张仟滢

摘 要：现代工业生产的工业废水往往含有某些有机危害物等，传统的方法将无法起到有效的作用，且利用微生物进行污水处理的方式也受到很大的局限。针对此类的污水处理问题，以延边化工厂中含酚废水为实验样本，通过控制变量法筛选得到化学处理法的最佳浓度，并对比了传统化学法，生物强化法和复合法3种处理模式对废水中酚类物质的降解效率和处理成本。结论表明，化学法处理污水的1 h后降解率达到78.35%，15 h后仍未完全降解。而生物强化法和复合法在1 h后的降解率达到了88.44%和92.03%，降解率达到100%的时间分别为15 h和9 h。综合考虑污水的处理效率和处理成本，利用传统的化学法与生物强化技术对污水进行复合处理在大幅度提高污水处理效率同时，也降低了成本，这为低浓度工业废水的处理提供一定的参考。

关键词：生物强化;废水处理;低浓度废水;工业废水

中图分类号：X703 文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）02-0042-04

水是生命体所必须需要的资源，关系到人类和动植物的生存问题[1]。伴随着工业化的进行，水的使用量在增加的同时，工业废水的排放量也在日益增多，对环境和人体造成危害[2]。在传统的化学沉淀法处理废水工艺下，以微生物的强的适应能力为基础的生物废水处理技术开始获得了专家和学者的重视。然而，当废水中的盐浓度过高，或者含有其他有害物质的情况下，微生物的繁殖和活动能力收到了较大的抑制，利用微生物来进行污水处理的方式也受到较大的局限。本文介绍生物强化法对某些低浓度工艺废水的处理实验方法[3]。

1 常用污水处理方法

在化学工业中，所产生的废水大多具有多种有害物质，如果不经过对污水的处理步骤直接排入到自然界中，不仅会对当地生态环境造成巨大的破坏，更会随着生物的富集作用影响人体健康。因此，污水处理是工业生产中必不可缺的一环，同时，通过对污水的处理还可以实现对污水中盐类等物质的回收和再利用，实现额外的经济效应。

常见的污水处理模式分为3种，分别为物理法、化学法和生物强化法[4]。物理法顾名思义，是通过物理过程如吸附、沉降等过程实现对废水中悬浮物质的处理，通常是对污水的初步处理或辅助单元[5]。而化学法则是选取合适的化学试剂与污水中相关成分进行化学反应，如酸碱中和、沉淀萃取等，在污水处理过程中常作为二级处理或深度处理应用。化学法对原料的消耗比较大，但往往通过化学法会得到副产品，实现废物的回收利用[6]。生物强化技术是基于生命科学，以基因工程、细胞工程、微生物工程等為手段，两相综合交叉，培养微生物菌体增强特定功能的科学系统[7]。在处理焦化废水、印染和制药工业废水中都有较大的应用空间。

2 低浓度含酚工业废水处理方法与结果

目前对含酚废水的处理方式分为萃取法、吸附法和化学，本文采用脱酚萃取剂对废水进行初步处理。据报道，脱酚萃取剂处理的效率会超过95%。但即使脱酚萃取剂对酚类的处理较为高效，污水中遗留的酚类物质仍然达不到国家规定的排放标准，因而脱酚萃取剂只能作为本次实验的初步处理步骤。在萃取过程后，采用烧结活性炭纤维和树脂对污水进行吸附处理，树脂选取孔隙率较大的材料，炭纤维的高比表面积也使得对苯酚分子的吸附能力达到较高的水平，综合使用下可以使得二次处理效果达90%。本实验以内蒙古某制药公司产生的工业废水为实验材料，在经过上述初步处理和二级处理后，在使用生物法和化学法处理之前的污水BOD5值达到（891.34±5.99）mg/L。

2.1 实验方法

目前对含酚废水的化学处理方式多以酚醛缩合法为主，酚类物质会在酸性条件下与甲醛发生脱水缩合反应，形成直链酚醛分子[8]。本次实验采用体积分数为38%的浓盐酸为催化剂。在废水处理过程中，为了使废水中酚类有机物完全降解，加入的醛应过量处理，本次实验选用质量浓度为100 mg/L的甲醛溶液。为探究本次实验最佳的甲醛使用量，保持浓盐酸的加入量不变，在500 mL废水中分别加入50、60、75和90 mL的甲醛，持续加热搅拌，温度控制在 80℃，在经过回流5 h后停止加热，经过离心和过滤处理后排出并测定酚类降解度，结果如图1所示。同理，为验证浓盐酸的最佳使用量，保持甲醛的加入量不变，分别将2.5、5、10和15 mL体积的浓盐酸加入废水中，反应后测定废水中残留的酚含量，结果如图2所示。

