含毒有機廢水處理技術(shù)
有機廢水無害化處理的首選方法是生物處理。生物處理的相對徹底性(無二次污染或二次污染較小)以及運行費用低廉等優(yōu)點。廢水中凡是能延緩或完全抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì),統(tǒng)稱為有毒。有害物質(zhì),簡稱毒物。這些毒物,從化學(xué)性質(zhì)上來分可劃分為有機物和無機物兩大類。
一、含毒有機廢水來源:
廢水中的有機物易于生物降解,同時廢水中的毒物含量較多。這類廢水主要來自印染、制革廢水等;廢水中所含的有機物難于生物降解(生物降解速度極其緩慢),同時,廢水中毒物可能較多、亦可能較少。這類廢水主要來自造紙、制藥廢水等。
二、含毒有機廢水特征:
(1)損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分和細(xì)胞外膜。如:70%濃度的乙醇能使蛋白凝固達(dá)到殺菌作用;酚、甲酚、表面活性劑作用于細(xì)胞外膜,破壞細(xì)胞膜的半透性。
(2)損傷酶和重要代謝過程。一些重金屬(銅、銀、汞等)對酶有潛在的毒害作用,甚至在非常低的濃度下也起作用。這些重金屬的鹽類和有機化合物能與酶的-SH基結(jié)合,并改變這些蛋白質(zhì)的三級和四級結(jié)構(gòu)。
(3)競爭性抑制作用。當(dāng)廢水中存在一種化學(xué)結(jié)構(gòu)與代謝物質(zhì)相類似的有機物時便會發(fā)生。因為二者都能在酶的活性中心與酶相結(jié)合,它們的競爭將抑制中間產(chǎn)物的形成,使酶的催化反應(yīng)速率降低。
(4)對細(xì)胞成分合成過程的抑制作用。當(dāng)某些化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似于細(xì)胞成分的結(jié)構(gòu)時,它們便會被細(xì)胞吸收并同化,結(jié)果是合成無功能的輔酶或?qū)е律L停止。這種作用最典型的例子便是磺胺酸。
(5)抗生素對核酸的抑制作用。不少抗生素能專一地抑制原核生物的蛋白質(zhì)合成,如鏈霉素會抑制氨基酸正確結(jié)合于多肽上。
(6)抗生素對核酸的抑制作用。如絲裂霉系C會選擇性地阻止DNA的合成,從而抑制微生物的生長。
(7)對細(xì)胞壁合成的抑制作用。如青霉素便是通過干擾細(xì)胞壁的合成從而達(dá)到抑制微生物生長的效果。
三、含毒有機廢水的變異性
化學(xué)物質(zhì)對微生物的抑制作用與其濃度有直接關(guān)系,并隨微生物的馴化而發(fā)生變化,經(jīng)過馴化的微生物對有毒物質(zhì)的適應(yīng)能力將逐步加強。微生物這種巨大的適應(yīng)性(變異性)是由它們的小體積決定的。
任何微生物承受毒物的能力都是有一定的極限的(此時的濃度叫極限允許濃度),這種極限又要求含毒有機污水在生物處理前需要一定的預(yù)處理。
微生物由于其體積的細(xì)小,而具有巨大的適應(yīng)性(變異)。采用人工改變微生物生活環(huán)境的方法進(jìn)行誘導(dǎo)變異,讓微生物直接適應(yīng)原水中毒物濃度或提高微生物對毒物的去除能力。這種方法對穩(wěn)定性毒物及非穩(wěn)定性毒物均適用,是處理含毒有機廢水的一種基本方法。
含酚廢水處理是應(yīng)對一種不穩(wěn)定性毒物的例子,當(dāng)毒物很穩(wěn)定時,可采用這種馴化方法提高微生物對毒物的承受能力。但要注意,這種毒物的濃度必須滿足最終出水排放標(biāo)準(zhǔn)或另外采取其它措施加以控制。
四、含毒有機廢水預(yù)處理方法:預(yù)處理法主要有稀釋法、轉(zhuǎn)化法和分離法。
1、分離法
