抗生素藥廠廢水處理研究報告
摘要：本(ben)文通過對抗生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素藥物(wu)廢(fei)(fei)水處(chu)(chu)理(li)的(de)研究，闡述(shu)了廢(fei)(fei)水對環境的(de)危害，和(he)廢(fei)(fei)水處(chu)(chu)理(li)的(de)必要(yao)性和(he)現階(jie)段我國使用(yong)(yong)的(de)處(chu)(chu)理(li)方(fang)法(fa)(fa)和(he)未(wei)來(lai)預測可以使用(yong)(yong)的(de)方(fang)法(fa)(fa)前景。抗生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素類藥品是目(mu)前應用(yong)(yong)最為(wei)廣泛的(de)藥物(wu)之一(yi)，在其生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)過程中所產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)廢(fei)(fei)水具有COD濃(nong)度(du)高、色(se)度(du)及味度(du)大、硫酸鹽濃(nong)度(du)高、難(nan)于生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)降解等特點。方(fang)法(fa)(fa)主要(yao)有混凝預處(chu)(chu)理(li)和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)化處(chu)(chu)理(li)。
關鍵詞：抗生素；廢(fei)水處理(li)；研究
概述
抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)：抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)是(shi)(shi)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)、植物(wu)(wu)(wu)、動(dong)物(wu)(wu)(wu)在其生(sheng)(sheng)命活動(dong)過程中產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)化合(he)物(wu)(wu)(wu)，是(shi)(shi)具(ju)有在低濃度下(xia)選擇性地(di)抑制或殺(sha)滅它種微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)或腫瘤(liu)細胞能力的(de)(de)化學物(wu)(wu)(wu)質，是(shi)(shi)人類(lei)控制感染性疾病、保障(zhang)身體健康及防治動(dong)植物(wu)(wu)(wu)病害的(de)(de)重要藥(yao)物(wu)(wu)(wu)。抗(kang)生(sheng)(sheng)素(su)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)以微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)發(fa)酵法進行生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)合(he)成為主，即(ji)通過微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)將培(pei)養基中某些分解(jie)產(chan)物(wu)(wu)(wu)合(he)成具(ju)有強(qiang)大(da)抗(kang)菌素(su)或抑菌作用(yong)的(de)(de)藥(yao)物(wu)(wu)(wu)。
抗(kang)生素生產廢水(shui)(shui)水(shui)(shui)質特(te)征：抗(kang)生素廢水(shui)(shui)可分為：提取廢水(shui)(shui)、洗滌廢水(shui)(shui)和(he)其(qi)他廢水(shui)(shui)。該類廢水(shui)(shui)成份復(fu)雜(za)，有(you)機物(wu)濃度高(gao)，溶解性和(he)膠體(ti)性固體(ti)濃度高(gao)，PH值經常(chang)變化，溫度較高(gao)，帶有(you)顏(yan)色與氣味，懸(xuan)浮物(wu)含量高(gao)，含有(you)難降解物(wu)質和(he)有(you)抑菌性作用的(de)抗(kang)生素，并(bing)且有(you)生物(wu)毒性。其(qi)具體(ti)特(te)征如下:
①COD濃度高
其(qi)中主要為發酵殘余(yu)基(ji)質及營養物、溶媒提取過程(cheng)的萃(cui)余(yu)液(ye)，經溶媒回(hui)收后(hou)排(pai)出的蒸餾釜殘液(ye)，離子交換過程(cheng)排(pai)出的吸附(fu)廢液(ye)，水中不溶性抗生素(su)的發酵濾液(ye)，以及染菌倒(dao)罐廢液(ye)等。這(zhe)些成分濃度較高.
②廢水的SS濃度高
其(qi)中主要為發酵(jiao)的殘余培(pei)養基質和發酵(jiao)產生(sheng)的微生(sheng)物絲菌體。
③存在難生物降解(jie)和(he)有(you)抑菌作用的(de)抗生素類毒性物質
④硫酸(suan)鹽濃度高（一般認為好氧條件下硫酸(suan)鹽的存在對生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)沒有影響，但對厭(yan)氧生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)有抑制作用。）
⑤水質成份復雜
中間代(dai)謝產物、表(biao)面活性劑和提取分離中殘留的(de)高濃度酸、堿、有(you)機(ji)溶(rong)劑等原料成分復雜，易引起pH波動，影響生(sheng)物反應活性。
⑥水量小且間(jian)歇排放(fang)，沖擊負(fu)荷較高
由于抗生素分批發酵生產，廢水(shui)間(jian)歇排放，所(suo)以(yi)其廢水(shui)成分和水(shui)力負荷(he)隨時間(jian)也有很大的變化，這種(zhong)沖擊給生物處理帶來極大的困難(nan)。
處理方法
1、混凝預處理
抗(kang)生(sheng)素廢水(shui)(shui)的(de)濁度(du)(du)和(he)懸浮(fu)物濃(nong)度(du)(du)較高(gao)(gao)，因而在(zai)水(shui)(shui)質預處理(li)(li)部分采用(yong)混凝(ning)法(fa)預處理(li)(li)，去除高(gao)(gao)懸浮(fu)物和(he)濁度(du)(du)，以便使水(shui)(shui)質史(shi)適宜進行后續生(sheng)物處理(li)(li)。
混凝的基本原理
混(hun)(hun)(hun)凝澄清是(shi)(shi)給(gei)水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)實踐(jian)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種常用的(de)(de)(de)(de)(de)單元操作(zuo)它是(shi)(shi)指在(zai)混(hun)(hun)(hun)凝劑的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下，使(shi)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)膠體(ti)(ti)和(he)(he)細(xi)微(wei)懸(xuan)浮物(wu)凝聚(ju)為(wei)(wei)絮(xu)(xu)凝體(ti)(ti)，然后予(yu)以分(fen)離(li)除去的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)處理(li)方(fang)法(fa)。膠體(ti)(ti)溶(rong)液(ye)或懸(xuan)浮液(ye)穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)(yin)是(shi)(shi)：固體(ti)(ti)微(wei)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)粒(li)度太細(xi)，同(tong)時(shi)帶有同(tong)性(xing)(xing)電(dian)荷形成布朗(lang)運動；另外，溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)還(huan)有一(yi)(yi)種親水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)膠體(ti)(ti)，它是(shi)(shi)可溶(rong)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)大分(fen)子，如蛋白質、淀粉和(he)(he)腐植酸(suan)等，它們的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子上(shang)都(dou)帶有親水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)極性(xing)(xing)基團(tuan)如一(yi)(yi)OH、一(yi)(yi)COOH、一(yi)(yi)NH3等對水(shui)(shui)(shui)具有較強的(de)(de)(de)(de)(de)親和(he)(he)力(li)，在(zai)分(fen)子的(de)(de)(de)(de)(de)周圍保持(chi)較厚的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)層(ceng)，能(neng)發生膨(peng)脹，有形成真溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)傾向。