（环境工程专业论文）曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究.pdf

摘要 曝气生物滤池是近年同内外发展起来的一项废水生物处理的新工艺，与传统 活性污泥法相比曝气生物滤池具有处理能力强、处理效果好、受气温影响小、耐 冲击负荷、不需二沉池、工艺流程简单和菌群结构合理等优点。本文综述了近年 来流行的废水深度处理技术，阐述了各种技术的原理和优缺点，并分析了目前国 内外典型曝气生物滤池的工艺原理、有机物去除能力、需氧量、污泥产量和反冲 洗，还介绍了曝气生物滤池工艺运用中的主要影响因素及脱氮等关键技术。 染料废水经二级生化处理后，生化降解性很差，奉实验以染料废水作为深度 处理对象，采用升流式曝气生物滤池设计，研究了在4 i 同气水比、水力负荷下滤 池系统的主要污染物的去除规律。试验发现，气水比对n h 4 + - n 的影响比对s s 、 c o d e ，和浊度去除率的影响大得多。随着气水比的增加，系统对n i - 1 4 + n 的去除 率有所提高，对c o d c t 、s s 、浊度和色度的去除率影响较小。另外，n h 4 + n 和 c o d e ，去除率随着水力负荷的增加而下降，但水力负荷在0 5 9 m 3 ( m 2 h ) 范围内， n h 4 + - n 和c o d e ，受其影响较小。试验结果表明，在试验条件下，滤池最佳运行 工况为气水比2 ：1 、水力负荷为o 3 9 m 3 ( m 2 h ) ，在此条件下s s 、浊度、c o d e r 和n h 4 + - n 的平均去除率分别为7 1 1 2 、7 7 2 、4 8 5 3 和8 68 1 ，对应的出 水质量浓度分别为2 2 8 8 m g l 、5 8 9 n t u 、4 3 5 2 m g l 和2 m g l ，色度的去除率更 是高达9 4 2 5 。 本试验还侧重研究了填料层高度对曝气生物滤池处理效果的影响，研究了曝 气生物滤池工作时s s 、浊度、色度、c o d e ，、n h 4 - i - _ n 的去除率与高度的关系。 结果表明：( 1 ) 最大c o d e ，负荷、s s 的主要截获都出现在0 2 0 c m 区域，最大 n h 4 + - n 负荷出现在4 0 6 0 c m 区域，硝化细菌的活跃层较异养菌的活跃层要低； ( 2 ) 尽管在较低负荷条件下，污染物的降解仅集中在部分区域，但一定的填料 高度为曝气生物滤池的更高负荷运行和抗冲击负荷提供了条件。( 3 ) 对于蛆陶粒 和活性炭为填料的曝气生物滤池在试验工况下去除s s 和c o d c ，的最佳床层高度 分别为6 0 c m 和6 0 8 0 c m ，n 1 4 4 + - n 、色度和浊度均为8 0 c m 。 本实验还研究了曝气生物滤池实现短程硝化反硝化的可能性。试验结果表 明，曝气生物滤池在滤速为l m j h ，气水比为0 3 ：1 ，水温在2 0 2 2 3 。c ，进水c o d c ， 负荷为7 0 5 3 m g l ，n i t 4 + - n 负荷为9 7 5m g l ，t n 负荷为1 83 4m g l 的条件下仍 然可以取得一定的去除有机物和脱氮效果，反应器中没有出现明显的n 0 2 - - n 积 累现象，没有表现出显著的短程硝化反硝化特征。试验还证明了采用气水联合反 冲洗工艺町以满足t 艺要求，在气和水强度分别为1 4 l i ( m 2 1 1 ) 和5 8l ( m 2 h ) 的反冲条件下可以获得较好的反冲洗效果。这些研究结论为曝气生物滤池技术的 研究和t 艺的改进提供参考。 关键词：曝气生物滤池深度处理染料废水气水比水力负荷填料层高度 反冲洗短程硝化反硝化 a d v a n c e dt r e a t m e n tr e s e a r c ho f b i o l o g i c a l a e r a t e df i l t e ro i l d y e s t u f f w a s t e r w a t e r a b s t r a c t b i o l o g i c a la d v a n c e df i l t e r ( b a f ) i sar e c e n t l yd e v e l o p e dp r o c e s st ot r e a to r g a n i c w a s t e w a t e ra th o m ea n da b r o a d c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a la c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ， t h em a i na d v a n t a g e so fb a ra r es t r o n g e rt r e a t i n gc a p a c i t y , b e t t e rt r e a t i n ge f f e c t ，l e s s r e l a t i o n s h i p w i t hw a t e rt e m p e r a t u r e ，h i g h e rc a p a c i t yf o ra b s o r b i n gs h