从图1中可知，甲醛含量越大，废水中酚类的含量越低;但甲醛加入量达到75 mL及以上时，酚类含量基本变化不明显。图2的结果表明，浓盐酸的加入量达到10 mL及以上时，酚类含量下降速度较慢。从经济角度出发，75 mL的甲醛溶液和10 mL的浓盐酸就可达到较佳的降解效果。

生物强化技术采用长期经受含酚工业废水污染的活性污泥中提取的5株以多种有机物为主要碳源的细菌为外源微生物种，对其中3株进行紫外线照射以获得突变菌株。将突变种与原始菌种及受体菌种进行融合育种，以摇合子菌群及海藻酸钠为原料制作载体，本实验采用外凝胶法在实验室模拟对低浓度工业废水的处理。实验步骤：将摇合子接种在富集培养基中，并在摇床中培养24 h，将培养得到的湿菌体按0.5 g加入至1 mL无菌去离子水的比例配置成质量浓度为0.5 g/mL的菌悬液。在无机盐培养液中加入适量的海藻酸钠将其配置为质量浓度为5 g/L的500 mL海藻酸钠溶液，经过高压消毒后加入500 mL摇合子菌悬液，再往混合溶液中加入少许明胶和质量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液，静置12 h得到微生物包埋的海藻酸钙凝胶。

工业废水经生物强化法与酚醛缩合法处理后，采用直接吸光光度法（4-氨基安替比林）测定经1、3、5、9和15 h处理后污水中的有机物含量[9]。

2.2 污水处理结果与讨论

确定废水温度保持在25 ℃左右后，使用吸光度法在分别经过1、3、5、9和15 h的废水处理后，对废水中有机物含量进行测定;经过投入两种菌群后废水中有机物含量测定结果如表1所示。

由表1中可知，生物处理低浓度工业废水的效率较高，在9 h的废水降解率就可达到98.89%，处理时间达到15 h后废水中的酚就可完全降解。利用化学酚醛缩合法对污水处理的效率较低，对污水进行处理后的15 h后仍有少量的酚残余。使用酚醛缩合法和生物强化法结合的复合法则表现出更为优越的处理效率，在开始处理的第1 h内就达到了90%以上;在第9 h后就达到了100%的酚类降解率。

需要注意的是，紫外线照射诱发突变的微生物菌种对降解能力的变化是随机的。并且，针对不同体系下的污水，需要针对性地选取合理的生物强化技术，使得微生物在工业废水处理流程中发挥更为高效便捷作用，具有时效性的同时经济效应更高[10]。生物强化技术为改变微生物中某些生物酶或者生物酶体系带来无限的可能，生物酶系统和微生物培养的结合会有效的生物分解或溶解水中的有机有害化学物质，使得污水中的有害物和菌群得到释放，达到改善污水体系的效果。生物强化法正逐步替代传统的污水处理工藝，且受到很多领域的运用[11]。

使用相同的参数将传统的化学酚醛缩合法和生物强化法，以及综合使用的复合方式处理后的结果进行对比，得到数据结果如表2所示。

从表2中可知，综合利用传统的污水处理技术与新型的生物强化技术对污水进行处理拥有更高的处理效率，且成本要比传统技术要低总的来说，生物强化技术可以对难以降解的污水有机物进行针对性的分解和处理，利用生物强化技术和传统的污水处理技术的结合对各类废水进行综合处理是当代工业废水的有效处理技术之一。

3 结语

传统污水处理技术经过长时间的发展和应用，降解效率已经达到较为高效的水平;然而随着新型工业的发展，工业废水开始引发种类多、难降解等多种问题，传统的物理或化学处理方法不足以满足现代工业的排污要求。现阶段，生物强化技术在处理污水问题时，由于其优越的降解效率，同时具有成本低，操作方便等特点，被应用于污水处理的各个环节和领域并取得了较为明显的处理结果[12]。将生物强化技术和其他先进的技术结合，将会使得废水的处理更具效益。同时，随着工业的发展，废水问题也将越具有挑战性，工业废水的微生物种类也将变得越来越多，所适应的环境也在不断地变化，这就要求对微生物分析观察和培养技术进行创新和进步。

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