實驗室有害廢水的混凝強化生物處理試驗研究摘要:介紹了一一種新的難降降解廢水的處處理方法—混凝強化生生物處理技術(shù)術(shù)，將少量的的鐵鹽混凝劑劑加入生物曝曝氣池中，既既有混凝效果果，混凝過程程形成的沉淀淀顆粒能支持持微生物的生生長，同時又又能在其表面面生成生物活活性膜，使污污泥菌類有理理想的載體，從從而提高生物物處理的去除除效果。并從從混凝作用、生生物膜的形成成、鐵對微生生物的電子傳傳遞作用及催催化作用等方方面分析了混混凝強化生物物處理技術(shù)的的作用機理。該該技術(shù)所需投投加混凝劑的的量只有500mg/L，相相應(yīng)所產(chǎn)生的的污泥量也不不大。與常規(guī)規(guī)的生物處理理相比，具有有處理負荷高高、出水效果果明顯改善。本本方法可應(yīng)用用于難降解廢廢水處理中。關(guān)鍵詞：混凝強強化生物處理理混凝劑實驗室廢水難降解廢水水ResearcchonLaborratoryyWasteewaterrTreaatmenttbyImmproveedcoaagulattionaandbiiologiicalpprocesssAbstracct:Anewttreatmmentttechnoologyforrrefracctorywasteewaterrwaspreseentedinthhispaaper,whichhwascalleedImpproveddcoaggulatiionanndbioologiccalprrocesss(ICBBP).AAlitttlecooagulaantwaasfeddintootheaerattionbbasin,,coaggulatiingacctionoccurrredssubseqquentlly.Attthesametime,,thecoaguulateddpartticlecoulddadvaancetthegrrowthofmiicroorrganissmastheccore.Thebbiologgicalfilmcameintobeinggontthesuurfaceeofccoagullatedpartiicle,thustherremovaaleffficienncywaasinccreaseed.Thhemecchanissm,suuchassthecoaguulatinngacttion,thefformattionoofbioologiccalfiilm,ttheellectroonicttransfferacctionandccatalyysisoofiroonionnetc..,werreanaalyzeddintthisppaper..Thedosaggeofcoaguulantwasoonly550mg//L,anndtheesluddgewaasnottgreaat.Coompareedwitththeetradditionnalbiiologiicalttreatmmentpprocesss,thhetreeatmenntloaadofthisnewttreatmmentttechnoologywashhigherr,anddthewaterrquallityooftheeefflluentwasiimprovved.TThisnnewprrocessscoulldbeusedforootherrefraactoryywasttewateer.Keywordds:Immproveedcoaagulattionaandbiiologiicalpprocesss(ICCBP),Coaguulant,,LabboratooryWaastewaater,RefrractorryWasstewatter實驗室廢水一般般主要有有機機試劑等組成成，廢水有機機物含量較高高，生物降解解性差。