A. 脱硫废水中有机污染物的处理
火电厂脱硫废水来源于湿法脱硫(FGD)工艺产生的废水,脱硫废水污染严重,排水温度在40℃~50℃之间,悬浮物、含盐量、重金属等杂质的含量极高。现有国内电厂脱硫废水的处理基本采用加药处理的物化方法,主要是针对其中的悬浮物以及重金属离子予以去除,处理出水执行标准有《污水综合排放标准》(GB 18466-2005)、《火电厂水质石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T 997-2006)。
在实际的运行过程中,因脱硫废水水质成分主要为第一类污染物和第二类污染物,在药剂的物化反应下,脱硫废水中的重金属离子和悬浮物、pH值等指标能达到排放要求,但废水中的有机污染物(COD等)指标因工艺流程未对其进行专门的处理设计,只是在药剂反应过程中随其他污染物排除一部分,其出水参数很不稳定,多数情况下无法达到排放标准,有机污染物难于去除,已成为众多电厂脱硫废水处理排放的一大难题,困扰了很多电厂。
目前,国内环保形势严峻,在节水和节能环保的大形势下,很多电厂顺应国家环保形势对脱硫废水处理提出了零排放处理回用的要求,因此,脱硫废水中的有机污染物COD指标的去除成为了脱硫废水处理必须克服的难题。本论文主要针对脱硫废水中有机污染物的去除进行分析,研究一种应用于脱硫废水有机污染物去除的处理
工艺。
2 脱硫废水的特性
电厂脱硫工艺产生的脱硫废水主要特征是呈现弱酸性,pH值5~6;主要特点是高悬浮物、高浊度、高黏度、高含盐量以及难降解有机物,并含有Hg、Pb、Ni、Hs、As、Cd、Cr等重金属离子和氟化物,有机污染物COD的含量一般为150~400mg/L,其中有机污染物来源于燃煤过程及脱硫过程脱硫剂的一些产物,具有难于降解、处理难度高的特点。基于脱硫废水的高含盐、有机物难降解等特性,并考虑处理过程中系统运行的稳定性,主要考虑采用最利于有机污染物处理的生物处理方法去除脱硫废水中的该指标。
3 生物处理方法
综合分析现有的生物处理方法,适用于脱硫废水特性的生物处理工艺主要有以下五种:
3.1 传统活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理技术,它采用人工曝气的手段使活性污泥均匀分散并悬浮于反应器中,与废水充分接触,并在有溶解氧的条件下对废水中所含的有机物进行微生物的合成和分解等代谢活动。而脱硫废水盐度对活性污泥法的影响较大,因此,对活性污泥进行驯化培养出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是处理高盐废水的重要前提。
3.2 厌氧处理系统
近几十年来,由于厌氧生物技术发展迅速,出现了一大批高效厌氧反应器,这些反应器中生物固体浓度很高、泥龄很长,处理能力大大的提高,在高浓度的废水中得以大量应用。高浓度的Na+或CL-会对厌氧生物产生抑制作用,但是厌氧或兼氧微生物对盐的适应性和其他离子产生的拮抗作用会减轻盐对微生物的毒害作用,因此厌氧法可应用于高含盐废水处理系统。
3.3 好氧颗粒污泥
好氧颗粒污泥技术是将生物自絮凝原理应用于好氧反应器,使好氧絮状污泥在一定工艺条件下实现好氧颗粒化。好氧颗粒污泥具有沉降性好、抗负荷冲击能力强、持留生物量高以及脱氮除磷效果好等优点,而且它还能集好氧、厌氧和兼氧微生物于一体,因此好氧颗粒污泥能够有效处理各种难降解的废水。
3.4 嗜盐菌
嗜盐菌作为一类新型的、极具应用前景的微生物资源,近年来受到人们的广泛关注,它们具有极为特殊的生理结构和代谢机制,同时还产生了许多具有特殊性质的生物活性物质,因此被广泛地应用于含盐量高的废水处理。
