脫硫廢水中有機(jī)污染物的處理

摘要：現(xiàn)有大多數(shù)電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)對有機(jī)污染物沒有專門針對性的處理工藝，導(dǎo)致脫硫廢水有機(jī)污染物指標(biāo)排放不穩(wěn)定，經(jīng)常無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且國家環(huán)保提倡節(jié)水零排放，脫硫廢水的節(jié)水回用零排放正逐步成為電廠節(jié)水的一大部分，脫硫廢水中有機(jī)污染物的針對性處理技術(shù)成為了脫硫廢水處理系統(tǒng)必須要攻克的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：脫硫廢水處理系統(tǒng)；有機(jī)污染物；厭氧+好氧組合工藝；營養(yǎng)平衡；節(jié)水零排放 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2015）23-0083-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.043

1 概述

火電廠脫硫廢水來源于濕法脫硫（FGD）工藝產(chǎn)生的廢水，脫硫廢水污染嚴(yán)重，排水溫度在40℃～50℃之間，懸浮物、含鹽量、重金屬等雜質(zhì)的含量極高?，F(xiàn)有國內(nèi)電廠脫硫廢水的處理基本采用加藥處理的物化方法，主要是針對其中的懸浮物以及重金屬離子予以去除，處理出水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18466-2005）、《火電廠水質(zhì)石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T 997-2006）。

在實際的運行過程中，因脫硫廢水水質(zhì)成分主要為第一類污染物和第二類污染物，在藥劑的物化反應(yīng)下，脫硫廢水中的重金屬離子和懸浮物、pH值等指標(biāo)能達(dá)到排放要求，但廢水中的有機(jī)污染物（COD等）指標(biāo)因工藝流程未對其進(jìn)行專門的處理設(shè)計，只是在藥劑反應(yīng)過程中隨其他污染物排除一部分，其出水參數(shù)很不穩(wěn)定，多數(shù)情況下無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)污染物難于去除，已成為眾多電廠脫硫廢水處理排放的一大難題，困擾了很多電廠。

目前，國內(nèi)環(huán)保形勢嚴(yán)峻，在節(jié)水和節(jié)能環(huán)保的大形勢下，很多電廠順應(yīng)國家環(huán)保形勢對脫硫廢水處理提出了零排放處理回用的要求，因此，脫硫廢水中的有機(jī)污染物COD指標(biāo)的去除成為了脫硫廢水處理必須克服的難題。本論文主要針對脫硫廢水中有機(jī)污染物的去除進(jìn)行分析，研究一種應(yīng)用于脫硫廢水有機(jī)污染物去除的處理

工藝。

2 脫硫廢水的特性

電廠脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫廢水主要特征是呈現(xiàn)弱酸性，pH值5～6；主要特點是高懸浮物、高濁度、高黏度、高含鹽量以及難降解有機(jī)物，并含有Hg、Pb、Ni、Hs、As、Cd、Cr等重金屬離子和氟化物，有機(jī)污染物COD的含量一般為150～400mg/L，其中有機(jī)污染物來源于燃煤過程及脫硫過程脫硫劑的一些產(chǎn)物，具有難于降解、處理難度高的特點。基于脫硫廢水的高含鹽、有機(jī)物難降解等特性，并考慮處理過程中系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，主要考慮采用最利于有機(jī)污染物處理的生物處理方法去除脫硫廢水中的該指標(biāo)。

3 生物處理方法

綜合分析現(xiàn)有的生物處理方法，適用于脫硫廢水特性的生物處理工藝主要有以下五種：

3.1 傳統(tǒng)活性污泥法

活性污泥法是以活性污泥為主體的污水處理技術(shù)，它采用人工曝氣的手段使活性污泥均勻分散并懸浮于反應(yīng)器中，與廢水充分接觸，并在有溶解氧的條件下對廢水中所含的有機(jī)物進(jìn)行微生物的合成和分解等代謝活動。而脫硫廢水鹽度對活性污泥法的影響較大，因此，對活性污泥進(jìn)行馴化培養(yǎng)出具有良好有機(jī)物降解性能的耐鹽微生物是處理高鹽廢水的重要前提。

3.2 厭氧處理系統(tǒng)

近幾十年來，由于厭氧生物技術(shù)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了一大批高效厭氧反應(yīng)器，這些反應(yīng)器中生物固體濃度很高、泥齡很長，處理能力大大的提高，在高濃度的廢水中得以大量應(yīng)用。高濃度的Na+或CL-會對厭氧生物產(chǎn)生抑制作用，但是厭氧或兼氧微生物對鹽的適應(yīng)性和其他離子產(chǎn)生的拮抗作用會減輕鹽對微生物的毒害作用，因此厭氧法可應(yīng)用于高含鹽廢水處理系統(tǒng)。