隨著著科技的發(fā)展展，各種新物物質(zhì)在實驗室室中不斷產(chǎn)生生，實驗廢棄棄物的危害性性也日益增大大，迄今為此此對實驗室廢廢水處理的研研究文獻很少少[1-3]]，由于經(jīng)濟和和技術(shù)之類的的原因還沒有有形成完整而而有效的治理理對策。而國國內(nèi)科研單位位的污水處理理問題一直是是多年來困擾擾的難題。許許多實驗室對對廢棄物的處處理極其簡單單，一般只經(jīng)經(jīng)簡單的混凝凝處理，甚至至不加處理就就排入下水道道中。實驗室室廢水在排入入下水道后，盡盡管有害成份份被稀釋，其其濃度雖然較較低，但其總總量仍不可忽忽視，污染物物會在環(huán)境中中積累或被生生物富集，最最終會破壞環(huán)環(huán)境和危害人人體健康。實驗室有機廢水水的水質(zhì)分析析西南某研究院的的實驗室利用用有機溶劑從從植物中提取取藥物、進行行藥物的合成成工藝研究，以以及相應(yīng)的中中試研究。研研究院科研過過程中用到的的化學試劑以以有機溶劑為為主，如氯仿仿、二氯甲烷烷、酒精、甲甲醇、石油醚醚、乙酸乙脂脂、丙酮等，這這些有機溶劑劑多不進行化化學反應(yīng)，只只參與溶解、萃萃取分離等物物理過程操作作?？赡苓M入入廢水的中間間產(chǎn)品和最終終產(chǎn)品絕大部部分為植物成成份。所用的的萃取劑經(jīng)蒸蒸餾回收后有有少量殘液排排放。每天排排出實驗室、科科研中試廢水水為250噸,CODccr較高，在850~9950mg//L左右，尤其其是有一定的的生物毒性。處理工藝與方法法廢水處理工藝流流程本研究采用如圖圖1所示的試驗驗裝置進行實實驗，生化反反應(yīng)池有效容容積為77.4L，投放懸浮浮填料的比例例為70%。試驗裝置好好氧段采用穿穿孔管曝氣。無機混凝劑無機混凝劑貯水箱生物曝氣池池實驗廢水格柵貯水箱生物曝氣池池實驗廢水格柵二沉池出水混合池二沉池出水混合池污泥回流污泥回流排泥排泥圖1.廢水處理工藝流程圖1.廢水處理工藝流程試驗方法混凝試驗：無無機混凝劑加加入混合池，經(jīng)經(jīng)攪拌后進入入貯水箱。試驗期間，原水水經(jīng)混凝處理理進入貯水箱箱，貯水箱內(nèi)內(nèi)一直保持進進水、出水、溢溢流同時進行行狀態(tài)，起到到短時初沉池池的作用，而而后通過泵從從貯水箱提升升進入試驗裝裝置。曝氣池生物菌種種的培養(yǎng)和馴馴化：生化池池懸浮小球在在曝氣池內(nèi)保保持均勻分布布的旋流狀態(tài)態(tài)，廢水經(jīng)混混凝處理后進進入曝氣池。試驗用的菌種是以上海市曲陽污水廠的活性污泥接種，溫度控制在16~22℃，第一天悶曝，菌膠團初步形成；后循環(huán)曝氣，7天左右菌種已基本形成，實驗開始階段在好氧段后半部投放填料，這樣可以使硝化菌在懸浮載體上生長掛膜，約20d后，好氧區(qū)懸浮小球空心及葉瓣表面生長出灰黃色生物膜，厚度比較均勻、大約在0.5mm左右，系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，培養(yǎng)馴化結(jié)束。取污泥鏡檢，發(fā)現(xiàn)有大量鐘蟲、草履蟲及一些線蟲、腎形蟲等微生物。轉(zhuǎn)入正常運行實驗。由于試驗系統(tǒng)反應(yīng)池水深只有20cm，曝氣混合攪動較好，稍加曝氣可滿足好氧段DO的要求，控制D0在2.0~5.0mg/L之間。在實驗過程中，為了保證懸浮小球在暖氣池中呈旋流狀態(tài)，加大了曝氣量，導(dǎo)致好氧段DO水平相應(yīng)較高。