采用這種方法時應注意如下幾點:①分離後,廢水中穩定性毒物濃度必須在生物處理的極限允許濃度之下,非穩定性毒物的濃度必須保證生物處理的正常運行;②必須保證最終出水各項指項(包括毒物)達到國家排放標準;③轉移到氣相或固相的毒物必須進行妥善處理,不允許出現二次汙染。

4、結語

 
 

為保證生物處理的正常進行,可采用的消除毒物影響的措施是很多的,如何從繁多的方法措施中選擇一個最佳方案,是一個全係統優化課題。優化的原則是:①廢水中各項指標(包括毒物)必須達到國家排放標準;②必須保證生物處理的正常運行;③在此基礎上,應努力追求工藝流程簡單、投資省、運行費用低、無二次汙染以及管理方便。