李國(guó)添

（碧沃豐工程有限公司，廣東 佛山 528200）

水是生命之源，是地球上最寶貴的資源，要想促進(jìn)人類文明的持續(xù)發(fā)展，就必須加強(qiáng)對(duì)水資源的治理與保護(hù)。隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，水污染問(wèn)題愈加嚴(yán)重，尤其是每天產(chǎn)生的大量化工業(yè)廢水給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了很大負(fù)擔(dān)，也對(duì)人們的生活產(chǎn)生了極其不好的影響。因此，相關(guān)部門和企業(yè)必須要進(jìn)一步加大對(duì)化工業(yè)污水的治理力度，將化工業(yè)污水對(duì)環(huán)境及人體的危害降到最低[1]。研究發(fā)現(xiàn)，在化工業(yè)污水治理方面，生化法具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。

1 化工業(yè)廢水簡(jiǎn)析

1.1 化工業(yè)廢水的來(lái)源

化工業(yè)廢水主要來(lái)源于化工生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水，如在蒸汽蒸餾、汽提、酸洗等工藝中，會(huì)產(chǎn)生含污染物質(zhì)的廢水；清洗生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的廢水，化工業(yè)生產(chǎn)所用容器、管道、設(shè)備等需要定期清洗，在清洗時(shí)設(shè)備、管道等中殘留的化學(xué)物質(zhì)會(huì)進(jìn)入到清洗液，形成廢水；生產(chǎn)過(guò)程中原料與產(chǎn)品的流失也會(huì)形成廢水，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)及原料運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，會(huì)有一部分物料、產(chǎn)品損失，這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)風(fēng)暴雨雪的沖刷形成了廢水；未反應(yīng)完的原料，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，一些原料由于自身性質(zhì)的原因，無(wú)法發(fā)生完全的化學(xué)反應(yīng)，未反應(yīng)的部分就會(huì)通過(guò)多種途徑進(jìn)入水體，形成廢水[2]。

1.2 化工業(yè)廢水的分類

根據(jù)工業(yè)廢水中主要污染物的化學(xué)性質(zhì)，可將化工業(yè)廢水分為無(wú)機(jī)廢水、有機(jī)廢水及既含有有機(jī)污染物又含有無(wú)機(jī)污染物的混合類廢水三大類。無(wú)機(jī)廢水中含有無(wú)機(jī)污染物，各種礦物廢水也屬于無(wú)機(jī)廢水；有機(jī)污水中含有機(jī)污染物，化工廠、食品廠等在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水多為有機(jī)廢水。有機(jī)廢水中的污染物會(huì)在水中進(jìn)行生物氧化分解反應(yīng)，從而消耗大量溶解氧，導(dǎo)致水體中的氧氣供應(yīng)不足，而且有機(jī)物進(jìn)一步厭氧發(fā)酵會(huì)散發(fā)出惡臭，污染大氣環(huán)境，毒害水生生物[3]。

1.3 化工業(yè)廢水的特征

1.3.1 水質(zhì)成分復(fù)雜

化工業(yè)廢水中污染物種類多、濃度高，處理起來(lái)比較困難。化工業(yè)廢水中最常見的污染物質(zhì)是溶劑類化合物以及有機(jī)高分子化合物，這類物質(zhì)難降解、不易溶解，溶于廢水中會(huì)污染環(huán)境。

1.3.2 溫度高

工業(yè)廢水普遍具有高溫的特點(diǎn)，主要原因是許多化工工藝通常都是在高溫下進(jìn)行。溫度高的化工業(yè)廢水大量排放后會(huì)引起水域熱污染。

