生物技術(shù)在難降解廢水及污泥處理中的應(yīng)用及展望
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中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員王興彪作了題為《生物技術(shù)在難降解廢水及污泥處理中的應(yīng)用及展望》的報(bào)告。
中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員王興彪作了題為《生物技術(shù)在難降解廢水及污泥處理中的應(yīng)用及展望》的報(bào)告。
以下文字為王興彪現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告的概要整理。
一、工業(yè)廢水處理市場(chǎng)前景廣闊
目前，我國(guó)造紙、化工、紡織、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)的污水排放比重很大，其中工業(yè)廢水是主要排放源，2015年，我國(guó)工業(yè)廢水排放量已占全國(guó)污水排放總量的32.4%。同時(shí)，很多工業(yè)廢水處理設(shè)施非正常運(yùn)行，無(wú)證排污、偷排和超標(biāo)排放情況十分嚴(yán)重。2012年陶氏發(fā)布的《中國(guó)渴求水資源》報(bào)告指出，中國(guó)工業(yè)水資源的重復(fù)利用率僅為25%。因此，排放量大、達(dá)標(biāo)率低、回用率低均是我國(guó)工業(yè)污水排放所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。
工業(yè)廢水成分復(fù)雜，以重金屬、油類及有毒物為主，對(duì)環(huán)境及人體危害大，單一的處理技術(shù)手段難以有效解決，工業(yè)廢水處理技術(shù)也亟需突破。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014-2015年我國(guó)工業(yè)廢水處理市場(chǎng)規(guī)模為1697億元，但目前我國(guó)工業(yè)污染治理設(shè)施的社會(huì)化運(yùn)營(yíng)比例僅有5%左右，因此工業(yè)廢水處理市場(chǎng)前景十分廣闊。
二、物化預(yù)處理+微生物強(qiáng)化處理工藝
現(xiàn)有難降解工業(yè)廢水處理技術(shù)包括化學(xué)法、物理法等，耐受沖擊力差、生化效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、二次污染和殘留嚴(yán)重且改造提升空間低。研究針對(duì)以上現(xiàn)有處理技術(shù)的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了物化預(yù)處理+微生物強(qiáng)化處理工業(yè)廢水技術(shù)路線，技術(shù)指標(biāo)：在1T中試及1000T規(guī)模菌劑試驗(yàn)中，鹽度適用范圍0-18%，COD去除率>90%，色度去除>99%，鹽度去除50%。同時(shí)降低基建投資70%，減少運(yùn)維40%以上。
物化預(yù)處理+微生物強(qiáng)化處理工藝包括以下幾項(xiàng)核心技術(shù)：
1.微生物多樣性與菌種庫(kù)建設(shè)
工藝通過(guò)篩選鑒定、菌種保藏、信息更新、菌種查找、菌種應(yīng)用的流程建立了微生物多樣性與菌種庫(kù)，目前已擁有的菌種類別和數(shù)量如下表。
2.功能菌群構(gòu)建及群落解析
該工藝主要對(duì)功能菌群的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行解析。解析結(jié)構(gòu)的手段包括高通量測(cè)序、群落基因芯片、克隆、DGGE等。解析功能的手段包括宏基因組測(cè)序、功能基因芯片、HPLC、NMR等。
3.嗜鹽菌篩選及高鹽堿性污染治理
嗜鹽菌篩選及高鹽堿性污染治理是針對(duì)嗜鹽菌生長(zhǎng)慢、降解能力弱的問(wèn)題而進(jìn)行開(kāi)發(fā)的突破嗜鹽菌擴(kuò)培的技術(shù)，技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速生化反應(yīng)以及快速掛膜。
4.高COD工業(yè)廢水預(yù)處理技術(shù)
工業(yè)廢水鹽度高、有機(jī)物組分復(fù)雜、難生化處理，基于此，研究開(kāi)發(fā)多種預(yù)處理技術(shù)以解決以上問(wèn)題，包括電滲析裝置、電滲析填料、選擇性離子膜、活性菌落掛膜等。
5.生物菌劑及微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)制劑
微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)制劑是微生物菌劑經(jīng)過(guò)發(fā)酵培養(yǎng)，其部分發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)水解，再與不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配比而成，用于強(qiáng)化污水生化處理的添加劑。其組成包含孢子化功能菌(主要成分)，發(fā)酵代謝產(chǎn)物、蛋白質(zhì)、生物酶、促生素等(促生成分)，氮、磷、其他微量元素(輔助成分)。微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)制劑可以增強(qiáng)細(xì)胞代謝強(qiáng)度，促進(jìn)增殖，提高對(duì)毒性污染物氧化分解能力，提高系統(tǒng)抗沖擊性和穩(wěn)定性。不需較大硬件投入使系統(tǒng)的處理水質(zhì)有明顯提高。
以上5項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使得物化預(yù)處理+微生物強(qiáng)化處理工藝與傳統(tǒng)處理技術(shù)相比較，在運(yùn)行成本、處理效率、管理難度等方面均有所改善，優(yōu)劣對(duì)比如下表所示。
三、技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
1.氰化物廢水(鹽度0.6%)
針對(duì)天津8.12劇毒含氰廢水，活性菌劑噸罐發(fā)酵24小時(shí)，按照菌濃1010個(gè)細(xì)胞/ml投入廢水處理現(xiàn)場(chǎng)。低濃度含氰廢水經(jīng)20小時(shí)處理，獲得93%的脫氰效率;高濃度事故廢水在經(jīng)過(guò)48h的處理，CN-降解率達(dá)98%。
2.顏料廢水(鹽度1%)
采用生化為主、物化為輔的組合工藝，在生物曝氣池中填料負(fù)載豐富的功能菌群，廢水COD降解率95.22%，處理時(shí)間3-4天后出水色度明顯降低。
廢水處理前后對(duì)比
3.超高COD化工廢水(鹽度5%)
通過(guò)理化參數(shù)檢測(cè)、有機(jī)物組成分析、菌群構(gòu)成分析等方法手段，全面解析某超高COD化工廢水處理工藝過(guò)程，揭示當(dāng)前工藝的不足，進(jìn)一步對(duì)工藝優(yōu)化提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)及指導(dǎo)。改善后的處理裝置采用預(yù)處理-生物接觸氧化技術(shù)對(duì)高鹽堿化工廢水(鹽度5%，COD 117512mg/L)進(jìn)行處理，廢水最終COD≤5000 mg/L。
改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)室中試連續(xù)反應(yīng)裝置
4.其他應(yīng)用
該技術(shù)可以處理含鹽廢水、印染廢水、化工廢水等幾十種高有機(jī)物、高毒、重污染廢水，目前已為天津、河北、河南、山東及浙江多家工業(yè)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。
四、難降解工業(yè)廢水處理展望
未來(lái)，難降解工業(yè)廢水處理應(yīng)著力解決以下問(wèn)題，以期得到更好的發(fā)展與進(jìn)步。
1.投菌量增加與成本控制
2.高鹽廢水與污泥懸浮、菌劑絮凝性能
3.高鹽抑制活性與營(yíng)養(yǎng)劑調(diào)整
4.污泥回流與污泥性能維持、保藏
5.上下游工藝集成/活性污泥活性補(bǔ)充與壓力緩沖
6.連續(xù)流加菌劑生產(chǎn)裝置研發(fā)應(yīng)用
7.工業(yè)廢水中物質(zhì)回收利用
原標(biāo)題:生物技術(shù)在難降解廢水及污泥處理中的應(yīng)用及展望
