高浓度有机废水处理技术典型案例
由上流式厌氧污泥床(UASB)与厌氧过滤器(AF)两种工艺结合的反应器近年来应用较多，其积累微生物能力强，启动速度快，运行中填料上附着的生物膜对降解有机物起着相当的作用，同时可避免滤池堵塞，是一种高效、稳定、易于管理的厌氧处理系统。一般将保留了UASB三相分离器的污泥床加填料的装置称为污泥床过滤器，将不带三相分离器的污泥床-滤层反应器称为厌氧复合床反应器。 FBM用天津市科林思有限公司的聚丙烯材料制成，其密度为0.92kg/m3，可在水中漂浮或随水体流动。该填料形似拉西环，但环内有十字形支撑，外侧沿径向有许多长约0.5mm的芒刺，环的直径为11mm，高度10mm，比表面积约为527m2/m3。 厌氧浮动床生物膜反应器用有机玻璃柱制成，直径14.7cm，总高度100cm，有效高度79.5cm，总容积17.01L，有效容积13.48L。AFBBR内填料的填充率为50%，即FBM占据了一半的有效容积。 AFBBR处理高浓度有机废水试验的工艺流程如图1所示。泵入高位槽的废水经过计量阀由底部进AFBBR，处理后的水由上部排出，在生物降解过程中产生的气体从反应器顶部排出，悬浮在上部的填料由于上向水流和气体的作用而不停地上下浮动或轻微滚动。
厌氧生物膜反应器存在的一个突出问题是挂膜困难，启动时间长。在本试验中，首先将填料进行好氧预挂膜，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物质的性能，在较短时间内填料表面形成一层生物膜即膜基，改善了填料的表面性能，有利于厌氧微生物的附着、生长、缩短了反应器的启动时间。 好氧污泥取自邯郸市东郊污水厂氧化沟。污泥与填料静态接触24h后，将污
泥全部排掉，
投加生活污水连续运行5～6d后，填料内外表面形成一层均匀生物膜。经好氧预挂膜后的填料与5 L厌氧污泥静态接触24h，然后将污泥排掉，连续投加葡萄糖废水。反应器启动开始采用的有机负荷为2kgCOD/(m3•d)，水力负荷为1m3/（m3•d）。2～3d后，好氧膜脱落，填料表面变黑，1周后发现填料内表面形成一薄层生物膜。将水力负荷控制在0.5m 3/(m3•d)，有机负荷为1kgCOD/(m3•d)，经过2周培养，膜生长均匀良好，COD去除率可达到70%以上。此后，水力负荷增到1m3/（m3•d），进水浓度从2000mg/L逐渐升至6000mg/L，经过50d的运行COD去除率可达到90%以上，反应器底部出现大量0.5mm左右颗粒污泥，AFBBR运行稳定。 在此阶段考察了进水水质、HRT、水力冲击负荷对运行状况的影响，此阶段的运行结果见表1。试验废水为用葡萄糖合成的污水。 在改变进水水质期间，控制HRT基本不变，将进水浓度逐步升高。在HRT变化阶段，保持进水浓度不变，数次改变水力停留时间。最后突然降低HRT，考察反应器在水力冲击负荷下工况的变化。 负荷直接反映了食物与微生物之间的平衡关系，容积负荷的变化可以通过改变进水浓度或水力停留时间来实现。在试验中，首先保持停留时间基本不变(平均为23.5h)，进水COD浓
度从5327.7mg/L逐渐升高到20140.0mg/L，相应的容积负荷从5.38kgCOD/(m3•d)增到20.62kgCOD/(m3•d)，COD去除率随进水浓度增加而缓慢下降，最高达98.5%。之后，将进水浓度控制在14522mg/L，水力
停留时间分别为76.1245.89、32.35、23.11、17.87 h，相应的容积负荷从4.58 kgCOD/(m3•d)增到19.50kgCOD/(m3•d)。COD去除率随水力停留时间的变化存在一个分界点
，低于此值，COD去除率随水力停留时间减小而迅速下降；高于此值COD去除率基本稳定。由表1可以看到，在试验条件下，当容积负荷增高时，AFBBR的去除［kgCOD去除/(m3•d)］增高，显示了强大的处理能力。 ①好氧预挂膜显著改变了载体表面性能，有利于厌氧菌的附着、生长，缩短反应器的挂膜时间。
②厌氧浮动床生物膜反应器处理高浓度有机废水，在常温下取得了良好效果。在容积负荷为5.38～20.62 kgCOD/(m3•d)，水力停留时间为0.98d时，COD去除率最高达到98.54%，平均为90.4%。