1.3.3 有毒有害

化工業(yè)廢水具有污染性強(qiáng)、毒害性高的特點(diǎn)?；I(yè)廢水中含有的Cr、Pb、Hg等重金屬離子及有機(jī)化學(xué)類有毒物質(zhì)，會(huì)隨著廢水滲入到土壤后，引起土壤結(jié)構(gòu)的變化，使土壤受到污染；進(jìn)入自然水域后會(huì)造成水生生物中重金屬離子的富集，并通過(guò)食物鏈對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，導(dǎo)致人體功能受損[4]。如含氟廢水如不經(jīng)專業(yè)、科學(xué)地處理而直接排放到環(huán)境中，會(huì)抑制土壤的酸性磷酸酶的活性與硝化作用，使土壤肥力下降、酸堿度失衡；與人體長(zhǎng)期接觸會(huì)導(dǎo)致人體中氟的含量過(guò)多，因而嚴(yán)重影響人體健康。有研究表明，長(zhǎng)期攝入高濃度氟，會(huì)使人體肝臟、肌肉、胃腸道及神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)與生殖系統(tǒng)等都受到不同程度的損害；動(dòng)物攝入過(guò)量氟后，會(huì)出現(xiàn)骨骼發(fā)育不良、牙齒發(fā)育緩慢等問(wèn)題，若動(dòng)物長(zhǎng)期生活在高氟環(huán)境中，其生殖功能、肝腎功能等會(huì)受到嚴(yán)重影響。另外，化工業(yè)廢水如不經(jīng)科學(xué)處理直接排放至環(huán)境中，還會(huì)引起嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題。近些年，我國(guó)多地多個(gè)工廠乃至城市周邊飄散的惡臭氣體大多與化工業(yè)廢水的排放有關(guān)[5]，圖1為某化工廠生產(chǎn)廢水違規(guī)排放現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 某化工廠生產(chǎn)廢水違規(guī)排放現(xiàn)場(chǎng)

2 化工業(yè)污水處理技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 化工業(yè)污水監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)

目前對(duì)工業(yè)廢水的監(jiān)測(cè)和處理主要是針對(duì)懸浮物、COD和NH3-N等的理化指標(biāo)進(jìn)行理化分析，通過(guò)理化分析確定水體中污染物的濃度及污染物地種類，為后續(xù)的污水治理工作提供參考。理化分析手段既有優(yōu)點(diǎn)也有缺陷，如精度不高、無(wú)法實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)反應(yīng)、大部分監(jiān)測(cè)只能反映瞬時(shí)樣品的污染水平、無(wú)法對(duì)排水的安全程度做出判斷、監(jiān)測(cè)結(jié)果很難反映復(fù)雜水環(huán)境的健康變化趨勢(shì)等，因而也無(wú)法為水污染防治工作提供有效的幫助。而生化法彌補(bǔ)了這一監(jiān)測(cè)手段的不足，生物監(jiān)測(cè)法可以利用生物種群、個(gè)體和細(xì)胞在結(jié)構(gòu)、功能、生理狀況等指標(biāo)上的變化，對(duì)環(huán)境介質(zhì)中的有毒物質(zhì)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

2.2 化工業(yè)污水處理技術(shù)

2.2.1 化學(xué)沉淀法

在化工業(yè)污水處理工程中，經(jīng)常使用化學(xué)沉淀法。應(yīng)用化學(xué)沉淀法處理化工業(yè)污水時(shí)，是通過(guò)向溶液中投加氫氧化物、硫化物、碳酸鹽、鹵化物等化學(xué)藥劑，使這些化學(xué)藥劑與廢水中的污染物發(fā)生反應(yīng)，最終使污染物從廢水中脫離，從而達(dá)到凈化廢水、提高水質(zhì)的目的?；瘜W(xué)沉淀法具有化學(xué)藥劑絮凝效果好、沉淀效果佳并能夠在一定程度上保證重金屬去除率的優(yōu)勢(shì)[6]。

2.2.2 物理吸附法

物理吸附法是一種比較常見的化工業(yè)污水治理方法，該方法主要是利用特殊的、具有吸附性的材料，將廢水中的重金屬離子以及有機(jī)化學(xué)污染物（如苯類或酚類化合物等）吸附出來(lái)，從而達(dá)到治理廢水的目的。當(dāng)前比較常見的吸附材料有活性炭、殼聚糖類吸附劑、沸石、樹脂及硅藻土等，其中活性炭的應(yīng)用最為廣泛，主要是因?yàn)榛钚蕴勘容^容易獲得，而且其成本相對(duì)較低，吸附效果也相對(duì)理想?；钚蕴康谋砻娣植加写罅康目障督Y(jié)構(gòu)，能夠有效去除廢水中的金屬物質(zhì)及有機(jī)物。另外，樹脂也是一種較好的吸附劑，目前有兩種樹脂，一種是陽(yáng)離子樹脂，一種是陰離子樹脂。樹脂中含有能夠與廢水中重金屬污染物發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)（如氨基）等，圖2為一種新型活性炭。

