LEVAPOR生物膜工藝處理含難降解和有毒物質的工業污水
來源(yuan)：桂林德態環保(bao)科技有限公司 閱讀：10306 更新(xin)時(shi)間：2024-10-21 09:13難降解(jie)污染物質在污水處理過程中對廣大工程技術人員提出(chu)了很大的挑(tiao)戰，其形成原因非常(chang)復雜，可(ke)總結為以下幾點(dian)：
1.污(wu)染(ran)物的化(hua)學結構，其結構越復雜，溶解(jie)度(du)越低(di)，阻礙(ai)微(wei)生物菌群，因此對降解(jie)過程有拮抗作用。
2.污(wu)(wu)水的(de)(de)(de)成(cheng)分，污(wu)(wu)染物的(de)(de)(de)濃度(du)和質量對污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)活性組成(cheng)有很大的(de)(de)(de)影(ying)響，而(er)鹽(yan)度(du)的(de)(de)(de)增加(jia)也(ye)減少了活性污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)營(ying)養(yang)攝入。
3.菌群，其對污染(ran)物質的(de)降(jiang)解非常重要(yao)，必須在反應池中存在。
4.微觀(guan)環境(jing)， 如PH值，溫度，氧(yang)化還原電位等對(dui)生(sheng)物菌(jun)群的活性(xing)也有影(ying)響(xiang)。
但是通(tong)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(jiang)解，在實際運用中以下(xia)因素應充分(fen)考(kao)慮到：
1.存在一定量的(de)特殊活性的(de)微生物
2.有(you)效和穩定的生物(wu)降(jiang)解(jie)所需要的微觀環(huan)境，其參數可通(tong)過(guo)實驗(yan)確定，一般(ban)來說(shuo)生物(wu)降(jiang)解(jie)可在(zai)好氧、缺氧和厭氧的環(huan)境下進(jin)行。
3.生物(wu)反應(ying)池
4.對相關生(sheng)物菌群的(de)容納(na)和保(bao)護，防(fang)止其的(de)流失。有些微生(sheng)物菌群的(de)繁殖速度慢，容易(yi)被(bei)污(wu)水帶出反(fan)應器(qi)，從(cong)而導致生(sheng)化反(fan)應過程(cheng)不穩定
LEVAPOR生物(wu)膜工藝
通過(guo)將(jiang)微生(sheng)物菌群固(gu)定在(zai)(zai)有(you)吸附(fu)能力和(he)孔隙的(de)(de)LEVAPOR®懸浮填料上，一些特殊生(sheng)物菌群在(zai)(zai)反應池中(zhong)的(de)(de)容納和(he)保護難題(ti)就(jiu)迎刃而解，在(zai)(zai)懸浮填料上形(xing)成的(de)(de)高(gao)效生(sheng)物膜能有(you)效拮抗抑制劑并使生(sheng)化(hua)降解穩定進行。其作用的(de)(de)有(you)效性已通過(guo)大量基(ji)于好氧，缺氧或厭氧環境的(de)(de)工(gong)程實(shi)例得到證明。
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| 橫截面 LEVAPOR®懸浮填料 厭氧細菌在其表面繁殖 | |
圖為 LEVAPOR®懸浮填(tian)料的高(gao)吸(xi)附率和(he)孔隙度，其對(dui)含難降解物(wu)質的污水(shui)的處理基于(yu)以下機理：
1.有(you)毒抑制(zhi)物質被(bei)吸附在(zai)懸浮填料表(biao)面，從而其(qi)對液相的抑制(zhi)作用顯著降低
2.微(wei)生物菌群能在生物膜上更快地繁殖生長，從而(er)
- 在生物(wu)膜上的菌群(qun)對(dui)毒性物(wu)質的抵抗力顯(xian)著增強
- 對(dui)吸附在懸浮填料(liao)上的污染物(wu)有極佳的降解效果
- 對污水的處理效果更佳(jia)
- LEVAPOR®懸浮填料的(de)生物再生能(neng)力強
好(hao)氧環(huan)境中的生物降(jiang)解
在好氧環境下對高濃度的毒性2-氯苯(ben)胺(2-CA)的生物降解做了(le)研究(jiu)，其濃度為1000 mg/l， 相當于(yu)7.8 mM。
在(zai)一(yi)個反(fan)應池(chi)中(zhong)懸(xuan)浮的(de)(de)(de)微生(sheng)物被(bei)(bei)2-氯(lv)(lv)苯(ben)胺抑制。而(er)在(zai)投入(ru)LEVAPOR®懸(xuan)浮填料(liao)的(de)(de)(de)另一(yi)個反(fan)應池(chi)中(zhong)，2-氯(lv)(lv)苯(ben)胺被(bei)(bei)吸附到(dao)(dao)填料(liao)表(biao)面，其在(zai)污水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)濃(nong)度2個小時內(nei)降低到(dao)(dao)3.2 mM。通過研究(jiu)證明10天內(nei)包括附著在(zai)懸(xuan)浮填料(liao)上的(de)(de)(de)部分所(suo)有(you)2-氯(lv)(lv)苯(ben)胺被(bei)(bei)完全降解，以釋放(fang)的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)離(li)子的(de)(de)(de)濃(nong)度來表(biao)示(shi)，結果見下圖。