3.5 好氧-厌氧组合工艺
由于单独的好氧和厌氧工艺在处理废水时受到许多限制,单一的系统往往不能将有机污染物彻底去除,尤其是难降解的废水系统,因此为了更好地处理高盐脱硫废水,往往结合好氧以及厌氧的组合工艺,以达到更好的效果。
本文脱硫废水生物处理工艺将采用好氧-厌氧的组合工艺进行处理,针对废水中的悬浮物、重金属指标的处理不做论述,生物处理所处理的脱硫废水是经预处理系统去除此类指标后的废水。
4 好氧-厌氧的组合工艺处理技术
脱硫废水中的COD等有机污染物主要来自煤(主要成分为有机质)、石灰石以及脱硫反应生成物中的亚硝酸盐、亚硫酸盐等还原性物质,而BOD则主要是污水中的氮氧化物。经过预处理处理后,废水的pH值、悬浮物、重金属离子、氟化物等污染指标被去除,但废水中的COD、硫酸根等指标还未得到去除,需采用生物处理方法进一步处理。而硫酸根、氯根等盐的高含量对废水生化存在一定的抑制作用,使脱硫废水难于生化,因此为提高其可生化性,在生化处理过程,需投加成分均衡的营养物质保证生化处理微生物所需的各类营养指标,而在电厂,基本都有生活污水处理系统,其水量不大,多在5~15t/h之间,这股水进入脱硫废水系统可以很好地解决营养平衡问题,且可以提高水的回收量,将电厂生活区的生活污水引入脱硫废水系统进行综合处理,将同时实现两股水的节水目标,并保证了脱硫废水生物处理的基本营养条件。 脱硫废水生物处理系统采用厌氧+好氧的组合处理工艺,厌氧采用EGSB厌氧系统,而好氧则采用BAF曝气生物滤池好氧系统。EGSB厌氧系统通过培养SRB厌氧细菌病通过其代谢作用去除废水中的SO42-、残余重金属离子及部分COD等,而通过BAF曝气生物滤池的生化作用将COD、氮等进行硝化处理,达到处理要求,经该系统处理后,废水可进入后续除盐或其他指标处理系统,进一步处理而获得高品质回用水,脱硫废水生物处理流程图如图1所示:
EGSB厌氧系统适用于低浓度有机污染物处理系统,运行过程培养适于脱硫废水环境的SRB厌氧细菌来处理污染物,SRB厌氧细菌是一类能通过异化作用进行硫酸盐还原的一类细菌,这种厌氧细菌虽然生长缓慢,但具有极强的生存能力且分布很广泛,SRB厌氧细菌已经成功地应用在了与脱硫废水极类似的多种水处理系统中,它的代谢利用硫酸根作为最终的电子受体,将有机污染物作为细胞合成的碳源和电子供体,同时将硫酸根还原为硫化物,使废水中的硫酸盐得以去除。而产生的溶解态的S2-则与废水中残余的重金属离子反应形成金属硫化物沉淀,可进一步去除重金属离子,此外SRB厌氧细菌在代谢过程中分解有机硫以二氧化碳气体的形式
排出。
经过厌氧反应后,废水中的一些重大生化抑制指标得以去除,废水的可生化性提高,因此,废水进入好氧生物系统进行进一步处理,好氧生物反应系统采用BAF曝气生物滤池处理系统,并接种引入主体处理微生物:嗜盐菌,适应脱硫废水的高含盐环境,曝气生物滤池是固定化生物反应器的一种,近年来被广泛应用于各类高含盐废水的处理。曝气生物滤池能够通过固定化保护微生物,降低其在极端环境中所受的伤害,提高系统对有毒有害物质及环境冲击负荷的耐受力,使系统保持较高的稳定性。研究表明,曝气生物滤池在高含盐环境中能保持较高的有机物去除率。
因脱硫废水中的盐分含量过高,会对微生物的活动带来一定的难度,而曝气生物滤池接种培养的核心处理载体,嗜盐菌是专门在高盐环境下生长的细菌,由于嗜盐菌在高盐环境下能够在细胞内聚集钾离子和小分子极性物质,调节细胞渗透压,维持细胞内外渗透压的平衡,帮助从高盐环境获取微生物活动所需的水,并且这些极性分子可以迅速合成和失去,快速适应外界的环境变化。嗜盐菌的蛋白质中含有过量的酸性氨基酸和非极性的残余物,过量的酸性物质需要阳离子平衡附近的负电荷,所以嗜盐酶只有在高盐环境下才能保持活性。基于嗜盐菌的反应机理,废水中的有机污染物得以去除。