o c kl o a d ，n o r e q u i r e m e n t f o r s e c o n d a r ys e t t l e m e n tt a n k ，s i m p l e rt e c h n o l o g yf l o w a n dm o r e r e a s o n a b l eb a c t e r i u ms t r u c t u r e b o t hr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f p r e v a i l i n ga d v a n c e d t r e a t m e n to fs e w a g ea r es u m m a r i z e di nt h ea r t i c l e t h ep r i n c i p l e s ，a d v a n t a g e sa n d s h o r t c o m i n g o fa l lk i n d so ft e c h n i q u ea r e r e v i e w e d f u r t h e r m o r e ，t h ep r o c e s s p r i n c i p l e s ，o r g a n i cp o l l u t a n tr e m o v a l ，o x y g e nr e q u i r e m e n t , s o l i d sp r o d u c t i o n a n d b a c k w a s h i n go ft y p i c a lb a f a r ea n a l y z e d t h ek e yt e c h n i q u eo fb a fs u c ha st h e p r i n c i p l e i n f l u e n c ef a c t o r sa n dt h er e m o v a lo fn i t r o g e nw h e no p e r a t i n ga r ea l s o j n t r o d u c e d a f t e rs e c o n d a r yb i o c h e m i c a lt r e a t m e n t ，d y e s t u f fw a s t e w a t e ri si nb a dd e g r a d a t i o n t h eu p f l o wb i o l o g i c a la r e a t e df i l t e r ( t m a f ) w a sd e s i g n e df o rt h ea d v a n c e d d y e s t u f fw a s t e w a t e rt r e a t m e n td u r i n gt h ee x p e r i m e n t t h ee f f e c to fg a s t ol i q u i dr a t i o a n dh y d r a u l i cl o a d i n g so ne f f l u e n tw e r es t u d i e da n dt h em a i np o l l u t a n t sr e m o v a l o r d e r sw e r ea n a l y z e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tg a st ol i q u i dr a t i oh a sm u c h g r e a t e re f f e c to nr e m o v a lm t eo fn h 4 + - n t h a no ns s ，t u r b i d i t ya n dc o d c r w i t ht h e i n c r e a s i n go fg a st ol i q u i dr a t i o ，t h er e m o v a lr a t eo f n h 4 + - n c a nb ee n h a n c e db u tn o t t od of o rs s ，t u r b i d i t y , c h r o m aa n dc o d c r - b e s i d e s ，t h er e m o v a lr a t eo fn h 4 + 一na n d c o d c rd e c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s i n go fh y d r a u l i cl o a d i n g s b u ti th a sn o te v i d e n t e f f e c to nt h e mw h e nt h e h y d r a u l i cl o a d i n g s i sl e s st h a n o 5 9 m ( m “m t h e e x p e r i m e n a lr e s u l t ss h o wa tt h eo p t i m u mo p e r a t i n gc o n d i t i o nw h e n t h eg a st ol i q u i d r a t i oi s2 ：1 ，h y d r a u l i cl o a d i n g si so 3 9 m 。