1. 高效菌種篩選繼續(xù)得到重視
高效優(yōu)良菌種選育及處理
中科院成都生物所在“高效優(yōu)良菌種選育及處理系統(tǒng)中微生物種群的優(yōu)化調控”項目的研究過程中，篩選出了多株高效功能菌，對主要菌株進行了降解機制與應用方法的研究，開發(fā)出適用于石油和印染廢水的多個品系菌劑及其高密度發(fā)酵工藝，形成了規(guī)模化的菌劑生產(chǎn)線，并在煉油廢水處理工程上進行了示范應用，初步建立了廢水處理系統(tǒng)中微生物種群監(jiān)測及調控的分子生物學方法。
高效菌處理難降解有機廢水
高效菌處理技術適用于煤化工、農(nóng)用化工難降解有機廢水，目前已完成中試，并入選國家先進污染防治示范技術名錄。
該技術采用新型微電解裝置、塊狀催化劑和必要介質的預處理工藝，投加高效菌劑，通過厭氧生物處理工藝處理難降解有機廢水，使其化學需氧量、酚類、氨氮含量均大幅下降，處理出水可達到回用要求。該技術在開發(fā)過程中，解決了菌群選育與最佳配比、菌群粉末化等技術難題。
以采用該技術處理多菌靈農(nóng)藥廢水為例。多菌靈農(nóng)藥生產(chǎn)廢水中主要含有鄰苯二胺等苯胺類有機物、少量硝基物、硫化物，廢水化學需氧量高達每立方米30千克，具有高化學需氧量濃度、高氨氮、高鹽分、毒性大、成分復雜的特點，屬高濃度難降解有機化工廢水。
從多菌靈農(nóng)藥生產(chǎn)廢水的排放口附近土壤中分離得到廢水的高效降解菌，其中能高效降解多菌靈農(nóng)藥和廢水中的中間產(chǎn)物鄰苯二胺的菌株均為假單胞菌。將這些高效菌混合培養(yǎng)后，與活性污泥分別投加到序列間歇式活性污泥法反應器，通過正交試驗得到各自的最佳工藝條件。結果表明，采用高效菌處理多菌靈農(nóng)藥廢水，化學需氧量去除率比活性污泥法高出29.1%。
采用該處理工藝的基建費約每噸廢水一千元，運行費用約為每噸廢水4~5元，具有良好的推廣應用前景。
新的細菌配方和營養(yǎng)包可減少50%以上的污泥
陶氏化學公司于2009年10月表示，一種新開發(fā)的廢水生物處理技術與傳統(tǒng)的活性污泥廢水處理過程相比，可減少50%以上的污泥。污泥實際的減少量基于生產(chǎn)基地水流特征和特定的污染物而變化。
污泥發(fā)生量減少可大大降低堆填區(qū)處置成本，陶氏化學公司已將這一技術應用于煉油工業(yè)。
稱之為自動Chemostat處理的技術由美國BioPetroClean公司開發(fā)，它作為一種更高效的方法，可用于減少新鮮廢水或含鹽廢水中總的石油烴類含量。該技術基于采用定制的細菌配方應用于廢水池中，該過程依賴于專門針對特定消耗烴類物質的細菌的認定和選擇，細菌配方處于專有的營養(yǎng)包條件之下，這一營養(yǎng)包在生物反應器中可被連續(xù)地進行調整。
這種可快速分裂的細菌保持較低的細菌濃度，并有較大的表面積可用于使烴類分解。據(jù)稱，自動Chemostat處理技術為一次通過過程，應用于活性污泥過程無需循環(huán)。
細菌配方和營養(yǎng)包加上控制系統(tǒng)，就可對過程不斷的進行在線監(jiān)控，在線監(jiān)控可避免生物反應器中出現(xiàn)操作紊亂，從而可提高過程的可靠性。自動Chemostat處理技術已成功地進行了驗證。它可對廢水進行連續(xù)地處理，并可一次性地應用于批量的特定廢水處理。
復合菌助重金屬廢水處理
中科院成都生物研究所發(fā)明的處理廢水中鉻等重金屬離子的方法，是將復合菌放在含有乳酸蛋白鹽、亞鐵鹽和硫酸鹽及鉀、鎂、鈣、銅等元素的培養(yǎng)基中，生產(chǎn)出納米硫化鐵，再將納米硫化鐵在酸性條件下與廢水中的重金屬離子等生成難溶的金屬硫化物，經(jīng)分離沉淀，達到去除廢水中金屬離子的目的。該方法可廣泛用于重金屬廢水處理工程，具有去除效率高、成本低等優(yōu)點。
2. 磁性粉末凈化污水技術
采用磁性粉末凈化污水的新方法，可使凈化過程更為有效，并且可減少處理過程的費用。日本宇都宮大學應用化學教授Yasuzo Saka對已廣泛采用的活性污泥方法進行了改進，即在活性污泥中加入少量磁鐵礦石粉末，這樣，污泥中的細菌消耗有機物質，它們也纏繞在磁鐵礦石上，形成磁化活性污泥。這種磁化污泥可粘附在處理水池上方旋轉的磁鼓上，其分離速率比活性污泥過程所用的重力分離要快100多倍。這種活性污泥可從轉鼓上刮下，并循環(huán)到處理水中進一步利用。Saka領導的研究小組對處理條件如微生物濃度進行了精確優(yōu)化，從而不會產(chǎn)生過剩的污泥。采用該工藝己很好凈化了城市污水、信息技術工業(yè)污水和含磷、含氮污水等。在宇都宮的城市污水處理中，用磁性活性污泥工藝中型裝置處理了城市污水，可去除有機物質而不產(chǎn)生過多的污泥。