经试验研究,在模拟脱硫废水水质情况下,通过盐度的不断提高和变化,曝气生物滤池的有机污染物去除率绘制成曲线,盐度和COD的去除效果关系如图2所示:
从图2中可看出,在脱硫废水含盐所属的10000~24000mg/L的范围内,COD的去除率可稳定维持在94%~96%之间,在这个脱硫废水的盐度范围内,嗜盐菌能维持其生理代谢的良好活性,对废水中的有机污染物有较强的降解能力。
经曝气生物滤池处理后,废水中的有机污染物等指标得以去除,脱硫废水可进入下一阶段处理流程。
5 结语
脱硫废水中有机污染物的处理是国内外各大火力发电厂普遍面临的难题,要实现脱硫废水系统节水回用,必须对脱硫废水中的有机污染物进行处理,才能进行后续的膜处理或离子交换系统的除盐处理,脱硫废水中有机污染物处理技术的研究成功将成为克服脱硫废水节水回用难点的一个突破,也将成为脱硫废水实现零排放生物指标处理工艺的一种可靠选择。
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B. 高浓度有机废水的厌氧处理工艺有哪些请各位大虾指点啊...
高浓度还要厌氧的话,最普及的是UASB,目前从UASB发展起来的IC与EGSB也不错,比UASB可以处理更高负荷的废水,更抗冲击负荷。UASB比较简单也比较普及,所以作的最多,IC与EGSB相对技术含量更高,不是国内哪个公司都能做的出来的,很多都是山寨的,形似而已
C. 啤酒厂淡季污水处理厂运行经验,和注意点。工艺是EGSB+接触氧化。请有过运行经验的业内人士赐教,谢谢
如果进水量太小,厌氧系统是可以停的。停几个月的厌氧恢复也很快,基本不内影响。
接触氧容化足以处理少量的水的COD。如果不给接触氧化进水,膜会内源代谢最后全没了。另外要保证达标排放,只能是好氧处理出水。
如果水量的负荷,好氧都吃不饱,可以每天少开几个小时风机。
白天峰值的水,你应该匀到晚上进,微生物就怕水量变化较大的冲击。
停产两三天,可以减少曝气量。
D. 哪种菌具有在黑暗好氧或光照厌氧条件下降解高浓度有机废水的能力
厌氧消化[1]是指在无分子氧参与的条件下,通过多种微生物的协同作用,把有机物最终分解为甲烷(CH4)和CO2等产物的过程。在厌氧消化过程中,碳水化合物的复杂形式纤维素和淀粉在各类酶的作用下,逐步水解为葡萄糖,而后经EMP途径,首先转化为丙酮酸,然后丙酮酸作为受氢体,产生各种酸、醇和酮等;蛋白质则逐步水解为氨基酸,氨基酸可通过Strickland反应或加氢还原等途径脱氨,分解成氨和另一种不含氨的有机物;而脂肪首先被分解为脂肪酸、甘油和磷酸,然后脂肪酸在产氢产乙酸菌的作用下遵循β氧化机理分解,同时前两者分解的中间产物也被产氢产乙酸菌群利用而生成乙酸、氢和CO2。产甲烷菌群有两类,一类是利用乙酸生成甲烷,另一类则是由氢CO2形成甲烷,在反应器正常情况下,两者分别占甲烷生成总量的70%和30%。在产生甲烷过程的同时,还存在一个同型产乙酸的过程,即少数产乙酸菌能使用氢作为电子供体CO2等还原为乙酸,这可能是利用乙酸生成甲烷的量更大的原因之一。近年来,人们在研究厌氧处理工艺时又提出通过工艺条件控制,把整个厌氧消化过程分成两步,即水解和酸化过程、产乙酸和甲烷过程分别在不同反应器中完成,以尽量提高整体系统的效率。
2.高浓度难降解有机污染物的危害
2.1 急性中毒