膠體(ti)(ti)或懸(xuan)浮液(ye)形成分(fen)散體(ti)(ti)系就是(shi)(shi)依靠(kao)細(xi)微(wei)粒(li)度，荷同(tong)性(xing)(xing)電(dian)荷以及在(zai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解作(zuo)用而(er)形成穩(wen)定狀態的(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)(yin)而(er)必須(xu)投加混(hun)(hun)(hun)凝劑來破壞他(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)，使(shi)其(qi)相互聚(ju)集(ji)(ji)為(wei)(wei)數(shu)百微(wei)米以至數(shu)毫(hao)米的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)(xu)凝體(ti)(ti)，才能(neng)予(yu)以除去。混(hun)(hun)(hun)凝就是(shi)(shi)在(zai)混(hun)(hun)(hun)凝劑的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)解和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)解產物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下，使(shi)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)膠體(ti)(ti)污染(ran)物(wu)質和(he)(he)細(xi)微(wei)懸(xuan)浮物(wu)脫穩(wen)并聚(ju)集(ji)(ji)為(wei)(wei)具有可分(fen)離(li)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)絮(xu)(xu)凝體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)包括(kuo)凝聚(ju)和(he)(he)絮(xu)(xu)凝兩個過(guo)程(cheng)，統稱為(wei)(wei)混(hun)(hun)(hun)凝。
混凝的作用機理
在混(hun)凝處理中，主要是通過壓縮雙電層和電性中和機理起作(zuo)用的(de)。
凝聚作用
凝(ning)聚(ju)作(zuo)用(yong)是指加入無機電(dian)解質，通過電(dian)性中和作(zuo)用(yong)，壓縮雙電(dian)層(ceng)，降價了ζ電(dian)位，減少(shao)微(wei)(wei)粒(li)間(jian)的排斥(chi)能，解除布朗運動(dong)，使微(wei)(wei)粒(li)能夠靠近接觸而聚(ju)集在一起的作(zuo)用(yong)。
絮凝作用
有機絮凝(ning)劑是一(yi)(yi)種(zhong)高分(fen)子(zi)(zi)聚(ju)合物，它的(de)分(fen)子(zi)(zi)量很大(da)(da)，通過長(chang)碳鏈上(shang)的(de)一(yi)(yi)些活(huo)性官(guan)能團(tuan)(tuan)可(ke)以(yi)吸附在分(fen)散體系中的(de)微粒上(shang)。由于該聚(ju)合物是較(jiao)(jiao)長(chang)的(de)線狀(zhuang)結構，每個(ge)高分(fen)子(zi)(zi)化(hua)合物中都有許多(duo)(duo)(duo)官(guan)能團(tuan)(tuan)，可(ke)以(yi)在同一(yi)(yi)個(ge)分(fen)子(zi)(zi)吸附多(duo)(duo)(duo)個(ge)微粒，因而它在微粒之間起(qi)了架(jia)橋的(de)作用，可(ke)以(yi)將許多(duo)(duo)(duo)微粒連結在一(yi)(yi)起(qi)形成一(yi)(yi)個(ge)絮團(tuan)(tuan)，這個(ge)絮團(tuan)(tuan)不斷(duan)變成較(jiao)(jiao)大(da)(da)原(yuan)絮團(tuan)(tuan)，因而加快(kuai)了微粒的(de)沉(chen)降速度。
混凝(ning)預處理對(dui)原水中的COD及硫酸鹽(yan)濃度(du)的影(ying)響(xiang)
在(zai)進行混(hun)凝(ning)預(yu)(yu)處(chu)理時，除(chu)(chu)了希望通(tong)過混(hun)凝(ning)預(yu)(yu)處(chu)理去(qu)除(chu)(chu)較(jiao)高的(de)(de)SS外(wai)，還希望能夠同時去(qu)除(chu)(chu)水中(zhong)的(de)(de)高濃度COD及某些生(sheng)物(wu)(wu)抑制(zhi)性物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)，如硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)。由于在(zai)進行水質(zhi)(zhi)保存時，引入了硫酸(suan)(suan)根離子(zi)，根據前述內(nei)容(rong)可(ke)知，抗生(sheng)素制(zhi)藥廢水中(zhong)主要的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)抑制(zhi)性物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)就是(shi)硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)。因(yin)而(er)，在(zai)預(yu)(yu)處(chu)理部分，混(hun)凝(ning)預(yu)(yu)處(chu)理過程對COD及硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)濃度變化的(de)(de)影響。隨沉(chen)降時間的(de)(de)延(yan)長，COD及硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率均會(hui)逐漸地增(zeng)大，這主要是(shi)因(yin)為(wei)隨著(zhu)沉(chen)降時間的(de)(de)延(yan)長，不溶性的(de)(de)COD附著(zhu)在(zai)絮凝(ning)體上(shang)而(er)不斷下沉(chen)，最終被(bei)除(chu)(chu)去(qu)的(de)(de)緣故(gu)。硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)為(wei)下一(yi)步的(de)(de)厭氧(yang)生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理提供了便利，降低硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)濃度，從而(er)減少硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)還原(yuan)菌作用(yong)后生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)硫化氫不能及時地外(wai)排(pai)而(er)造(zao)成(cheng)(cheng)對厭氧(yang)微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)毒害作用(yong)。
2、廢水的好氧生物處理
廢水的好養生物處理(li)原理(li)
好氧生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理是(shi)在(zai)提供(gong)游(you)離氧的(de)(de)前(qian)提下，以好氧微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)為(wei)(wei)主(zhu)，使(shi)有(you)機物(wu)(wu)降解(jie)(jie)，穩(wen)(wen)定(ding)的(de)(de)無(wu)害化(hua)處理方法。廢(fei)水中存在(zai)的(de)(de)各(ge)種(zhong)有(you)機污染物(wu)(wu)，以膠體狀、溶解(jie)(jie)狀的(de)(de)有(you)機物(wu)(wu)為(wei)(wei)主(zhu)，作為(wei)(wei)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)營養源。這些(xie)高能位的(de)(de)有(you)機物(wu)(wu)質經過一系列的(de)(de)生(sheng)(sheng)化(hua)反應(ying)，逐級釋放能量(liang)，最終以低能位的(de)(de)無(wu)機物(wu)(wu)質穩(wen)(wen)定(ding)下來(lai)。有(you)機物(wu)(wu)被(bei)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)攝(she)取后，通過代(dai)謝活動，有(you)機物(wu)(wu)一方面被(bei)分解(jie)(jie)、穩(wen)(wen)定(ding)，并提供(gong)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)生(sheng)(sheng)命(ming)活動所(suo)需的(de)(de)能量(liang)；另一方面被(bei)轉化(hua)，合成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)新的(de)(de)原生(sheng)(sheng)質的(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)部(bu)分，即微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)自身生(sheng)(sheng)長繁殖(zhi)。這一部(bu)分就是(shi)廢(fei)水生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理中的(de)(de)活性污泥或生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜的(de)(de)增長部(bu)分，通常稱為(wei)(wei)剩余活性污泥。
活性污泥法的基(ji)本流程