結(jié)果與討論在眾多的水處理理方法中，由由于生物處理理較為經(jīng)濟，在在有機廢水處處理當中一直直具有極其重重要的地位。但但是，有些污污染物在進行行生物處理時時，因為含有有難生物降解解的有機物和和抑制或毒害害微生物生長長的物質(zhì)，或或者缺少微生生物所需的營營養(yǎng)物質(zhì)及環(huán)環(huán)境條件而不不能正常進行行。因此，需需要通過一系系列試驗來考考察這些廢水水生物處理的的可能性。由由于該實驗室室廢水懸浮物物少，含有一一定量的有機機溶劑，須尋尋找一種既效效果好，又簡簡單可行的優(yōu)優(yōu)化水處理方方法?；炷龔娀锾幪幚矸ㄔ搹U水有一定量量的難生物降降解的有機物物和抑制或毒毒害微生物生生長的物質(zhì)，所所以僅僅使用用活性污泥法法則所需曝氣氣時間很長，且且難以保證達達到出水排放放指標混凝沉沉淀法以其見見效快、應(yīng)用用范圍廣而受受到中外學術(shù)術(shù)界和環(huán)保行行業(yè)的高度重重視。但混凝凝法由于用量量大，費用高高，產(chǎn)生大量量的污泥，而而使其應(yīng)用受受到一定的限限制?；炷龔姀娀锾幚砝矸ㄊ窃谄胀ㄍɑ钚晕勰嘀兄屑尤霟o機鹽鹽如鐵等，形形成生物鐵絮絮凝體活性污污泥。將少量量的混凝劑加加入生物曝氣氣池中，既有有混凝效果，能能將污水中懸懸浮物、膠體體凝聚沉淀，同同時吸附大量量可溶性有機機污染物一起起沉淀，使污污水得到進一一步凈化?；旎炷^程形成成的沉淀顆粒粒能支持微生生物的生長，同同時又能在其其表面生成生生物活性膜，從從而提高生物物處理的去除除效果?；炷齽┑倪x擇鐵是微生物生長長的微量元素素，對活性污污泥菌類的存存活有益。選選擇投加硫酸酸亞鐵于生物物曝氣池中形形成生物鐵絮絮凝體活性污污泥。硫酸亞亞鐵作混凝劑劑，形成的絮絮凝體較重，形形成較快而且且穩(wěn)定，沉淀淀時間短?；炷齽┑倪x擇及及其投加量進行最佳投加量量試驗，見圖圖2。由圖2可見，生生物處理效果果隨著混凝劑劑投加量的增增加更好，但但混凝劑的投投加量太大不不僅使處理運運行費用增加加，而且污泥泥量大大增加加，使污泥處處置的負擔增增大了。為保保出水達標，本試驗選擇混凝劑硫酸亞鐵的投加量為50mg/L。曝氣池生運行條條件在活性污泥法處處理污水的生生化過程中需需要大量的溶溶解氧，因此此曝氣成為進進行生物處理理的核心環(huán)節(jié)節(jié)，它在供氧氧和排除部分分代謝產(chǎn)物及及使活性污泥泥懸浮與底質(zhì)質(zhì)充分接觸等等方面發(fā)揮重重要作用。溶溶氧濃度保持持在3~4mmg／L。圖3.為硫酸亞鐵鐵的投加量為為50mg//L時，曝氣時時間對有機物物去除效果的的影響。從圖圖中可看出混混凝強化生物物處理法曝氣氣時間在16小時后，COD值基本趨于于平穩(wěn)，20小時達穩(wěn)定定?？紤]到后后段還有氧化化塘，選擇曝曝氣時間為16小時。曝氣氣后，F(xiàn)e2+生成大量量的Fe(OHH)3絮狀物，這這些絮狀物具具有很強的混混凝和吸附作作用能使廢水水中微小的分分散顆粒及脫脫穩(wěn)膠體、有有機物絮凝沉沉淀，進一步步降低廢水的的CODcr值。常規(guī)生生物處理法所所需時間很長長。本試驗選選用混凝強化化生物處理法法，曝氣時間間為16小時，溶氧濃濃度保持在33~4mg／／L?；炷龔娀锾幪幚砼c活性污污泥處理法的的比較有機物的去除效效果比較許多污水是很難難降解的，需需要對廢水馴馴化。試驗以以城市污水廠廠的濃縮污泥泥對實驗室廢廢水進行馴化化（溫度23~27℃），將污泥泥分成兩等份份，污泥濃度度3000~~5000mmg/L，一一份以常規(guī)生生物處理法直直接曝氣處理理實驗室廢水水，另一份以以實驗室廢水水加硫酸亞鐵鐵50mg//L混合曝氣。