腈纶纤维是用湿法或干法纺成的聚丙烯腈基前体生产的,在其生产过程中会产生大量的高毒性废水。近年来腈纶产量快速增长的同时,其生产废水的排放量也急剧增加,若不能及时有效处理,将对环境造成严重污染。由于腈纶废水成分复杂,水质波动较大,因此该类废水处理具有一定难度。目前常用处理手段主要有物化法和生化法,其中生化法作为腈纶废水的主要处理单元,其作用不可小觑。本文以此为立足点,综述了近年来我国腈纶废水常用的生化处理方法,指出了常用处理技术存在的问题,展望了未来我国腈纶废水处理的发展方向,以期为推动我国腈纶生产废水的达标排放提供参考依据。
腈纶的主要生产工艺有干纺法和湿纺法,根据具体纺丝的不同又可分为一步法和二步法。其中一步法生产工艺消耗溶剂多、生产废水中所含溶剂量大,难以实现多品种生产;而二步法原料消耗低、产生废水量少,成为了国内外多数企业的主要生产工艺。
不同腈纶生产方法中由于添加溶剂种类对的不同使产生的腈纶废水所含污染物浓度差异较大,漓源环保比较了两种生产工艺产生的废水中污染物浓度的差别。干法工艺生产废水中COD和TN浓度相对较高,且B/C仅为0.09,可生化性差,难以生物降解;湿法工艺生产废水pH和氨氮浓度较高,B/C大于0.3,更有利于生化反应的进行。
经多年研究发现,有机氮是导致腈纶废水难以达标处理的主要因素。由于废水中含有大量难降解有机胺,所以国内对于腈纶废水的处理主要集中在COD和TN去除效率的研究方面。目前我国常用的腈纶废水生化处理工艺多为传统脱氮工艺,其中主要包括生物膜工艺、固定化微生物流化床工艺、活性污泥与生物膜结合工艺。
传统生化处理技术是利用污泥中微生物体内的生物化学作用分解废水中污染物质,使水中不稳定的有机物和有毒物质转化为无毒物质的一种污水处理方法。传统的活性污泥处理工艺微生物活性较低,在培养过程中易造成污泥流失、去除效果不佳等问题,考虑到腈纶废水中含大量有毒有机物,为了减轻有毒物质对污泥中功能菌的抑制,提高COD、TN去除效率,膜处理技术逐渐被用于腈纶废水的处理中来。
采用MBR工艺处理模拟腈纶废水,发现MBR工艺中的微生物种群能形成稳定的生物链,MBR对大分子污染物的截流作用使各格室COD浓度保持一致,维持整体工艺的稳定性。经驯化稳定后的填料式“缺氧-好氧”MBR工艺对COD、氨氮、TN的去除率分别为60%、98%、80%,说明脱氮微生物对水中难降解有机物、有毒物质浓度的变化有较强的适应能力,经培养驯化后的异养菌可逐步实现对聚丙烯腈等难降解有机物的去除。
传统硝化反硝化工艺对腈纶废水中氨氮的去除具有一定效果,但传统工艺中主要脱氮微生物为异养菌,处理过程中需投加大量外碳源为其提供电子供体,导致传统脱氮工艺处理成本提高、总氮去除率低下;
未来腈纶废水处理的发展方向应转向处理成本低、脱氮效率率高的厌氧氨氧化工艺,在前人的经验基础上开发厌氧氨氧化组合工艺,以期为腈纶废水生化处理技术的发展提供参考借鉴;
为了提高厌氧氨氧化技术处理腈纶等类似化工废水的工程应用可行性,可将研究方向转向高效菌种的驯化、提取和接种方面,同时探究自养脱氮微生物的分子生物学,探索培养新型自养脱氮菌种。
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