涂料廢水的生物處理方法
生物處理法是利用微生物的代謝,將有毒、有害的有機物轉化為毒性較小的物質(zhì),成本上經(jīng)濟合理。然而,涂料廢水一般濃度高,并含有大量有毒的有機物,難以直接生物降解;因此目前國內(nèi)外大多采用物化法和生物法相結合的技術,即利用物化法先對水質(zhì)、水量充分勻化,以此降低對后續(xù)生物處理的沖擊負荷。
1 好氧生物處理法
1. 1 活性污泥法
美國福特公司是全球最大的汽車制造商,其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水包括去離子水、涂料廢水以及生活污水。處理過程中,先將涂料廢水和去離子水匯合并進行化學絮凝沉淀,然后經(jīng)上流式接觸沉降池沉降,再進入到曝氣池中。原高濃度涂料廢水中缺乏微生物生長所必需的氮和磷,將其與生活污水相混合,由生活污水提供所需的營養(yǎng)物質(zhì),同時根據(jù)實際需要添加一定量的特殊營養(yǎng)物質(zhì)進行調(diào)配,從而有助于刺激降解菌的生長,改善活性污泥處理系統(tǒng)的運行性能和提高其生物降解效率。混合后的污水經(jīng)過活性污泥池處理,最后經(jīng)二沉池沉淀。為達到三級過濾的效果,對從二沉池出來的廢水再經(jīng)過濾,最后進行水質(zhì)分析。經(jīng)4個月的實驗處理后,原涂料廢水的BOD由15 000 mg/L降至21 mg/L,總去除率達99. 3%。
王方圓等利用隔油—氣浮—循環(huán)式活性污泥法—過濾工藝處理涂料廢水,出水各項指標基本達到了設計要求, COD總去除率在98. 1%左右。針對涂料廢水中的水溶性溶劑通常難以物化分離,可以選擇混凝過濾作為預處理工藝,再流入處理效果好、自動化程度高的膜生物反應器中,經(jīng)活性污泥曝氣生化處理后, 出水的COD和SS均有較好的去除效果。 1. 2 生物膜法
生物膜法是使微生物群體附著于其他物體表面上呈膜狀,通過與廢水接觸得以凈化。目前,應用生物膜法處理涂料類廢水主要有以下幾種工藝:
(1) 生物轉盤
美國海軍每年用于脫漆產(chǎn)生的有害廢水超過 11億升,其中主要含二氯甲烷和苯酚;此外還有鏈烷烴、纖維素衍生物、石油磺酸鹽及萘。將此廢水和生活污水進行1 ∶1混合,分別采用活性污泥法和生物轉盤法進行比較實驗,結果表明,無論菌群處于懸浮生長還是吸附生長,均可有效地處理這類混合廢水。另外,活性污泥法改善營養(yǎng)環(huán)境(如向廢水中投加葡萄糖)可顯著提高處理系統(tǒng)中的菌群數(shù)量, 菌群數(shù)量比僅利用單一碳源時高出了2個數(shù)量級。而在生物轉盤系統(tǒng)中,細菌的數(shù)量在連續(xù)進水時要遠遠大于間歇進水,這可能歸結于兩個原因:一是間歇進水時,反應系統(tǒng)中有毒廢水的濃度要比連續(xù)進水時高;二是連續(xù)進水更有利于細菌的吸附。此外, 在對菌群的數(shù)量、種類及其生物降解有毒化合物的能力進行綜合分析后認為,假單胞菌和桿狀菌是降解此類廢水的優(yōu)勢菌種。
(2)生物接觸氧化法
重慶三峽油漆股份有限公司在處理綜合性涂料工業(yè)廢水時,經(jīng)一級處理后,應用生物接觸氧化的處理工藝,微生物掛膜馴化時間短,活性高,廢水中有機物降解速率快。湖南湘江涂料集團采用勻質(zhì)隔油—混凝—氣浮—生物接觸氧化的工藝處理綜合涂料廢水,出水達到國家一級排放標準。左紅影等研究顯示,在利用絮凝沉淀和氣浮法進行預處理,再經(jīng)二級生物接觸法后,處理出水經(jīng)活性炭及工業(yè)循環(huán)冷卻水處理器加以處理,最終達到工業(yè)循環(huán)冷卻水的設計規(guī)范要求。
(3)生物流化床
生物流化床以粒徑小于1 mm左右的顆粒材料作為載體,填充于曝氣容器內(nèi),廢水自下而上使載體流態(tài)化,載體表面覆蓋生物膜。武漢雙虎涂料股份有限公司將涂料生產(chǎn)廢水經(jīng)一級氣浮預處理后,再經(jīng)純氧生物流化床裝置處理, 效率高, 可達標排放。
目前,作者正在研究將移動床生物膜法(MB2 BR)和曝氣生物濾池法(BAF)串聯(lián),MBBR 具有很強的抗沖擊負荷能力, BAF具有集生物氧化和截留懸浮固體于一體的特點,將二者組成復合式生物膜法處理涂料廢水。經(jīng)一段時間的運行后,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處理效果好且運行穩(wěn)定,在單級反應器水力停留時間為5 h,平均進水COD濃度為800 mg/L時,其最終出水COD去除率達到93. 05%。
2 厭氧生物處理法
涂料廢水的有機物含量一般都很高,不宜直接采用好氧法處理,首先可采用厭氧生物處理。陳蓓在原有的氣浮池前增加了生化處理,第一級設為兼氧生化處理,在兼氧菌作用下使大分子有機物降解為小分子有機物,降低廢水CODCr值的同時,提高了廢水的BOD5 /CODCr值,從而有利于下一步好氧生化處理。
3 氧化塘
氧化塘是天然或人工修造的池塘,廢水在塘內(nèi)長時間停留,有機污染物通過水中微生物的代謝活動而得以降解、凈化的過程。
應用水生植物為主的生態(tài)塘工程凈化涂料廢水也是一種高效的生物處理技術。黃韻珠等在經(jīng)過物化預處理后的油漆廢水中栽培鳳眼蓮,由廢水提供鳳眼蓮生長發(fā)育過程中所需的水分和養(yǎng)料。實驗證明鳳眼蓮有頑強的生命力,具有很好的耐污性和吸收力,是優(yōu)良的抗污植物,其所在的生態(tài)系統(tǒng)以新陳代謝作用進行凈化廢水的綜合處理,取得了理想的效果。而且生態(tài)塘工程凈化涂料廢水的工藝流程比較簡便,對酸、醇、苯系物為主的工業(yè)廢水具有凈化的作用,其中對含酚廢水的凈化效果最佳。然而,由于氧化塘的處理效果受光線、溫度影響較大,一般夏天的處理效果好于冬天。
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