3.3 好氧顆粒污泥

好氧顆粒污泥技術(shù)是將生物自絮凝原理應(yīng)用于好氧反應(yīng)器，使好氧絮狀污泥在一定工藝條件下實現(xiàn)好氧顆?；：醚躅w粒污泥具有沉降性好、抗負(fù)荷沖擊能力強、持留生物量高以及脫氮除磷效果好等優(yōu)點，而且它還能集好氧、厭氧和兼氧微生物于一體，因此好氧顆粒污泥能夠有效處理各種難降解的廢水。

3.4 嗜鹽菌

嗜鹽菌作為一類新型的、極具應(yīng)用前景的微生物資源，近年來受到人們的廣泛關(guān)注，它們具有極為特殊的生理結(jié)構(gòu)和代謝機(jī)制，同時還產(chǎn)生了許多具有特殊性質(zhì)的生物活性物質(zhì)，因此被廣泛地應(yīng)用于含鹽量高的廢水處理。

3.5 好氧-厭氧組合工藝

由于單獨的好氧和厭氧工藝在處理廢水時受到許多限制，單一的系統(tǒng)往往不能將有機(jī)污染物徹底去除，尤其是難降解的廢水系統(tǒng)，因此為了更好地處理高鹽脫硫廢水，往往結(jié)合好氧以及厭氧的組合工藝，以達(dá)到更好的效果。

本文脫硫廢水生物處理工藝將采用好氧-厭氧的組合工藝進(jìn)行處理，針對廢水中的懸浮物、重金屬指標(biāo)的處理不做論述，生物處理所處理的脫硫廢水是經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)去除此類指標(biāo)后的廢水。

4 好氧-厭氧的組合工藝處理技術(shù)

脫硫廢水中的COD等有機(jī)污染物主要來自煤（主要成分為有機(jī)質(zhì)）、石灰石以及脫硫反應(yīng)生成物中的亞硝酸鹽、亞硫酸鹽等還原性物質(zhì)，而BOD則主要是污水中的氮氧化物。經(jīng)過預(yù)處理處理后，廢水的pH值、懸浮物、重金屬離子、氟化物等污染指標(biāo)被去除，但廢水中的COD、硫酸根等指標(biāo)還未得到去除，需采用生物處理方法進(jìn)一步處理。而硫酸根、氯根等鹽的高含量對廢水生化存在一定的抑制作用，使脫硫廢水難于生化，因此為提高其可生化性，在生化處理過程，需投加成分均衡的營養(yǎng)物質(zhì)保證生化處理微生物所需的各類營養(yǎng)指標(biāo)，而在電廠，基本都有生活污水處理系統(tǒng)，其水量不大，多在5～15t/h之間，這股水進(jìn)入脫硫廢水系統(tǒng)可以很好地解決營養(yǎng)平衡問題，且可以提高水的回收量，將電廠生活區(qū)的生活污水引入脫硫廢水系統(tǒng)進(jìn)行綜合處理，將同時實現(xiàn)兩股水的節(jié)水目標(biāo)，并保證了脫硫廢水生物處理的基本營養(yǎng)條件。

脫硫廢水生物處理系統(tǒng)采用厭氧+好氧的組合處理工藝，厭氧采用EGSB厭氧系統(tǒng)，而好氧則采用BAF曝氣生物濾池好氧系統(tǒng)。EGSB厭氧系統(tǒng)通過培養(yǎng)SRB厭氧細(xì)菌病通過其代謝作用去除廢水中的SO42-、殘余重金屬離子及部分COD等，而通過BAF曝氣生物濾池的生化作用將COD、氮等進(jìn)行硝化處理，達(dá)到處理要求，經(jīng)該系統(tǒng)處理后，廢水可進(jìn)入后續(xù)除鹽或其他指標(biāo)處理系統(tǒng)，進(jìn)一步處理而獲得高品質(zhì)回用水，脫硫廢水生物處理流程圖如圖1所示：

