含毒有機(jī)廢水生物處理前的預(yù)處理

【專家解說(shuō)】：大量的資料表明，我國(guó)目前及今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境問(wèn)題主要是水環(huán)境問(wèn)題，水環(huán)境問(wèn)題又主要是有機(jī)廢水的污染問(wèn)題。因此，有機(jī)廢水的治理是環(huán)保工作中極其重要的一面。 有機(jī)廢水無(wú)害化處理的首選方法是生物處理。這是由生物處理所具有的處理的相對(duì)徹底性（ 無(wú)二次污染或二次污染較?。┮约斑\(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)決定的。 根據(jù)有機(jī)廢水處理方面的特性可以將其劃分為以下3類：①?gòu)U水中的有機(jī)物易于生物降解，同時(shí)廢水中的毒物含量很少。這類廢水主要是生活污水和來(lái)自以農(nóng)牧產(chǎn)品為原料的工業(yè)廢水等； ②廢水中的有機(jī)物易于生物降解，同時(shí)廢水中的毒物含量較多。這類廢水主要來(lái)自印染、制革廢水等；③廢水中所含的有機(jī)物難于生物降解（生物降解速度極其緩慢），同時(shí)，廢水中毒物可能較多、亦可能較少。這類廢水主要來(lái)自造紙、制藥廢水等。 第①類廢水可直接進(jìn)行生物處理。第③類廢水較為復(fù)雜，此處不作討論。本文主要對(duì)第② 類廢水中的毒物作用機(jī)制及應(yīng)對(duì)措施加以討論。 1、毒物及其作用機(jī)制 廢水中凡是能延緩或完全抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)，統(tǒng)稱為有毒有害物質(zhì)，簡(jiǎn)稱毒物。這些毒物，從化學(xué)性質(zhì)上來(lái)分可劃分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩大類。從處理的角度又可劃分為能被生物處理段去除、轉(zhuǎn)化的物質(zhì)（如H2S、苯酚等，或稱非穩(wěn)定性毒物）和不能被生物處理段去除、轉(zhuǎn)化的物質(zhì)（如NaCl、汞、銅等，或稱穩(wěn)定性毒物）兩大類。 毒物對(duì)微生物的作用機(jī)制主要有如下方式： （1）損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分和細(xì)胞外膜。如：70%濃度的乙醇能使蛋白凝固達(dá)到殺菌作用；酚、甲酚、表面活性劑作用于細(xì)胞外膜，破壞細(xì)胞膜的半透性。 （2）損傷酶和重要代謝過(guò)程。一些重金屬（銅、銀、汞等）對(duì)酶有潛在的毒害作用，甚至在非常低的濃度下也起作用。這些重金屬的鹽類和有機(jī)化合物能與酶的-SH基結(jié)合，并改變這些蛋白質(zhì)的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。 （3）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。當(dāng)廢水中存在一種化學(xué)結(jié)構(gòu)與代謝物質(zhì)相類似的有機(jī)物時(shí)便會(huì)發(fā)生。因?yàn)槎叨寄茉诿傅幕钚灾行呐c酶相結(jié)合，它們的競(jìng)爭(zhēng)將抑制中間產(chǎn)物的形成，使酶的催化反應(yīng)速率降低。 （4）對(duì)細(xì)胞成分合成過(guò)程的抑制作用。當(dāng)某些化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似于細(xì)胞成分的結(jié)構(gòu)時(shí)，它們便會(huì)被細(xì)胞吸收并同化，結(jié)果是合成無(wú)功能的輔酶或?qū)е律L(zhǎng)停止。這種作用最典型的例子便是磺胺酸。 （5）抗生素對(duì)核酸的抑制作用。不少抗生素能專一地抑制原核生物的蛋白質(zhì)合成，如鏈霉素會(huì)抑制氨基酸正確結(jié)合于多肽上。 （6）抗生素對(duì)核酸的抑制作用。如絲裂霉系C會(huì)選擇性地阻止DNA的合成，從而抑制微生物的生長(zhǎng)。 （7）對(duì)細(xì)胞壁合成的抑制作用。如青霉素便是通過(guò)干擾細(xì)胞壁的合成從而達(dá)到抑制微生物生長(zhǎng)的效果。 2、菌種承受毒物的能力及菌種馴化法 需說(shuō)明的是，微生物中存在不少能耐受常用代謝毒物的菌株，有的甚至能利用它們作為能源?；瘜W(xué)物質(zhì)對(duì)微生物的抑制作用與其濃度有直接關(guān)系，并隨微生物的馴化而發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)馴化的微生物對(duì)有毒物質(zhì)的適應(yīng)能力將逐步加強(qiáng)。微生物這種巨大的適應(yīng)性（變異性）是由它們的小體積決定的。如一個(gè)微球細(xì)胞僅具有約100 000個(gè)蛋白質(zhì)分子所能容納的空間，如此小的體積決定了那些近期用不著的酶是不能儲(chǔ)備的，許多分解代謝酶類只有當(dāng)存在合適的基質(zhì)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。在某些條件下這類可誘導(dǎo)的酶可占蛋白質(zhì)總含量的10%.正是微生物的這種變異性，才使生物法處理含毒有機(jī)廢水成為可能。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的極限的（此時(shí)的濃度叫極限允許濃度），正是這種極限又要求含毒物有機(jī)廢水在生物處理前需要一定的預(yù)處理。 前已說(shuō)過(guò)，微生物由于其體積的細(xì)小，而具有巨大的適應(yīng)性（變異）。因此可以采用人工改變微生物生活環(huán)境的方法進(jìn)行誘導(dǎo)變異，讓微生物直接適應(yīng)原水中毒物濃度或提高微生物對(duì)毒物的去除能力。這種方法對(duì)穩(wěn)定性毒物及非穩(wěn)定性毒物均適用，是處理含毒有機(jī)廢水的一種基本方法。 在城市生活污水處理廠中，當(dāng)進(jìn)水中酚的濃度突然增加到50 mg/L時(shí)，便會(huì)對(duì)生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的破壞作用。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)的崩潰?？墒?，某焦化廠采用適應(yīng)性變異的方法對(duì)菌種進(jìn)行馴化即菌種馴化法，使微生物內(nèi)的酶逐步適應(yīng)了這種毒物的大量存在，便將這種毒物當(dāng)成其底物而加以分解吸收。實(shí)際運(yùn)行表明，進(jìn)水中酚的平均濃度為117.5 mg/L時(shí)，酚的去除率高達(dá)99.6%. 含酚廢水處理是應(yīng)對(duì)一種不穩(wěn)定性毒物的例子，當(dāng)毒物很穩(wěn)定時(shí)，亦可采用這種馴化方法以提高微生物對(duì)毒物的承受能力。但須注意，這種毒物的濃度必須滿足最終出水排放標(biāo)準(zhǔn)或另外采取其它措施加以控制。 3、預(yù)處理方法 前已說(shuō)過(guò)，馴化是生物處理法中應(yīng)對(duì)毒物的一種基本方法。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的極限的，毒物濃度超過(guò)極限允許濃度時(shí)就需要一定的預(yù)處理。目前，預(yù)處理法主要有稀釋法、轉(zhuǎn)化法和分離法。