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LEVAPOR生物膜工藝處理含難降解和有毒物質的工業污水

             來源:桂林德態環??萍加邢薰?/span> 閱讀:1835 更新時間:2020-04-29 10:00

難降解污染物質在污水處理過程中對廣大工程技術人員提出了很大的挑戰,其形成原因非常復雜,可總結為以下幾點:

1.污染物的化學結構,其結構越復雜,溶解度越低,阻礙微生物菌群,因此對降解過程有拮抗作用。

2.污水的成分,污染物的濃度和質量對污泥的活性組成有很大的影響,而鹽度的增加也減少了活性污泥的營養攝入。

3.菌群,其對污染物質的降解非常重要,必須在反應池中存在。

4.微觀環境, 如PH值,溫度,氧化還原電位等對生物菌群的活性也有影響。

但是通過現代生物技術的應用中這些污染物也能被非常有效地降解,在實際運用中以下因素應充分考慮到:

1.存在一定量的特殊活性的微生物

2.有效和穩定的生物降解所需要的微觀環境,其參數可通過實驗確定,一般來說生物降解可在好氧、缺氧和厭氧的環境下進行。

3.生物反應池

4.對相關生物菌群的容納和保護,防止其的流失。有些微生物菌群的繁殖速度慢,容易被污水帶出反應器,從而導致生化反應過程不穩定

LEVAPOR生物膜工藝

通過將微生物菌群固定在有吸附能力和孔隙的LEVAPOR®懸浮填料上,一些特殊生物菌群在反應池中的容納和保護難題就迎刃而解,在懸浮填料上形成的高效生物膜能有效拮抗抑制劑并使生化降解穩定進行。其作用的有效性已通過大量基于好氧,缺氧或厭氧環境的工程實例得到證明。

橫截面      LEVAPOR®懸浮填料    厭氧細菌在其表面繁殖

圖為 LEVAPOR®懸浮填料的高吸附率和孔隙度,其對含難降解物質的污水的處理基于以下機理:

1.有毒抑制物質被吸附在懸浮填料表面,從而其對液相的抑制作用顯著降低

2.微生物菌群能在生物膜上更快地繁殖生長,從而

- 在生物膜上的菌群對毒性物質的抵抗力顯著增強

- 對吸附在懸浮填料上的污染物有極佳的降解效果

- 對污水的處理效果更佳

- LEVAPOR®懸浮填料的生物再生能力強

好氧環境中的生物降解

在好氧環境下對高濃度的毒性2-氯苯胺(2-CA)的生物降解做了研究,其濃度為1000 mg/l, 相當于7.8 mM。

在一個反應池中懸浮的微生物被2-氯苯胺抑制。而在投入LEVAPOR®懸浮填料的另一個反應池中,2-氯苯胺被吸附到填料表面,其在污水中的濃度2個小時內降低到3.2 mM。通過研究證明10天內包括附著在懸浮填料上的部分所有2-氯苯胺被完全降解,以釋放的氯離子的濃度來表示,結果見下圖。 

1000 mg/l 2-氯苯胺(2-CA)通過活性污泥法和LEVAPOR的
生物膜法的生物降解對比試驗

類似的結果也在被高濃度氯酚(三氯酚,四氯酚,五氯酚)污染的地下水的處理中得到證明。當氯酚在LEVAPOR生物膜反應器中被完全降解時,其在懸浮污泥中的降解率卻相當低,具體的對比見以下圖表。

高濃度氯酚在好氧環境中在LEVAPOR生物膜反應器活性污泥法反應池中的生物降解對比結果

厭氧環境中的生物降解

在好氧環境中因為會產生一些有毒的中間體,因此用傳統的活性污泥法在好氧環境下處理一些復雜的有機污水,結果差強人意。對紙漿廠的漂白廢水,其中有含氯的有毒污染物,如果在好氧環境下COD的去除率只有35-40%。相反如果在如果在厭氧環境下使用LEVAPOR®懸浮填料,COD的去除率能達到65-70%,難降解物質的轉化率能達到45-60%。剩余的COD能在后一階段的好氧環境下繼續加以去除。

紙漿廠漂白污水在不同填料上的厭氧處理
1. LEVAPOR®,2.活性碳,3. 聚氨酯泡沫體,4. 懸浮污泥

類似的結果也能在處理其他難降解物質中得到證實。例如對2-氯苯甲酸(2-CBA)的生物降解做了研究,當使用沒有改性過的聚氨酯泡沫和燒結玻璃時,降解率比較低,當把LEVAPOR®懸浮填料放入厭氧反應池中,幾天以后就開始明顯產生甲烷氣體,18-20天后整個生物降解過程結束。