( m z h ) ，s s ，t u r b i d i t y , c o d c ra n da m m o n i a n i t r o g e nr e d u c t i o na v a r a g e7 1 1 2 ，7 7 2 ，4 8 5 3 a n d8 6 8 1 r e s p e c t i v e l y a n d t h ec o r r e s p o n d i n ge f f l u e n tc o n c e n t r a t i o na r e2 2 8 8 m e j l ，5 8 9 n t u ，4 3 5 2 m g la n d 2 m g lr e s p e c t i v e l y t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo fc h r o m ae v e l lr e a c h e s9 4 2 5 u n d e r t h eo p e r a t i n gc o n d i t i o n t h ei n f l u e n c eo fs t u f f i n gh e i g h to nb a fi s p a r t i c u l a r l yd i s c u s s e di nt h ea r t i c l e t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e m o v a le f f i c i e n c yo fs s ，t u r b i d i t y , e h r o m a ，c o d c i ，n 出- n a n dh e i 曲ta r e i n v e s t g a t e d f o r o p e r a t i n gb a ft h er e s u l t ss h o w ：( 1 ) m a x i m u m l o a d i n go fc o d c r ，m a i nc a p t u r eo fs sa p p e a ri nr a n g eo f0 2 0 c mo fb a fa n d m a x i m u m l o a d i n go fa m m o n i an i t r o g e na p p e a r si nr a n g eo f4 0 6 0 c mo f b a ft h e a c t i v e l a y e r o fn i t r i f i e r si s d e e p e r t h a n h e t e r o t r o p h s i n b a f ( 2 ) a l t h o u g h b i o d e g r a d a t i o no fp o l l u t a n to n l ye x i s t si np a r ta r e ao ff i l t e r , ag i v e nh e i g h to f s t u f f i n g p r o v i d e s a p o s s i b i l i t y t h a tb a fn o r m a l l y o p e r a t e s i n h i g hl o a d i n ga n d r e s i s t s o v e r l o a d i n g ( 3 ) a sau b a fw i t hg r a n u l a ra n da c t i v ec a r b o nm e d i a ，t h eo p t i m u m m e d i ah e i g h tf o rt h er e m o v a lo fs sa n dc o d c ri s6 0 c ma n d6 0 8 0 c m r e s p e c t i v e l y t h e h e i g h tf o rn h 4 + - n ，e h r o m aa n dt u r b i d i t y a r ea l l8 0 c m s t u d yw a s m a d eo nt h ep o s s i b i l i t yo fs h o r t c u tn i t r i f i c a t i o n d e n i t r i f i c a t i o ni nb a f t h e t e s ts h o w st h a tn oh i g l la b i l i t yo f o r g a n i ca n dn i t r o g e nr e m o v a lc a nb ea c h i e v e da t f i l t e r a t i o nr a t eo f l m h ，g a st ol i q u i dr a t i oo f o 3 ：1 w a t e rt e m p e r a t u r eo f 2 0 2 2 3 ， i n f l u e n tc o d c