顧加兵?南京大學(xué)九九級MBA學(xué)員 江蘇　南京　210048
雷俐玲　?南京化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn)部，江蘇　南京　210048

　　摘要：通過對苯胺污水處理方法的試驗篩選，確定了汽提—生化法處理工藝流程。生化處理采用具有能代謝難降解有機(jī)物能力的H.S.B.菌種和UASB與SBR法串聯(lián)的工藝。中試及工程運行結(jié)果表明處理后的苯胺污水苯胺去除率 ＞99％，COD_Cr ＜100 mg/L。
　　關(guān)鍵詞：H.S.B；生化處理；苯胺污水
　　中圖分類號：X78
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1009-2455(2000)05-0020-03

Treatment of Wastewater from Aniline Production by H.S.B.Microorganism Biochemical Process
GU Jia-bing? LEI Li-ling

　　Abstract：Through testing and screening the methods for the treatment of the wastewater from aniline production?a process flow of stripping-biochemical treatment was determined.The biochemical treatment used H.S.B. seeds capable of metabolizing organisms　which are hardly degradable and a UASB-SBR series process.The results of the pilot tests and of the operation of the project showed that the aniline removal rate from the aniline sewage was ＞99％ and CODcr was ＜100 mg/L.
　　key words：H.S.B.；biochemical treatment；aniline sewage

概述

　　南京化學(xué)工業(yè)有限公司采用硝基苯氣相催化加氫工藝生產(chǎn)苯胺產(chǎn)生的苯胺污水，苯胺濃度高達(dá)30000 mg/L，處理難度大。對此水先后采用汽提法、樹脂吸附法、超聲波法、萃取法、碳纖維吸附法、氧化法和化學(xué)反應(yīng)法等進(jìn)行處理試驗，效果均不理想。后采用汽提—生化法工藝，將高濃度的苯胺污水經(jīng)汽提回收后，再進(jìn)行生化處理，菌種選用引進(jìn)臺灣的H.S.B微生物菌種，1998年2月苯胺污水生化處理裝置建成、投運，裝置出水濃度低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，并于1998年9月順利通過南京市環(huán)保局的驗收。

1　處理工藝的確定

1.1　污水水量、水質(zhì)
　　苯胺采用硝基苯加熱至氣態(tài)和氫氣在催化劑作用下進(jìn)行加氫反應(yīng)制成粗苯胺，再通過精制、脫去粗苯胺中的水及高沸點物質(zhì)制成成品苯胺。污水來自還原和精制過程，產(chǎn)生量為0.5 m3/h，苯胺含量：汽提前濃度為 20000～30000 mg/L，汽提后為1000～2000mg/L，暴露空氣后污水成棕色，是目前國內(nèi)外較難處理的高濃度有機(jī)污水之一。
1.2　處理工藝的選擇
　　從1993年至1997年的4年中，為選擇較好的治理方法，攻關(guān)小組先后進(jìn)行了汽提法、樹脂吸附法、碳素纖維吸附法、萃取法、苯胺甲醛縮合法、超聲波法和生化法試驗，試驗定性結(jié)果見表1。

表1 定性對比 方法 苯胺去除 CODcr去除 色度去除 苯胺回收 二次污染 運行費用 操作難度 投資 得分累計 評價系數(shù) 汽提法 0 0 0 2 2 2 2 1 9 0.219 樹脂吸附法 1 1 1 0 1 0 1 0 5 0.122 碳纖維吸附法 1 1 1 0 1 1 1 0 5 0.122 萃取法 1 0 0 2 0 0 1 2 7 0.171 苯胺甲醛縮合法 1 0 0 0 0 0 0 1 3 0.073 生化法 2 2 2 0 2 2 1 1 12 0.293 合計 　 　 　 　 　 　 　 　 　 1.000