3. 生物強化處理技術
固定化細胞和流態(tài)化脫氮生化處理
含氮污染物的排放一直是環(huán)境治理的一大難題，氨氮廢水成分復雜，可生化性較差，使得傳統(tǒng)的生物脫氮工藝效果不佳。由于我國水環(huán)境中氨氮的污染因子的濃度值長期得不到有效控制，氨氮超標不僅引起水體的富營養(yǎng)化，在工業(yè)生產(chǎn)中還會影響設備的換熱效率。
高濃度氨氮化工廢水處理技術，以新型脫氮生化處理流程為核心，融合了固定化細胞技術和流態(tài)化工藝的生化處理技術及系統(tǒng)。該技術通過使高濃度氨氮廢水與微生物載體之間形成穩(wěn)定流態(tài)，實現(xiàn)了在單位體積內(nèi)較高的混合液懸浮固體濃度和優(yōu)良的生物傳質性。通過控制溶解氧濃度、溫度、pH值和系統(tǒng)中化學需氧量等工藝參數(shù)，有針對性地調節(jié)微生物的生存環(huán)境，促使后段生化反應系統(tǒng)中亞硝化菌、硝化菌和反應菌保持良好的生長勢態(tài)，為提高硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮及其他有機污染物的去除效率創(chuàng)造了良好的條件，從而達到高效、經(jīng)濟的去除污染物的效果。
目前，高濃度氨氮化工廢水處理技術較強的脫氮和去除難降解污染因子的能力，已在氮肥和煤化工等行業(yè)中取得了良好的工程應用效果。從技術準備和實踐經(jīng)驗看，該技術具備了在高濃度氨氮化工領域內(nèi)更大范圍推廣應用的基礎和前景。
生物強化技術處理高濃度化學需氧量廢水
生物強化技術是一項專門針對高濃度、難生化降解有機廢水的處理技術。該技術打破傳統(tǒng)的好氧生化處理方式，將現(xiàn)代微生物培養(yǎng)技術應用于好氧污水處理系統(tǒng)中，通過生物強化技術將好氧系統(tǒng)中專一性強、活性高的優(yōu)勢微生物進行強化，以高于傳統(tǒng)活性污泥法10倍以上的容積負荷，將傳統(tǒng)生物法難以處理的高濃度、毒性廢水進行生化處理，極大地降低了高濃度有機廢水的處理成本。適用對象為液體焚燒廢水、稀釋處理的廢水等。目前，石化行業(yè)的堿渣廢水處理方法主要有焚燒、濕式催化氧化等，焚燒和濕式催化氧化都是投資和運行費用非常高的處理技術。相比之下，采用生物強化技術進行處理，其投資、運行費用都只有原來的幾分之一或者幾十分之一，運行管理簡單，處理效果穩(wěn)定，而且不產(chǎn)生廢氣和廢渣等二次污染。該技術的成功應用為此類高濃度難降解廢水的處理開辟出了一條新途徑。
組合式生物反應器高效治污
污水組合式生物處理裝置采用組合式生物反應器工藝處理城市污水，同時可以實現(xiàn)總氮、總磷的去除和剩余污泥的減量化。
這種組合式生物反應器采用生物捕食和能量代謝解耦聯(lián)兩種機理對剩余污泥進行減量化處理，效果顯著，甚至可以達到污泥零排放。該裝置可廣泛用于城市生活污水和工業(yè)廢水的處理，尤其是水質變化大的有機廢水的處理，污染物去除效果和出水水質均有明顯提高，且處理水量大，運行費用相對較低。此外，該裝置在前端設置生物選擇器，提高了抗沖擊能力及污染物降解效率，同時也抑制了污泥沉降性差、易膨脹等情況的發(fā)生。
4. 厭氧——好氧相結合生物處理技術
高效厭氧反應器處理高濃度有機廢水
高濃度有機廢水生化處理技術及裝置，可重點解決化工、制藥、食品等行業(yè)產(chǎn)生的高濃度有機廢水處理難題，經(jīng)處理后水質達到國家規(guī)定排放標準并可深度處理回用。
采用該技術，高濃度有機廢水先經(jīng)收集管路匯入調節(jié)池，廢水在該池中均質并有控制地進入處理系統(tǒng)。廢水在輸入預處理單元作pH調整、懸浮物去除、大分子有機物及有毒有害污染物降解等處理，之后進入高效厭氧反應器，使有機物大部分得到降解，成為無害的氣體和無機物，大分子有機物如苯類物質在此過程中被降解為小分子有機物或被徹底降解。經(jīng)厭氧反應后的廢水有機物濃度大幅度降低，同時提高了后續(xù)好氧處理的可降解性。然后進入組合生物降解過程，按照廢水中污染物的性質和處理要求，采用兼氧、好氧等工藝的組合實現(xiàn)廢水處理的達標。
