顏染料及其中間體是我國關(guān)乎基本民生的傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)量占全球染料供應(yīng)產(chǎn)業(yè)的60%，2014年9月的騰格里沙漠污染事件(寧夏明盛染化公司污染事件)將整個染料行業(yè)推到了環(huán)保的高壓之下。在環(huán)保高壓和需求回暖的背景下，小規(guī)模染料企業(yè)被迫退出，染料壟斷企業(yè)則憑借規(guī)模優(yōu)勢，提高染料價格，成為最終的受益者。然而嚴(yán)重增加了原本利潤較低的印染企業(yè)的生產(chǎn)成本，使其雪上加霜，進(jìn)而影響整個紡織行業(yè)的發(fā)展。
顏染料及其中間體廢水水質(zhì)復(fù)雜，具有高氨氮、高色度、高含鹽量、可生化性差等特點，是難處理的工業(yè)廢水之一。顏料在生產(chǎn)過程中一般會加入大量的氯化銨作為反應(yīng)物，因此生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水中氨氮含量較高，導(dǎo)致C/N比嚴(yán)重失衡，廢水處理難度非常大，該廢水也是工業(yè)廢水治理的難點，嚴(yán)重影響了該行業(yè)的發(fā)展?！笔濉杯h(huán)保規(guī)劃中，氨氮已繼COD、SO2之后成為污染物實施總量控制的新指標(biāo)，而且在一些特定流域的污水出水水質(zhì)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)由一級B標(biāo)準(zhǔn)提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)，要求所有排污單位最后出水氮素含量氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L，這對已建和新建污水廠也相應(yīng)提出了污水深度脫氮的技術(shù)需求。
一、高氨氮廢水的處理方法
氮在溶液中以分子態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及硫氰化物和氰化物等多種形式存在，而氨氮是最主要的存在形式之一。目前，國內(nèi)外關(guān)于氨氮廢水的處理方法主要有兩類：
(1)物化法：吹脫法、電化學(xué)法、化學(xué)沉淀法、折點加氯法、離子交換法、膜吸收法和高級氧化法，該方法操作簡單，效率高，但存在設(shè)備投資大，能耗多，運(yùn)行費(fèi)用高，易造成二次污染等。
(2)生物法：能夠有效和徹底地去除廢水中的氨氮，處理過程穩(wěn)定可靠，操作簡便，運(yùn)行成本低，不會造成二次污染等優(yōu)點。
二、硝化菌在高氨氮廢水處理中的應(yīng)用
硝化菌是一類具體硝化作用的細(xì)菌，分為異養(yǎng)型和自養(yǎng)型，目前被發(fā)現(xiàn)了的硝化細(xì)菌大多數(shù)是自養(yǎng)型的，分為亞硝酸鹽菌(AOB)和硝酸鹽菌(NOB)兩個菌群，分別參與氨氧化和亞硝酸氧化階段。但是硝化細(xì)菌的生長周期長，對溶解氧、溫度以及有毒物質(zhì)敏感。在污水處理系統(tǒng)中的很難維持較高的濃度，易流失，但是在脫氮過程中起著至關(guān)重要的作用，關(guān)系到污水廠氨氮出水是否達(dá)標(biāo)。
顏染料廢水具有成分復(fù)雜、毒性大等特點，在該廢水中，硝化菌的硝化活性會受到抑制，不易富集，導(dǎo)致出水氨氮濃度高。當(dāng)污水處理系統(tǒng)中的硝化功能崩潰后，通過投加活性污泥恢復(fù)費(fèi)時、費(fèi)力。因此，為了維持高氨氮廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需保持生物反應(yīng)體系中硝化菌的數(shù)量，也是今后處理高氨氮廢水的發(fā)展方向。
