固定化微生物曝气生物滤池工艺在污水处理中的应用郝桂珍

ApplicationofIBAFProcessonWastewaterTreatmentHaoGuizhen1,WanShuxing21.HebeiInstituteofArchitectureandCivilEngineering,Zhangjiakou,China2.ChengdePetroleumCollege,Chengde,[e-mail],[e-mail]:IBAFprocesswasappliedtotreatseveralkindsofhighconcentrationorganicwastewater.There-searchdemonstratedthatthisprocesshaduniqueadvantagesinremovingCOD,ammonia,volatilephenol,chromaandSSandthisprocesswouldbethedominantprocessintreatingthiskindofwastewater.Keywords:IBAFprocess;highconcentrationorganicwastewater;ammonia固定化微生物-曝气生物滤池工艺在污水处理中的应用郝桂珍1，万树兴21.河北建筑工程学院，张家口，中国，0750242.承德石油高等专科学校，承德，中国，[e-mail],[e-mail]【摘要】采用固定化微生物-曝气生物滤池污水处理系统（IBAF工艺）对多种实际高浓度有机废水进行了实验研究。实验结果表明：该工艺在去除COD、氨氮、挥发酚、色度、SS方面具有独特的优势，将成为处理高浓度有机废水的主导工艺。【关键词】IBAF工艺；高浓度有机废水；氨氮1引言高浓度有机污水和高氨氮工业污水的传统生化处理，一般采用A/O或O/A生物脱氮工艺[1]，这种工艺将碳氧化和氨氮的硝化分开进行，存在水力停留时间长、有机负荷较低、污泥和硝化液须同时回流以及耐冲击与抗毒性能不强等不足[2]。固定化微生物技术处理含氮污水时，既可保持良好的COD去除率，又能得到NH4+-N去除率高于普通A/O工艺的较好结果。然而，由聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚乙二醇(PEG)等合成高分子水凝胶，或由海藻酸钠、琼脂等到天然高分子水凝胶做载体并以包埋法固定化的微生物用于实际污水生化处理工程时，由于受包埋网格的限制、以及天然或合成高分子凝胶材料的水溶性较大等原因，又呈现出稳定性、传质性及耐冲击性不佳的缺点，以致造成处理效率低、特别是较大分子量污染物的降解速率慢，出水SS含量高等问题。因此，固定化微生物技术处理高浓度有机污水和高氨氮工业污水、乃至处理各种工业及生活污水的发展甚为缓慢，大部分基本停留在实验研究阶段[3]，难以适应日益发展的环境保护要求．本文着眼于高浓度难降解有机污水、高氨氮工业污水的生化处理，采用固定化微生物-曝气生物滤池污水处理系统（IBAF工艺）对多种实际工业污水进行了实验研究，取得了非常满意的结果2IBAF污水处理工艺及其特点2.1IBAF污水处理工艺IBAF工艺全称为固定化微生物-曝气生物滤池（ImmobilizationBiologicalAerationFilter），是采用固定化微生物技术和现有污水处理技术相结合开发的一种新型高科技多学科污水处理工艺。IBAF工艺应用先进的固定化技术，采用线性大分子致孔法、悬浮聚合及其功能化反应，制备了含有反应性及亲水性酰胺基、羟基、胺基以及特大孔结构的MR-PAM/PVA载体。载体中引入大量的活性和强极性基团并通过固定化技术，将变异菌和酶制剂固定在大孔网状载体上，其创造性在于设计制备了具有反应性基团的载体，并在载体骨架与反应性基团之间引入“空间悬臂”，所得载体具有大孔结构，既显示了良好的载体结合固定化作用，又可对细菌起保护作用，赋予其良好的耐冲击性能，能高效处理高难度有机工业废水，特别是目3389InternationalConferenceonEngineeringandBusinessManagement(EBM2010)978-1-935068-05-1©2010SciRes.前传统生物法认为不可降解的污染物。微生物不易脱落，既提高了生物浓度，又避免了堵塞，可省去二沉池，简化工艺流程，易于控制。图1、2分别为载体和载体上固定微生物的扫描电镜照片。Figure1.SEMofthecarrier图1.载体的扫描电镜照片Figure2.SEMofthebiomassonthecarrier图2.载体上固定微生物的扫描电镜照片该工艺载体生物负载量最高可达18~60g/L，BOD5容积负荷最高可达28kgBOD5/m3·d，比表面积达3.5×106m2/m3，高效曝气系统对空气的利用率极高，可达35~60%，最大氨氮容积负荷为3.6kgNH4+-N/m3·d，处理后出水根据需要可达国家一级排放标准或中水标准。IBAF工艺具有高进水负荷下出水稳定的优点，可使装置容积大大减少，减少土地占用面积，降低工程造价。载体性能可维持生物的多样性，使好氧、厌氧、兼氧菌同时存在。该项技术适用于处理化工污水；炼油，油田污水；酿酒等食品行业污水；煤化工，焦化，洗炉污水；印染污水；造纸污水；皮革污水；含重金属离子的有机、无机废水；生物制药废水；肉类生产及加工废水；医院、宾馆、学校、社区等生活污水；高浓度氨氮污水；环境水（江河湖泊）体富营养化的治理。IBAF工艺流程如图3所示。Figure3.ProcessofIBAF图3.IBAF工艺流程2.2工艺主要技术特点（1）内部填装网状生物载体，生物负载量高，处理效率高，其池容量是普通曝气池的20%-50%，因而基建费用低，运行费用省；（2）采用酶制剂和变异菌的固定化技术，防止了微生物和酶的流失，并因固定化微生物的过滤作用，可省去二沉池；（3）可处理目前传统生物法不能降解的高浓度有机废水，对1000mg/L以下氨氮的废水的处理在世界上处于领先水平；（4）可消除污水处理厂生产的臭味，驱除池蝇，防止二次污染；（5）运行管理方便，设备可停可转，不影响处理效果。