渾河中游沈陽(yáng)區域工業(yè)園區難生物降解制藥廢水處理技術(shù)

　　1 引言(Introduction)

　　渾河是國家水污染防治重點(diǎn)流域遼河流域的主要河流之一, 渾河中游坐落著(zhù)以裝備制造業(yè)為主的重工業(yè)基地、東北地區重要中心城市沈陽(yáng)市.工業(yè)結構性污染和城市化快速發(fā)展對渾河水環(huán)境造成了巨大壓力.持續削減污染排放, 整治河流水環(huán)境, 是近年來(lái)沈陽(yáng)區域水污染控制與治理的基本策略和現實(shí)需求(環(huán)境保護部環(huán)境規劃院, 2017).國家科技重大水專(zhuān)項“十二五”“渾河中游水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)集成與示范”課題(簡(jiǎn)稱(chēng)“渾河中游課題”)針對難生物降解工業(yè)園區制藥廢水處理、污泥處理處置、城市河流水環(huán)境的濕地凈化, 以及水環(huán)境評價(jià)和污染源解析等開(kāi)展了大量科學(xué)調查和技術(shù)研發(fā)工作, 不僅獲得了豐富的科研成果, 也反映出當前流域水污染控制與治理的難點(diǎn)科技問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)需求.

　　2 制藥工業(yè)園區難降解廢水處理(Refractory wastewater treatment of pharmaceutical industrial park)

　　制藥園區廢水是沈陽(yáng)市區域水污染治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一.制藥廢水成分復雜、生物毒性高、具有“三致”風(fēng)險(Cabrita et al., 2010);制藥廢水在園區經(jīng)過(guò)分質(zhì)處理和綜合處理, 出水(尾水)COD達到300 mg·L-1標準(Gobel et al., 2007)后, 排入城市綜合污水處理廠(chǎng)進(jìn)一步處理.對沈陽(yáng)制藥園區尾水進(jìn)行成分分析, 檢測出近50種有機物, 主要包括烷烴類(lèi)、苯胺類(lèi)、吡啶類(lèi)以及其它雜環(huán)類(lèi)化合物, 多為生物難降解物質(zhì)(Chelliapan et al., 2007; Yuan et al. 2013);這種園區尾水可生化性極低, 給城市綜合污水處理廠(chǎng)的穩定運行和達標排放造成困難.如何提高制藥園區尾水的可生化性、降低其生物毒性, 成為制藥園區尾水處理的難點(diǎn)問(wèn)題之一(Long et al., 2013).物化預處理是降低廢水生物毒性、提高其可生化性的有效手段;高級氧化技術(shù)(AOPs)在處理藥物污染物方面應用較多(Kim et al., 2009;Trovó et al., 2012), 常見(jiàn)的AOPs主要包括Fenton氧化法、臭氧氧化法、UV/H2O2光化學(xué)氧化法等(Amin et al., 2006; Esplugas et al., 2007;Deegan et al., 2011; 張薛等, 2015), 并取得較好效果.渾河中游課題針對沈陽(yáng)制藥園區尾水預處理開(kāi)展了大量技術(shù)研究, 在物化預處理技術(shù)方面, 主要有UV/H2O2光化學(xué)氧化法和臭氧氧化法.選取典型污染物作為處理對象, 研究其物化預處理過(guò)程中的轉化規律, 闡釋反應機理, 對于優(yōu)化工藝、提高處理效率具有重要指導意義.研究中選取了苯胺類(lèi)化合物對乙酰氨基酚(AAP), 研究了UV/H2O2的降解動(dòng)力學(xué)及反應途徑, 考察了反應要素對AAP降解效果的影響, 根據反應中間產(chǎn)物分析, 提出UV/H2O2降解AAP的途徑;還對UV/H2O2工藝的電能利用效率進(jìn)行了評價(jià).這些研究對優(yōu)化AAP降解工藝技術(shù)具有參考意義, 也可為制藥廢水處理技術(shù)研發(fā)提供借鑒.

