苯胺废水生物处理方法
苯胺作为一种重要的有机化工原料和化工产品，由其制得的化工产品和中间体有300余种，广泛应用于染料、农业、医药、军工等行业，其本身也可作为黑色染料使用。国内众多染料厂、农药厂、制药厂及其它化工厂在生产过程中会产生各类苯胺废水，其质量浓度可达数千mg/L。由于苯胺对生态生物的毒性，其已经被列入“中国环境优先污染物黑名单”中，在排水中要求严格控制，我国规定的污水综合排放标准中苯胺类物质的最高允许排放浓度为5.0mg/L。
目前随着化工工业的发展，苯胺的需求明显上升，由此进入环境的量也会越来越大。如何减少苯胺对环境的污染，已经引起了人们的高度关注。目前国内外对苯胺废水的处理主要有物理，化学，生物等方法.苯胺废水的毒性强,生物降解性差,现有的生化处理系统难以有效去除污染,但随着高效苯胺降解菌的筛选分离,生物处理方法具有很大的潜力。
一、实验
1.1实验材料及仪器
自制厌氧塔(UASB)，恒温水浴锅(JY-501型，最高使用温度：95，电压：220V，功率：15Kw)，DHL-A电脑恒流泵(微量)，电动式空气压缩机(功率：20W，电压：220V/50Hz，进气量：55L/min),数字式实验室酸度计PHS-3CT，调解池，温控仪，好氧池(SBR)，一般实验仪器等。
药品：苯胺，磷酸二氢钾，氯化铵，葡萄糖，甲醇
1.2 实验研究内容及实验分析项目和方法
本课题研究以UASB反应系统为依托,采用实验室驯化得到的降解细菌强化处理含高浓度苯胺废水,研究其苯胺降解能力和絮凝特性,并考察其生物强化效能。通过实验室驯化得到可以高效降解苯胺的菌种，实现高效、节能、环保的处理苯胺废水的目的，并将试样结果应用到实际生产中。通过实验计算出处理30吨含苯胺300mg/l的废水所需要的UASB设备容量，并以液相色谱法测定废水中苯胺的浓度来研究废水的生物处理。通过实验计算出处理30吨含苯胺300mg/l(测COD=750mg/l)的废水所需要的UASB设备容量，并设计出合理的工艺流程。
1.2.1实验条件
厌氧折流板反应器(UASB)和曝气设备(SBR)的实验底物均采用化工厂生产的苯胺废水，水样配制中补充少量N，P，正常运行中满足COD:N:P=100:5:1,调节PH值在6.0-8.0之间,以保证反应器正常运行。
1.2.2污泥驯化
试验废水为模拟苯胺溶液,试验污泥取自滨化水处理厂的曝气池回流污泥,取回的活性污泥曝气24h后沉降30min,弃去上清液,将所取的泥水混合物3L加到反应器中,然后称取一定量的分析纯苯胺,与自来水5L(包括100mLNH4Cl和KH2PO4混合而成的V(C)∶V(N)∶V(P)=100∶5∶1营养液)混合均匀加至反应器中,进行培养驯化.驯化初期控制CODCr在300mg/L左右,每两小时取样测COD浓度,当COD去除率上升后,逐步提高苯胺溶液的浓度,使进水混合后CODCr达到2000mg/L左右.苯胺进水浓度过高,表现出有毒有机物对生物的抑制效应,影响污染物的去除效果,因此,试验控制进水混合后CODCr为2000mg/L左右.
