氰化物是帶有氰基（CN）的化合物，是劇毒性物質(zhì)。在金屬冶煉、電鍍、化工和儀表等行業(yè)廣泛存在著(zhù)氰化物，因此含氰廢水的處理也是這些行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。目前，去除氰化物的方法主要有化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。各種方法相互組合處理含氰廢水已經(jīng)變得很常見(jiàn)，已經(jīng)成為比較熱門(mén)的方向。張亞群等采用絡(luò )合沉淀、臭氧氧化、膜技術(shù)等處理含氰廢水，最終結果表明絡(luò )合沉淀結合膜技術(shù)的組合工藝對氰化物去除效果最好。CUI等利用臭氧氧化和曝氣生物濾池組合工藝對含氰廢水進(jìn)行處理，在優(yōu)化的降解條件下對氰化物的去除率大于99%。

復合厭氧生物濾池（HAF）內部填料上附著(zhù)著(zhù)大量厭氧微生物，廢水由下往上流動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)填料，在微生物作用下分解有機物，該反應器抗沖擊負荷能力較強，對COD有很好的去除效果。流離生物反應器（FSBBR）內部填料以FSB流離生物球為載體，該載體與進(jìn)水接觸充分，對COD、氮等污染物的去除效果好，表面掛膜較快，可維持很高的生物量；運行過(guò)程具有厭氧、兼氧、好氧多種環(huán)境。

目前國內外很少有研究利用HAF和FSBBR組合工藝處理工業(yè)廢水。本研究采用“HAF+FSBBR”組合工藝對含氰廢水進(jìn)行處理，以期為含有難降解污染物工業(yè)廢水的處理提供全新的思路。

1、實(shí)驗部分

1.1 實(shí)驗水質(zhì)

所用廢水來(lái)自中國最大的氰化物生產(chǎn)基地，河北某冶金化工廠(chǎng)。廢水COD為10g/L，BOD5為3g/L，SS、NH4+-N、總氰的質(zhì)量濃度分別為400、1000、20mg/L，pH為6～9。

1.2 實(shí)驗裝置及工藝流程

實(shí)驗裝置為圓柱形，直徑0.5m，高4.5m，有效容積約3.53m3。工藝流程如圖1所示。

1.3 污泥的接種和馴化培養

1.3.1 好氧階段

向曝氣池中投入污泥接種，接種量按曝氣池有效容積的5%～10%。啟動(dòng)前幾天可先悶曝24h（即不進(jìn)原水也不排水），溶解氧（DO）的質(zhì)量濃度控制在1mg/L左右。污泥顏色成為棕黃色后，以小流量進(jìn)水（流量可控制在實(shí)驗裝置設計流量的20%～30%），每調整一個(gè)流量梯度維持4～7d，做好監測，具體進(jìn)度見(jiàn)表1。然后逐步提高，直到最后達到設計流量和污泥含量。其中實(shí)際時(shí)間需通過(guò)微生物的生存情況進(jìn)行，一般需要保證COD的去除率維持在30%左右，DO的質(zhì)量濃度2～4mg/L。

1.3.2 厭氧階段

將厭氧池中的污水提升到正常水位的1/2水位處，將池中的污水厭氧1～2d（配合后面好氧段的污泥培養）。開(kāi)始采用間歇進(jìn)水，COD污泥負荷率控制在0.05～0.2kg/(kg?d)。當污泥逐漸適應廢水性質(zhì)后，污泥逐漸就具有了去除有機物的能力。當COD去除率達到30%以上后，可以逐步提高進(jìn)水容積負荷率，每次提高COD容積負荷率的幅度以0.5kg/(m3?d)左右為宜，此時(shí)可以由間歇進(jìn)水過(guò)渡到連續進(jìn)水，但應控制進(jìn)水COD和進(jìn)水量，保持穩定的增長(cháng)。隨著(zhù)負荷的提高，反應器內的污泥逐漸由松散狀態(tài)變成沉淀性能較好的絮體，污泥的產(chǎn)甲烷活性也相應提高。在調試過(guò)程中要保證系統的負荷以20%～30%的增長(cháng)速率穩定增長(cháng)，每次調整負荷應保證去除率達到30%后穩定3～4d，然后再提高負荷。

1.4 分析方法

實(shí)驗中各指標含量均按國家有關(guān)標準進(jìn)行測定。水溫，溫度計；DO含量，便攜式溶解氧儀；pH，pH計；COD，重鉻酸鉀法；NH4+-N含量，水楊酸-次氯酸鹽光度法；氰根（CN-）含量，硝酸銀的滴定法。

2、結果與討論

2.1 反應器的啟動(dòng)

該實(shí)驗啟動(dòng)方式為厭氧好氧同步啟動(dòng)。運行第1天進(jìn)水為生活污水，其后逐漸按比例通入工業(yè)廢水，反應器啟動(dòng)階段的運行工況如表2所示。

馴化期間逐漸增加工業(yè)進(jìn)水比例，直至進(jìn)水全部為工業(yè)廢水。每次在負荷提高時(shí)，系統需要運行2～4天，待穩定后繼續提高負荷。當系統運行28d后，進(jìn)水COD達到10g/L，COD容積負荷（VLR）為2.04kg/(m3?d)。經(jīng)過(guò)30d的調試，系統進(jìn)入穩定運行期，此時(shí)系統開(kāi)始滿(mǎn)負荷運行。進(jìn)水體積流量為30L/h（蠕動(dòng)泵顯示為80r/min），一級FSBBR、二級FSBBR、曝氣調節池中DO的質(zhì)量濃度分別為3、1.5、0.5mg/L。