r l o a d i n go f7 0 5 3 m g l ，n h 4 + - nl o a d i n go f 9 7 5m g 几，t n l o a d i n go f 18 3 4 m g l f u r t h e r m o r e ，t h e o b v i o u sn 0 2 - na c c u m u l a t i o na n d n i t r i f i c a t i o n d e n i t r i t i c a t i o nw e r en o tf o u n di nt h eb i o f i l t e r t h ee x p e r i m e n ta l s os h o w s t h eb a c k w a s h i n go fs i m u l t a n e o u sw a t e ra n dg a sm e e t st h ep r o c e s sr e q u i r e m e n tf o r b a f i th a sb e e np r o v e dw ec a na c h i e v e g o o de f f e c t o fb a c k w a s h i n gu n d e rt h e i n t e n s i t yo fg a s1 4 l ( m o h ) a n dt h ei n t e n s i t yo fw a t e r5 8l ( m 2 1 h ) a l lt h e s e c o n c l u s i o n sw i l l b r i n gm u c hr e f e f e n c e t ot h ef o r t h e rr e s e a r c ho fb a fa n dt h e i m p r o v e m e n to f p r o c e s s c a n d i d a t e ：c h e ny i b i a o ( e n v i r o m e n t a le n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y ： c h e nj i h u a ( p r o f e s s o r ) k e y w o r d s ： b i o l o g i c a l a e r a t e d f i l t e r ( b a f ) a d v a n c e dt r e a t m e n t d y e s t u f fw a s t e w a t e r g a st o l i q u i d r a t i o h y d r a u l i cl o a d i n g ss t u f f i n gh e i g mb a c k w a s h i n g s l l o r t c u tn i t r i f i c a t i o n d e n i t r i f i c a t i o n 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究t 作所取得的成果。除文中己明确注明和引用 的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的 内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名 日期：2 0 鸱年1 2 月1 a 日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行榆 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位沦文。 保密口，在年解密后适用本版权。i 。 本学位论文属于 不保密囱。 学位论文作者签名 日期：2 3 年1 2 月份日 指导教师签 日期：p 弓 晋 以万管 国帕、阴 备 销 东华大学硕士研究生学位论文 曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 第1 章染料废水状况及废水深度处理技术 11 染料废水介绍 111 染料废水概况 纺织印染行业呈现跨越式发展，带动了染料生产地不断增长。我国是印染生 产大国，近二l 年我国的染料化学工业发展较快，目前已能生产的染料品种达 1 2 0 0 个，经常工业化生产的品种也在7 0 0 个以上。根据国家统计局公布数字，2 0 0 0 年我国染料产量5 1 万吨，创历史最高水平，约占世界染料产量6 0 以上，成为 世界第一大染料生产大国。此外，我国每年还生产大量的有机颜料、助剂和中间 体等。染料工业属精细化工范畴，其生产的应用领域有纺织品、纸张、皮革、食 品、塑料、涂料、印刷油墨及橡胶等。由于生产工艺流程长、副反应多、收率低， 染色加工过程中的l o 2 0 染料及一些物料没有参加化学反应“3 ，都以原料和 副产物的形式存在于废水中，使染料废水中含有毒性大的带有磺酸基、硝基、氨 基、氯等的芳香衍生物“1 ，同时还可能含有酸、碱、无机盐以及重金属汞、铬、 镉、锌等。因此废水的c o d c ，高，色度大，且多数废水可生物降解性差，甚至完全 不能被微生物降解，与一般的印染废水相比，治理难度更大。 