化工废水高浓度含盐废水的生物降解试验研究

化工废水高浓度含盐废水的生物降解试验研究

程鑫

大庆石化公司公用工程二部污水装置区

摘要：为研究化工园区中高含盐废水的处理工艺，以生物法处理为主要手段，通过生物污泥驯化、水质调控、营养盐调节，研究生物污泥法对高含盐废水的处理效果，结果表明，在高含盐废水中生物适应性较弱，难以维持高浓度污泥浓度，生物污泥对高含盐废水的COD去除率约为10%，氨氮去除率约为20%。

关键词：高含盐废水  生物污泥  化学需氧量  氨氮

一、前言

生物降解是一种环保友好的废水处理方法，通过利用微生物将有机废水中的有机物降解成无害物质。化工废水中通常含有大量的有机物和盐类物质，而高浓度含盐废水的生物降解需要针对特殊的微生物群体和适宜的环境条件进行研究。

在进行化工废水高浓度含盐废水的生物降解试验研究时，首先需要确定适宜的微生物种类。一些耐盐性较强的厌氧菌和嗜盐菌被证实在处理高盐度废水时表现出较高的降解效率。这些微生物可以适应高盐环境，具有较强的降解有机物的能力，在高盐度废水中能够有效地生长繁殖。

工业园区的废水处理常面临多种复杂的因素，废水来源具有复杂性，常见的化工园区废水含有油、有机物、悬浮物、酸碱性物质、盐分等。其中盐分对于微生物有较大的影响，湿式氧化化工工艺会产生高含盐的废水，含盐量高对于微生物有限制作用，对于传统生物活性污泥法的污水处理工艺，高含盐废水会对污水处理场造成微生物死亡的冲击，影响整体运行效果。本文通过实验研究高含盐废水处理中COD和氨氮的生物降解方法。

二、实验基地情况概况

本次实验选取湿式氧化废碱液和烟气脱硫废水作为污水源头，废水特点是含有高浓度盐分和高浓度氨氮，同时废水温度较高。电导率大于140000μS/cm，硫酸盐含量大于13000mg/L，COD浓度大于800mg/l，氨氮浓度大于300mg/l。实验基地模拟现场工业化污水处理设施的基本流程，包括pH中和、曝气、沉淀、营养盐投加、温度调节等。高含盐废水会引起微生物细胞内的渗透压变化，使得微生物细胞破裂而发生死亡，针对高含盐废水的生物处理措施，主要从生物选种方面进行，通过生物驯化和特殊菌种培养，形成有针对性的适应高含盐废水的生物种群，最终使得废水中COD和氨氮得以去除。

三、实验方案及装置

1. 实验流程

根据废水来源设置废水预处理段，废水曝气段，废水沉淀段，在进水段和出水段设置采样口，测定COD、氨氮，在曝气段对活性污泥采样进行镜检，判断微生物的存活情况。

2. 实验参数设定

实验流量为1L/h，预处理段通过投加硫酸对pH进行调节，保证废水pH值在6-9范围内，曝气段通入空气曝气，设置停留时间为8小时，沉淀阶段停留时间为1小时，控制COD与磷盐浓度比例为100:1。

3. 菌种驯化

前期使用传统工业废水处理场曝气池内的正常活性污泥进行菌种选择，投入菌种进行培养和驯化，选取优势菌种。同时，选取特定的适应高含盐的菌种进行驯化。将菌种筛选和特殊菌种培养同步进行。

四、实验数据

1. 污泥浓度

在实验前期污泥浓度呈现较低的水平1000mg/l，经过3到4天的适应性驯化，污泥浓度开始逐渐上升，并达到1200mg/l，后续调整营养盐、曝气量污泥浓度变化较少。测定污泥SVI值为30-40。镜检中观察到少量楯纤虫。

2. 悬浮物

实验进水悬浮物随上游水质变化出现不规律性变化，根据上游生产状况不同，可能出现清泥等情况引起进水悬浮物有波动。出水悬浮在实验开始阶段保持在15mg/l左右，随实验进行，出水悬浮物开始增大，逐渐由上升趋势。

