生物处理法是利用微生物的代谢,将有毒、有害的有机物转化为毒性较小的物质,成本上经济合理。然而,涂料废水一般浓度高,并含有大量有毒的有机物,难以直接生物降解;因此目前国内外大多采用物化法和生物法相结合的技术,即利用物化法先对水质、水量充分匀化,以此降低对后续生物处理的冲击负荷。
1 好氧生物处理法
1. 1 活性污泥法
美国福特公司是全球最大的汽车制造商,其生产过程中产生的废水包括去离子水、涂料废水以及生活污水。处理过程中,先将涂料废水和去离子水汇合并进行化学絮凝沉淀,然后经上流式接触沉降池沉降,再进入到曝气池中。原高浓度涂料废水中缺乏微生物生长所必需的氮和磷,将其与生活污水相混合,由生活污水提供所需的营养物质,同时根据实际需要添加一定量的特殊营养物质进行调配,从而有助于刺激降解菌的生长,改善活性污泥处理系统的运行性能和提高其生物降解效率。混合后的污水经过活性污泥池处理,最后经二沉池沉淀。为达到三级过滤的效果,对从二沉池出来的废水再经过滤,最后进行水质分析。经4个月的实验处理后,原涂料废水的BOD由15 000 mg/L降至21 mg/L,总去除率达99. 3%。
王方圆等利用隔油—气浮—循环式活性污泥法—过滤工艺处理涂料废水,出水各项指标基本达到了设计要求, COD总去除率在98. 1%左右。针对涂料废水中的水溶性溶剂通常难以物化分离,可以选择混凝过滤作为预处理工艺,再流入处理效果好、自动化程度高的膜生物反应器中,经活性污泥曝气生化处理后, 出水的COD和SS均有较好的去除效果。
1. 2 生物膜法
生物膜法是使微生物群体附着于其他物体表面上呈膜状,通过与废水接触得以净化。目前,应用生物膜法处理涂料类废水主要有以下几种工艺:
(1) 生物转盘
美国海军每年用于脱漆产生的有害废水超过 11亿升,其中主要含二氯甲烷和苯酚;此外还有链烷烃、纤维素衍生物、石油磺酸盐及萘。将此废水和生活污水进行1 ∶1混合,分别采用活性污泥法和生物转盘法进行比较实验,结果表明,无论菌群处于悬浮生长还是吸附生长,均可有效地处理这类混合废水。另外,活性污泥法改善营养环境(如向废水中投加葡萄糖)可显著提高处理系统中的菌群数量, 菌群数量比仅利用单一碳源时高出了2个数量级。而在生物转盘系统中,细菌的数量在连续进水时要远远大于间歇进水,这可能归结于两个原因:一是间歇进水时,反应系统中有毒废水的浓度要比连续进水时高;二是连续进水更有利于细菌的吸附。此外, 在对菌群的数量、种类及其生物降解有毒化合物的能力进行综合分析后认为,假单胞菌和杆状菌是降解此类废水的优势菌种。
(2)生物接触氧化法
重庆三峡油漆股份有限公司在处理综合性涂料工业废水时,经一级处理后,应用生物接触氧化的处理工艺,微生物挂膜驯化时间短,活性高,废水中有机物降解速率快。湖南湘江涂料集团采用匀质隔油—混凝—气浮—生物接触氧化的工艺处理综合涂料废水,出水达到国家一级排放标准。左红影等研究显示,在利用絮凝沉淀和气浮法进行预处理,再经二级生物接触法后,处理出水经活性炭及工业循环冷却水处理器加以处理,最终达到工业循环冷却水的设计规范要求。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
(3)生物流化床
生物流化床以粒径小于1 mm左右的颗粒材料作为载体,填充于曝气容器内,废水自下而上使载体流态化,载体表面覆盖生物膜。武汉双虎涂料股份有限公司将涂料生产废水经一级气浮预处理后,再经纯氧生物流化床装置处理, 效率高, 可达标排放。
目前,作者正在研究将移动床生物膜法(MB2 BR)和曝气生物滤池法(BAF)串联,MBBR 具有很强的抗冲击负荷能力, BAF具有集生物氧化和截留悬浮固体于一体的特点,将二者组成复合式生物膜法处理涂料废水。经一段时间的运行后,发现系统处理效果好且运行稳定,在单级反应器水力停留时间为5 h,平均进水COD浓度为800 mg/L时,其最终出水COD去除率达到93. 05%。
2 厌氧生物处理法
涂料废水的有机物含量一般都很高,不宜直接采用好氧法处理,首先可采用厌氧生物处理。陈蓓在原有的气浮池前增加了生化处理,第一级设为兼氧生化处理,在兼氧菌作用下使大分子有机物降解为小分子有机物,降低废水CODCr值的同时,提高了废水的BOD5 /CODCr值,从而有利于下一步好氧生化处理。
3 氧化塘
氧化塘是天然或人工修造的池塘,废水在塘内长时间停留,有机污染物通过水中微生物的代谢活动而得以降解、净化的过程。
应用水生植物为主的生态塘工程净化涂料废水也是一种高效的生物处理技术。黄韵珠等在经过物化预处理后的油漆废水中栽培凤眼莲,由废水提供凤眼莲生长发育过程中所需的水分和养料。实验证明凤眼莲有顽强的生命力,具有很好的耐污性和吸收力,是优良的抗污植物,其所在的生态系统以新陈代谢作用进行净化废水的综合处理,取得了理想的效果。而且生态塘工程净化涂料废水的工艺流程比较简便,对酸、醇、苯系物为主的工业废水具有净化的作用,其中对含酚废水的净化效果最佳。然而,由于氧化塘的处理效果受光线、温度影响较大,一般夏天的处理效果好于冬天。