这类废水排入水体后,立刻会对人、动物及微生物造成明显的致毒作用,如由于农药厂、化工排放的废水含有毒性物质造成整个水域人畜中毒、鱼类及其水生动物死亡。
2.2 慢性中毒
难降解有机污染物能使人产生慢性中毒,指生物体与浓度较低的某些毒性污染物长期接触,使体内此类有机物的浓度蓄积到某一阀值,才能显示出其毒性。其毒性有以下几方面的作用:干扰机体的代谢功能,影响机体免疫功能,对细胞组织结构的损伤作用,对机体酶体系的干扰,抑制机体对氧的吸收、运输和利用,以及直接的物理性刺激和化学性损伤作用。
2.3 潜在毒性
某些人工合成的有机物不具有明显的毒性,但可能导致长远的遗传影响。它们能对各种人体细胞产生不可逆的“突变”作用,对生物体细胞产生不可逆的改变,诱发致癌、致畸、致突变效应,对人类产生严重的危害。
2.4 危害生态环境
难降解有机污染物对生态环境的影响也是多种多样的,其主要特征就是有机污染物在环境中长期滞留、不易自然降解。以难降解的多氯联苯类有机物为例,多氯联苯类化合物常被用作增塑剂、润滑剂。由于它易溶于有机溶剂及脂肪内,一般难以被微生物所降解,因此它们被发现广泛地残留在水、土壤和大气环境中,特别容易在生物体的脂肪内大量富集,而且其影响是长期的。
3.厌氧工艺的优点
厌氧消化的机理应用于废水处理[2],在应用范围、占地、生态与能源等反面都具有显著的特点。相对于好氧工艺的应用历史,厌氧工艺的大规模工程应用相对短暂,但其诸多优越性是人们越来越多地向它投入更多关注的目光。第一,厌氧工艺在处理废水的同时能够产生沼气,通过沼气的利用实现资源和能源的有效回收,推动生态的良性循环。第二,厌氧废水处理工艺是非常经济的技术,在废水处理的直接成本方面,一般情况下厌氧工艺要比好氧工艺便宜得多,特别是对高浓度(COD>3000mg/L)废水更为显著,主要原因在于动力的大量节省、营养物添加费用和污泥脱水费用的减少,即使不计沼气作为能源所带来的效益,厌氧工艺也能比好氧工艺节约一半以上的成本。第三,厌氧工艺设备负荷高,占地少,投资省。一般情况下,厌氧反应器的容积负荷要比好氧法高得多,特别是新型高速厌氧反应器更是如此,因此其反应器体积小、占地少、相应投资少,这一优点对于人口密集、地价昂贵的地区非常重要。
4.厌氧处理技术的发展
两相厌氧处理技术 近年来,随着人们对两相厌氧工艺的深入研究,发现相分离不仅没有破坏厌氧发酵各类菌群的协同作用,而且可以实现对两相菌群的最优参数控制,提高产酸发酵的相对收率,使产甲烷的处理能力也得到相对提高。整个两相系统的处理能力、抗冲击负荷的能力和运行的稳定性得以大幅度提高。尤其对于高悬浮有机固体废水处理,采用两相工艺更有优势,一般采用絮凝污泥的水解反应器将悬浮有机物截留,并部分转化为溶解性有机物,重新进入到液相而在随后的产甲烷相反应器中得到充分消化,使废水得到良好的处理效果。研究发现采用上流式水解池反应器,可以在短的停留时间和相对高的水力负荷下获得高的悬浮物去除率,有效地改善和提高了原废水的可生化性和溶解性,虽然溶解性和总的COD的去除率相对较低,但它的水解酸化作用,对于后续工艺是非常有利的。研究表明,将高效去除溶解性COD的EGSB作为HUSB的后续产甲烷反应器,可以使两个反应器相得益彰。
5.结语
难降解有机废水不易被微生物所降解,排放到水体等自然环境中也不易通过天然的自净作用而逐渐减少其含量。这些有机物会在水体、土壤等自然介质中不断累积,打破生态系统原有的平衡,给人类赖以生存的环境造成巨大的威胁。因此,必须对其进行降解处理[3]。虽然近几年高浓度难降解有机污染物处理技术得到发展和完善,但是仍然存在一些问题,这就需要研究人员们的不懈努力,为我们创造一个良好的生存环境。