1.2.3污泥驯化期间的试验研究
驯化期间，逐渐增加苯胺废水的量，每变化一次废水维持五天，待运行稳定后再次改变化工厂废水的量，各阶段驯化结束后出水苯胺含量及COD含量见下表。驯化期间各阶段废水中苯胺含量及相应出水苯胺含量和COD含量。
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初始苯胺含量 (mg/l) |
10 |
30 |
50 |
70 |
90 |
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驯化时间 (/d) |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
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驯化后苯胺含量 (mg/l) |
4.080 |
5.101 |
5.625 |
5.971 |
6.163 |
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苯胺去除率 (mg/l) |
97.46 |
92.17 |
92.15 |
92.01 |
91.10 |
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驯化后 COD 含量 mg/l |
69 |
51 |
56 |
31 |
17 |
由表1可见，经过一段时间的驯化后，其中的微生物能够去除大部分的苯胺，COD全部降到100mg/L,以下可知，苯胺得到了有效降解。
1.2.4测定项目及方法
浓度液相色谱法测定苯胺废水中苯胺的浓度。
PH值广泛试纸(1-14)和精密试纸(5.0-9.0)和数字式实验室酸度计PHS-3CT。
水温水银温度计(1-100℃)和温控仪。
1.2.5水样的取样及分析
实验中采用分时取样的方法,每天早8时至晚8时每2小时取一次样,并对样品编号,两天一周期对样品进行分析。采用液相色谱对所取样品进行浓度分析，确定废水中的苯胺的含量，从而了解苯胺的降解情况。
二、工艺流程
苯胺废水进入调节池[11]进行预处理，用在线PH测定仪[10]及温控仪调节其PH和温度，打开进水阀门[a]，启动离心泵[9]，将废水打入UASB反应装置[13]进行厌氧反应，即污泥处理。调节池上方按有加药装置[12]，定时定量加药。UASB装置中应设有取样口[6]，观察口[8]，排泥口[4]，放空阀[7]，集气装置[14]，为了更好的控制反应条件还要设置压力表[P]，温控仪[T]，液位计[L]等。厌氧污泥中含有的厌氧菌可将苯胺的苯环打开，从而达到废水处理的目的。从厌氧装置出来的水经过水封装置[5]去除厌氧过程产生的沼气后，进入好氧装置进行好痒处理，也是污泥处理，好氧菌能消耗苯胺中的N，从而降低苯胺的含量，再通过测废水中苯胺的值来确定出处理后废水中苯胺的浓度。
UASB反应器主体部分从功能上可分为两个区域，即反应区和气液固三相分离区。反应区又包括厌氧污泥床和悬浮污泥层，含有大量沉降性能良好的颗粒污泥和絮状污泥。废水尽可能均匀地从反应器底部进入，通过厌氧污泥床与颗粒污泥充分接触，发生厌氧发应，产生沼气。由于废水的向上流动和产生的大量气体的上升形成了良好的自然搅拌作用，使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。悬浮液进入分离区后，附着在颗粒污泥上的气泡撞击到分离区中三相分离器气体反射板的底部，与污泥和废水发生分离，被收集在反应器顶部三相分离器的集气室内:释放气泡后的颗粒污泥由于重力作用沉淀到污泥层的表面，返回反应区:液体则经出水堰流出反应器。UASB反应器的正常运行需要三个重要的前提[19]:(1)反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥,(2)生产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用,(3)设计合理的三相分离器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内.
污泥颗粒化是UASB运行是否正常的关键。培养出沉降性能良好的厌氧颗料污泥，需要适当调节碱度和适时调整水力负荷，以及控制COD,N,P的比例。
三、总结
苯胺废水的处理技术在不断发展,除树脂、活性炭外其他的吸附材料不断得以开发,高级氧化技术[13]-[15]的发展使苯胺得以完全降解,生物技术的不断发展使通过微生物降解苯胺成为可能,从而降低了苯胺废水处理的费用。但总的来说,目前对苯胺废水的处理研究尚不能应用到实际工程中,如何综合应用各种技术以达到高效、经济的处理目的,仍是今后所需要研究的课题。
在参阅国内外有关资料的基础上，结合设计经验，对UASB反应器的工艺设计进行了综述、归纳，包括:反应器约容积、高度、进水系统、三相分离设备等几部分.并提出了可供参考的设计准则和设计参数.UASB反应器在我国的应用还处于起步阶段，因本身特有的优越性，其应用范围会越来越广泛的[20].吸收国外的成功设计经验，结合我国的具体情况，设计出适合我国废水治理的UASB反应器，对于推动我国环保事业的发展是很有竞义的.当然，在进行UASB反应器的设计时尚有许多地方需要改进和完善。目前将传统的UASB反应器与好氧生物流化床结合起来，研制一种处理效率高、操作简单、占地而积小、成本较低的三相流化床处理设施，以适应于废水的处理，解决目前废水难于集中处理的问题。由此看来，研制出厌氧和好氧处理结合于一体的工艺设各将会有较好的应用前景。
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