生物技术在难降解废水及污泥处理中的应用及展望

慧聪水工业网 2018-04-20 11:09 来源：水工业市场杂志

慧聪水工业网中国科学院天津工业生物技术研究所副研究员王兴彪作了题为《生物技术在难降解废水及污泥处理中的应用及展望》的报告。

以下文字为王兴彪现场报告的概要整理。

一、工业废水处理市场前景广阔

目前，我国造纸、化工、纺织、钢铁等产业的污水排放比重很大，其中工业废水是主要排放源，2015年，我国工业废水排放量已占全国污水排放总量的32.4%。同时，很多工业废水处理设施非正常运行，无证排污、偷排和超标排放情况十分严重。2012年陶氏发布的《中国渴求水资源》报告指出，中国工业水资源的重复利用率仅为25%。因此，排放量大、达标率低、回用率低均是我国工业污水排放所面临的严重问题。

工业废水成分复杂，以重金属、油类及有毒物为主，对环境及人体危害大，单一的处理技术手段难以有效解决，工业废水处理技术也亟需突破。

据统计，2014-2015年我国工业废水处理市场规模为1697亿元，但目前我国工业污染治理设施的社会化运营比例仅有5%左右，因此工业废水处理市场前景十分广阔。

二、物化预处理+微生物强化处理工艺

现有难降解工业废水处理技术包括化学法、物理法等，耐受冲击力差、生化效率低、耗时长、二次污染和残留严重且改造提升空间低。研究针对以上现有处理技术的缺点，开发了物化预处理+微生物强化处理工业废水技术路线，技术指标：在1T中试及1000T规模菌剂试验中，盐度适用范围0-18%，COD去除率>90%，色度去除>99%，盐度去除50%。同时降低基建投资70%，减少运维40%以上。

物化预处理+微生物强化处理工艺包括以下几项核心技术：

1.微生物多样性与菌种库建设

工艺通过筛选鉴定、菌种保藏、信息更新、菌种查找、菌种应用的流程建立了微生物多样性与菌种库，目前已拥有的菌种类别和数量如下表。

生物技术在难降解废水及污泥处理中的应用及展望

2.功能菌群构建及群落解析

该工艺主要对功能菌群的结构和功能进行解析。解析结构的手段包括高通量测序、群落基因芯片、克隆、DGGE等。解析功能的手段包括宏基因组测序、功能基因芯片、HPLC、NMR等。

3.嗜盐菌筛选及高盐碱性污染治理

嗜盐菌筛选及高盐碱性污染治理是针对嗜盐菌生长慢、降解能力弱的问题而进行开发的突破嗜盐菌扩培的技术，技术可以实现快速生化反应以及快速挂膜。

4.高COD工业废水预处理技术

工业废水盐度高、有机物组分复杂、难生化处理，基于此，研究开发多种预处理技术以解决以上问题，包括电渗析装置、电渗析填料、选择性离子膜、活性菌落挂膜等。

5.生物菌剂及微生态营养制剂

微生态营养制剂是微生物菌剂经过发酵培养，其部分发酵产物经水解，再与不同营养物质配比而成，用于强化污水生化处理的添加剂。其组成包含孢子化功能菌(主要成分)，发酵代谢产物、蛋白质、生物酶、促生素等(促生成分)，氮、磷、其他微量元素(辅助成分)。微生态营养制剂可以增强细胞代谢强度，促进增殖，提高对毒性污染物氧化分解能力，提高系统抗冲击性和稳定性。不需较大硬件投入使系统的处理水质有明显提高。

以上5项技术的应用，使得物化预处理+微生物强化处理工艺与传统处理技术相比较，在运行成本、处理效率、管理难度等方面均有所改善，优劣对比如下表所示。

生物技术在难降解废水及污泥处理中的应用及展望

三、技术应用实例

1.氰化物废水(盐度0.6%)

针对天津8.12剧毒含氰废水，活性菌剂吨罐发酵24小时，按照菌浓1010个细胞/ml投入废水处理现场。低浓度含氰废水经20小时处理，获得93%的脱氰效率;高浓度事故废水在经过48h的处理，CN-降解率达98%。

2.颜料废水(盐度1%)

采用生化为主、物化为辅的组合工艺，在生物曝气池中填料负载丰富的功能菌群，废水COD降解率95.22%，处理时间3-4天后出水色度明显降低。

废水处理前后对比

生物技术在难降解废水及污泥处理中的应用及展望

3.超高COD化工废水(盐度5%)

通过理化参数检测、有机物组成分析、菌群构成分析等方法手段，全面解析某超高COD化工废水处理工艺过程，揭示当前工艺的不足，进一步对工艺优化提供基础性数据及指导。改善后的处理装置采用预处理-生物接触氧化技术对高盐碱化工废水(盐度5%，COD117512mg/L)进行处理，废水最终COD≤5000mg/L。

改进后实验室中试连续反应装置

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