活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)法是一種(zhong)應(ying)用最廣的(de)(de)廢水(shui)(shui)好(hao)氧生物處(chu)理技術(shu)，它是指將空(kong)氣連(lian)續(xu)鼓入大量溶(rong)(rong)(rong)解(jie)有機污(wu)染物的(de)(de)廢水(shui)(shui)中(zhong)，經(jing)過一段時(shi)間(jian)，水(shui)(shui)中(zhong)即形成(cheng)(cheng)生物絮凝體(ti)(ti)一活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)，在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)上(shang)棲(qi)息、生活(huo)(huo)著大量的(de)(de)好(hao)氧微生物，這種(zhong)微生物以溶(rong)(rong)(rong)解(jie)有機物為(wei)食料，獲(huo)得(de)能(neng)量，并(bing)不斷增(zeng)長，使廢水(shui)(shui)得(de)到凈(jing)化。它由(you)曝(pu)氣池、二(er)次(ci)(ci)(ci)沉淀池、曝(pu)氣系統及污(wu)泥(ni)回流(liu)(liu)系統等組成(cheng)(cheng)。由(you)初次(ci)(ci)(ci)沉淀池流(liu)(liu)出的(de)(de)廢水(shui)(shui)與二(er)次(ci)(ci)(ci)沉淀池底部(bu)回流(liu)(liu)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)同時(shi)進入曝(pu)氣池，在(zai)曝(pu)氣池的(de)(de)作用下，混合液得(de)到足夠(gou)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧并(bing)使活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)和廢水(shui)(shui)充分接(jie)觸，廢水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)可溶(rong)(rong)(rong)性(xing)(xing)有機污(wu)染物為(wei)活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)所(suo)吸附并(bing)為(wei)存活(huo)(huo)在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)上(shang)的(de)(de)微生物群體(ti)(ti)所(suo)分解(jie)，使廢水(shui)(shui)得(de)到凈(jing)化。
活性污(wu)泥處理系統有效運行的基本(ben)條件(jian)是：
(l)廢水中(zhong)含有(you)足(zu)夠的(de)可溶(rong)性(xing)易降解(jie)有(you)機物，作為微(wei)生物生理活動所必需的(de)營(ying)養(yang)物質；(2)混合(he)液含有(you)足(zu)夠的(de)溶(rong)解(jie)氧；(3)活性(xing)污(wu)泥(ni)(ni)在池內(nei)呈懸浮狀態，能夠充分地(di)(di)與廢水相接觸；(4)活性(xing)污(wu)泥(ni)(ni)連續回流，及時地(di)(di)排除剩(sheng)余污(wu)泥(ni)(ni)，使混合(he)液保(bao)持一定濃度的(de)活性(xing)污(wu)泥(ni)(ni)；(5)沒(mei)有(you)對(dui)微(wei)生物有(you)毒害作用的(de)物質進(jin)入。
活性(xing)污泥法的(de)凈化過程
在正常(chang)發育的(de)(de)活(huo)性污(wu)泥的(de)(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)體內，存(cun)在著(zhu)由蛋白質、碳(tan)水化(hua)合(he)物(wu)(wu)和(he)核酸組成(cheng)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)聚合(he)物(wu)(wu)，這些生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)聚合(he)物(wu)(wu)是(shi)帶有(you)(you)電(dian)荷的(de)(de)電(dian)介質。因此，由這種微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)形成(cheng)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)絮凝(ning)體，都(dou)具有(you)(you)生(sheng)(sheng)(sheng)理(li)、物(wu)(wu)理(li)、化(hua)學吸附作(zuo)用(yong)和(he)凝(ning)聚、沉淀作(zuo)用(yong)，在其與廢水中呈懸浮狀和(he)膠休狀的(de)(de)有(you)(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)接觸后(hou)，能(neng)夠使后(hou)者失穩(wen)、凝(ning)聚，并被吸附在活(huo)性污(wu)泥表面。
活性污泥具有很大(da)(da)的(de)(de)表面積(ji)，能(neng)夠與混合液廣泛(fan)接觸(chu)，在較短的(de)(de)時間內(nei)，通(tong)過吸附作用，就能(neng)夠除(chu)去廢水中大(da)(da)量的(de)(de)呈懸(xuan)浮和膠體(ti)狀的(de)(de)有機污染物，使廢水的(de)(de)COD值(zhi)大(da)(da)輻度(du)地下降。
小分(fen)(fen)子有機物能夠(gou)直接(jie)在透(tou)膜酶的催化作用(yong)下，透(tou)過細(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)被(bei)攝(she)入(ru)細(xi)菌體內，但大分(fen)(fen)子有機物則首先被(bei)吸附在細(xi)胞(bao)(bao)表面，在水解(jie)酶的作用(yong)下，水解(jie)成小分(fen)(fen)子后(hou)再(zai)被(bei)攝(she)入(ru)到細(xi)胞(bao)(bao)體內。一部(bu)分(fen)(fen)被(bei)吸附的有機物可能通(tong)過污泥排放被(bei)去除。
曝氣的原理
曝氣(qi)(qi)(qi)(qi)是采用一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術措施，通過曝氣(qi)(qi)(qi)(qi)裝置所產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，使混合(he)液(ye)(ye)處于強(qiang)烈攪動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀態，并使空氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)轉(zhuan)移(yi)到混合(he)液(ye)(ye)中去(qu)。空氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)向混合(he)液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)移(yi)一般(ban)是以劉(liu)易(yi)斯和惠(hui)特曼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙膜理(li)論為基礎。雙膜理(li)論的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要論點是:當氣(qi)(qi)(qi)(qi)、液(ye)(ye)兩(liang)相接(jie)觸并作(zuo)相對運動時，接(jie)觸界面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)側，存(cun)在(zai)著(zhu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體與液(ye)(ye)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊界層，即氣(qi)(qi)(qi)(qi)膜和液(ye)(ye)膜，氣(qi)(qi)(qi)(qi)膜和液(ye)(ye)膜間(jian)相對運動屬于層流(liu)，而在(zai)其外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)相體系中均為紊(wen)流(liu)。氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)移(yi)是通過氣(qi)(qi)(qi)(qi)、液(ye)(ye)膜間(jian)進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分子擴(kuo)散(san)和在(zai)膜外(wai)進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)對流(liu)擴(kuo)散(san)完成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。對難溶于水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)來(lai)說，分子擴(kuo)散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻力(li)大于對流(liu)擴(kuo)散(san)，傳遞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻力(li)主要集中在(zai)液(ye)(ye)膜上:由氣(qi)(qi)(qi)(qi)膜中存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)分壓梯度和液(ye)(ye)膜中存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)濃(nong)度梯度，形成了氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)移(yi)推動力(li)。
3、廢水的厭氧處理
廢水的厭氧處理原理