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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(lei)似的(de)(de)結(jie)果也在被(bei)高濃(nong)度(du)氯(lv)酚（三氯(lv)酚，四氯(lv)酚，五氯(lv)酚）污染的(de)(de)地下(xia)水的(de)(de)處理中得到證明。當(dang)氯(lv)酚在LEVAPOR生物膜反應(ying)器(qi)中被(bei)完全降解時，其在懸浮污泥中的(de)(de)降解率卻相(xiang)當(dang)低，具體的(de)(de)對比見(jian)以下(xia)圖(tu)表。
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| 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(huan)境(jing)(jing)中因為會產生(sheng)一些有(you)毒的(de)(de)中間(jian)體，因此用傳(chuan)統(tong)的(de)(de)活(huo)性(xing)污(wu)泥法在好氧環(huan)境(jing)(jing)下(xia)(xia)處理一些復雜(za)的(de)(de)有(you)機污(wu)水，結果(guo)差(cha)強(qiang)人意。對紙漿廠的(de)(de)漂(piao)白(bai)廢水，其中有(you)含氯(lv)的(de)(de)有(you)毒污(wu)染物，如(ru)(ru)果(guo)在好氧環(huan)境(jing)(jing)下(xia)(xia)COD的(de)(de)去(qu)除率(lv)只(zhi)有(you)35-40%。相(xiang)反如(ru)(ru)果(guo)在如(ru)(ru)果(guo)在厭氧環(huan)境(jing)(jing)下(xia)(xia)使(shi)用LEVAPOR®懸浮填料，COD的(de)(de)去(qu)除率(lv)能(neng)(neng)達到65-70%，難降(jiang)解(jie)物質的(de)(de)轉化(hua)率(lv)能(neng)(neng)達到45-60%。剩余(yu)的(de)(de)COD能(neng)(neng)在后一階段的(de)(de)好氧環(huan)境(jing)(jing)下(xia)(xia)繼續加以去(qu)除。
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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(de)結果也能在處理其他難降(jiang)解(jie)物質中(zhong)得(de)到證實(shi)。例如對2-氯苯甲酸(2-CBA)的(de)生物降(jiang)解(jie)做了(le)研究(jiu)，當(dang)使用沒有改性過的(de)聚(ju)氨酯泡沫和燒(shao)結玻璃時，降(jiang)解(jie)率比較(jiao)低(di)，當(dang)把(ba)LEVAPOR®懸浮填料放入厭氧反應池中(zhong)，幾(ji)天以后就開始明顯產生甲烷氣(qi)體，18-20天后整個生物降(jiang)解(jie)過程結束。
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| 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(zai)大多(duo)數情況下使(shi)用流(liu)化床反應器或稱(cheng)移動床生物膜反應器（MBBR），其作為(wei)主(zhu)反應器。在(zai)反應池中投(tou)加(jia)12 -15 % 體積比的 LEVAPOR® 懸浮填(tian)料(liao)。因(yin)(yin)為(wei)懸浮填(tian)料(liao)的密(mi)度(du)很小，已建(jian)設施(shi)的曝氧裝(zhuang)置(zhi)足以使(shi)填(tian)料(liao)在(zai)反應池中充(chong)分流(liu)化起來，因(yin)(yin)此對已建(jian)設施(shi)的改(gai)擴建(jian)異常(chang)方便。在(zai)底部曝氣的反應池中只(zhi)需安裝(zhuang)充(chong)足的濾網或格柵就能(neng)防止填(tian)料(liao)的流(liu)失。
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| 在流化床反應器中的LEVAPOR® 懸浮填料 |
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| 流化床反應器的基本流程 |
生(sheng)物濾(lv)床可作為后處(chu)理反應(ying)池(chi)。在生(sheng)物濾(lv)床中含(han)有60-70%體積(ji)比的
LEVAPOR® 懸(xuan)浮填(tian)料，可(ke)采用向上流(liu)或向下流(liu)的(de)(de)方式。該工(gong)(gong)藝(yi)尤(you)其適(shi)合(he)(he)于已做過(guo)生(sheng)化預處(chu)理的(de)(de)污水的(de)(de)深度(du)(du)處(chu)理，廢水的(de)(de)污染(ran)物(wu)和懸(xuan)浮顆粒的(de)(de)濃(nong)度(du)(du)比較低(di)。因為其濃(nong)度(du)(du)低(di)，所以(yi)水力(li)停留時(shi)間短，這就意味著(zhu)反應池的(de)(de)容積較小。如果注(zhu)入合(he)(he)適(shi)的(de)(de)生(sheng)物(wu)菌種后該工(gong)(gong)藝(yi)特別適(shi)合(he)(he)于去除微量的(de)(de)污染(ran)物(wu)質(zhi)。以(yi)下表格(ge)顯(xian)示了(le)使用生(sheng)物(wu)濾床工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)污染(ran)物(wu)去除率。
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| 生物濾床反應器的基本流程圖 |
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進水
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出水
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LEVAPOR-生物濾池
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出水-LVP
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去除率
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mg/l
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mg/l
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mg/l
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%
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指標
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市政污水項目
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COD (mg/L)
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215- 480
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42 - 65
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17- 32
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50 - 60
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氨氮 (mg/L)
|
43- 56
|
14- 32
|
0.5-7.0
|
78 - 96
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萘
|
0.19
|
0.17
|
0.01
|
94
|
|
菲
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0.16
|
0.03
|
0.02
|
33
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|
熒蒽
|
0.14
|
0.02
|
0.01
|
50
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多環芳烴
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0.92
|
0.34
|
0.05
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85
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化工廠污水項目-1
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TOC (mg/L)
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460- 540
|
40-95
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20- 60
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37 - 60
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苯胺
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n.a.
|
40-150
|
4.0-10.0
|
90- 93
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雙酚-A
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n.a.
|
10-128
|
0.0- 9.0
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93-100
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硝基苯
|
n.a.
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25-130
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0.5- 24.0
|
82 - 98
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化工廠污水項目-2
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|||
|
COD (mg/L)
|
3450- 4720
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340- 460
|
190-260
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25- 45
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Toxicity, GD
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n.a.