③厌氧浮动床生物膜反应器内微生物浓度高，活性强，存在悬浮与附着生长的微生物系统，并有其各自的优势菌种。
④厌氧浮动床生物膜反应器缓冲能力大，抗冲击负荷能力强，无堵塞与污泥流失的问题。 ALAO系统处理高浓度有机废水
厌氧-低氧-厌氧-好氧一体化废水处理系统（Anarebic-Low oxic- Anareobic system，
简称ALAO system），该系统将厌氧，低氧，厌氧，好氧等操作单元组合在一起，处理效率更高，占地面积更少，投资更省，运行费用更低。 (1)ALAO一体化系统是江南大学（原无锡轻工大学）近年来开发成功的高浓度有机废水生物治理专利技术。该技术将厌氧处理、低氧处理和好氧处理组合在一起，能为不同微生物降解有机物创造最适环境。该技术以能耗较低的厌氧处理为主，高浓度有机废水经两级厌氧和一级低氧处理，可去除废水中的绝大部分有机物质，大幅度降低好氧处理负荷，因而运行费用低。 (2)采用近年来开发成功的UASB为第一级厌氧处理反应器，UASB或EGSB为第二级厌氧处理反应器，处理效率高，并可回收大量沼气用于锅炉燃烧或民用等。 (3)废水经第一级UASB反应器处理之后，其所含的COD大部分为难厌氧降解的物质，因此，在进行第二级UASB或EGSB厌氧处理之前，废水先经低氧反应器“新型气升式反应器”进行初步水解、氧化和部分降解，为UASB或EGSB进行第二级厌氧处理创造条件。新型气升式反应器为近年来开发成功的专利技术，占地面积省，处理效率较好，并可与UASB、EGSB建成共壁结构，节省建筑费用。 (4)好氧反应器采用接触氧化工艺，可将废水中难降解的物质彻底降解，使废水达标排放。 (5)整个反应系统采用组合式设计，节省建筑面积40%，节省建设费用30%，沼气回收增加20%，总运行费用可下降20%以上。 l
高浓度有机废水处理新技术-----多相催化氧化工艺 多相催化氧化工艺是在石油化工和精细化工中广泛应用的催化方法，它的出现主要是为了解决均相催化系统的催化剂须定时添加并容易在反应中流失的问题。由于多相催化氧化系统中催化剂是附载在机械强度高和具有化学惰性的多孔材料上，这样就避免了催化剂的流失，同时多孔材料为催化剂提供了巨大的比表面积，使得催化反应在单位时间内有更高的效率。九年前，日本的科学家就开始把多相催化氧化工艺用于废水治理中，并产生了意想不到的效果。 在化工行业中使用的多相催化材料的催化方向是有指向性的，为的是加速某种化学反应，而我们现在应用在废水处理中的多相催化氧化工艺主要目的是通过催化生成OH羟基自由基的链式反应，因为OH羟基自由基是仅次于氟的强氧化剂，可以对范围很广的有机物进行无选择氧化，在必要的条件下将会使有机污染物矿化成二氧化碳和水，还可以使无机物氧化或转换。 为了使该种多相催化材料的性质稳定，催化材料的主催化活性组分是适量的Pt等稀贵金属，辅助组分则是过渡金属的氧化物和盐类。主催化Pt组分有着天然的高催化活性，而辅助组分可以帮助Pt组分催化剂恢复活性，同时提供了广泛的催化方向。 多相催化氧化工艺在高浓度有机废水处理中是以多相催化氧化反应器的形式出现，并需根据不同水质和环境添加不同的氧化剂，如空气，臭氧，双氧水，二氧化氯等，氧化剂的加入会加快OH羟基自由基的生成和对有机物的氧化。此项工艺近几年在国外被广泛应用于印染，制药，造纸和化工等高难度有机废水的预处理中。多相催化氧化工艺对CODcr去除，脱色以及提高废水的可生化性有着显著的效果。如在印染废水处理中，其脱色效率高达75%-95%之间，同时可以去除50%-80%的CODcr，提高B/C比至0.45以上。在对CODcr超过15万的农药废水处理中，多相催化氧化工艺也体现了极高的效率，经过2小时的反应其CODcr去除率可达90%以上，且废水性状发生很大的变化，最明显的是B/C比由0提高到0.3以上，废水的可生化性加强，从而使后级生化处理达标排放成为可能。 多相催化氧化工艺中的催化氧化材料具有高稳定性，所以使用周期可达五年以上，并且安装操作简单，运行经济可靠。该工艺最大的优点是可以附加于任何传统处理工艺，因此对高浓度废水原处理工艺的改造有着其他工艺无法比拟的独特优势。以下是加入了多相催化氧化工艺的印染废水处理工艺流程： 印染、纺织作为一个劳动力密集型、耗水量大、污染严重的行业，在发达国家的发展空间越来越小，许多发达国家都把印染厂迁移到象中国这样的发展中国家，加上我国原有的、为数众多的印染厂，印染行业已成为我国的一个污染大户。 