廢水的厭氧處理是在沒有游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對有機物進行降解，穩定的一種無害化處理方法[。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解，轉化為簡單、穩定的化合物，同時釋放能量。其中，大部分能量以CH4的形式出(chu)現，可(ke)回收利用。同時，僅(jin)少量有機物被轉化，合(he)成新(xin)的細胞組成部分。
厭氧處理的發展
1896年人(ren)們在(zai)認識到沼氣的產生(sheng)是(shi)一(yi)個微生(sheng)物學過程的基(ji)礎上(shang)，發(fa)(fa)明了(le)(le)(le)第(di)一(yi)座(zuo)用于(yu)處(chu)(chu)理生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)(wu)(wu)水的厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)消化池(chi)。40年代，在(zai)澳(ao)大(da)(da)利(li)亞(ya)出現了(le)(le)(le)連續(xu)(xu)攪拌的厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)消化池(chi)，改善了(le)(le)(le)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)與(yu)廢(fei)水的混合，提高(gao)了(le)(le)(le)處(chu)(chu)理效率(lv)。50年代中(zhong)期(qi)，出現了(le)(le)(le)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)接觸(chu)反應器(qi)，這(zhe)種(zhong)反應器(qi)是(shi)在(zai)連續(xu)(xu)攪拌反應器(qi)的基(ji)礎上(shang)于(yu)出水沉淀池(chi)中(zhong)增設了(le)(le)(le)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)回流裝置，使(shi)部分厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)又重(zhong)新回到反應器(qi)中(zhong)，從(cong)而使(shi)SRT大(da)(da)于(yu)HRT，處(chu)(chu)理效率(lv)與(yu)負(fu)荷顯著提高(gao)。至(zhi)60--70年代，先后出現了(le)(le)(le)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)濾器(qi)與(yu)升流式厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)床(chuang)(chuang)，推動了(le)(le)(le)以微生(sheng)物固(gu)定化和提高(gao)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)和廢(fei)水混合效率(lv)為基(ji)礎的一(yi)系列新的高(gao)速(su)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)反應器(qi)的研(yan)究(jiu)與(yu)發(fa)(fa)展(zhan)，出現了(le)(le)(le)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)流化床(chuang)(chuang)及膨脹顆粒(li)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)床(chuang)(chuang)等厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)反應器(qi)。
厭氧處理的原理
第一階段，可稱為水解、發酵階段。復雜有機物在微生物的作用下進行水解發酵。水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。高分子有機物因相對分子質量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用，因此它們在第一階段被細胞外酶分解為小分子。如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶水解為麥芽糖和葡萄糖，這些小分子的水解產物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用。而后，這些物質在發酵細菌的細胞內轉化為更簡單的化合物并被分泌到細胞外。發酵是有機化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中，溶解性有機物被轉化為以揮發性脂肪酸為主的末端產物。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸、酸類、乳酸、CO2、H2、H2S、甲胺(an)等(deng)。與(yu)此同(tong)時，酸化(hua)菌(jun)也利用(yong)部分(fen)物(wu)質(zhi)合成新的細胞物(wu)質(zhi)。酸化(hua)過程是由大(da)量(liang)的、多種多樣的發酵細菌(jun)完成的。其中重(zhong)要的類群有(you)權梭狀芽孢桿菌(jun)和擬桿菌(jun)。它們大(da)多是嚴格(ge)厭(yan)(yan)氧(yang)的，但通常有(you)約1%的兼性厭(yan)(yan)氧(yang)菌(jun)存在于厭(yan)(yan)氧(yang)環境中，這些(xie)兼性厭(yan)(yan)氧(yang)菌(jun)能夠保(bao)護嚴格(ge)厭(yan)(yan)氧(yang)菌(jun)免受氧(yang)的損害與(yu)抑制。
第二階段，稱為產氫、產乙酸階段，是由一類專門的細菌，稱為產氫產乙酸菌，將丙酸、丁一酸等脂肪酸和乙醇等轉化為乙酸、C02、H2。
在標準條件卜，乙(yi)醇(chun)、丁酸和(he)丙酸不會被降(jiang)解，因為(wei)在這些(xie)反應中不產(chan)(chan)生能(neng)(neng)。但氫(qing)濃度的(de)(de)降(jiang)低可使這些(xie)反應導向產(chan)(chan)物(wu)方向。在運轉良好的(de)(de)反應器中，氫(qing)的(de)(de)分壓一般不高于lOPa，平均值(zhi)約(yue)為(wei)0. 1 Pa。當作為(wei)反應產(chan)(chan)物(wu)之一的(de)(de)氫(qing)的(de)(de)分壓如此(ci)之低時，乙(yi)醇(chun)、丁酸和(he)丙酸的(de)(de)降(jiang)解則可以產(chan)(chan)生能(neng)(neng)，即(ji)反應的(de)(de)實(shi)際自由能(neng)(neng)成為(wei)負值(zhi)。
在(zai)由氫(qing)(qing)和二(er)氧化碳形(xing)成(cheng)甲烷時，只有(you)在(zai)產(chan)(chan)乙酸(suan)產(chan)(chan)生的氫(qing)(qing)被產(chan)(chan)甲烷菌(jun)有(you)效利(li)用時，系統中氫(qing)(qing)才能維持在(zai)很低的分(fen)(fen)壓。根據平(ping)均(jun)氫(qing)(qing)分(fen)(fen)壓可以計算出反應器里一個氫(qing)(qing)分(fen)(fen)子(zi)平(ping)均(jun)在(zai)0. 5s以內被消耗，這意味著(zhu)氫(qing)(qing)分(fen)(fen)子(zi)在(zai)其產(chan)(chan)生后僅僅能移動0. 1 mm的距離。也(ye)(ye)說(shuo)明這種(zhong)生化反應需要(yao)密切的共生關(guan)系存(cun)在(zai)于(yu)菌(jun)種(zhong)之間(jian)。這種(zhong)現象稱為“種(zhong)間(jian)氫(qing)(qing)傳遞(di)”。不僅存(cun)在(zai)著(zhu)氫(qing)(qing)的傳遞(di)，有(you)跡象證明“種(zhong)間(jian)甲酸(suan)傳遞(di)”也(ye)(ye)是相當重要(yao)的。
第三階段，稱為產甲烷階段。由產甲烷菌利用乙酸、H2、C02，產生CH4。
在(zai)厭氧(yang)反(fan)應器中(zhong)，所產(chan)甲(jia)烷的(de)(de)大約70%由乙酸(suan)(suan)歧(qi)化(hua)菌產(chan)生。在(zai)反(fan)應中(zhong)，乙酸(suan)(suan)中(zhong)的(de)(de)羧基(ji)從(cong)乙酸(suan)(suan)分(fen)子中(zhong)分(fen)離，甲(jia)基(ji)最終轉化(hua)為甲(jia)烷，羧基(ji)轉化(hua)為二氧(yang)化(hua)碳(tan)，在(zai)中(zhong)性溶液(ye)中(zhong)，二氧(yang)化(hua)碳(tan)以碳(tan)酸(suan)(suan)氫(qing)鹽的(de)(de)形式存在(zai)。
已知利(li)(li)用(yong)乙酸(suan)的(de)(de)(de)產(chan)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)菌(jun)是索氏(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)絲菌(jun)和巴氏(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)八疊(die)球(qiu)(qiu)菌(jun)。兩者(zhe)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)速率有(you)(you)較大的(de)(de)(de)區別。當乙酸(suan)濃度較低時，索氏(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)絲菌(jun)較巴氏(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)八疊(die)球(qiu)(qiu)菌(jun)優(you)勢生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)。由(you)于索氏(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)絲菌(jun)對底物有(you)(you)更高的(de)(de)(de)親和力，在(zai)廢水處理(li)中可能取得較高的(de)(de)(de)有(you)(you)機物去除率，且(qie)索氏(shi)(shi)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)絲菌(jun)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)有(you)(you)利(li)(li)于形(xing)成(cheng)品(pin)質良好的(de)(de)(de)顆粒污泥(ni)。因此這種優(you)勢生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)對系統運行是非(fei)常有(you)(you)利(li)(li)的(de)(de)(de)。
