生物法处理工业废水的研究进展

吕伯宇，李思凡，商丽艳

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

工业废水是指在工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物等。我国的工业废水产量大，但是处理效果不佳，大量的废水不能得到有效处理[1]。近年来，随着生物技术的不断发展，生物法处理工业废水成为研究热点，生物法是利用生物的生命活动过程，降解废水中呈溶解态或胶体态的有机污染物的过程，主要方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧处理法等，此法具有高效、低能耗等特点，适合我国的处理工艺，笔者综述了生物法应用于含硫废水、造革废水、造纸废水、有机废水、印染废水的研究进展，并对不同的工业污水所采用的生物方法的应用特点作出评价，同时对今后的发展方向提出一些建议，希望为今后的相关研究提供参考。

1 生物法处理工业废水的应用

1.1 处理含硫废水

制药、冶金及油漆喷涂等工业生产过程中会排放大量的含硫废水，含硫废水的主要污染物有硫化氢、硫醇类物质等，毒性大并散发恶臭味道，对环境造成的污染极为严重，生物法以生物的生化特性对含硫污染物进行吸附和降解。 郭金姝[2]等人通过生物滤池法考察不同进气量下的硫化氢气体的去除效果，结果表明，在最适宜工况点条件下，300~900 mm是生物工作段的主要集中区域，生物滤池对硫化氢的去除效率可达到99%以上，经处理后的污水符合国家的排放标准。于非凡[3]等人以负荷、压降、温度等因素为研究对象分析了生物滴滤塔处理污水厂硫化氢的去除效果，结果表明，当气体停留时间超过15 s后，去除率较稳定，达到99%以上，温度超过 20 ℃即能完成对硫化氢的完全去除，此方法具有处理效率高、污染小、操作简单、运行费用低等特点。武鑫[4]等人用脱氮硫杆菌对浓度较高的硫氮废水进行了脱硫处理，结果表明，在脱硫氮杆菌最佳培养条件下，硫氮比为 5:3、硫离子的浓度为400 mg/L的条件下，接菌后，硫离子转化为硫酸盐或单质硫，且可回收的硫单质高达206.8 mg/L。生物法处理含硫废水的优点在于后期易于管理，运行费用低，但由于含硫废水毒性较大，会破坏生化系统，为了解除硫离子对微生物的抑制作用，寻找适宜的工艺应作为今后研究的重点。

1.2 处理造革废水

造革废水成分复杂，含有大量蛋白质分解产物、脂肪、硫化物、氯化物、三价铬盐及染料等，其特点是颜色深，悬浮物较多，有毒，属于不易处理的工业废水之一。陈伟峰[5]等人以铬鞣工段产生的废铬液经过加碱沉淀回收后的废液为研究对象，利用好氧接触氧化池进行试验，结果表明，COD的去除率为93.6%，SS（悬浮物）的去除率为96.3%，其中硫离子的浓度影响废水的处理效果。陈学群[6]等人采用曝气生物滤池法对某皮革有限公司污水处理工程二沉池出水进行深度处理，结果表明，碱性条件下，经 5∶1的气水比例曝气，水力停留时间等于或大于7 h时，COD去除率达到50%，氨氮的去除率达到80%，同时，若水的温度得到适当的提高，则 COD及氨氮的去除率也会适当提高。王庆[7]等人采用厌氧 MBBR-好氧 MBR组合工艺以某合成革有限公司的生化工艺出水为研究对象进行试验，结果表明，采用该工艺的出水 COD值达到国家的排放标准，出水氨氮也可稳定控制在7.46～13.82 mg/L 之间。生物好养接触法是处理造革废水的主要方法，具有适应性强、管理方便、效果显著等优点，但也存在一些问题，经生物好养接触法处理后的废水水质波动较大，预曝气调节池也会出现泡沫问题，所以不断的优化工艺条件将是今后重点研究的方向。

1.3 处理造纸废水

造纸废水主要来自造纸工业生产中的抄纸和制浆两个生产过程，含有大量的难挥发性有机酸、木质素等物质，其特点是污染物浓度高、可生化性差。张苗[8]等人考察混凝协同好氧生物膜技术对造纸废水的处理效果，结果表明，三种混凝剂（PAM（聚丙烯酰胺）、FeCl3和Al2(SO4)3）对废水中的CODcr和色度去除率影响各不相同，其中，FeCl3作为混凝剂协同好氧生物技术对废水中色度的去除效果最为显著，去除率达到69.30%，此外，在混凝剂PAM投加量为3 mg/L时，色度去除率达到47.64%，混凝协同好氧生物膜技术对造纸废水的处理效果要高于单一混凝沉淀法，且出水水质满足一级排放标准。吕志伟[9]等人采用 SBR（序批式间歇活性污泥法）工艺对取自某市造纸厂排放的黑液、白水、中段废水的混合液进行研究，结果表明，对于进水浓度为949 mg/L的废水，在pH范围为6.5~7.5，曝气6h后，COD去除率达到81.8%，出水水质达到国家规定的造纸行业废水排放标准。马春明[10]等人采用MBR（膜生物反应器）对南方某造纸厂的造纸废水进行了处理，处理结果显示，在污泥浓度(MLSS)9 000 mg/L、水力停留时间为22 h的条件下，MBR出水中的CODcr平均含量为66.4 mg/L、CODcr去除率高达94.6%。生物法处理造纸废水具有低成本、高效率、无二次污染等优点，但生物法主要用在造纸废水的二级处理中，不能成为处理造纸废水的单一方法，在造纸废水的一级处理中还需要用到化学法和物理法。

