H.S.B.微生物生化法處理苯胺污水
摘要:通過對苯胺污水處理方法的試驗(yàn)篩選,確定了汽提—生化法處理工藝流程。生化處理采用具有能 代謝難降解有機(jī)物能力的H·S·B.菌種和UASB與SBR法串聯(lián)的工藝。中試及工程運(yùn)行結(jié)果表明處理后的 苯胺污水苯胺去除率>99%,CODcr<100 mg/L。
關(guān)鍵詞:H·S·B;生化處理;苯胺污水
概述
南京化學(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) 30 000 mg/L,處理難度大。對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) 臺灣的H·S·B.微生物菌種, 1998年2月苯胺污水 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),并于1998年9月順利通過南京市環(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20 000~30 000 mg/L,汽提后為1 000~ 2 000 mg/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
從1993年至1997年的4年中,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。
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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水,但對較低濃度 苯胺污水卻是可行的,且處理后的排放水中苯胺含 量和CODcr、色度均能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn),將兩法串 聯(lián)是處理苯胺污水的最佳方法。 苯胺屬于較難生化降解的有機(jī)物,不易直接好 氧分解。選擇厭氧—好氧串聯(lián)法,可利用厭氧生物 使苯胺經(jīng)過酸化和甲烷化作用,分解為易降解產(chǎn)物, 然后與好氧生物處理串聯(lián),使污染物除去。上流式 厭氧污泥床反應(yīng)器具有污泥顆；、處理效率高、相 分離好等特點(diǎn);好氧反應(yīng)器中的間歇式活性污泥法 具有投資少、處理水質(zhì)穩(wěn)定、能有效除去氮元素等特 點(diǎn),因而選用上述兩種反應(yīng)器。
1·3菌種
資料[1]顯示,苯胺分子中苯環(huán)的還原和斷裂以 革蘭氏陰性微生物作媒介。用常規(guī)法培養(yǎng)的污泥 中,基本不含有分解苯胺的優(yōu)勢菌種,所以選擇含 有優(yōu)勢菌種的菌群是苯胺污水能否得到有效處理的 關(guān)鍵。 H·S·B.菌種系從深海湖泊底部、化工廠周圍土 壤及其它優(yōu)勢菌種(80多種)中選取部分菌種形成 特定配比,從而形成特殊順序的食物鏈,利用各菌種 互生、異生、代謝關(guān)系,分解特定的有機(jī)物。目前, H·S·B.菌種研究人員已掌握帶有多個質(zhì)粒的新菌 株,利用降解性質(zhì)粒的相容性,把能夠降解不同有機(jī) 物的質(zhì)粒組合到一個菌株中,組成一個多質(zhì)新菌株, 這樣使一種微生物能降解多種污染物,且能完成降 解過程中的多個環(huán)節(jié)。另外還可以通過結(jié)合轉(zhuǎn)移不 帶降解性質(zhì)粒的菌株帶上質(zhì)粒,獲得降解能力,構(gòu)建 出超級工程菌。H·S·B.菌種能處理上百種復(fù)雜的有 機(jī)物[2],因此選定H·S·B.微生物作為菌種處理苯 胺污水。
2生化中試試驗(yàn)
為了驗(yàn)證污水處理工藝流程的可行性,進(jìn)行了 規(guī)模為20 L/h的生化中試試驗(yàn)。
3工程應(yīng)用
………………
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, 1999年該污水 處理裝置補(bǔ)加過一次。
4·2毒物沖擊對菌種的影響
UASB系統(tǒng)的顆粒狀污泥和循環(huán)裝置,具有對一 定的毒物沖擊的耐受性,但如果較長時間的高濃度 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),而且單 胞狀態(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: ①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 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 氣時間,采用延時曝氣法,還將減少剩余污泥產(chǎn)生 量。
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