染料废水的主要污染物来源一般如下。1 ： ( 1 ) 染料生产化学反应过程中的废母液。如氰乙基化、氯化、偶合、硝化、缩 合、还原、氧化、重氮化反应等产生的废母液。 ( 2 ) 染料产品分离精制、水洗过程产生的过滤液、洗涤水。 ( 3 ) 生产设备及车间地面冲洗水。 ( 4 ) 染料工业废水排放量一般为5 1 8 m 3 t 产品，有时高达4 2 6 0 m 3 t 产品。 综合废水c o d 浓度为5 0 0 2 0 0 0 m g l 。 活性和中性染料含较多能与水分子形成氢键的基团，它们易溶于水；而不含 能与水分子形成氢键基团的染料分子则以疏水性悬浮微粒形式存在，以及含少量 亲水基团但分子量很大或完全不含亲水基团的染料分子，在水中常以胶体形式存 在。 11 2 染料废水的特点及危害 典型的纺织染整厂废水含有各种大量的染料，包括各种色泽的活性染料、还 原染料、酸性染料、分散染料、硫化染料和其他类型的染料，以及染色用的各种 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 化学品，如保险粉、氯化钠、醋酸、重铬酸钠等。从整体来看，染料废水的特征 如下： ( 1 ) 毒性大。 ( 2 ) 组成复杂，污染物浓度高。排入水体后，大量消耗水中的溶解氧，直接威 胁水中生物的生存。 ( 3 ) 水质、水量不稳定。 ( 4 ) 含一定的营养物。染料生产过程排出的废水往往含有氮、磷等生物生长所 需的营养物质，造成水体富营养化。 此外，染料结构中硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较 大的生物毒性，严重污染环境。 由于国内外的废水处理技术中印染色水的处理技术尚未得到彻底解决，加上 所使用的染料的化学元素复杂、有机物含量高、色度深、染料种类繁多等特点， 导致废水处理难度大。而且染料废水也向着抗氧化、抗生物降解方向发展，已成 为我国各大水域的重要污染源。由于治理率低，染料工业的发展对水环境带来严 重的污染。染料废水排入江湖、大海和地面水后，残留的染料分子会造成严重的 环境污染，其中的染料能够吸收光线，降低水体透明度，影响水生生物和微生物 的生长，不利于水体自净，同时易造成视觉上的污染。染料废水所含的有毒有害 物质对人体、动植物、生态环境的污染危害也相当大，影响到人类的健康和生态 的平衡，如有的染料废水含有苯环、氨基、偶氮基团等致癌物质。此外，以活性 染料废水为例“1 ，它常常含有高浓度的盐，这一方面影响了生化处理效果，另一 方面也会浸蚀水泥管道，有的盐甚至还会在厌氧条件下分解释放出二氧化硫气体， 进一步污染大气环境。 1 1 3 染料废水的处理技术及治理情况 染料化工废水属典型的难降解有机工业废水，色度高、有机物含量高、组分 复杂多变，用传统的生物处理法难以有效地处理，一般的物理化学处理法也显得 无能为力。如染料生产中的萘系、笨系废水在目前条件下都是难以克服的治理技 术难点。尽管近2 0 多年来在该行业的治理取得了一定的成效，但由于技术尚未完 全过关，不仅运行费用高，而且几乎都不能实现污染物的达标排放。 近年来，国内对染料化工废水的处理，一般采用传统的二级生物处理法，包 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 括悬浮活性污泥法、接触氧化法和氧化沟等。废水经二级生物处理后，虽然能大 大改善出水的水质，但对色度和难降解有机物的去除效果甚差，出水色度、c o d 往往达不到国家排放标准。此外，国内对染料化工废水也对生化强化( 如p a c 一 活性污泥法等) 处理和物理化学预处理( 如混凝、吸附、化学氧化等) 进行了一 些研究，但仍未见经济、有效的处理技术和工艺应用于生产。 国外发达国家，一方面通过控制染料工业的发展规模( 如向发展中国家转嫁 污染源等) ，减少染料废水的排放量。另一方面则采用三级处理，即在常规生物处 理之后，再进行活性炭吸附处理。 我国染料废水的排放执行g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 污水综合排放标准。主要考核指 标：c o d 。标准值为：一级l o o m g l ，二级1 5 0 m g l ，三级5 0 0 m g l 。按照对水质 的不同要求，确定不同的处理级别。一般处理工艺是：一级处理采用物理方法； 二级处理采用生物化学化学法；三级处理采用吸附法，可用活性炭或其他方法。 但是在我国一部分城市和地区，印染废水甚至不加任何处理就予以排放，也有的 地区经简单处理后没达到排放标准便排放到河流沟渠中，造成严重的环境污染， 并形成对地表水的污染，个别地区甚至污染了河流、耕地，对人民的生活环境直 接构成了威胁。根据有关文献统计“1 ：1 9 9 3 年印染废水处理率为7 9 2 5 。1 9 9 4 年为7 9 9 7 。 随着我国水资源的日益短缺及行业用水的需求日益增大，除了必要的节水措 旋外，废水回用可以说是重要途径之一。要实现染料废水的资源回收利用，就有 必要对排放的染料废水进行深度处理研究。因此，对染料化工废水深度处理的新 技术、新工艺及方法的研究具有十分重要的科学意义和广泛的应用前景。此外， 对于提高各类废水处理厂的出水水质，尽快实现废水资源化和改善受污染水源水 水质，进行废水深度处理回用也是大势所趋。