EGSB厭氧系統(tǒng)適用于低濃度有機(jī)污染物處理系統(tǒng)，運行過程培養(yǎng)適于脫硫廢水環(huán)境的SRB厭氧細(xì)菌來處理污染物，SRB厭氧細(xì)菌是一類能通過異化作用進(jìn)行硫酸鹽還原的一類細(xì)菌，這種厭氧細(xì)菌雖然生長緩慢，但具有極強的生存能力且分布很廣泛，SRB厭氧細(xì)菌已經(jīng)成功地應(yīng)用在了與脫硫廢水極類似的多種水處理系統(tǒng)中，它的代謝利用硫酸根作為最終的電子受體，將有機(jī)污染物作為細(xì)胞合成的碳源和電子供體，同時將硫酸根還原為硫化物，使廢水中的硫酸鹽得以去除。而產(chǎn)生的溶解態(tài)的S2-則與廢水中殘余的重金屬離子反應(yīng)形成金屬硫化物沉淀，可進(jìn)一步去除重金屬離子，此外SRB厭氧細(xì)菌在代謝過程中分解有機(jī)硫以二氧化碳?xì)怏w的形式

排出。

經(jīng)過厭氧反應(yīng)后，廢水中的一些重大生化抑制指標(biāo)得以去除，廢水的可生化性提高，因此，廢水進(jìn)入好氧生物系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，好氧生物反應(yīng)系統(tǒng)采用BAF曝氣生物濾池處理系統(tǒng)，并接種引入主體處理微生物：嗜鹽菌，適應(yīng)脫硫廢水的高含鹽環(huán)境，曝氣生物濾池是固定化生物反應(yīng)器的一種，近年來被廣泛應(yīng)用于各類高含鹽廢水的處理。曝氣生物濾池能夠通過固定化保護(hù)微生物，降低其在極端環(huán)境中所受的傷害，提高系統(tǒng)對有毒有害物質(zhì)及環(huán)境沖擊負(fù)荷的耐受力，使系統(tǒng)保持較高的穩(wěn)定性。研究表明，曝氣生物濾池在高含鹽環(huán)境中能保持較高的有機(jī)物去除率。

因脫硫廢水中的鹽分含量過高，會對微生物的活動帶來一定的難度，而曝氣生物濾池接種培養(yǎng)的核心處理載體，嗜鹽菌是專門在高鹽環(huán)境下生長的細(xì)菌，由于嗜鹽菌在高鹽環(huán)境下能夠在細(xì)胞內(nèi)聚集鉀離子和小分子極性物質(zhì)，調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，維持細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的平衡，幫助從高鹽環(huán)境獲取微生物活動所需的水，并且這些極性分子可以迅速合成和失去，快速適應(yīng)外界的環(huán)境變化。嗜鹽菌的蛋白質(zhì)中含有過量的酸性氨基酸和非極性的殘余物，過量的酸性物質(zhì)需要陽離子平衡附近的負(fù)電荷，所以嗜鹽酶只有在高鹽環(huán)境下才能保持活性?；谑塞}菌的反應(yīng)機(jī)理，廢水中的有機(jī)污染物得以去除。

經(jīng)試驗研究，在模擬脫硫廢水水質(zhì)情況下，通過鹽度的不斷提高和變化，曝氣生物濾池的有機(jī)污染物去除率繪制成曲線，鹽度和COD的去除效果關(guān)系如圖2所示：

從圖2中可看出，在脫硫廢水含鹽所屬的10000～24000mg/L的范圍內(nèi)，COD的去除率可穩(wěn)定維持在94%～96%之間，在這個脫硫廢水的鹽度范圍內(nèi)，嗜鹽菌能維持其生理代謝的良好活性，對廢水中的有機(jī)污染物有較強的降解能力。

經(jīng)曝氣生物濾池處理后，廢水中的有機(jī)污染物等指標(biāo)得以去除，脫硫廢水可進(jìn)入下一階段處理流程。

5 結(jié)語

脫硫廢水中有機(jī)污染物的處理是國內(nèi)外各大火力發(fā)電廠普遍面臨的難題，要實現(xiàn)脫硫廢水系統(tǒng)節(jié)水回用，必須對脫硫廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行處理，才能進(jìn)行后續(xù)的膜處理或離子交換系統(tǒng)的除鹽處理，脫硫廢水中有機(jī)污染物處理技術(shù)的研究成功將成為克服脫硫廢水節(jié)水回用難點的一個突破，也將成為脫硫廢水實現(xiàn)零排放生物指標(biāo)處理工藝的一種可靠選擇。

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作者簡介：楊發(fā)祥（1980-），男，江西撫州人，常州江南電力環(huán)境工程有限公司總工程師，研究方向：電廠廢水處理、化學(xué)水處理系統(tǒng)、水處理零排放工藝處理技術(shù)、水處理產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）