ic反应器处理高浓度硫酸盐有机废水试验分析-experimental analysis of ic reactor treating high concentration sulfate organic wastewater.docx

1绪论目前，高浓度硫酸盐有机废水的种类越来越多，例如味精废水、麦迪霉素废水、糖蜜废水、柠檬废水、橡胶废水等。水污染中，有机物污染受到普遍重视，其次才是氮磷的污染。然而，至今人们对硫酸盐污染的关注甚少。含硫酸盐有机废水已经对我国许多城镇的地下水造成了污染，而且程度正在逐渐加重。高浓度硫酸盐有机废水的任意排放在短期内虽然影响不大，但是却打破了自然界中硫的正常循环，导致了一系列的环境问题[1]。此外，高浓度硫酸盐有机废水进入污水处理厂后，导致COD的处理效果急剧下降，某些污水厂甚至因此面临运行瘫痪。硫酸盐化合物通常性质比较稳定，而且易溶于水，故采用自然净化的方法难以去除。近年来，许多学者已经从不同的领域研究了硫酸盐污染的治理技术，从研究成果来看，生物法[2]在硫酸盐有机废水治理技术中最具有优势，特别是厌氧生物处理法，一方面，它不仅成本低、能耗少，而且还可以通过生物学手段不断驯化和强化功能细菌，提高处理效率。另一方面,厌氧生物处理过程中会有沼气产生，可以利用这些沼气来吹脱反应器内生成的有毒物质硫化氢[3-5]。1.1含硫酸盐有机废水的来源及危害1.1.1含硫酸盐有机废水的来源硫酸盐有机废水按排放源来划分可分为两类，一类是矿山废水[6]；另一类是制胶、制革等企业产生的硫酸盐废水。矿山废水中的硫酸盐主要来自于矿石中一些硫及硫化物的氧化。这类废水通常有机物浓度较低，但是SO42-浓度却比较高，如果用生物技术处理矿山废水，就必须向其中投加有机物或其它电子受体。另一类含高浓度硫酸盐有机废水是由制胶、制革等企业产生的，硫酸盐和亚硫酸盐常常作为辅助原料用于这些行业，因此产生了高浓度硫酸盐有机废水，如用硫酸调节pH值的味精废水，硫酸盐法制胶废水，制革废水、酵母废水、土霉素废水等，部分行业废水的水质参数如表1-1所示。这类废水的主要特征是含有高浓度的有机物和高浓度的硫酸盐[7]，所以，目前大多采用厌氧生物法处理这类废水。表1-1部分行业废水的性质废水种类COD浓度（mg/L）SO42-浓度（mg/L）味精废水50000-800008000-9000造纸废水10000-300002000-5000制革废水200015000酵母废水50001600合成脂肪酸废水〉1000〉1000土霉素废水8000-160002000-4000蜂蜜蒸馏废水5000-160005000-150001.1.2含硫酸盐有机废水的危害硫酸盐有机废水对环境产生的危害主要有以下几点：（1）污染地表水，造成河水重金属的污染和pH值的降低，导致水中水草枯死，水生动物不能生存。而且，可溶性污染物随着河水的流动不断迁移，进而加重对水系的污染；（2）污染地下水，引起水资源不同程度的酸化和重金属污染；（3）污染耕地和土壤，破坏了土地的物理和化学性质；（4）污染农作物，对种植的农作物产生有害影响，降低了农作物产量及农产品品质，同时使得土壤中有害金属离子活化，从而污染食物链，最终危害到人们的身体健康[8]。此外，由于废水中硫酸盐的存在干扰了污水处理工艺的正常运行，影响了废水的处理效果，从而导致污染更加严重。在处理硫酸盐有机废水时，硫酸盐的还原会对有机物的降解过程产生一定的影响，所以，普通厌氧生物处理法的效果都比较低。通常，硫酸盐还原过程中产生的硫化物往往会产生下面的问题：（1）处理后的出水中含有硫化物，当测定COD时，这些硫化物能够表现为COD，导致出水中的COD浓度偏高；（2）由于废水中部分有机物被用于硫酸盐的还原，而这部分有机物又不能转化为甲烷，所以，沼气中甲烷的浓度会相应降低；（3）沼气中存在一些气态的硫化氢，在使用这些沼气前必须先将它们除去；（4）硫化物对产甲烷菌、硫酸盐还原菌及其它一些微生物有毒害作用。较高浓度的硫化物会导致硫酸盐有机废水的处理效率下降，有时为了保证厌氧处理系统能够稳定地运行，需要采取一些手段或者措施；（5）废水和沼气中存在硫化氢，由于硫化氢会腐蚀管道和设备，且产生臭味，从而导致投资和维修费用增加。1.2含硫酸盐有机废水的厌氧生物处理1.2.1含硫酸盐有机废水厌氧生物处理机理硫酸盐还原菌的代谢反应从理论上讲，硫酸盐还原菌（SRB）生长、繁殖所需要的碳源和能源主要是有机物，在有机物的分解过程中，硫酸盐只是作为最终电子受体而起作用[9]。硫酸盐还原菌按所利用底物的不同可分为氧化乙酸的硫酸盐还原菌（ASRB）、氧化氢的硫酸盐还原菌（HSRB）和氧化较高级脂肪酸的硫酸盐还原菌（FASRB）三类[10]。硫酸盐还原菌的代谢过程SRB的代谢过程分为3个步骤，即分解代谢阶段、电子竞争阶段和还原阶段，如图1-1[11]所示。图1-1硫酸盐还原菌的分解代谢过程第一步：分解代谢阶段，在厌氧状态下，有机污染物首先进行分解，然后通过“基质水平磷酸化”产生少量