　　3 污泥處理處置與過(guò)程污染控制(Sludge treatment and disposal and process pollution control)

　　隨著(zhù)污水處理能力的提升, 污泥的處理處置成為一項重要任務(wù).相比于污水處理廠(chǎng)的建設速度, 污泥處理處置設施的建設滯后.“十一五”末, 沈陽(yáng)市的污水處理能力已經(jīng)達到近200×104 t·d-1, 日產(chǎn)污泥近1000 t, 卻沒(méi)有正規的污泥處理處置設施, 基本采用簡(jiǎn)易填埋堆存來(lái)處置, 造成嚴重的環(huán)境隱患(Steinle, 1993; Feng et al., 2015).在東北寒冷地區, 如何有效地處理污水處理廠(chǎng)污泥, 進(jìn)而實(shí)現安全處理、資源化利用是一個(gè)難題.渾河中游課題開(kāi)展了污泥處理處置的大量技術(shù)研究, 除了基本的生物干化技術(shù), 還注重污泥處理過(guò)程中廢氣污染的控制和基于資源化目的的營(yíng)養物質(zhì)的固定化, 以減少溫室氣體排放和氮素損失.通過(guò)堆肥反應試驗, 考察沸石粉和硝化抑制劑DMPP投加對污泥堆肥過(guò)程的影響與過(guò)程機制, 明確了沸石粉的投加有利于污泥堆肥中有機物的降解, 并可減少37%的氨氣排放, 以及CH4和N2O的排放, 為污泥保氮堆肥處理處置、實(shí)現資源化利用提供了科學(xué)依據和應用參考.具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4 復合型人工濕地的微生物作用機制(Microbiological mechanisms of composite constructed wetland)

　　實(shí)現水環(huán)境質(zhì)量改善和水生態(tài)功能提升是水污染防治工作的根本目的.在控制工農業(yè)和城市污染的基礎上, 整治河流水環(huán)境、尤其是城市水環(huán)境是當前一項急迫的任務(wù)(Lake et al., 2007; Martinezpaz et al., 2014).在東北寒冷地區, 如何利用人工濕地凈化低濃度污水和低污染河流水、提升水環(huán)境質(zhì)量, 是一個(gè)難題.近年來(lái)人工濕地技術(shù)的研發(fā)與應用, 為水環(huán)境治理提供了多種選擇, 提高濕地效率和生態(tài)景觀(guān)效果是技術(shù)層面需要繼續突破的難題.渾河中游課題開(kāi)展了濕地的構型和運行方式設計等大量技術(shù)研究, 其中針對國內研究較少的潮汐流人工濕地, 運用分子生物學(xué)技術(shù)對潮汐流-潛流組合工藝中微生物群落分布特征進(jìn)行深入分析, 應用PCR-DGGE技術(shù)識別系統中微生物群落, 對比分析群落活性與功能, 分析微生物群落結構與代謝特征變化, 明確潮汐流-潛流組合工藝系統中不同單元的菌群功能特征, 為進(jìn)一步闡明人工濕地強化生物脫氮除磷的生物學(xué)機制提供了理論參考.

　　5 基于治理技術(shù)對策的河流水環(huán)境研究方法(River water environment research method based on governance technical countermeasures)

　　流域水環(huán)境治理, 尤其是城市河流水環(huán)境整治是近年來(lái)國家水污染治理的重點(diǎn)領(lǐng)域(中國國務(wù)院, 2015).制定科學(xué)的河流水環(huán)境整治方案, 需要客觀(guān)評判水質(zhì)時(shí)空差異, 準確地追溯污染源、識別關(guān)鍵污染因子, 進(jìn)而提出針對性技術(shù)對策和管理措施.然而, 由于流域經(jīng)濟社會(huì )、自然環(huán)境、治理水平等千差萬(wàn)別, 形成科學(xué)的治河方案并非易事.渾河中游課題開(kāi)展了沈陽(yáng)市經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展重點(diǎn)區域渾南水系和蒲河小流域的治理技術(shù)和管理對策研究;在研究方法上, 采用了主成分分析、聚類(lèi)分析、三維熒光光譜等方法(Borisover et al., 2009; Osburn et al., 2012), 形成了退化河流水環(huán)境和水生態(tài)質(zhì)量評價(jià)、污染源解析、污染要素識別的特色研究方法.這些方法不僅在課題研究中發(fā)揮了重要作用, 還被應用于其他流域區域的河流水環(huán)境研究, 如珠江流域湖南省境內河流武水河的研究中, 科學(xué)地評價(jià)了河流水質(zhì)時(shí)空差異, 準確辨識了營(yíng)養物和有機物污染來(lái)源, 形成了治理技術(shù)對策和建議.

　　本專(zhuān)欄報道的是“十二五”水專(zhuān)項渾河中游課題技術(shù)成果的一部分, 涵蓋了物化法強化廢水處理工藝、礦物材料在污泥處理處置中的運用、濕地生態(tài)系統微生物生態(tài)學(xué)機理等科學(xué)問(wèn)題的闡述和技術(shù)創(chuàng )新, 謹與水污染控制與治理方面的研究者交流分享, 供批評指正.(來(lái)源：環(huán)境科學(xué)學(xué)報 作者：宋永會(huì ))