厭氧消化微生物
1、發酵(jiao)細菌(jun)(產酸細菌(jun))
主要包括梭(suo)菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧(hu)菌屬、真菌屬和(he)雙歧桿菌屬等。
這類細(xi)菌(jun)的(de)(de)(de)書要功能(neng)是先(xian)通(tong)過胞(bao)外酶的(de)(de)(de)作用將不溶性有(you)(you)機物(wu)(wu)水(shui)解(jie)(jie)成可溶性有(you)(you)機物(wu)(wu)，再將可溶性的(de)(de)(de)大分子有(you)(you)機物(wu)(wu)轉化成脂(zhi)肪酸、醇類等。研(yan)究表明(ming)，該類細(xi)菌(jun)對(dui)有(you)(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)過程相當緩慢，pH和細(xi)胞(bao)平均停留時間等因素對(dui)水(shui)解(jie)(jie)速率(lv)的(de)(de)(de)影響很(hen)大。不同的(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)速率(lv)不同，如類脂(zhi)的(de)(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)就很(hen)困難。因此當處理(li)的(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)中含有(you)(you)大量類脂(zhi)時，水(shui)解(jie)(jie)就會成為(wei)厭氧(yang)消化過程的(de)(de)(de)限速步驟。但產(chan)(chan)酸的(de)(de)(de)反(fan)應速率(lv)較快(kuai)，并遠高于產(chan)(chan)甲烷反(fan)應。
發(fa)酵細菌(jun)大(da)多數為(wei)專性厭氧菌(jun)，按其代謝功能，發(fa)酵細菌(jun)可分(fen)(fen)為(wei)纖(xian)維素分(fen)(fen)解(jie)菌(jun)、半纖(xian)維素分(fen)(fen)解(jie)菌(jun)、淀粉分(fen)(fen)解(jie)菌(jun)、蛋自質分(fen)(fen)解(jie)菌(jun)和脂肪分(fen)(fen)解(jie)菌(jun)。
2、產氫產乙酸細菌
產氫產乙酸菌包括互營單胞菌、互營桿菌屬、梭菌屬和暗桿菌屬等。這類細菌能把各種揮發性脂肪酸降解為乙酸和H2。
3、產甲烷細菌
產甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)菌分(fen)為兩類(lei):一類(lei)主要利用乙酸產生(sheng)甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)，另一類(lei)數量較少，利用氫和二氧(yang)化碳的合成生(sheng)成甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)。
難生物降解有機(ji)物的厭氧(yang)處(chu)理(li)
Giger和Robert定義(yi)“難生(sheng)(sheng)物降(jiang)解”為(wei):如果(guo)一個(ge)化(hua)合(he)物在一種特定的(de)環(huan)境(jing)下，經歷任意長時間仍保持它(ta)的(de)同(tong)一性，就可(ke)將這(zhe)個(ge)化(hua)合(he)物定義(yi)為(wei)難生(sheng)(sheng)物降(jiang)解化(hua)合(he)物。這(zhe)其中也包括某些可(ke)以(yi)生(sheng)(sheng)物降(jiang)解的(de)化(hua)學品，在某些環(huan)境(jing)條件下可(ke)能變成難生(sheng)(sheng)物降(jiang)解物質。
難(nan)生物(wu)降(jiang)(jiang)解的有(you)機物(wu)的化學(xue)結構阻止(zhi)了各種不同程度(du)的微生物(wu)降(jiang)(jiang)解。慶幸的是(shi)在(zai)當今越(yue)(yue)來越(yue)(yue)快的產生難(nan)生物(wu)降(jiang)(jiang)解有(you)機物(wu)的同時出現了一個全新的厭氧生物(wu)技術，即難(nan)生物(wu)降(jiang)(jiang)解物(wu)質共代謝幾級(ji)(ji)處理。許多含有(you)一低濃度(du)難(nan)生物(wu)降(jiang)(jiang)解有(you)機物(wu)的工業(ye)廢水(shui)具有(you)足(zu)夠的BOD和COD，可作為一級(ji)(ji)基質供(gong)二級(ji)(ji)代謝，而不需要(yao)向廢水(shui)中(zhong)補充其他(ta)電子(zi)供(gong)體。
對(dui)于二(er)(er)級(ji)代謝，要(yao)求(qiu)一級(ji)基(ji)(ji)(ji)質(zhi)和(he)(he)二(er)(er)級(ji)基(ji)(ji)(ji)質(zhi)有(you)一定的(de)比值(zhi)(zhi)。對(dui)某些氯(lv)化(hua)脂(zhi)肪(fang)(fang)族化(hua)合(he)物(wu)一級(ji)基(ji)(ji)(ji)質(zhi)和(he)(he)氯(lv)化(hua)脂(zhi)肪(fang)(fang)族化(hua)合(he)物(wu)的(de)重量比為30~300。如果廢(fei)水(shui)中本身沒有(you)一級(ji)基(ji)(ji)(ji)質(zhi)，則可以(yi)補(bu)充像甲醇這樣的(de)物(wu)質(zhi)作為電了(le)供體或共代謝物(wu)。此外，對(dui)于許多難(nan)生(sheng)物(wu)降解(jie)物(wu)質(zhi)，一級(ji)基(ji)(ji)(ji)質(zhi)和(he)(he)二(er)(er)級(ji)基(ji)(ji)(ji)質(zhi)(難(nan)生(sheng)物(wu)降解(jie)化(hua)合(he)物(wu))的(de)比值(zhi)(zhi)比進水(shui)中難(nan)生(sheng)物(wu)降解(jie)化(hua)合(he)物(wu)的(de)絕(jue)對(dui)濃度更為重要(yao)。
厭氧(yang)反(fan)應中(zhong)的硫酸鹽還(huan)原
在(zai)處理含硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)或亞(ya)硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)廢水的厭氧反應器中，這些含硫(liu)(liu)化合物會(hui)被(bei)細菌還原(yuan)。硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)和(he)亞(ya)硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)會(hui)被(bei)硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)還原(yuan)菌(SRB)在(zai)其氧化有機污染物的過程中作為電(dian)子受體而加(jia)以(yi)利用。SRB將硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)和(he)亞(ya)硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)還原(yuan)為硫(liu)(liu)化氫，會(hui)使甲烷產量減少。
根據所利用(yong)底物(wu)的不(bu)同(tong)，SRB可被分為三類:
氧化氫的硫酸鹽還原菌(HSRB)；
氧化乙酸(suan)的硫酸(suan)鹽還(huan)原菌(ASRB);
氧(yang)化較高級脂肪酸的硫酸鹽還原(yuan)菌(FASRB)。
有機(ji)物的降(jiang)解中(zhong)少量硫(liu)(liu)酸鹽的存(cun)在(zai)不會(hui)影響處理過程，但與甲(jia)烷相比，硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)在(zai)水中(zhong)的溶解度要大得多，每克(ke)以(yi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)形式存(cun)在(zai)的硫(liu)(liu)相當于2克(ke)COD，因而(er)在(zai)處理含硫(liu)(liu)廢(fei)水時，盡管有機(ji)物的氧化(hua)(hua)已(yi)相當不錯(cuo)，COD的去除率卻不令人滿意。
4、抗生(sheng)素廢水的活性炭吸附
活性炭水處理的特點
活性炭(tan)吸(xi)附技術用于醫(yi)藥、化工(gong)及食品工(gong)業等(deng)方(fang)面，在國內(nei)外有多年的歷史。活性炭(tan)水(shui)處理(li)的特點(dian)為:
1、活性(xing)炭對(dui)水中有機物有卓(zhuo)越的吸附(fu)特性(xing)