曝曝氣池停留時時間為16小時，水中中溶解氧3~5mgg/L。一周后開開始測試處理理效果，見圖圖4。直接以常常規(guī)生物處理理法直接曝氣氣處理實驗室室廢水，出水水COD較高，出水水不能達標。而而混凝強化生生物處理法處處理效果好，曝曝氣16小時后，出出水較好?；钚晕勰嗟幕钚孕曰钚晕勰嘈誀顑?yōu)優(yōu)劣和生物相相活動程度是是提高污水處處理效果的關(guān)關(guān)鍵?；瘜W混混凝劑混入活活性污泥中，形形成化學污泥泥共存體。這這種污泥呈團團粒狀，有助助于改善污泥泥沉降的性能能，能生成密密實易沉的活活性污泥，即即使污泥負荷荷較高也不易易發(fā)生污泥膨膨脹、流失的的現(xiàn)象。由于于生成的活性性污泥密實易易沉，有利于于沉淀濃縮，從從而增大了曝曝氣池的污泥泥濃度，因此此可以相應(yīng)地地縮短曝氣時時間和縮小曝曝氣池容積。實驗過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)曝氣池中活活性污泥的活活性增強，傳傳統(tǒng)的生物氧氧化工藝菌膠膠團易受外部部環(huán)境的沖擊擊。但化學污污泥作為生物物氧化過程中中膠團形成的的良好載體或或母體，化學學污泥膠團的的介入使生物物氧化池中的的游離細菌有有了理想的載載體，混凝過過程形成的沉沉淀顆粒能支支持微生物的的生長，促使使了菌膠團的的形成（化學學污泥帶陽離離子，更容易易和細菌結(jié)合合），在鏡檢檢跟蹤中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)菌膠團明顯顯地增大、增增多，微生物物群體在處理理構(gòu)筑物內(nèi)高高度富集，且且活性極好，一改原來的活性污泥稀薄的現(xiàn)象，而且抗沖擊的能力大大的加強。實驗室廢水處理理效果按上述廢水處理理流程及工藝藝參數(shù)進行動動態(tài)模擬實驗驗，硫酸亞鐵鐵50mg//L，混凝池停停留時間10分鐘，生生物曝氣池停停留時間16小時，溶解解氧3~5mmg/L，污泥回流流比為100%，二沉池停停留時間取2小時。實驗驗出水結(jié)果如如下圖。出水水COD基本在100mgg/L以下。廢水回用與出路路研究院廢水回用用具有優(yōu)勢：：1、廢水回用用量在任何季季節(jié)基本上都都有保障；2、自然氧化化塘為廢水回回用在水量調(diào)調(diào)節(jié)方面創(chuàng)造造了條件；3、廢水成份份中盡管存在在著難降解的的有機物，但但極少存在植植物中累積的的重金屬及諸諸如多氯聯(lián)苯苯等有毒有害害有機物；4、林業(yè)木本本植物、觀賞賞草本植物的的灌溉對水質(zhì)質(zhì)的要求低得得多。混凝強化生物處處理法作用機機理分析混凝強化生物處處理法是在普普通活性污泥泥中加入無機機鹽如鐵等，形形成生物鐵絮絮凝體活性污污泥。其作用用從以下幾方方面考慮：混凝作用將少量的硫酸亞亞鐵混凝劑加加入生物曝氣氣池中，形成成生物鐵絮凝凝體活性污泥泥。硫酸亞鐵鐵作混凝劑，形形成的絮凝體體較重，形成成較快而且穩(wěn)穩(wěn)定，沉淀時時間短，有一一定的脫色能能力。適用于于堿度高、濁濁度大的廢水水。生物膜的形成混凝過程形成的的沉淀顆粒在在一定程度上上起著微生物物載體的作用用，能支持微微生物的生長長，同時又能能在其表面生生成生物活性性膜，增加處處理系統(tǒng)的生生物特有量，增增強對沖擊負負荷的適應(yīng)能能力，從而提提高生物處理理的去除效果果。鐵對微生物的作作用鐵是可以補充微微生物正常代代謝需要的痕痕量金屬元素素，是微生物物的礦物營養(yǎng)養(yǎng)，在細胞的的代謝過程中中發(fā)揮重要作作用。