利用分離的手段,將廢水中的毒物轉(zhuǎn)移到氣相或固相中去,以保證廢水生物處理的正常運轉(zhuǎn),這便是分離法的原理。此法對穩(wěn)定性或非穩(wěn)定性毒物均適用。采用這種方法時應(yīng)注意如下幾點:①分離后,廢水中穩(wěn)定性毒物濃度必須在生物處理的極限允許濃度之下,非穩(wěn)定性毒物的濃度必須保證生物處理的正常運行;②必須保證最終出水各項指項(包括毒物)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn);③轉(zhuǎn)移到氣相或固相的毒物必須進(jìn)行妥善處理,不允許出現(xiàn)二次污染。
2、轉(zhuǎn)化法
化學(xué)物質(zhì)只有在特定的情況下才會表現(xiàn)毒性,比如,硝基苯毒性較大,轉(zhuǎn)化為苯胺后,毒性就大為降低。Cr6+的毒性很大,可是被還原為Cr3+后,毒性就大為降低。所以,可以通過化學(xué)方法,將含毒有機廢水中的毒物轉(zhuǎn)化為無毒或毒性較低的物質(zhì),以保證生物處理的正常進(jìn)行。這種方法對穩(wěn)定性毒物或非穩(wěn)定性毒物均適用。采用這種方法一定要注意兩個問題:①轉(zhuǎn)化后,穩(wěn)定性毒物的濃度必須在生物處理極限允許濃度以下,非穩(wěn)定性毒物的濃度必須保證生物處理的正常運行;②最終出水中,毒物濃度也應(yīng)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、稀釋法
污水中的毒物之所以成為毒物,是與其濃度有關(guān)的。當(dāng)其濃度超過某一極限允許濃度時,毒物就成為毒物;在極限允許濃度以下時,毒物就不表現(xiàn)出毒性甚至成為營養(yǎng)。當(dāng)廢水中毒物濃度超過生物處理的極限允許濃度時,為保證生物處理的正常進(jìn)行,可采用簡單的稀釋法,將廢水中毒物濃度降低到極限濃度以下。
根據(jù)廢水中毒物的穩(wěn)定或非穩(wěn)定性質(zhì),可采取3種不同的稀釋法:污水稀釋法,處理出水稀釋法,清水稀釋法。
(1)清水稀釋法
這種方法只有在廢水中的毒物為穩(wěn)定性毒物,不能采用處理出水稀釋,工廠內(nèi)部及其附近又沒有其它廢水可以用來稀釋它,而且這種毒物又不能采用分離法或轉(zhuǎn)化法去除時才能使用。這是由于①這種方法的不經(jīng)濟性。采用清水稀釋本身就要花費大量的水費;原水采用大量的清水稀釋后,處理投資和運行費都要增加。②隨著環(huán)境管理的加強,已由濃度排放控制過渡到排放總量控制。
(2)處理出水稀釋法
這種方法只適用于廢水中的毒物為非穩(wěn)定這一單一情況。處理出水稀釋法又有兩種:①曝氣池池型采用完全混合式;②處理出水回流稀釋法。
(3)污水稀釋法
不同的污水中所含的物質(zhì)不同,將它們混合起來,彼此稀釋,可將毒物濃度降低到極限允許濃度以下,這便是污水稀釋法。它最簡單、最經(jīng)濟,是首選方法,不論毒物的性質(zhì)是穩(wěn)定或非穩(wěn)定均適用。少量的工業(yè)廢水混入大量的城市污水中,幾乎所有的毒物濃度都會被降低到極限允許濃度以下。但是,少量的工業(yè)廢水彼此間混合后,毒物濃度仍有可能在極限允許濃度以上,仍需繼續(xù)采取其它措施。
污水稀釋法除了上面所說的不同單位所排廢水之間的大稀釋外,還有同一工廠不同車間所排廢水之間的小稀釋。比如,制革工廠中,脫毛工段所排的灰堿廢水中S2-的濃度高達(dá)1000mg/L以上,但脫毛工段所排的灰堿廢水只占全廠總排水量的5%左右,只要建一較大的調(diào)節(jié)池(停留時間HRT一般在12h左右),不同工段所排廢水在此攪拌混合后,總出水中S2-的濃度便可降低到100mg/L以下。
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