由(you)于活性炭具(ju)有(you)發達的(de)細孔(kong)結構和巨大(da)的(de)比表(biao)面(mian)(mian)積(ji)，因此對水中(zhong)溶解的(de)有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)(wu)，如苯類化合物(wu)(wu)(wu)、酚類化合物(wu)(wu)(wu)、石(shi)油及石(shi)油產(chan)品等具(ju)有(you)較強的(de)吸附(fu)能力，而且對用(yong)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)法和其它(ta)化學法難(nan)以(yi)去(qu)除(chu)的(de)有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)(wu)，如色度(du)、異臭(chou)、亞甲藍表(biao)面(mian)(mian)活性物(wu)(wu)(wu)質、除(chu)草劑(ji)、殺(sha)蟲劑(ji)、農(nong)藥、合成洗滌(di)劑(ji)、合成染料、胺類化合物(wu)(wu)(wu)及許多人工合成的(de)有(you)機(ji)化合物(wu)(wu)(wu)等都有(you)較好的(de)去(qu)除(chu)效(xiao)果。
2、活性(xing)炭對水質、水溫及水量(liang)的變化有較(jiao)(jiao)強的適(shi)應(ying)能(neng)力，對同一種有機物污染物的污水，活性(xing)炭在高濃度或低濃度時都有較(jiao)(jiao)好(hao)的去除效果。
3、活性炭對某些重金屬(shu)化合物也(ye)有(you)較強(qiang)的吸附(fu)能力，如(ru)汞、鉛(qian)、鐵、鎳、鉻、鋅、鉆等，因此，活性炭用于電鍍廢水、冶煉廢水處理(li)上也(ye)有(you)很(hen)好(hao)的效果。
4、活性炭水(shui)處理(li)裝置占地面積小，易于(yu)自動控制，運(yun)行管理(li)簡(jian)單。
5、飽和(he)炭可(ke)經再生后(hou)重復使用，不產生二次污染。
6、可回(hui)收(shou)有用(yong)物(wu)質，如(ru)處理高濃度(du)含酚廢水，用(yong)堿再生后可回(hui)收(shou)酚鈉鹽。
活性炭吸附的基礎理論
固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)由于存在著(zhu)未平衡的分子引力(li)或(huo)(huo)化學(xue)鍵力(li)，而使所接觸的氣體(ti)或(huo)(huo)溶質被吸引并(bing)保(bao)持(chi)在固(gu)休表(biao)面(mian)(mian)(mian)上，這種表(biao)面(mian)(mian)(mian)現象稱(cheng)為吸附(fu)。固(gu)體(ti)都有(you)一定的吸附(fu)作(zuo)用(yong)，但具(ju)有(you)實(shi)用(yong)價值的吸附(fu)劑(ji)是(shi)比表(biao)面(mian)(mian)(mian)積較大的多孔(kong)性固(gu)體(ti)。活性炭就因(yin)為具(ju)有(you)較大的比表(biao)面(mian)(mian)(mian)積而具(ju)有(you)較高(gao)的吸附(fu)能力(li)，可用(yong)作(zuo)吸附(fu)劑(ji)。
吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)與(yu)(yu)被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)質之(zhi)間是通過分(fen)子間引力(即范德華力)而產生吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)，稱為物(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu);吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)與(yu)(yu)被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)質之(zhi)間產生化學作(zuo)用，生成化學鍵引起吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)，稱為化學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)離子交換吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)是指一種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質的(de)(de)離子，由于(yu)靜電(dian)引力，被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)表面的(de)(de)帶(dai)電(dian)點上(shang)。
活性炭的吸附速度
吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度(du)是指單位(wei)重(zhong)量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑在(zai)單位(wei)時(shi)間(jian)內所吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的物(wu)質量(liang)。在(zai)廢水(shui)中，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度(du)決(jue)定了廢水(shui)和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑的接(jie)觸(chu)時(shi)間(jian)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度(du)越(yue)快，所需的接(jie)觸(chu)時(shi)間(jian)越(yue)短(duan)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)設(she)備容積也越(yue)小。
吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速度決定于吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質(zhi)的吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程。多孔(kong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)對(dui)溶液(ye)中(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質(zhi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程基(ji)本上可分為(wei)(wei)三(san)個連續階段(duan):第一(yi)(yi)階段(duan)稱(cheng)為(wei)(wei)顆(ke)粒(li)外部擴(kuo)(kuo)散階段(duan)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質(zhi)從溶液(ye)中(zhong)擴(kuo)(kuo)散到吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)表面:第二(er)階段(duan)稱(cheng)為(wei)(wei)顆(ke)粒(li)孔(kong)隙(xi)擴(kuo)(kuo)一(yi)(yi)散階段(duan)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質(zhi)在吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)孔(kong)隙(xi)中(zhong)繼續向(xiang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)點(dian)擴(kuo)(kuo)散:第三(san)階段(duan)稱(cheng)為(wei)(wei)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)反應階段(duan)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質(zhi)被吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)孔(kong)隙(xi)內的表面上。一(yi)(yi)般(ban)而言，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速度主要由膜(mo)擴(kuo)(kuo)散速度或孔(kong)隙(xi)擴(kuo)(kuo)散速度來(lai)控制。
由實(shi)驗(yan)得知，顆粒外部膜(mo)擴(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)(du)與溶液(ye)濃度(du)(du)(du)(du)成正(zheng)比(bi)。對(dui)一定重量的(de)(de)吸(xi)附劑，膜(mo)擴(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)(du)還與吸(xi)附劑的(de)(de)表(biao)面積的(de)(de)大小成正(zheng)比(bi)。因為表(biao)面積與顆粒直(zhi)徑(jing)(jing)成反(fan)比(bi)，所以(yi)顆粒直(zhi)徑(jing)(jing)越小，膜(mo)韋、一散(san)速度(du)(du)(du)(du)就越大。另外，增加溶液(ye)和顆粒之(zhi)間(jian)的(de)(de)相(xiang)對(dui)運動速度(du)(du)(du)(du)，會使液(ye)膜(mo)變薄(bo)，可以(yi)提高膜(mo)擴(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)(du)。
孔隙(xi)(xi)擴散(san)速(su)度(du)與吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)孔隙(xi)(xi)的(de)大小(xiao)及(ji)結(jie)構、吸(xi)(xi)附(fu)(fu)質(zhi)顆(ke)(ke)粒大小(xiao)及(ji)結(jie)構等(deng)因(yin)素有關(guan)。一般來說，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)顆(ke)(ke)粒越小(xiao)，孔隙(xi)(xi)擴散(san)速(su)度(du)越快，即擴散(san)速(su)度(du)與顆(ke)(ke)粒直徑的(de)的(de)較高次方成反比。因(yin)此，采用粉狀吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)比粒狀吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)有利(li)。其次，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)內孔徑大可使孔隙(xi)(xi)擴散(san)速(su)度(du)加快，但(dan)會降低吸(xi)(xi)附(fu)(fu)量。
