高浓度难降解有机废水生物强化处理技术研究进展

文/王昌勇

引言

随着国家工业化进程的不断加快，工业废水的处理问题日益突出，各行各业产生的废水种类越来越繁杂，特别是一些难生物降解的高浓度废水，给水处理行业提出了新的挑战。本文分析了较为常见的印染废水和造纸废水特性，并对其近年来生物强化处理技术的研究进展做了介绍。

印染废水的生物强化处理

印染废水主要是加工棉、麻、化学纤维制品及其纺织产品的印染厂排出的废水。纺织印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、pH高、水质波动大等特点，废水中含有大量染料、浆料、油剂、助剂、纤维杂质、砂类物质、无机盐类等，属高浓度难降解的有机工业废水之一。

目前，国内外印染废水处理技术发展较快，主要有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法，技术最为成熟、应用最广泛、价格较为低廉的方法仍然是生物处理法。生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法既能降解大量的有机污染物质，又能去除部分色素，还可以调节pH值，运行管理费用低，被广泛采用。但活性污泥法具有对COD降解不完全、去除色度有限、运行易受环境影响、易发生污泥膨胀等不足，近年来，生物强化技术的研究在一定程度上弥补了这些缺陷。

徐文东等研究处理毛纺厂染料废水时，从驯化后的活性污泥中分离到1株嗜热鞘氨醇杆菌（sphingobacterium thalpopilum），该菌株对派拉丁蓝（RRN）的脱色率较高，5d内可以达到34%，比驯化污泥的脱色率有很大提高。曾丽璇等研究了利用优势菌属处理印染废水脱色机理，在水解池内投入具有较好脱色效果的分属于假单胞菌属、气单胞菌属、红螺菌属的特定菌群，实验显示系统脱色率稳定在90%以上。

魏民乐等从印染废水生物处理系统分离出了几种纯菌并用于处理印染废水，取得了较好的效果，在厌氧条件下对16种偶氮染料、蒽醌染料脱色处理时脱色率可达80%以上；对实际生产废水脱色率也在80%以上。

造纸废水的生物强化处理研究

造纸企业在生产过程中对稻草、麦秸、木材、芦苇等进行高温蒸煮分理出纤维素，排出大量深褐色乃至黑色的废水，俗称“黑液”，黑液中含有大量木质素、纤维素以及挥发性有机酸等，臭味强，污染性非常大。近年来在造纸废水生物强化处理方面的研究进展颇大，大致有以下几种方向。

直接投加纯种菌属处理制浆造纸废水

生物强化技术应用最为普遍的方式是直接向生物处理系统中投加对目标污染物具有特效降解能力的纯种菌属。Leontievsky A A等培养了14d的白腐真菌，结果显示能够降解43.9%的木质素。张甲耀等从黑液和含木质素的碱性土壤中筛选出一株能优先降解木质素的嗜碱木质素降解菌，在碱性液体培养条件下（pH=10.5）以及复合碳源共代谢最佳综合条件下培养10d，木质素的降解率达到49.84%。

投加混和优势菌处理制浆造纸废水

造纸废水具有生物毒性的主要原因是其中含有的树脂酸。Zhongtang通过投加树脂酸降解菌生物强化处理造纸厂废水中的树脂酸，去除效率明显提高，这些微生物对树脂酸有较好的去除率，但不能去除TOC。温桂照等从SBR系统活性污泥中选育得到优势菌属，经基因组合选取假单胞菌和诺卡式菌的组合菌，二者具有高效降解芳香族化合物的能力，将它们应用于降解造纸漂白废水的氯代芳香族化合物试验。结果表明，在96h内，废水中检出的36种芳香族化合物绝大部分得到了有效降解，且混合菌的降解能力要优于白腐菌。

另外，于鹏、宋健等研究了以高校菌活性炭装置对某造纸集团污水厂出水进行深度处理的中试试验，试验结果表明，在平均进水CODcr149.99mg／L、色度34.30倍时，CODcr、色度去除率均达到50%以上。经170d运行，证明生物活性炭工艺在造纸废水深度处理中能达到较好的处理效果。

生物强化技术仍然存在的问题

生物强化技术在处理高浓度难降解工业废水时已十分广泛，在生物处理中显示出了巨大的优越性，主要体现在：提高对目标污染物的去除效率，提高出水水质；增强污泥活性，改善污泥性能，实现污泥减量；提高了系统抗负荷冲击的能力；与其他物化处理技术相结合，提高运行效率。

当然，生物强化处理技术在现实中的应用仍存在一定的问题，这些问题的原因主要如下：生物强化技术对系统中低浓度污染物质处理效果有限。投加的菌属受系统环境因子及其它微生物的竞争影响，难以成长为优势均属。投加菌属优先利用其他易于利用的底物，对目标降解物作用缓慢。菌体流失或投入菌属数量不足，无法达到优势地位。

结语

目前，生物强化技术在高浓度废水处理中的应用范围逐渐扩大，普遍应用于各行各业的有机废水处理，一些技术已经取得了专利并在实践中得到很好的应用效果。高浓度废水由于其污染物成分的复杂性和多变性，生物强化处理技术多与一些物理化学方法联用，比如混凝技术、投加某种化学药剂等，在处理特定的有机废水中可以取得更好的效果。