我国的水资源面i f 缶短缺恶化严重污 染的双重挑战，如何控制和扭转这种局面、改善水环境质量、开发去除污染新技 术，是摆在我们眼前的一个非常迫切的任务。 1 2 废水深度处理技术研究的现状与发展 随着水资源缺乏日益加尉和污染的日趋严重，传统水处理工艺已经不能满足 安全、优质的供水水质要求。水中存在的污染物恶化了水质，对人体健康具有长 期潜在的危害，因此废水处理技术需要不断改进创新。深度处理技术通常是指 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污 染物或消毒副产物的前提物加以去除，以提高和保证水质的水处理方法。它往往 是以废水回收和再次回用为目的，所以越来越在生活和工业用水中发挥举足轻重 的作用。近年来，国内外的水专家在水的深度处理技术领域的研究方面非常活跃， 形成了一套较为成熟的理论，成功研制出一系列的实用技术和专用处理设备。按 照其处理方法可以概括为物理法、化学氧化法、生物法和联用技术。 1 2 1 物理法 12 1 1 吸附技术 目前用于水处理的吸附剂有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石 及离子交换树酯等，其中活性炭吸附是用的最多也是晟成熟有效的方法之一“3 。 活性炭是弱极性的多孔性吸附剂，有发达的细孔结构和巨大的比表面积，其总内 外表面积在8 0 0 1 0 0 0 m 2 g ( 干炭) 。它的作用机理是通过物理吸附为主以及部分 生物降解来实现的。1 。吸附作用主要在极大的内表面积上进行的，它可从水中吸 附极大部分的有机物质，是其他水处理单元工艺难以取代的。而且，活性炭对溶 解度小，亲水性差，极性弱的有机物如苯类化合物、酚类化合物，石油和石油产 品等具有较强的吸附能力“，对生化法和其他化学法难以去除的有机物如形成色 度和异嗅的物质、消毒副产物、亚甲基蓝表面活性荆、除草剂、杀虫剂、农药、 合成洗涤剂、合成染料、胺类物质及其他人工合成有机物也有好的去除效果“。 此外，活性炭还特别适用于去除废水中微生物难以降解的或用一般氧化法难以氧 化的溶解性有机物，对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，是目前微污染水 源水深度处理最有效的手段。 由于活性炭吸附技术能有效地去除水中的有机物，因此被广泛采用在水的深 度处理中。清华大学”2 1 在研究中发现活性炭对水中氯化产生的致突物质有去除作 用，但活性炭并不能有效地去除氯化致突物质的前提物。此外，活性炭可使a m e s 试验阳性的水变为阴性水。活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力， 且装置占地面积小，易于自动控制。 尽管这样，活性炭并不能有效地去除氯化致突物质的前提物，对低分子极性 强的有机物和大分子有机物也难以吸附。活性炭其吸附性能受其自身吸附特性和 吸附容量的限制，不能保证对所有的有机化合物有稳定的和长久的去除效果，加 东华大学硕士研究生学位论文 曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 上活性炭价格比较贵，吸附法将污染物从液相转移到了固相“，这样就要考虑到 吸附剂的再生和处置问题，从而增加了投资费用，给水处理的操作管理带来不便。 1 2 1 2 膜分离技术 膜分离是新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术，它采用高分子薄膜作介质， 以附加能量为推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的一种处理方法， 可有效去除水中的嗅味、色度、消毒副产物前体、其他有机物和微生物。膜技术 具有良好的调节水质的能力，去除的污染物范围广，从颗粒杂质到离子、细菌和 病毒，运行时不需要加药剂，运转可靠，设备紧凑，容易实现自动控制。 膜技术按滤膜孔径大小的不同有微滤、超滤、纳滤和反渗透“。从膜滤法水 处理的适用范围来看，反渗透和纳滤为脱盐工艺，超滤和微滤则属于过滤工艺。 纳滤膜用于小分子量( 3 0 0 1 0 0 0 ) 范围内的有机物质的去除，比如水中的钙镁离 子、消毒副产物、农药、表面活性剂等，目前该技术仍处于实验室研究开发阶段。 反渗透膜可去除更小的无机离子和有机物等，但它离工业生产仍有较大距离。超 滤膜和微滤膜可去处腐植酸等大分子量的有机物，如病毒、天然有机物可用超滤 膜去除，浊度和细菌可用微滤膜去除“。超滤膜和微滤膜在我国发展了三十几年 了，但是由于国内组件品种单一，通量和截留率综合性能较低等缺陷，从而限制 了它们在水处理应用中的发展。 膜工艺在推广中也碰到成本高，容易发生堵塞的问题，而且应用时要求更高 水平的预处理和定期的化学清洗，以及浓缩物的处理等。由于产水量小，成本高， 在我国膜分离技术主要用于特种水处理，如沙漠作业、纯水制备和海水淡化等。 因此，尽管膜滤技术是解决目前饮水水质不佳的有效途径，但是膜的使用寿命问 题是其应用中的个普遍关注的问题。随着经济实力的增强和膜成本的降低，膜 分离技术在我国给水处理方面将发挥更大的作用。 121 3 吹脱法 吹脱法是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异来将挥发性 组分从液相转移到气相中去的一种除杂方法。