印染废水中悬浮物含量高，物化处理污泥产量大，污泥处理成本高；印染废水可溶性、难降解有机物含量高，处理达标难度大；印染废水排放量大，对接受水体会造成较大影响。处理成本＜特别是物化处理工艺污泥处理成本＞高、处理效果差，绝大多数处理设备均未正常运行。 多相催化氧化工艺处理印染废水技术是针对传统处理工艺的缺点开发出的物理吸附化学氧化处理技术。整个系统完全采用融碳离子催化剂处理技术，无须采用混凝气浮等工艺，因而污泥产量低，大大降低污泥处理成本。 融碳离子催化剂把难降解有机物的含量大幅度降低，处理效果好、容积负荷高，脱色效率高可达97%，因而构筑物体积小，占地面积少，一次性投资低。加上高效生化，废水处理后出水水质达到国家综合排放标准一级一类。 l
CMBR一体化超声波振动膜生物反应技术在处理制药高浓度有机废水中的应用 1、超声波是物理介质中的一种弹性机械波和电、磁、光等同样是一种物理高能能量形式。具有聚束、定向及反射、透射引起微粒振动。超声波作用于废水中不同的声强、声密度、声功率、频率下会产生下面七种理化效
应：①机械震动效应；②热效应；③破碎气泡增加溶氧及空化清洗效应；④超临界氧化热解和自由基氧化效应；⑤声流促使
粒子移动效应；⑥生化反应加速传质效应；⑦加速污泥絮凝沉淀触变效应。 2、超声波技术作为一种新的废水、微污染水源处理技术，在国内还鲜为人知，在国外，日本、美国已有了大量实验室的基础研究成果，
并有大规模进入水处理实际工程应用，被认为是一种有前途的水处理
技术，本司研究了大量国外、国内超声波技术在水处理方面的研究。 3、超声波是指频率高于15KHZ-10MHZ的声波，当一定强度的超声波通过废水媒体时，会产生一系列的物理、声化学效应。早在1929年就有超声波废水化学效应的报道。超声波环境保护领域的应用也发展较快，主要有超声波清洗、固液分离、超声波超临界氧化热解、有毒物消化降解和自由基氧化效应对污泥的降解处理等，其对有机物的处理与有机声化学是密切相关的，也是国外新近开展的研究课题，目前在制药废水已有一些应用成果，如超声波除酚和降解抗生素酶。 4、1995年樊工很早就与超声研究所-广州环保研究所，以及日本本多株式会社和日本千代田公司专家共同研究超声波水处理技术，还研究了超声波与膜生物反应器的协同作用新的废水处理技术，以及超声波对膜的清洗抗污技术研究；以前我国此方面的研究很少。 (2) 微电脑超声波在线膜清洗及膜节涌流防堵塞技术； (3) 高效中空纤维漂悬膜分离技术（微滤、超滤、纳滤）； 组合成一体的创新型膜生物反应高效污水处理专利技术：该技术适用于高难度、高浓度制药有机废水（如造纸废水、垃圾渗透液、印染废水、、乳化油污水、餐饮废水、制药化工、炼钢、油田、船舶行业）的处理，该技术能显著降低COD、BOD、NH3-N、总磷、色度、除臭等污染物指标，全部截留去除悬浮物（SS）、油类、细菌、病毒、芽胞等微生物。 实验共分两个阶段，微生物驯化阶段和CMBR运行阶段。实验按C：N：P为100：5：1比例人工配制模拟废水，初期用苯酚和葡萄糖混和溶液培养，在驯化微生物过程中，用苯酚逐渐取代葡萄糖直至成为单一碳源，之后苯酚浓度不断增加，直至达到2500 mg•L-1；
后期加入帘式膜，进行CMBR运行实验。 开始驯化的污泥呈黄褐色，颗粒细碎，镜检发现其主要微生物为太阳虫、漫游虫和钟虫等
，污泥浓度2200-4000mg/l； 培养中期， 废水中葡萄糖和苯酚按比例加入，钟虫和累枝虫
较多，污泥浓度8000～15000mg/l； 培养后期，废水中只加苯酚，
（苯酚浓度1000～2500mg•L-1），原生动物变得很少，
污泥浓度为15000～18000mg/l。 图为相同的MLSS=3500mg•L-1，pH=7.2，T=25oC，不同初始浓度下苯酚浓度与时间的关系图，从图中看出，酚初始浓度为550 mg•L-1时，经过8h时，酚初始浓度为855 mg•L-1时，经过12h，酚初始浓度为1500 mg•L-1时，苯酚经过26h，苯酚降解完全，降解率达到99%以上。 ①采用苯酚浓度递增方式培养驯化适应高浓度苯酚的微生物，前期加入适量葡萄糖辅助驯化，最后以苯酚作为唯一碳源，微生物培养效果良好； | 