適量的的鐵在生物機機體氧轉(zhuǎn)運、細細胞生物氧化化、細菌致病病性、氧自由由基的控制、細胞中DNA復(fù)制及細胞繁殖等方面都有重要作用。可作為細胞的成分和酶活性的激活劑。因此鐵離子少量存在對生物反應(yīng)有促進作用。鐵作為金屬酶活活化劑在生物物處理中的許許多重要反應(yīng)應(yīng)起電子傳遞遞作用及催化化作用。鐵元元素能夠在鐵鐵還原菌氧化化有機質(zhì)時充充當電子轉(zhuǎn)移移的介質(zhì)[44-5]。一一些鐵還原菌菌能夠以Fee(Ⅲ)為唯一的電電子受體，將將有機污染物物氧化成二氧氧化碳[6--7]。能夠在Fe(Ⅲ)氧化物的異異化型還原中中發(fā)生降解的的有機物較多多，其中包括括發(fā)酵酸(如乙酸、乙乙醇、丙酸、丁丁酸、異丁酸酸、戊酸、異異戊酸、丙酮酮酸、丙酮、丁丁醇)、芳香族化化合物(如苯、甲苯苯、酚、甲酚酚、苯甲酸、苯苯胺等)和碳水化合合物等。在異異化型鐵還原原菌的作用下下，F(xiàn)e(Ⅲ)被還原為Fe（Ⅱ）。同時耦聯(lián)聯(lián)有機物的降降解，使有機機污染轉(zhuǎn)化為為CO2，而Fe（Ⅱ）遇氧后，又又可氧化生成成Fe(Ⅲ)。利用Fe（Ⅱ）與Fe(Ⅲ)之間的轉(zhuǎn)化化，可促進污污染物分解，部部分難降解有有機物發(fā)生反反應(yīng)，提高可可生化性能，見見下方程式。CO2CO2+H2O大分子有機物→小分子有機物Fe（Ⅱ）Fe(Ⅲ)→同時，水中的二二價鐵離子的的氧化產(chǎn)物三三氧化二鐵又又是化學催化化劑，其附著著在活性污泥泥上，能加快快生物處理的的硝化作用的的進行，具有有脫氮功能[[8]，同時時，削減CODcr量。事實上，由于微微生物種群結(jié)結(jié)構(gòu)、基質(zhì)分分布代謝活動動和生物化學學反應(yīng)的不均均勻性，以及及物質(zhì)傳遞的的變化等因素素的相互作用用，在活性污污泥菌膠團和和生物膜內(nèi)部部會存在多種種多樣的微環(huán)環(huán)境類型。即即使在好氧性性微環(huán)境占主主導(dǎo)地位的活活性污泥系統(tǒng)統(tǒng)中，也常常常同時存在少少量的微氧、缺缺氧、厭氧等等狀態(tài)的微環(huán)環(huán)境。在上述述鐵對微生物物的綜合作用用下，部分難難降解有機物物發(fā)生水解和和發(fā)酵，削減減CODcrr量，提高可可生化性能，從從而減輕了后后續(xù)構(gòu)筑物的的處理負荷。結(jié)論混凝強化生物處處理技術(shù)，通通過加入少量量的鐵鹽混凝凝劑加入生物物曝氣池中，既既有混凝效果果，有能提高高生物處理的的去除效果。進進水CODCr8677mg/L，出水基本本可達100左右。該方方法所需投加加混凝劑量不不大，處理后后產(chǎn)生的污泥泥量少，且污污泥的沉降性性能好。與常常規(guī)的生物處處理相比，具具有處理負荷荷高、出水效效果明顯改善善。本方法可可應(yīng)用于難降降解廢水處理理中，不僅去去除對微生物物有毒有害的的難降解物質(zhì)質(zhì)，難降解物物質(zhì)效果好，而而且經(jīng)預(yù)處理理后出水的生生化性大幅度度提高。參考文獻柯素云，諶敦倫倫.實驗室鉻與與鉛廢水的處處理研究[J].四川師范學學院學報（自自然科學版），1997，18（1）：58-61。孟建平，王聲東東，張丹，范瑾初初．醫(yī)藥研究實實驗室廢水處處理工程設(shè)計計[J]．給水水排水，2002，28（1）：62-644.龍泉，朱玉瑞，張張賢萱，周俊俊英，何友昭昭，陳懷亮，金金谷，淦五二二．我校實驗驗廢水水質(zhì)情情況調(diào)查和評評價方法研究究[J]．中國科學技技術(shù)大學學報報，1990