影(ying)響活性(xing)炭(tan)吸附的因素(su)
1、吸附劑的理(li)化(hua)性質(zhi)
吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)種類(lei)不同，吸(xi)(xi)附(fu)效果也不一樣(yang)。一般是極(ji)(ji)性(xing)(xing)分(fen)(fen)子(或離子)型的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)容(rong)易(yi)吸(xi)(xi)附(fu)極(ji)(ji)性(xing)(xing)分(fen)(fen)了(或離子)型的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)質(zhi)，非極(ji)(ji)性(xing)(xing)分(fen)(fen)子型的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)容(rong)易(yi)吸(xi)(xi)附(fu)非極(ji)(ji)性(xing)(xing)分(fen)(fen)子型的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)質(zhi)。由于吸(xi)(xi)附(fu)作用是發生在吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)內外表(biao)面(mian)上，所以(yi)(yi)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)比表(biao)面(mian)積越(yue)大，吸(xi)(xi)附(fu)能力就越(yue)強。另外，吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)顆粒大小、孔(kong)隙(xi)構造和分(fen)(fen)布(bu)情況，以(yi)(yi)及表(biao)面(mian)化學特性(xing)(xing)等(deng)，對吸(xi)(xi)附(fu)也有很大的(de)(de)影響(xiang)。
2、吸附(fu)質(zhi)(zhi)的物理(li)化學(xue)性質(zhi)(zhi)
吸(xi)附(fu)(fu)質在(zai)廢水的溶(rong)(rong)解度(du)對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)有較大的影(ying)響。一(yi)般來(lai)說，吸(xi)附(fu)(fu)質的溶(rong)(rong)解度(du)越低，越容易吸(xi)附(fu)(fu)。吸(xi)附(fu)(fu)質的濃(nong)度(du)增(zeng)(zeng)加，吸(xi)附(fu)(fu)量(liang)也是隨之(zhi)增(zeng)(zeng)加:但濃(nong)度(du)增(zeng)(zeng)加到一(yi)定程度(du)后(hou)，吸(xi)附(fu)(fu)量(liang)增(zeng)(zeng)加很慢。如果吸(xi)附(fu)(fu)質是有機物，其(qi)分子尺寸越小，吸(xi)附(fu)(fu)反應就進行得越快(kuai)。
3、廢水的pH值
pH值(zhi)對(dui)吸(xi)附質在廢水中的存在形態(tai)(分子、離子、絡(luo)合物等)和溶解度均有(you)影(ying)(ying)響(xiang)，因而其吸(xi)附效果(guo)也就相應地有(you)影(ying)(ying)響(xiang)。廢水pH值(zhi)對(dui)吸(xi)附的影(ying)(ying)響(xiang)還與吸(xi)附劑性(xing)質有(you)關。例如，活性(xing)炭(tan)一(yi)般(ban)是在酸(suan)性(xing)溶液(ye)中比(bi)在堿性(xing)溶液(ye)中有(you)較高的吸(xi)附率(lv)。
4、溫度
吸(xi)(xi)附反應(ying)通常是(shi)放熱的，因(yin)此溫度越低(di)對吸(xi)(xi)附越有(you)利。但在廢水處理中，一般(ban)溫度變化(hua)不(bu)大，因(yin)而(er)溫度對吸(xi)(xi)附過程影響很小，實踐(jian)中通常在常溫下進(jin)行吸(xi)(xi)附操作。
5、共存物的影響
共存物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)對主(zhu)要吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)影(ying)響比較復雜(za)。有的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)相互誘(you)發吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，有的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)相當(dang)獨立地被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，有的(de)(de)則能(neng)(neng)(neng)相互起千(qian)擾作用。但(dan)許多資料(liao)指(zhi)出，某種溶質(zhi)(zhi)(zhi)都(dou)以某種方(fang)式與其(qi)他溶質(zhi)(zhi)(zhi)爭相吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)。因此，當(dang)多種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)共存時，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)對某一(yi)種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)力要比只含這種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)時的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)力低。懸(xuan)浮(fu)物(wu)會阻塞吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)孔隙，油類物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)會濃集于吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)表面形(xing)成油膜，它們均對接(jie)觸時間吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)有很大影(ying)響。因此在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)操(cao)作之前(qian)，必須(xu)將(jiang)它們除(chu)去。
6、接觸時間
吸(xi)(xi)附(fu)質與(yu)吸(xi)(xi)附(fu)劑要有足夠(gou)的接觸時(shi)間(jian)，才能(neng)達到(dao)吸(xi)(xi)附(fu)平衡(heng)。吸(xi)(xi)附(fu)平衡(heng)所(suo)需(xu)時(shi)間(jian)取決于吸(xi)(xi)附(fu)速(su)度，吸(xi)(xi)附(fu)速(su)度越快，達到(dao)平衡(heng)所(suo)需(xu)時(shi)間(jian)越短。
研究結果（廢水(shui)處理試驗結論）
1、針對(dui)此(ci)種(zhong)(zhong)廢(fei)水(shui)，其混(hun)凝處理的最佳條件為(wei):混(hun)凝劑品(pin)種(zhong)(zhong)為(wei)三(san)氯(lv)化鐵，質(zhi)量百分比濃度為(wei)10%，每lL廢(fei)水(shui)中需(xu)投加此(ci)種(zhong)(zhong)混(hun)凝劑0.2ml，其最適pH值為(wei)7。
2、進行廢水的生化處理，可知(zhi)廢水中含有大量的隋性物質(zhi)(zhi)、難降解物質(zhi)(zhi)。
3、在T=33士1℃的(de)條件下，確定其厭氧水(shui)解常(chang)數。
4、由于廢水中含有(you)(you)多種(zhong)有(you)(you)機化合物，在用活性炭進行吸附(fu)試驗時(shi)，表現了一(yi)定(ding)的競爭作用，活性炭總吸附(fu)量不高。
5、對于厭(yan)氧處(chu)理中的硫酸鹽，它的去除與廢水中所含的COD有一定的關系。
討論及建議
試驗出現的問題
由于課(ke)堂(tang)時間的(de)關系及試驗(yan)設備等(deng)的(de)限制，在試驗(yan)中還存(cun)在著許多未能解決的(de)問題(ti)，如(ru)：
1、混(hun)凝(ning)預處理時，未能(neng)探討各(ge)種(zhong)混(hun)凝(ning)劑對(dui)(dui)于后續生物(wu)的影響作用，特(te)別是對(dui)(dui)厭氧菌(jun)的影響作用;
2、厭氧水(shui)解(jie)時，還應進行(xing)大分(fen)子(zi)物質(zhi)的確(que)定，及水(shui)解(jie)后小分(fen)子(zi)物質(zhi)的確(que)定；
3、應對水質進行全(quan)面的水質分析:
4、確定(ding)厭氧水(shui)解(jie)時間。
建議
針(zhen)對廢水中含有(you)大量的(de)(de)(de)難(nan)降(jiang)解(jie)(jie)物(wu)質，難(nan)降(jiang)解(jie)(jie)有(you)機物(wu)的(de)(de)(de)存在不僅自(zi)身很(hen)難(nan)通過活性污泥法等(deng)生(sheng)物(wu)處理構(gou)筑物(wu)中的(de)(de)(de)微生(sheng)物(wu)作用(yong)得(de)到去(qu)除，而且有(you)時還會影響其它化合物(wu)的(de)(de)(de)去(qu)除效果，總(zong)體(ti)表現為低的(de)(de)(de)COD去(qu)除率，除了(le)現有(you)經常(chang)使用(yong)的(de)(de)(de)固有(you)方(fang)法，國(guo)內外科學家也(ye)提出了(le)很(hen)多新的(de)(de)(de)方(fang)法解(jie)(jie)決這些問題。