该技术对于具有挥发性、分子量小 的有机物去除效果较好。有研究表明”“，在1 1 4 种应优先去除的污染物中，吹脱 法可去除3 1 种，如苯、氯苯、二氯甲烷、四氯乙烯等。吹脱法还可有效改善废水 中的色、嗅、昧，其去除效果与接触时间、气液比、温度、蒸汽压力等有关。但 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 是吹脱法对难挥发的有机物去除效果甚差。 1 2 2 化学氢化法 1 221 光化学氧化技术 光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速率和氧 化能力上比单独的化学氧化辐射有明显提高的一种水处理技术。光氧化法均以紫 外光为辐射源，若与氧化剂同时作用即为激发氧化法，若与催化剂同时作用则为 光催化氧化法。光激发氧化法是以臭氧、过氧化氢、氧和空气等作为氧化剂，将 氧化剂的氧化作用和光化学辐射相结合。而光催化氧化法是通常以t i o ：、钛白粉 作催化剂，利用光源的能量氧化水中有机物( 包括细菌) 等，对水中多种微量有机 物、自来水中常见的多种氯化有机物均有很好的去除效果。两者在反应过程中都 产生氧化能力很强的羟基自由基“”，能有效地去处水中的有机物和微生物。 一般认为在合适的反应条件下，有机物经光催化氧化的最终产物是二氧化碳 和水等无机物。该处理方法的强氧化性、对作用对象的无选择性与最终可使有机 物完全矿化，在饮用水深度处理效果中具有难以超越的优点，特别是对有致癌作 用的优先污染物的去除。从理论上讲，在足够的反应时间内、适宜条件下，光催 化氧化法可使有机物完全矿化，但在实际水质条件下则难以达到这一目标。光催 化氧化法目前尚处于研制阶段，由于运行成本较大，在我国尚难大规模地在生产 中应用。 1 22 2 高锰酸钾氧化法 高锰酸钾是无机强氧化剂，具有极强的灭菌能力，近年来国内对其助凝效能、 除污染效能进行了试验研究。结果表明，高锰酸钾能显著控制氯化消毒副产物， 使水中有机物数量、浓度都有显著降低，水的致突变活性由阳性转为阴性或接近 阴性。高锰酸钾预氧化可控制氯酚的生成，并有一定的色、嗅、味去除效果，对 烯烃、醛、酮类化合物也有较好的去除能力。在酸性和碱性条件下，高锰酸钾对 低分子量、低沸点类有机污染物有良好的去除效果，但对高分子量、高沸点有机 污染物去除效果很差“。另外，经高锰酸钾氧化后的产物中，有些是碱基置换突 变物前驱物，它们不易被后续工艺去除，当氯气投量高时，前驱物转化为致突变 物，反而会增加出水的致突变性。 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 1223 臭氧氧化法 臭氧最初是被用作饮用水的消毒剂，用于去除水中的色度和嗅味。现在已经 越来越多地用于去除水中的有机污染物质。臭氧具有很强的氧化性，在消毒的同 时可去除大量的有机物。它能破坏及影响到生物细胞中的物质交换达到改变污染 物性质的目的，因而是一种很好的杀菌剂、脱色剂，并能使大分子有机物分解成 小分子有机物。 臭氧对人工合成有机物的氧化去除作用已有大量的研究报道。染料废水经臭 氧氧化处理后可增加废水的可生化性“。其中笨并萤蒽、笨并芘、笨、二甲苯、 苯乙烯、氯笨和艾氏剂都是比较容易被臭氧氧化分解的化合物。有研究表明“， 在低剂量下，臭氧对消毒剂副产物前体的氧化降低了总的有机卤化物，并能够有 效地防止溴化物转化为溴酸盐。 尽管臭氧凭借其较强的氧化能力可以破坏一些有机物的结构，达到消除一些 有机污染物的危害，但也有部分有机物是不易被氧化的，臭氧对d d t 、环氧七氯、 狄氏剂和氯丹等是无效的。“。而且臭氧氧化过程中如果剂量不足也可能产生一些 中间污染物，这样可能会引起出水致突变性的提高，所以在应用中要考虑到臭氧 氧化的产物对待处理水的水质影响。臭氧氧化还会导致水中可生物降解物质的增 多，容易引起细菌繁殖，使水的生物稳定性下降。另外，臭氧在水中的分解很快， 因此限制了它作为管网中消毒剂的使用。 1 2 3 生物法 生物处理是利用微生物群体的新陈代谢活动来去除水中的有机物、氨氮、亚 硝酸盐、硝酸盐、金属等无机物。生物法是污染治理工程中最常使用的方法，生 物处理技术可有效地去除有机物及消毒副产物的前体物，并可大幅度地降低氨氮 等一些指标参数，而且效率高，过程稳定，成本也相对较低。生物处理法分为好 氧和厌氧两大类。好氧多用于处理中等浓度以下的城市污水和土业废水，主要去除 对象是污水中溶解的和胶体状态的有机污染物，通过微生物的代谢作用予以转化 和稳定，达到无害化目的。厌氧处理对象主要是中、高浓度有机物废水。 在废水的深度处理中，污水中污染物的浓度较低，一些贫营养微生物如土壤 杆菌、嗜水气单胞菌、节杆菌等生长较好。它们对水中可利用基质有较大的亲和 力，且呼吸速率低，能在有机物浓度极低情况下迅速生长繁殖，而且可以通过_ 二 ，罩堡奎兰堡圭堡塑竺堂堡i 垒奎 堡皇竺塑些堕塑整堕查塑塑鏖竺墅塞 次基质的利用去除浓度更低的微量难降解有机物。 但是，生物处理对微量难生物降解地优先污染物无效；对三卤甲烷只有少量 去除效果，a m e s 试验不能由阳变阴；单纯的生物法在运行中或多或少也会带入其 他对人体健康有影响的代谢产物和微生物。国内生物法在技术上尚处于起步阶段， 对生物膜的形成、运行管理、各类污染物的降解再生机理还不是十分明确，各种 工艺参数也不成熟。生物法在运行管理中受外界干扰较大，微生物的培养与运行 条件比较苛刻。 