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1:100- 500
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1:30-250
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1:50- 90
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在(zai)生物濾池中使(shi)用LEVAPOR® 懸(xuan)浮填(tian)料對不同類(lei)型污水的處理
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| 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(yong)LEVAPOR-生(sheng)物膜工藝(yi)，通過厭氧(yang)(yang)-好氧(yang)(yang)-多(duo)聯級生(sheng)化(hua)處理能非常有效處理紙漿廠產生(sheng)的(de)廢(fei)水(shui)，是(shi)一項很實用(yong)的(de)技術。由(you)于生(sheng)物膜上(shang)的(de)微生(sheng)物菌(jun)群的(de)高(gao)濃度，厭氧(yang)(yang)池的(de)體(ti)積和其它工藝(yi)相比能減少75%，光此項就能為工廠節省1000萬歐元的(de)費用(yong)。廢(fei)水(shui)處理設施從1990年開始運行，見下圖。
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| 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(wei)了定量說明(ming)LEVAPOR生(sheng)物(wu)膜工藝的(de)貢獻率在(zai)啟動階(jie)段三個甲烷反(fan)(fan)應(ying)器中只有(you)兩個反(fan)(fan)應(ying)器中投放了LEVAPOR® 懸浮(fu)填料。裝有(you)懸浮(fu)污泥的(de)反(fan)(fan)應(ying)器的(de)運行效率明(ming)顯比LEVAPOR生(sheng)物(wu)膜反(fan)(fan)應(ying)器低，在(zai)經(jing)過第一(yi)次毒性沖(chong)擊后(hou)活性污泥呈不(bu)可逆的(de)抑(yi)制(zhi)狀(zhuang)態。此后(hou)該反(fan)(fan)應(ying)器也改成了生(sheng)物(wu)膜反(fan)(fan)應(ying)器，結果見下圖。
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| 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(you)以下特點，一是原料的(de)(de)污(wu)染貢獻率很大，二是鹽度和副產品濃度的(de)(de)波動大，三是活性劑的(de)(de)濃度比較低(di)（最(zui)大到150 mg/L），因(yin)此對(dui)生(sheng)物降解有(you)很強(qiang)的(de)(de)抑制作用。
通(tong)過正確的生(sheng)(sheng)物預(yu)處理(li)，抑制劑的毒(du)性(xing)能被消(xiao)除。此外雜環有機物水解所產生(sheng)(sheng)的氨(an)氮能被硝基化，具(ju)體(ti)處理(li)結(jie)果見(jian)下表。
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| 農用化學品有毒廢水的多聯級生物處理，包括硝化/反硝化 |
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污染物
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進水濃度
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去除率%
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總去除率
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不同階段的去除貢獻率
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mg/L
|
%
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缺氧
+ 厭氧
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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
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|
二氯甲烷
|
4.0 - 80.0
|
100.0
|
100.0
|
0.0
|
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甲基異丁基酮
|
9.0 - 330.0
|
100.0
|
76.0
|
24.0
|
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胺類
|
56.0 – 84.0
|
100.0
|
90.0-100.0
|
0.0-10.0
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三嗪衍生物
|
96.0 – 115.0
|
100.0
|
64.2
|
35.8
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氨基甲酸酯
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18.0 – 33.0
|
80.0
|
72.0
|
28.0
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其它殺草劑
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154.0 - 337.0
|
91.5
|
75.0
|
25.0
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3. 地下水
在(zai)LEVAPOR® 懸浮填料(liao)上活(huo)性生(sheng)物(wu)(wu)膜的(de)生(sheng)長迅速，對原焦油廠的(de)地下水做基于LEVAPOR生(sheng)物(wu)(wu)膜法和(he)物(wu)(wu)化(hua)的(de)組合處理。即便是在(zai)高負荷和(he)低(di)溫的(de)狀態下，啟動后幾(ji)天時間內對甲基苯酚和(he)苯系(xi)物(wu)(wu)的(de)去除(chu)率(lv)非常高。
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| 地下水的生物膜法和物化法的組合處理 |