為了保證高氨氮廢水處理系統(tǒng)中硝化菌的數(shù)量，可對該系統(tǒng)進(jìn)行生物強(qiáng)化。生物強(qiáng)化(Bioaugmentation)是指將從自然環(huán)境中篩選得到的或經(jīng)過基因改造的菌種投加到自然生態(tài)系統(tǒng)或人工系統(tǒng)中，以達(dá)到增強(qiáng)其處理效果的目的。生物強(qiáng)化可以針對待處理目標(biāo)，投加特定的促生長物質(zhì)(俗稱”營養(yǎng)鹽”)，來提高原位生態(tài)環(huán)境中功能微生物的生長，也可以投加相應(yīng)的微生物菌劑，該菌劑是具有特定降解性能的微生物菌株或菌群，可通過長期馴化得到或從特定環(huán)境中分離純化得到，或通過基因改造手段得到。目前已具有一些具有特定降解性能的商業(yè)菌劑。利用生物強(qiáng)化手段處理高氨氮廢水方面也有相應(yīng)的文獻(xiàn)報道。Jiao等利用本研究組馴化獲得的脫氮菌劑，成功地強(qiáng)化了一個用于地表水深度脫氮的生物接觸氧化溝系統(tǒng)，兩周后氨氮和總氮去除率提高到60.1%和50.3%。天津凱英科技發(fā)展股份有限生產(chǎn)的硝化菌劑在強(qiáng)化高氨氮廢水處理方面具有顯著的效果，并在一些顏染料企業(yè)得到了很好的應(yīng)用。
三、硝化菌在顏染料廢水處理中的應(yīng)用
(1)山東某顏料化工廠在生產(chǎn)一些無機(jī)顏料過程中產(chǎn)生大量酸性廢水，該廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物含量較低，氨氮含量高，可生化性較差。該廠采用化學(xué)沉淀法對廢水進(jìn)行處理，出水氨氮濃度高，導(dǎo)致下游污水處理廠進(jìn)水氨氮負(fù)荷高，造成其出水氨氮不達(dá)標(biāo)。針對該公司廢水處理現(xiàn)狀，我公司對其進(jìn)行升級改造，在絮凝池后增加好氧曝氣池，在好氧池中同時投加活性污泥和硝化菌劑進(jìn)行硝化功能啟動。投加活性污泥和硝化強(qiáng)化劑2天后生化池中硝化功能就已基本建立完成，氨氮濃度由158mg/L降至3mg/L，去除率達(dá)到98%。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，廢水日處理量在1000m3/d，系統(tǒng)進(jìn)水氨氮濃度為在150~185mg/L，出水氨氮均維持在6.5mg/L以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于45mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2)山東某化工廠主要生產(chǎn)顏染料中間體，主要用于合成有機(jī)顏料及偶氨類顏料等，產(chǎn)品種類較多，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生三種高濃度、高鹽度氨氮廢水。現(xiàn)有生化系統(tǒng)對廢水中氨氮的去除率較低，為保證出水氨氮達(dá)標(biāo)，之前采用在生化系統(tǒng)末端投加次氯酸鈉進(jìn)行深度氧化的方法，該方法運(yùn)行成本較高。在曝氣生物濾池中投加了硝化菌劑，經(jīng)過三天的馴化期，池內(nèi)硝化功能基本建立，連續(xù)運(yùn)行時，進(jìn)水氨氮200mg/L，出水氨氮濃度約40mg/L，滿足排放要求，該方法操作簡單，而且減少了深度氧化的藥劑成本。
(3)紹興市某公司印染廢水處理系統(tǒng)處理量約為2500-3000m3/d，處理工藝為氣浮加多級生化，處理過程中產(chǎn)生亞硝酸鹽氮積累的情況，導(dǎo)致處理出水COD偏高。為解決該問題，在維持原處理工藝及構(gòu)筑物不變的情況下，通過投加硝化菌劑強(qiáng)化處理，亞硝酸鹽氮積累情況消除，COD隨之大幅下降，達(dá)到了目標(biāo)要求。
四、結(jié)語
綜上所述，在維持原處理工藝及構(gòu)筑物不變的情況下，硝化菌劑在顏染料高氨氮廢水具有良好的處理效果，通過投加硝化菌劑可快速啟動高氨氮廢水處理系統(tǒng)的硝化功能。并且具有處理成本低、易于操作、無二次污染等優(yōu)勢。隨著生物脫氮機(jī)理的不斷突破和發(fā)展，生物脫氮技術(shù)在未來高氨氮廢水處理中優(yōu)勢將更加明顯，具有廣闊的前景。( >
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