生物強化技術
生物強化技術就是為了提高廢水處理(li)系統的(de)處理(li)能(neng)力(li)，而向該系統中(zhong)(zhong)投加從自然界中(zhong)(zhong)篩(shai)選的(de)優勢菌(jun)(jun)種或(huo)通過基因組合技術產生的(de)高效菌(jun)(jun)種，以去除某(mou)(mou)一種或(huo)某(mou)(mou)一類(lei)有害物質的(de)方法。它是通過向自然菌(jun)(jun)群中(zhong)(zhong)投加具有特殊(shu)作(zuo)用(yong)的(de)微生物來增強生物量，以強化生物量對某(mou)(mou)一特定環(huan)境或(huo)特殊(shu)污(wu)染物的(de)反應(ying)。
目前實施生物強化(hua)技術可通(tong)過如(ru)下三條途徑:
(l)投加有效降解的(de)微生(sheng)物;
(2)優化現有(you)處理系(xi)統(tong)的營養供給、添加基質(底物(wu)(wu))類(lei)似物(wu)(wu)來刺激微生物(wu)(wu)生長可提高(gao)其活力；
(3)投加遺(yi)傳工程菌(jun)。
超聲波處理技術
超聲(sheng)波(bo)是由一系列疏(shu)密(mi)相(xiang)間(jian)(jian)的(de)(de)縱波(bo)構成(cheng)，并(bing)通過液體介(jie)質向四周傳(chuan)播。當聲(sheng)能足夠高時，在疏(shu)松的(de)(de)半(ban)周期內(nei)，液相(xiang)分(fen)子間(jian)(jian)的(de)(de)吸引力被打破，形成(cheng)空化核。空化核的(de)(de)壽命約(yue)為0.1ps，它在爆炸的(de)(de)瞬間(jian)(jian)可以產生大約(yue)4000K和100MPa的(de)(de)局部高溫高壓環境(jing)，并(bing)產生速度約(yue)為110m/s具有強烈沖擊(ji)力的(de)(de)微射流，這(zhe)種現象(xiang)稱為超聲(sheng)空化。這(zhe)些條件(jian)足以使(shi)有機物在空化氣泡內(nei)發生化學鍵斷(duan)裂、水相(xiang)燃燒(shao)、高溫分(fen)解或自由基(ji)反應。因而超聲(sheng)波(bo)對有機物的(de)(de)降解就是基(ji)于空化理論(lun)與自由基(ji)理論(lun)。
濕式催化氫化技術
濕式氧(yang)化法是(shi)(shi)處(chu)理(li)高濃度(du)、有(you)毒有(you)害(hai)、難(nan)降解廢水(shui)的(de)一種有(you)效(xiao)手段，它是(shi)(shi)在催化劑的(de)作用下(xia)，在高溫、高壓的(de)條件(jian)下(xia)，利用氧(yang)氣(qi)或空氣(qi)直接(jie)將污水(shui)中(zhong)的(de)有(you)機(ji)物及(ji)含N、S等毒物分解成COZ、H20及(ji)N:等無害(hai)物以達(da)到凈(jing)化的(de)目的(de)。具有(you)處(chu)理(li)效(xiao)率(lv)高，占地面(mian)積小，無二次(ci)污染等優點。
光催化降解技術
由于TiO2的化學穩定性高，耐腐蝕性能好，并且它具有深的價帶能級，可以使一些吸熱的化學反應在紫外光輻射激發下的TIO；粉粒表面得到實現和加速，另外，TiO2對人體無毒無害，因此，主要是利用光催化劑TiO2粉粒來研究(jiu)光催化降解機理。
利(li)用(yong)紫(zi)外(wai)光激發(fa)半導體光催化(hua)劑，半導體價帶上(shang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子吸(xi)收紫(zi)外(wai)光后被(bei)激發(fa)到導帶上(shang)，因而在導帶上(shang)產生(sheng)帶負電(dian)(dian)的(de)(de)(de)高活(huo)性(xing)(xing)電(dian)(dian)子，在價帶上(shang)產生(sheng)帶正電(dian)(dian)的(de)(de)(de)空穴(xue)，構成(cheng)氧(yang)化(hua)一還(huan)原體系(xi)。溶解氧(yang)和水與(yu)電(dian)(dian)子及空穴(xue)在紫(zi)外(wai)光的(de)(de)(de)激發(fa)作用(yong)下，最終產生(sheng)具有高度化(hua)學活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)游離基OH，利(li)用(yong)這種(zhong)高度活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)自由基可(ke)以氧(yang)化(hua)分解包(bao)括用(yong)生(sheng)物(wu)法難(nan)以降解的(de)(de)(de)各種(zhong)有機物(wu)并使之礦化(hua)。
微電解技術
微(wei)(wei)電(dian)(dian)解(jie)法(fa)又叫內電(dian)(dian)解(jie)法(fa)。其(qi)工作(zuo)原(yuan)(yuan)理(li)是在含(han)有(you)(you)酸性電(dian)(dian)解(jie)質的(de)(de)(de)水溶液中，鐵(tie)屑和碳粒之間形成(cheng)無(wu)數個微(wei)(wei)小的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)池(chi)，并在其(qi)作(zuo)用(yong)空中間構成(cheng)一(yi)個電(dian)(dian)場。通過反應(ying)生成(cheng)的(de)(de)(de)新生態(tai)(tai)鐵(tie)離子(zi)具(ju)有(you)(you)較強的(de)(de)(de)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)能力(li)(li)，使某些(xie)氧(yang)化態(tai)(tai)的(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)成(cheng)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)態(tai)(tai)。并使部(bu)分難降解(jie)環狀有(you)(you)機物(wu)環裂解(jie)，生成(cheng)相對(dui)容易降解(jie)的(de)(de)(de)開(kai)環有(you)(you)機物(wu)，從而提(ti)高廢水的(de)(de)(de)可生化性。鐵(tie)離子(zi)時(shi)具(ju)有(you)(you)良(liang)好的(de)(de)(de)絮(xu)凝吸(xi)附作(zuo)用(yong)。另(ling)外新生成(cheng)的(de)(de)(de)氫也有(you)(you)較強的(de)(de)(de)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)能力(li)(li)，對(dui)氧(yang)化態(tai)(tai)有(you)(you)機物(wu)也有(you)(you)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)作(zuo)用(yong)。
萃取置換技術
萃取(qu)是基于(yu)可逆反應(ying)的絡合萃取(qu)法，由于(yu)其對級(ji)性(xing)有機稀(xi)溶液的高效性(xing)和高選擇(ze)性(xing)，操作簡單、分離效率高，在廢水處理(li)領(ling)域具有廣闊的應(ying)用前景。
微生物固定化技術
固(gu)定(ding)(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)技術的(de)機(ji)理(li)是將微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)固(gu)定(ding)(ding)(ding)在載體(ti)土使其高度(du)密(mi)集并(bing)保持(chi)其生(sheng)物(wu)(wu)(wu)功能，在適宜的(de)條件(jian)下(xia)還可增殖(zhi)以滿足處(chu)理(li)工藝要(yao)求(qiu)。適合處(chu)理(li)高濃度(du)有機(ji)廢水的(de)優(you)勢菌(jun)固(gu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)應(ying)具備以下(xia)特征(zheng):不(bu)被高濃度(du)有機(ji)動性(xing)物(wu)(wu)(wu)或溶(rong)解(jie)氧溶(rong)解(jie)，具有良好(hao)的(de)滲透性(xing);不(bu)應(ying)被微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)所分解(jie)而應(ying)對微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)固(gu)定(ding)(ding)(ding)具有良好(hao)的(de)耐(nai)久性(xing):應(ying)具有物(wu)(wu)(wu)理(li)強度(du)。固(gu)定(ding)(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)方式主要(yao)有結(jie)合固(gu)定(ding)(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)、交(jiao)聯固(gu)定(ding)(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)、包(bao)埋固(gu)定(ding)(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)和自身(shen)固(gu)定(ding)(ding)(ding)化(hua)(hua)(hua)等。
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