厭氧環境中不同的填料對2-氯苯甲酸的降解效果的研究

LEVAPOR®懸浮填料處理工業廢水所采用的工藝類型

在大多數情況下使用流化床反應器或稱移動床生物膜反應器(MBBR),其作為主反應器。在反應池中投加12 -15 % 體積比的 LEVAPOR® 懸浮填料。因為懸浮填料的密度很小,已建設施的曝氧裝置足以使填料在反應池中充分流化起來,因此對已建設施的改擴建異常方便。在底部曝氣的反應池中只需安裝充足的濾網或格柵就能防止填料的流失。

在流化床反應器中的LEVAPOR® 懸浮填料

 

流化床反應器的基本流程


生物濾床可作為后處理反應池。在生物濾床中含有60-70%體積比的

LEVAPOR® 懸浮填料,可采用向上流或向下流的方式。該工藝尤其適合于已做過生化預處理的污水的深度處理,廢水的污染物和懸浮顆粒的濃度比較低。因為其濃度低,所以水力停留時間短,這就意味著反應池的容積較小。如果注入合適的生物菌種后該工藝特別適合于去除微量的污染物質。以下表格顯示了使用生物濾床工藝的污染物去除率。

生物濾床反應器的基本流程圖

 

 
進水
出水
LEVAPOR-生物濾池
出水-LVP
去除率
mg/l
mg/l
mg/l
%
指標
市政污水項目
COD (mg/L)
215- 480
42 - 65
17- 32
50 - 60
氨氮 (mg/L)
43- 56
14- 32
0.5-7.0
78 - 96
0.19
0.17
0.01
94
0.16
0.03
0.02
33
熒蒽
0.14
0.02
0.01
50
多環芳烴
0.92
0.34
0.05
85
 
化工廠污水項目-1
TOC  (mg/L)
460- 540
40-95
20- 60
37 - 60
苯胺
n.a.
40-150
4.0-10.0
90- 93
雙酚-A
n.a.
10-128
0.0- 9.0
93-100
硝基苯
n.a.
25-130
0.5- 24.0
82 - 98
 
化工廠污水項目-2
COD (mg/L)
3450- 4720
340- 460
190-260
25- 45
Toxicity, GD
n.a.
1:100- 500
1:30-250
1:50- 90

 在生物濾池中使用LEVAPOR® 懸浮填料對不同類型污水的處理

在好氧生物濾池中使用LEVAPOR® 懸浮填料降解雙酚-A(BPA)

案例

1. 紙漿廠污水

使用LEVAPOR-生物膜工藝,通過厭氧-好氧-多聯級生化處理能非常有效處理紙漿廠產生的廢水,是一項很實用的技術。由于生物膜上的微生物菌群的高濃度,厭氧池的體積和其它工藝相比能減少75%,光此項就能為工廠節省1000萬歐元的費用。廢水處理設施從1990年開始運行,見下圖。

使用LEVAPOR生物膜工藝采用厭氧-好氧多聯級生化處理紙漿廠有毒廢水

為了定量說明LEVAPOR生物膜工藝的貢獻率在啟動階段三個甲烷反應器中只有兩個反應器中投放了LEVAPOR® 懸浮填料。裝有懸浮污泥的反應器的運行效率明顯比LEVAPOR生物膜反應器低,在經過第一次毒性沖擊后活性污泥呈不可逆的抑制狀態。此后該反應器也改成了生物膜反應器,結果見下圖。

全規模啟動厭氧工藝反應器處理紙漿廠有毒廢水

2. 農業化學品廢水

這類廢水具有以下特點,一是原料的污染貢獻率很大,二是鹽度和副產品濃度的波動大,三是活性劑的濃度比較低(最大到150 mg/L),因此對生物降解有很強的抑制作用。

通過正確的生物預處理,抑制劑的毒性能被消除。此外雜環有機物水解所產生的氨氮能被硝基化,具體處理結果見下表。

農用化學品有毒廢水的多聯級生物處理,包括硝化/反硝化
 
污染物
 
進水濃度
去除率%
 
 
總去除率
不同階段的去除貢獻率
 
mg/L
%
缺氧
+ 厭氧
好氧
芳香族溶劑
1.5 – 30.0
100.0
90.0
10.0
甲醇
930 - 1980
100.0
95.0-100.0
0-5.0
二氯甲烷
4.0 - 80.0
100.0
100.0
0.0
甲基異丁基酮
9.0 - 330.0
100.0
76.0
24.0
胺類
56.0 – 84.0
100.0
90.0-100.0
0.0-10.0
三嗪衍生物
96.0 – 115.0
100.0
64.2
35.8
氨基甲酸酯
18.0 – 33.0
80.0
72.0
28.0
其它殺草劑
154.0 - 337.0
91.5
75.0
25.0

3. 地下水

在LEVAPOR® 懸浮填料上活性生物膜的生長迅速,對原焦油廠的地下水做基于LEVAPOR生物膜法和物化的組合處理。即便是在高負荷和低溫的狀態下,啟動后幾天時間內對甲基苯酚和苯系物的去除率非常高。

地下水的生物膜法和物化法的組合處理

 


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