焦化废水含有挥发酚、多环芳烃、硫氮等杂环化合物,组成复杂,是一种COD,酚,氨氮含量高且处理难度较大的一种有机工业废水。 绝大多数焦化企业对焦化废水的处理效果不理想, 出水COD浓度高,对氨氮污染几乎没有处理性能,沸石生物膜系统处理焦化废水成为一个重要的研究方向。对缺氧-好氧沸石生物膜系统处理焦化废水的启动性能及该系统的处理效果进行了研究。结果表明,该系统的启动终点与常规的生物膜系统有显著不同, 应以氨氮的生物硝化去除率在70%以上,同时COD的去除率达到60%以上时,才可认为启动基本完成。在流量为1.0 L/h,回流比为2.0,温度为30~38℃,总停留时间50h的工艺条件下,该生 物 膜 系 统 对COD和氨氮的去除率分别可达67.03%和97.12%。

将特异性微生物的降解作用及沸石的吸附作用相结合,解决吡啶、喹啉及转化产物氨氮的污染问题。结果表明,生物沸石中的吡啶降解菌Shinella zoogloeoides BC026及喹啉降解菌Pseudomonas sp. BW003能有效去除吡啶、喹啉,同时转化后的氨氮也能被天然沸石或改性沸石所吸附。尽管改性沸石吸附能力不如天然沸石,但其表面能更有效附着微生物,在实际工程应用上更具前景。制革工业中脱毛和脱灰软化工序用到大量铵盐和酶制剂,同时在脱脂、脱灰和软化等工序中,大量的皮蛋白水解进入废水中成为有机氮进而氨化后变成氨氮,导致制革废水氨氮浓度高且浓度分布不均,给制革废水氨氮的处理带来了一定的难度。以模拟制革废水为进水,对沸石填料的曝气生物滤池进行挂膜试验, 研究了沸石填料在挂膜过程中氨氮和COD的去除效果,结果表明:在水温较低,低碳氮比条件下,沸石可以实现挂膜,生物沸石对氨氮去除效果较明显,去除率达80%,以上,而对COD的去除可达70%以上,沸石可以实现生物再生。生物沸石对氨氮的去除在初期以离子交换作用为主,到中后期,以离子交换和硝化反应的协同作用为主。国内制浆造纸废水约占全国工业废水总排放量的18%,进行制浆造纸废水深度处理方面的研究,具有重要的现实意义。采用生物沸石滤池深度处理麦草制浆造纸废水,研究其挂膜启动过程以及对有机物,SS的去除效果及影响因素。结果表明,在表面负荷为0.24 m3/(m2·h),有机负荷为0.144 kg/(m3·d),水力停留时间为5 h的条件下,对CODCr和SS的去除率分别为60%和90%。针对当前大量水产养殖废水高COD、高氨氮的特点,采用沸石滤料曝气生物滤池对污染物进行处理。通过对ZBAF的挂膜启动、稳定运行以及微生物群落、 数量和活性等特性的研究, 探讨了COD和氨氮的去除规律和机制。 结果表明,沸石的高效吸附作用可使系统获得快速启动,异养菌和硝化菌生物膜的成熟分别只需7d和25d;系统在水力负荷0.25 m/h及气水比20∶1工艺条件下运行效能最佳,COD和氨氮去除率分别稳定在85%和70%左右。通过对ZBAF滤柱沿程水质、微生物等指标分析, 异养菌和硝化菌主要聚居区分别在滤料层下端和上端,DO值的低谷位置可作为其聚居区分界线;生物量(磷脂-P)和生物活性(好氧速率)沿高程的分布大体一致, 其最大值均出现在滤柱底部,分别为114.12 nmol/g和0.67 mg/(g·h)。

纵观目前国内外相关研究工作,主要集中在利用生物沸石去除污水中氨氮,COD,重金属离子等的处理效果方面,在今后的工作中,可适当开展沸石矿物结构与生物膜生长质量关系的研究,探讨沸石生物膜内物质的循环、生物膜的群落结构和功能以及影响生物群落的因素,进而探讨其对水处理效果的影响。

沸石在我国的储藏量大,种类多样,分布广泛,生产成本低,其微孔结构适合微生物生长繁殖,是一种优良的微生物载体,将其应用到污水处理领域,既可以发挥其优良的吸附性能,又能利用其中的微生物去除污染物。另外,生物沸石在使用和处理过程中不会对环境造成二次污染,是一种环境友好材料。因此,随着对生物沸石研究的深入,利用生物沸石作为环境工程材料,在污染防治尤其在水处理方面将有潜在、广泛的应用前景,对解决我国日益严峻的水环境污染及水资源短缺问题具有重要的现实意义。