圖2 一種新型活性炭

2.2.3 分離法

分離法是一種常見的化工業(yè)污水處理方法，該方法主要是利用壓力驅(qū)使重金屬污染物質(zhì)與水分離，最終達(dá)到化工業(yè)污水處理與凈化的目的。分離法包括超濾、電滲析、滲析及反滲透等幾種方法，自然滲析與液膜技術(shù)在當(dāng)前也在應(yīng)用。應(yīng)用分離法處理化工業(yè)污水時(shí)，要根據(jù)一定壓力差下孔的大小篩選微濾與超濾。應(yīng)用反滲透法處理化工業(yè)污水時(shí)，最好是選擇滲透性好的半透膜材料，這樣溶劑的滲透率會(huì)更高，對(duì)化工業(yè)污水的處理效果也會(huì)更好[7]。

3 生化法論述

生化處理法簡(jiǎn)稱為生物處理法，是當(dāng)前一種比較綠色環(huán)保的污水處理技術(shù)。生化處理法是利用微生物的吸收、分解與新陳代謝作用對(duì)污水中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行降解，最終將化工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的廢水。利用該方法處理化工業(yè)廢水時(shí)，要先將化工業(yè)污水與微生物混合接觸，從而使微生物在其中發(fā)揮作用。在應(yīng)用生化法處理廢水時(shí)，高效曝氣池與菌膠團(tuán)是該方法兩大關(guān)鍵因素。建立高效曝氣池能夠使微生物存活，并利用微生物對(duì)廢水中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行分解，達(dá)到凈化水質(zhì)、降低廢水污染性與毒害性的目的[8]，生化法處理廢水的工藝流程詳見圖3。

圖3 生化法處理廢水的工藝流程

3.1 高效曝氣池

高效曝氣池是采用高效表面曝光氣機(jī)，使整個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)污水與活性菌膠團(tuán)充分混合，起到充分?jǐn)嚢璧淖饔?，同時(shí)在表面形成浪花，與空氣充分接觸充氧。在高速混合狀態(tài)下，菌膠團(tuán)會(huì)充分發(fā)揮作用對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附、吸收與水解，水解后的有機(jī)物又被微生物進(jìn)行二次吸收與分解，最終被分解成水、二氧化碳及其他小分子物質(zhì)。

3.2 菌膠團(tuán)

在利用生化法處理化工業(yè)污水時(shí)，菌膠團(tuán)是整個(gè)處理工藝的核心。菌膠團(tuán)極強(qiáng)的吸附與分解能力可以使化工業(yè)廢水得到初步凈化和處理，同時(shí)也為微生物的二次處理創(chuàng)造了條件，提供了可能。生化處理工藝中的菌膠團(tuán)是以真菌和細(xì)菌為主，除此之外還有一些后生動(dòng)物與原生動(dòng)物。在化工業(yè)污水處理中，真菌與細(xì)菌是主力軍，是降解污水中有機(jī)物的主要力量，部分原生動(dòng)物與后生動(dòng)物是活性泥污食物鏈中的組成部分，主要起到改善水質(zhì)的作用。

3.3 菌種

研究表明，在運(yùn)用生化技術(shù)處理化工業(yè)污水時(shí)，菌種是影響處理效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，若菌種的適應(yīng)能力強(qiáng)、繁殖速度快、降解有機(jī)物的能力強(qiáng)、速度快且易馴化與培養(yǎng)，那么化工業(yè)污水的處理效果也就會(huì)更加理想。因此，在運(yùn)用生化技術(shù)處理化工業(yè)廢水時(shí)，必須要在菌種上下功夫。菌種培育的第一步就是特殊的誘變選育。為得到優(yōu)質(zhì)菌種，可以從已經(jīng)使用了較長(zhǎng)時(shí)間的裝置中提取初始菌種，然后再利用現(xiàn)代生物技術(shù)開展誘變處理、選育、馴化等一系列工作，最終選育出適應(yīng)能力強(qiáng)、繁殖速度快、有機(jī)物降解速度快的優(yōu)質(zhì)菌種。

4 生化法在化工業(yè)污水處理中的具體應(yīng)用

4.1 廢水成分的生物毒性測(cè)試法

工業(yè)廢水中污染物的成分比較復(fù)雜，所以盡管理化監(jiān)測(cè)已經(jīng)比較先進(jìn)，能夠比較準(zhǔn)確且快速地判斷出污染物的環(huán)境水平，但仍然無(wú)法有效滿足工業(yè)廢水的監(jiān)測(cè)需求，因而很難反映出全部污染組分對(duì)環(huán)境的綜合影響。生物毒性測(cè)試技術(shù)彌補(bǔ)了這種理化監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足。生物毒性測(cè)試法不僅能準(zhǔn)確分析與反映出廢水中污染物的種類、各污染物之間的相互作用，而且還能對(duì)污染水平與生物效應(yīng)的直接關(guān)系做出判定。