　　汽提法能處理高濃度污水且能回收污水中的苯胺。生化法雖不宜處理高濃度污水，但對較低濃度苯胺污水卻是可行的，且處理后的排放水中苯胺含量和COD_Cr、色度均能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，將兩法串聯(lián)是處理苯胺污水的最佳方法。
　　苯胺屬于較難生化降解的有機(jī)物，不易直接好氧分解。選擇厭氧—好氧串聯(lián)法，可利用厭氧生物使苯胺經(jīng)過酸化和甲烷化作用，分解為易降解產(chǎn)物，然后與好氧生物處理串聯(lián)，使污染物除去。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器具有污泥顆粒化、處理效率高、相分離好等特點；好氧反應(yīng)器中的間歇式活性污泥法具有投資少、處理水質(zhì)穩(wěn)定、能有效除去氮元素等特點，因而選用上述兩種反應(yīng)器。
1.3　菌種
　　資料[1]顯示，苯胺分子中苯環(huán)的還原和斷裂以革蘭氏陰性微生物作媒介。用常規(guī)法培養(yǎng)的污泥中，基本不含有分解苯胺的優(yōu)勢菌種，所以選擇含有優(yōu)勢菌種的菌群是苯胺污水能否得到有效處理的關(guān)鍵。
　　H.S.B.菌種系從深海湖泊底部、化工廠周圍土壤及其它優(yōu)勢菌種（80多種）中選取部分菌種形成特定配比，從而形成特殊順序的食物鏈，利用各菌種互生、異生、代謝關(guān)系，分解特定的有機(jī)物。目前，H.S.B.菌種研究人員已掌握帶有多個質(zhì)粒的新菌株，利用降解性質(zhì)粒的相容性，把能夠降解不同有機(jī)物的質(zhì)粒組合到一個菌株中，組成一個多質(zhì)新菌株，這樣使一種微生物能降解多種污染物，且能完成降解過程中的多個環(huán)節(jié)。另外還可以通過結(jié)合轉(zhuǎn)移不帶降解性質(zhì)粒的菌株帶上質(zhì)粒，獲得降解能力，構(gòu)建出超級工程菌。H.S.B.菌種能處理上百種復(fù)雜的有機(jī)物^[2]，因此選定H.S.B.微生物作為菌種處理苯胺污水。

2　生化中試試驗

　　為了驗證污水處理工藝流程的可行性，進(jìn)行了規(guī)模為20L/h的生化中試試驗。
2.1　試驗用水水質(zhì)（汽提后）

表2 生化中試用水水質(zhì) 項目 苯胺/（mg.L^-1) CODcr/(mg.L-1) 色度/倍 pH 水溫/℃ 汽提后水質(zhì) 1000-3000 6000-8000 625-2500 7-8 35-45 平均水質(zhì) 1500 7000 1000 7.5 40

2.2 處理流程（見圖1）

　　厭氧池和曝氣池操作順序見表3。

表3 操作情況 項目 操作情況 時間/h UASB 進(jìn)水 連續(xù) 　 厭氧 48 SBR 進(jìn)水 1 　 曝氣 19 　 沉降 3 　 出水 1

　　由表4可知，當(dāng)進(jìn)水苯胺含量＜2000 mg/L，CODcr＜7000 mg/L時，苯胺去除率達(dá)99.9％，
　　COD_cr 去除率達(dá)97.8％，出水苯胺含量＜1 mg/L，CODcr＜100 mg/L，色度＜50倍，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗，去除１kg CODcr產(chǎn)生污泥約0.05 kg。
　　上述結(jié)果表明，由臺灣引進(jìn)的H.S.B菌種對苯胺有較強(qiáng)的分解能力，且運行費用低，操作性強(qiáng)，可應(yīng)用于生產(chǎn)。

表5 處理前后苯胺、CODcr色度變化和去除率 進(jìn)水 厭氧出水 曝氣出水 去除率 苯胺/（mg.L-1) CODcr/（mg.L-1) 色度 苯胺/% CODcr/（mg.L-1) 色度 苯胺/（mg.L-1) CODcr/（mg.L-1) 色度 苯胺/% CODcr/% 色度 750-1000 4117-5780 550-800 135-200 480-720 100-150 0 45-50 20-80 100 97.8-99.1 95-99 1000-1500 5780-6450 800-1300 200-370 852-1070 100-150 0 45-60 20-40 100 98.9-99.1 96-99 1500-2000 6450-7000 1300-1600 370-560 1070-1224 100-150 0 45-60 100 99.0-99.2 97-99 　

3　工程應(yīng)用

3.1　工程設(shè)計參數(shù)
　　苯胺污水處理工程在中試基礎(chǔ)上放大50倍進(jìn)行設(shè)計，基本流程與中試相似，但更加具有應(yīng)變能力和可操作性，并且增加了廢水預(yù)處理系統(tǒng)，各級出水均可回流，處理苯胺污水能力為20～30 m³/d，主要工藝控制參數(shù)和指標(biāo)為：原水pH值7～8，厭氧和曝氣溫度15～45℃，原水COD≤7000 mg/L，厭氧時間48 h，曝氣時間20 h，壓縮空氣壓力0.2～0.4 MPa。
3.2　菌種馴化階段
　　菌種馴化期為65d，馴化情況見表5。