廢水經(jīng)上述處理過程一般已達到排放標準，為了達到深度凈化工業(yè)廢水的目的，還可采用發(fā)光二極管—光催化復合技術進一步處理，并可延長后級處理中膜的使用壽命。為滿足處理后廢水的利用要求，可再設后續(xù)深度處理單元，深度處理采用微過濾、超濾、鈉濾和反滲透等一種或幾種工藝的組合。廢水經(jīng)以上流程處理后，即可達標排放或回用。
該技術在生物處理方面達到先進水平，特別是高效厭氧反應器達到國外第三代先進水平、國內(nèi)領先水平;建設成本為國外公司建設同類項目的30%~50%、運行成本的50%~70%。
缺氧加好氧處理焦化廢水
前置反硝化焦化廢水處理技術，在鋼鐵、化工等行業(yè)焦化廢水處理工程中得到應用。該技術采用的前置反硝化工藝由兩部分組成：缺氧池和好氧池。在缺氧池內(nèi)，控制解氧在每升0.5毫克以下，反硝化細菌利用進水中的化學需氧量作為氫供給體，將好氧池回流的混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣排入大氣。同時利用厭氧生物處理反應過程中的產(chǎn)酸過程，把一些復雜的大分子稠環(huán)化合物分解成低分子有機物，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。缺氧池中的微生物以廢水中有機物作為反硝化碳源和能源，不需補充外加碳源;廢水中的部分有機物通過反硝化去除，減輕了后續(xù)好氧段負荷，減少了動力消耗;反硝化產(chǎn)生的堿度可部分滿足硝化過程對堿度的需求，因而降低了化學藥劑的消耗。在好氧過程中，控制溶解氧在每升2~5毫克范圍內(nèi)，利用碳化菌降解污水的含碳化合物，利用硝酸鹽菌和亞硝酸鹽菌氧化氨氮。通過生物處理段后的出水已基本達到我國《污水綜合排放標準》的二級標準。該技術工藝深度處理段由混凝反應池及混凝沉淀池組成，其主要作用是進一步降低污水中的色度及化學需氧量含量，確保出水達到《污水綜合排放標準》的一級標準。
5. 廢水污泥處理
將廢水處理污泥轉化為能量
美國佛羅里達州Sanford公司2008年就宣布在北美采用MaxWest氣化系統(tǒng)處理生物固體。MaxWest環(huán)境系統(tǒng)公司開發(fā)了這一氣化系統(tǒng)，可將城市廢水處理系統(tǒng)的污泥轉化為能量。
MaxWest環(huán)境系統(tǒng)公司在一廢水處理場建立污泥轉化為能量設施。廢水處理場的最后產(chǎn)物為污泥，也稱之為生物固體，污泥在密閉的氣化器內(nèi)被氣化，產(chǎn)生合成氣。在連續(xù)的集成過程中，合成氣再在密閉的熱氧化器中被氧化而產(chǎn)生熱能。Sanford公司使用該熱能可替代天然氣以驅動新的干燥器。
與使用化石燃料天然氣的成本相比，此種技術可使Sanford公司在20年內(nèi)節(jié)約900萬美元。該技術還強化了廢棄物料管理，并保護了環(huán)境。
可控濕法聚沉法處理污水廠污泥
以界面微電子轉移理論為基礎，研發(fā)出的可控濕法聚沉法處理污水廠污泥新技術，污泥深度脫水效果明顯，大大降低了污水處理成本。污水處理廠集中處理污水時，傳統(tǒng)的污泥厭氧處理技術除了需要投入大量資金建設污泥消化裝置外，還需要投入大量配套處理設施。盡管如此，厭氧處理后的剩余污泥還需要通過其他技術進行再處理，同時，產(chǎn)生的消化液化學厭氧量濃度很高，會加大處理成本。另外，由于我國污水處理廠污泥含砂量較高，有機質含量比歐美國家低，污泥的可生化性差，消化設備運行的穩(wěn)定性、沼氣產(chǎn)率等指標普遍達不到處理要求標準，因此國外普遍使用的污泥消化技術在我國難以推廣和普及。可控濕法聚沉法處理污泥技術可使剩余污泥在常態(tài)下進一步深度脫水至含水率50%以下，遠低于現(xiàn)行其他污水處理廠污泥含水率在78%~83%的現(xiàn)狀。處理后的污泥病毒體和菌群消亡、重金屬離子固化、污泥臭度降為1度以下，達到了國家衛(wèi)生填埋標準。污泥經(jīng)過處理后，穩(wěn)定性提高、不返熔、不吸水膨脹，燃燒值達每千克2 000千卡，經(jīng)復合配方可作磚廠和水泥廠中熱值煤的替代物。
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