3. COD

实验COD的去除率从实验开始均维持在10%左右，进水COD维持在较高水平，高于800mg/l，出水COD在700-800mg/l之间。

4、氨氮

实验中氨氮的去除率在实验开始前4天保持在15%左右，在第四天后上升到30%左右，氨氮去除率有上升趋势，但是随实验进行，逐渐平稳保持在35%左右。

五、结果分析与结论

1. 从污泥浓度的变化趋势可以看出活性污泥在高浓度含盐废水中的适应性较差，能适应高渗透压的微生物存活较少，通过特殊菌种培养的污泥仍不能保持较高的污泥浓度。通过SVI观察到污泥活性低，适应能力不高，对高浓度含盐废水难以形成优势菌种。同时从悬浮物变化也可以看出，部分污泥形成死泥随水流出。
2. COD的去除率为10%，可以看出微生物对COD的降解能力较低，结合高含盐特定菌种的特性，主要针对于水中大分子有机物的断链降解作用，对于完全降解的作用并不高。
3. 氨氮的去除率最高为30%，可以看出有硝化细菌起到作用，但是起到作用不高，只能说明有少量硝化细菌存活，同时也有曝气和pH调节的协同作用。
4. 通过以上实验数据分析，微生物活性污泥法处理高浓度含盐废水有局限性，对于微生物的高渗透压抗性要求较高，只有少量硝化细菌起到氨氮去除作用，高含盐废水在进入传统污水处理场前应进行脱盐的预处理，应通过结晶、蒸发等将盐分析出，提高废水的可生化性，实现废水分质处理，提高污水处理场效率。

在进行生物降解试验时，还需考虑到废水中的盐浓度、pH值、温度等环境因素。高浓度含盐废水中的盐类物质会对微生物的生长和代谢产生影响，因此需要对废水进行适当的稀释处理或者添加适量的调节剂以降低盐浓度，创造适宜的生物降解环境。

控制好废水的pH值和温度也是影响生物降解效率的重要因素。适宜的pH值和温度有利于微生物的生长繁殖和代谢活动，提高废水中有机物的降解效率。因此在生物降解试验中需要对这些环境因素进行严格的监测和控制。

化工废水高浓度含盐废水的生物降解需要综合考虑微生物选择、环境因素和操作条件等多方面因素。通过合理设计试验方案和严格控制试验过程，可以有效地提高高浓度含盐废水的生物降解效率，为环境保护和资源循环利用做出贡献。化工废水是造成环境污染的重要原因之一，其中高浓度含盐废水更是难以处理的一种废水类型。传统的废水处理方法往往昂贵且效果有限，而生物降解技术则成为一种环保、经济、高效的处理方式。通过对高浓度含盐废水的生物降解试验研究，可以为解决这一难题提供新的思路和方法。

在生物降解试验中，合理设计试验方案和严格控制试验过程是至关重要的。首先，需要选择适合生物降解的微生物菌种，并优化培养条件，提高其降解效率。其次，要控制好废水处理系统的pH、温度、氧气供应等环境因素，保证微生物的活性和生长速度。此外，还需要定期监测废水中盐分浓度、COD浓度等指标，评估生物降解效果。

通过生物降解处理高浓度含盐废水，可以将废水中的有机物质降解成无害的水和二氧化碳，减少对环境的污染。而且，生物降解还能起到一种资源循环利用的作用，将有机废水中的有用物质转化为有机肥料或其他产品。因此，生物降解技术在化工废水处理中具有巨大的潜力和市场前景。

在实际操作中，我们可以采用生物膜反应器、厌氧发酵罐等设备来进行高浓度含盐废水的生物降解试验。通过不断的优化试验方案和改进处理工艺，提高生物降解效率，降低成本，达到节能减排的目的。同时，还可以结合其他物理化学方法，如膜分离、气浮等技术，实现高效处理废水的目标。

总的来说，化工废水高浓度含盐废水的生物降解试验研究是一项具有重要意义的工作。通过不断探索和创新，我们可以找到更加有效的处理方法，保护环境，促进可持续发展。希望相关领域的研究人员和工程技术人员能够共同努力，为推动生物降解技术的发展做出更大的贡献。