1.4 处理有机废水

工业、农业及生活用水会产生大量的有机废水，主要为有机污染物，其特点是成分复杂、污染物含量高。有机废水易造成水质富营养化，危害较大。目前，生物法处理有机废水以处理效率高、出水水质好等特点被广泛应用。高小霞[11]等人考察SBR法对由调和油与生粉的水溶液配制的模拟有机废水的处理效果，结果表明，随着曝气时间的延长，废水中有机物的去除率不断提高，在最佳条件下，即曝气3 h，沉淀1 h后，有机物的去除率为71.89%。此外，实验还表明，流入、反应、沉淀、排放、待机是 SBR反应曝气池的运行操作工序。陈红星[12]等人以光合细菌、乳酸菌和酵母菌为复合菌剂考察有机废水中污染物的降解效果，结果表明，废水经复合菌剂处理后，有益微生物的量大大增加，有害微生物得到抑制，在最佳条件下，废水中COD的去除率为 87.1%，总碳的降解率为70.5%，同时，复合菌剂处理有机废水后，还可获得浓度较高的有益菌群。熊欢伟[13]等人将生物转盘的盘片改为转筒状，然后加入多孔聚合物高分子载体，以有机废水为研究对象，考察COD和NH3-N的去除效果，结果表明，改良后的新型颗粒生物膜生物转盘处理有机废水效果显著，COD的平均去除率为85.2%，氨氮的平均去除率为 86.5%。孟东梅[14]以不同类型厌氧生物处理工艺在处理有机废水方面特点为研究对象，分别对不同的厌氧处理效果进行对比，EGSB（固体流态化技术）适合处理温度及浓度均较低的废水，结果表明，HUSB（水解酸化处理工艺）厌氧反应器适合处理未经脱氮的有机废水，且对原水质BOD有一定降解，同时又不影响脱碳源量。生物法能够有效的去除有机废水的污染物，但实验用水多为模拟有机废水，污染物较单一，没有考虑不同污染物之间的相互影响，因此，今后应将以实际的综合有机废水作为重点研究的对象。

1.5 处理印染废水

印染废水色度深，可生化性差，对环境造成严重污染，过滤、混凝是处理印染废水的传统方法，传统方法只是将液相转化为气相或固相，并未将污染物完全除去，因此，有关绿色环保高效的处理方法正在不断开发。邓航[15]等考察SBR法对活性染料废水的处理效果，同时研究了活性污泥在该系统中缺氧段、好氧段两个阶段的酶的活性。结果表明，废水中COD、色度与酯酶活性呈良好的相关性，SBR在好氧段为8 h，缺氧段为4 h时，废水中COD的去除率达到最高，为90%，色度去除率也高达85%。邱滔[16]等人将生物法与膜分离技术结合处理前印染废水，结果表明，利用MBR（膜生物反应器）处理印染废水效果显著，温度、溶解氧、污泥负荷等均是影响废水处理效果的因素，在最佳条件下，COD的去除率达到80%，SS的去除率接近100%，氨氮、色度等也有一定的去除效果，且出水水质较好，无异味。陈月华[17]等人用微生物絮凝剂（从活性污泥中分离提纯出来）对COD为1 200 mg/L、SS为250 mg/L的印染废水进行处理，结果表明，在40 ℃，pH=8，投加5 mL/L自制絮凝剂时，废水中COD去除率高于60%，可见，微生物絮凝剂为新型水处理剂处理印染废水效果显著，有着广阔的应用前景。生物法应用于印染废水中具有处理效果稳定，成本低等优点，但生物法对印染废水中的 COD去除效果并不十分理想，且所需时间较长，一般不能单独使用。

2 结 论

生物法处理工业废水效果显著，对污染物有较强、较快的适应性，废水中的有机污染物可得到有效的降解、转化，同时会产生有益的代谢物质[18]，本文对近年来采用生物法处理工业废水的研究进行了综述，主要有活性污泥法、生物接触氧化法、SBR法、曝气生物滤池法、复合菌剂处理法等，笔者建议今后需要围绕以下几个方面开展工作：（1）利用单一生物技术处理工业废水会出现工艺成本高、处理效果不佳等问题，今后可开发物化、生物联合技术，优化现有技术，以达到低成本、高效率处理工业废水的目的，同时使污染物达到排放标准。（2）不同菌剂对废水的处理效果不同，可加强处理药剂的研发，增强处理效果。（3）膜生物反应器已大规模的投入到工业废水的应用中，但存在着膜污染、寿命短等缺点，所以应针对以上缺点加强开发新型膜材料作为今后研究的对象，以提高工业废水的处理效率。随着人们对生物技术的不断开发，期待其在工业废水处理方面能有重大突破。

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