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)光細(xì)菌對(duì)有毒物質(zhì)的反應(yīng)較大，所以在廢水監(jiān)測(cè)中可惟利用發(fā)光細(xì)菌來(lái)測(cè)定廢水中污染物的組成及受污染水體的綜合毒性。細(xì)菌急性毒性測(cè)試法在我國(guó)已經(jīng)使用了較長(zhǎng)時(shí)間，早在1995年，我國(guó)就將發(fā)光細(xì)菌法列為進(jìn)行水質(zhì)急性毒性檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。研究與實(shí)踐證明，發(fā)光細(xì)菌毒性測(cè)試法具有受試生物反應(yīng)靈敏、儀器操作自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可以被應(yīng)用于污染行業(yè)廢水毒性的常規(guī)監(jiān)測(cè)與突發(fā)事件安全的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。

藻類和蚤類個(gè)體小,在水體中可以大量繁殖，當(dāng)生存環(huán)境惡化時(shí),藻類的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制,蚤類的生存和繁殖能力也會(huì)發(fā)生變化。研究表明，當(dāng)水體環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，藻類的生長(zhǎng)速度會(huì)發(fā)生改變，蚤類的繁殖能力也會(huì)有明顯的變化，藻類和蚤類在不同環(huán)境中的繁殖與存活情況，可以作為判斷水質(zhì)的重要依據(jù)。因此，在水體監(jiān)測(cè)中可采用生長(zhǎng)率與繁殖率作為監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)毒性效應(yīng)的重點(diǎn)。目前，藻類和蚤類的毒性試驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也在不斷豐富，但藻類和蚤類毒性測(cè)試法還存在一些缺陷，如測(cè)定周期長(zhǎng)、綜合效率低，測(cè)定前需要開展大量藻類和蚤類的培養(yǎng)工作等，所以該項(xiàng)技術(shù)還具有很大的完善空間。

4.2 廢水生物治理法

廢水生物治理法是一種化工業(yè)污水微生物深度處理方法，其特征與步驟為：制備所用菌液，所用菌液包括石油降解菌菌液、芽孢桿菌菌液、酵母菌菌液。菌液制備結(jié)束后要充分混合，留好備用?；旌暇褐苽浜煤?，在化工廠準(zhǔn)備防滲防泄露的存放池，并向存放池中轉(zhuǎn)運(yùn)化工業(yè)污水，再將微生物輸入架放入存放池中，存放池中放置的微生物輸入架是由多個(gè)通道管交叉連接而成，微生物輸入架的各通道管相連相通。為保證最終及整體的處理效果，各連通管的管道壁均采用鏤空網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通道管有多個(gè)出液口。為更好地處理化工業(yè)污水，微生物輸入架中的一個(gè)通道管一端寬口為敞口，該通道管的另一端及其余通道管的兩端管口均為盲端，在每個(gè)通道管的外周均鋪設(shè)有可降解的負(fù)載膜。在該微生物處理系統(tǒng)內(nèi)，用可降解負(fù)載膜封閉所有通道管的出液口，同時(shí)在通道管、可降解負(fù)載膜與可降解負(fù)載膜之間都設(shè)置了生物炭，為微生物處理化工業(yè)污水創(chuàng)造條件。將微生物輸入架放置進(jìn)存放池時(shí)，要將微生物輸入架中一通道管的敞口端放置于化工業(yè)污水上表面的外部。在處理化工業(yè)污水時(shí)，先通過(guò)通道管的敞口端向微生物輸入架中輸入混合菌液，混合菌液輸入后要靜置20～40分，再向微生物輸入架注入高壓氣體，并利用高壓氣體沖破可降解負(fù)載膜，使通道內(nèi)的物料混合到化工業(yè)污水中，然后由微生物對(duì)廢水中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行分解，從而達(dá)到凈化水質(zhì)、降低廢水污染性與毒害性的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生化處理法是利用微生物的吸收分解與新陳代謝作用，降解污水中的有毒有害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)、改善水體的目的。由于生化法理論先進(jìn)、科技含量高、處理效果好，因而應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。在當(dāng)前背景下，應(yīng)加大對(duì)生化法的研究?jī)?yōu)化與推廣應(yīng)用的力度，從而使生化法在化工業(yè)污水處理方面發(fā)揮出更大的作用。