1 2 4 联用技术 联合技术是使物理、化学、生物的净化作用有机地组合起来，采用优势互补， 充分发挥各处理手段地长处，以期达到微量有机物地最佳去除效果。 1 2 4 1 生物活眭炭法 生物活性炭法( b a c ) 是在7 0 年代开始在我国开始发展起来的，是将臭氧氧 化、活性炭吸附及生物处理相结合的处理工艺。该技术采取先臭氧氧化后活性炭 吸附，在活性炭吸附中又继续氧化，臭氧活性炭的臭氧将水中一部分有机物氧化 成c o ：和h , o ，将有机大分子分解成中间产物，改善了有机物的可生化性及吸附性。 这样一来，臭氧能使难氧化降解的高分子有机化合物被氧化成易生物降解的低分 子有机物，炭床中的大量好氧微生物对有机物进行降解不但提高了处理效率，也 减轻了活性炭的吸附负荷。同时，臭氧氧化使水中有充足的溶解氧，反过来又为 好氧微生物的活动提供了优良的条件，从而达到水质深度处理的目的。 人们对生物活性炭对水中腐殖酸和富里酸的去除作用进行研究发现，原水中 所含的高分子腐殖酸和富里酸不易被活性炭吸附，但经过臭氧氧化处理后分解， 变成一些易被活性炭吸附的小分子物质，因而提高了活性炭的去除效果。生物活 性炭法中炭吸附和生物降解协同作用使得活性炭的工作寿命大大延长。”，该法与 传统处理组合工艺可以有效降低三卤甲烷的前提物且不会给处理后的水质带来毒 理学方面的不利影响及提高了出水的生物稳定性。由于该技术在应用中要考虑到 活性炭和臭氧等的工作机理和影响因素“，所以在实际应用中也要充分考虑到成 本、操作工况以及水质状况等问题，还要避免原处理工艺中的预加氯工艺”“。 生物活性炭技术作为一种优水质低能耗无污染的绿色工业水处理技术在水的 深度处理中有着广泛的应用前景。相比之下，生物活性炭法是一种经济有效且在 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 毒理学上相对安全的方法。该方法投资少，见效快，更适合我国国情，相信随着 我国国民经济的不断增长和科学技术的迅猛发展，制各的手段及设备会得到更好 的改进。 1 2 4 2 其他开展研究的新技术 在预处理基础上的活性炭深度处理法也是联合技术的一类，如以臭氧、生物 滤塔等作为预处理的技术被广泛应用于深度处理工艺流程中，它利用了预处理环 节中的技术优势来补充后续深度处理中的一些不足。 除了上述的处理方法外，一些其他的联用技术如o 。一活性炭、活性炭一硅藻土、 0 。一也o 。混合氧化、o 。一b 射线辐射、紫外线( u v ) 与0 。、h 2 q 、0 。等氧化剂的联用 也被用于深度处理水中有机污染物。有研究表明”“，利用紫外线和臭氧结合的方 法可以除去饮用水中2 5 的三氯甲烷。紫外线和过氧化氢相结合对去除饮用水中 的三氯甲烷进行试验研究表明，由于过氧化氢在紫外光激发下能产生具有强氧化 性的羟基自由基，从而能够去除饮用水中三氯甲烷，同时能减少饮用水中总有机 碳含量，使水质有进一步的提高。用臭氧和过氧化氢混合物去除饮用水中的微量 污染物对有机物的去除十分有效。吹脱法与活性炭的结合，不但达到去除有机物 的效果，还解决了挥发性有机物对大气的污染。 联用技术更加提高了水处理效果，扩大了其处理范围，在供水深度处理及降 低致突变性方面效果显著。但是这些方法都相对复杂，运行和操作条件要求较高， 尤其是成本问题严重制约了它们的推广使用。 深度处理技术是维系良好水环境、水资源可持续发展的重要举措，是通向健 康水循环的桥梁，它具有良好的发展前景。由于技术上的不完善，还不能完全解 决水质污染问题，深度处理技术有待进一步的开发和改进。在注重技术和经济效 益的同时，还应考虑环境效益，开发出高效无污染的工艺，保证水资源的可持续 发展。 东华大学硕士研究生学位论文曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究 参考文献： l v a i d y a aa d a w e kv e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nd u r i n gc h e m i c a lp r o c e s s i n go fs y n t h e t i c f i b r e s ，c o l o r a g e ，1 9 8 2 ，( 1 4 ) ：3 1 0 2 张红李传运染料废水处理技术的发展概况辽宁城乡环境科技，1 9 9 9 ，1 9 ( 5 ) ：1 9 2 2 3 国家环境保护总局科技标准司编工业污染源达标排放技术中国环境科学出版社，1 9 9 9 年1 0 月：6 l 6 2 4中国化工防治污染技术协会组织编写化工废水治理技术化学工业出版社，2 0 0 0 年4 月 5 斯国平等活性染料染色废水中盐及水的回收利用上海染料，2 0 0 1 ( 3 ) ：6 4 6 7 6 侯捷主编中国城市节水2 0 1 0 年技术进步发展规划文涯出版社，1 9 9 8 年4 月：1 9 6 2 3 0 7j i a n dc h a n ge ta lm e m b r a n e b i o p r o c e s s e sf o rt h ed e n i t r i f i c a t i o no fd r i n k i n gw a t e rs u p l i e s j o u r n a lo f m