表5 菌種馴化情況 進(jìn)水苯胺濃度/（mg.L^-1) 厭氧處理負(fù)荷/（kgCOD.^-3） 好氧曝氣時間/h 出水苯胺濃度/（mg.L^-1) 2500 0.58 0 未放流 500-1000 1.20 48 250-500 1000-1500 1.80 24 500-750 1500-2000 2.40 220 200-500 2000-2500 3.20 220 1-200

　　1998年1月28日投加菌種，并進(jìn)入菌種馴化期，至3月31日，曝氣池中污泥濃度達(dá)2g/L，曝氣出水中苯胺含量小于1mg/L，污泥馴化取得成功。
3.3　正常運行階段
　　1998年4月至12月分析數(shù)據(jù)共218組，平均結(jié)果見表6。

表6 分析數(shù)據(jù)均值 進(jìn)水 厭氧出水 曝氣出水 去除率 苯胺/（mg.L^-1) CODcr/(mg.L^-1) 苯胺/（mg.L^-1) CODcr/(mg.L^-1) 苯胺/（mg.L^-1) CODcr/(mg.L^-1) 苯胺/（mg.L^-1) CODcr/(mg.L^-1) 800-2000 ＜7000 700-1000 ＜2000 ＜1 ＜100 ＞99 ＞97

4　H.S.B.法處理苯胺污水的一些探討

4.1　菌種投加方式
　　在工程施工中，將全部菌種投入?yún)捬醭刂校谘b置運行一定時間后，厭氧池中出現(xiàn)了污泥，說明H.S.B.菌種具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，好氧細(xì)菌在厭氧池中處于休眠狀態(tài)，而厭氧細(xì)菌逐漸生長并相互結(jié)合成特有的顆粒狀污泥而沉降，處于休眠狀態(tài)的好氧細(xì)菌由于懸浮在水中而被帶入好氧池，遇到適宜環(huán)境再生長，結(jié)合成絮狀污泥。
　　此種投加方式也說明厭氧菌群和好氧菌群除某些優(yōu)勢菌種外，大部分菌種是相同的。此外，定期補(bǔ)加少量菌種有利于系統(tǒng)的正常運行，1999年該污水處理裝置補(bǔ)加過一次。
4.2　毒物沖擊對菌種的影響
　　UASB系統(tǒng)的顆粒狀污泥和循環(huán)裝置，具有對一定的毒物沖擊的耐受性，但如果較長時間的高濃度污水進(jìn)入系統(tǒng)，菌種生長將受到抑制，并有可能形成單胞狀態(tài)而破壞生物聚集體（顆粒或絮狀），而且單胞狀態(tài)的菌種易隨污水流失。
4.3　泡沫問題
　　在生化處理調(diào)試和運行中，經(jīng)常有大量泡沫產(chǎn)生的現(xiàn)象，其原因有以下幾類：
　　① 由于C、N、P配比失衡或水中氧含量過高而破壞菌種生長平衡，諾卡氏菌種的過量生長將引起灰褐色和粘稠泡沫；
　　② 菌種受毒物沖擊導(dǎo)致細(xì)胞破裂釋放原生質(zhì)而引起泡沫。
　　這兩種情況往往出現(xiàn)泡沫封池現(xiàn)象，須及時處理。
4.4　活性炭的作用
　　活性炭表面具有一定數(shù)量的羥基、醛基和羰基，易與細(xì)菌結(jié)合成為細(xì)菌的載體。UASB厭氧池中顆粒污泥的形成不依賴載體，但活性炭加入有利于吸附懸浮在水中的單胞菌種而避免菌種流失，而且對苯胺有一定的吸附作用和緩沖毒物沖擊的作用。由于頻繁排水和操作上的一些問題，適時補(bǔ)加少量活性炭是必要的。
4.5　污泥增長問題
　　H.S.B.菌種由于種類較全，分解能力較強(qiáng)，因而污泥產(chǎn)生量很少，如果在一定周期后適當(dāng)增加曝氣時間，采用延時曝氣法，還將減少剩余污泥產(chǎn)生量。

參考文獻(xiàn)
　　[1]? 賀延齡.廢水的厭氧生物處理[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998.
　　[2]? 金志剛，等.污染微生物降解[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，1997.

作者簡介：
　　顧加兵(1965-)，男，阜寧人，工程師。
　　雷俐玲，(1956-)，女，江蘇南京人，工程師。