2.2 COD的去除效果

圖2為進(jìn)出水COD及其去除率隨時(shí)間的變化。

由圖1可以看出，在反應器啟動(dòng)之初按比例加入工業(yè)廢水時(shí)，雖經(jīng)過(guò)負荷沖擊系統很快恢復。在剛加入體積分數5%的工業(yè)廢水時(shí)，污泥需要適應新的環(huán)境，因此COD去除率為48%，經(jīng)過(guò)適應其去除率基本保持在70%以上并趨于穩定。在后期馴化期間，繼續加入一定比例的工業(yè)廢水，COD去除率基本可以保持在90%，說(shuō)明系統具有很好的抗沖擊負荷能力。在經(jīng)過(guò)30d的馴化系統運行穩定，COD的去除率可以到達80%以上，此時(shí)COD容積負荷已經(jīng)達到2.04kg/(m3?d)。

圖3為HAF和FSBBR的COD去除率隨時(shí)間的變化。

由圖3可以看出，總體穩定運行過(guò)程中，FSBBR裝置對COD的去除貢獻最大。從初期階段進(jìn)水COD較低時(shí)，HAF裝置可以去除近80%的COD；但是FSBBR裝置對于低COD去除率卻微乎其微，相反隨著(zhù)COD逐漸增大，HAF裝置去除率僅保持在15%左右，而FSBBR則發(fā)揮其巨大作用，由此可以說(shuō)明HAF裝置可以用于低COD廢水或生活污水處理，而FSBBR可以用于高COD工業(yè)廢水處理。

2.3 NH4+-N的去除效果

圖4和圖５為啟動(dòng)階段系統和HAF分別對NH4+-N的去除效果。

由圖4和圖5可以看出，在啟動(dòng)階段NH4+-N的去除率隨進(jìn)水NH4+-N含量的不斷增加而減小。在工業(yè)進(jìn)水體積分數分別為5%和10%，即前8d時(shí)，出水NH4+-N含量幾乎趨于0，系統對NH4+-N處理效果非常好，此時(shí)進(jìn)水NH4+-N的質(zhì)量濃度基本小于250mg/L。第8天后，工業(yè)進(jìn)水體積分數增加到15%，出水開(kāi)始檢測到NH4+-N。而當工業(yè)進(jìn)水體積分數繼續增加到50%時(shí)，出水NH4+-N的質(zhì)量濃度為108mg/L；繼續運行，出水NH4+-N含量不斷增高，在20d時(shí)，出水NH4+-N的質(zhì)量濃度達到303mg/L，此時(shí)進(jìn)水NH4+-N的質(zhì)量濃度為938mg/L。之后出水中NH4+-N的含量不斷增長(cháng)。工業(yè)進(jìn)水體積分數為100%并開(kāi)始穩定運行時(shí)，出水NH4+-N的質(zhì)量濃度為600mg/L左右，此時(shí)出水COD在500～700mg/L，NH4+-N降解效果并不理想。

系統在穩定運行階段HAF工藝后NH4+-N含量比進(jìn)水略有增加，增加量在200mg/L左右，原因可能是生化法降解NH4+-N有限，使得二級好氧中硝化菌不易培養，而FSBBR在此階段對NH4+-N仍有一定的降解效果。

2.4 CN的去除效果

在含氰污水中主要防治CN含量的沖擊問(wèn)題，氰化物會(huì )對污泥中的微生物產(chǎn)生毒性。一般情況下未經(jīng)含氰污水馴化后的微生物對CN的承受能力為質(zhì)量濃度1～2mg/L，經(jīng)含氰污水馴化后的微生物對CN的承受能力為3～5mg/L。當污水中的CN的質(zhì)量濃度大于5mg/L時(shí)，微生物將產(chǎn)生中毒，在生化反應池中活性污泥會(huì )產(chǎn)生離散、上浮現象，微生物失去活性，出水水質(zhì)惡化。

實(shí)驗選用氰化物污水治理劑對氰化物加以去除，結果見(jiàn)圖6。

由圖6可以看出，反應器啟動(dòng)之初，CN去除率波動(dòng)很大；隨后當容積負荷不斷增加，去除率趨于穩定，說(shuō)明系統有很好的抗CN沖擊負荷能力。在滿(mǎn)負荷運行初期，CN去除率呈現下降趨勢，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應，系統很快恢復其對CN的去除，并且去除效果隨著(zhù)進(jìn)水CN含量的變化而變化，而出水CN的質(zhì)量濃度基本可以保持在5mg/L左右。

3、結論

采用“HAF+FSBBR”組合工藝對含氰廢水進(jìn)行處理，系統啟動(dòng)方式為厭氧好氧同步啟動(dòng)。啟動(dòng)周期短，運行穩定，有很好的抗沖擊負荷能力。經(jīng)過(guò)30d的啟動(dòng)，該系統形成較為穩定的運行環(huán)境。

反應器啟動(dòng)之初按比例加入工業(yè)廢水時(shí)，經(jīng)過(guò)負荷沖擊系統很快恢復。在穩定運行階段，系統對COD的去除率可以達到80%以上，此時(shí)COD容積負荷為2.04kg/(m3?d)。

系統在啟動(dòng)期間，對NH4+-N的降解效果基本呈現隨進(jìn)水NH4+-N含量增加而減少的趨勢，而在穩定運行階段，厭氧工藝后NH4+-N含量比進(jìn)水略有增加，使得總體NH4+-N幾乎沒(méi)有降解效果。

自系統啟動(dòng)之初運行67d這段時(shí)間內，出水CN含量始終保持較為穩定的趨勢，質(zhì)量濃度約為5mg/L；CN去除率隨進(jìn)水含量的變化而變化，但總體去除率較好。（來(lái)源：甘肅省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設計研究院，蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院）