整个设备停止运转半年无须专人管理。恢复曝气一周后，处理效果即恢复正常；（6）剩余污泥量极少，曝气池污泥量是传统生物法的3~5%，可取消或减小污泥消化系统；（7）可对不达标的污水处理厂进行改造和扩容，提高其出水水质和处理量；（8）可与其他技术进行结合，形成组合污水处理系统；根据需要可构成固定床和流化床。3IBAF工艺在高浓度有机废水处理中的应用3.1IBAF工艺处理焦化废水的实验结果Table1.ExperimentresultingdataofIBAFappliedincokingwastewatertreatment表1.IBAF工艺处理焦化废水的实验结果挥发酚(mg·L-1)油(mg·L-1)COD(mg·L-1)NH4+-N(mg·L-1)色度进水1911263450451120出水0.3834.6892.60.28520去除率/%99.691.9697.399.966.7表1是IBAF工艺流程处理煤气厂焦化污水的运行结果．由表1可看出，系统处理出水优于《国家污水综合排放GB8978-1996》中的一级排放标准(COD≤100mg／L，NH4+-N≤15mg／L，挥发酚≤0．5mg／L，SS≤70mg／L，色度≤50倍，pH值；6~9)．IBAF系统处理煤气化污水效果明显，工艺运行稳定，从而显示出IBAF工艺在处理高浓度、难降解有机物和高进水出水3390InternationalConferenceonEngineeringandBusinessManagement(EBM2010)978-1-935068-05-1©2010SciRes.NH4+-N方面的独特优势。3.2IBAF工艺在炼油厂含硫废水处理中的应用Table2.ExperimentresultingdataofIBAFappliedinrefinerywastewatertreatment表2.IBAF工艺处理炼油厂含硫废水的实验结果硫(mg.L-1)挥发酚(mg.L-1)油(mg.L-1)COD(mg.L-1)NH4+-N(mg.L-1)进水400110.210973220230.6出水0.0240.35361.8112.60.235去除率(%)10099.794.3696.599.9表2是IBAF工艺在炼油厂含硫废水处理中的运行结果。系统处理出水优于一级排放标准。尤其是对于硫的去除，当进水浓度在400mg/L时，硫的去除率接近100%。因此，IBAF工艺在含硫废水的处理中具有独特的优势。3.3IBAF工艺在其它高浓度废水处理中的应用我们利用IBAF工艺在化工废水、造纸废水、酒精废水、啤酒废水、表面活性剂废水、生物制药废水等废水的处理中也取得了非常良好的实验结果。实验结果如下：Table3.ExperimentresultingdataofIBAFappliedinchemicalwastewatertreatment表3.IBAF工艺处理化工废水的实验结果COD(mg.L-1)NH4+-N(mg·LL-1)C6H5NO2(mg·L-1)C6H5NH2(mg·L-1)S2-(mg·L-1)进水168086.388.4226.528.3出水89.40.430.650.720.062去除率(%)94.799.599.399.799.8Table4.ExperimentresultingdataofIBAFappliedinpapermak-ingwastewatertreatment表4.IBAF工艺处理造纸废水的实验结果进水出水去除率(%)COD(mg.L-1)430028093.4Table5.ExperimentresultingdataofIBAFappliedinalcoholwastewatertreatment表5.IBAF工艺处理酒精废水的实验结果进水出水去除率(%)COD(mg.L-1)1051.621.996.8NH4+-N(mg·L-1)17.73.093.1SS(mg·L-1)1972288.8Table6.ExperimentresultingdataofIBAFappliedinbrewerywastewatertreatment表6.IBAF工艺处理啤酒废水的实验结果进水出水去除率(%)COD(mg·L-1)20506296.8SS(mg·L-1)60060904结论以固定化微生物为核心技术构成的曝气生物滤池(IBAF系统)具有微生物负载量大，反应速度快，处理效率高，出水稳定的特点。微生物负载量平均为32g/L，各污染物去除率高，处理出水优于《国家污水综合排放GB8978-1996》中的一级排放标准，完全满足污水资源化的要求。References(参考文献)[1]O’NeillC,HawkesFR,EstevesSRR,Anaerobicandaerobictreatmentofasimulatedtextileeffluent[J],JournalofChemicalTechnologyandBiotehology,1999,74(10):P993-999[2]LiYu,LiuJingsen,ApplicationandDevelopmentofImmobi-lizedMicrobialCellsTechnologyintheBiologicalDenitrifica-tionProcessofWastewater[J],ChineseJournalofEnviromentalScience,1995,16(6),P76-78(Ch).王磊，兰淑澄，微生物固定化技术在污水生物脱氮中的应用[J]，环境科学，1995，16(6)，P76-78.[3]ZhouDing,Wang