高浓度有机废水是指化工、冶金、制革、食品发酵以及医药等行业排出的含有大量有机污染物的工业废水。这些有机物排放到水体中，会加快溶解氧的过量消耗，产生化学反应，造成厌氧分解，对水体生物造成严重的危害。其还会大幅度降低水体的自净能力。我国水资源不足，降低工业废水的有机物排放量，可以大幅度地提高我国水资源利用率。2005年，我国共排放工业废水525亿m3，其中，有机污染物排放量巨大。氨氮（NH3-N）排放量为150万t，化学需氧量（CODCr）的排放量高达1414万t，对我国七大水系均造成极为严重的污染。主要污染指标还包括石油类、高锰酸钾指数（CODMn）、挥发酚以及五日生化需氧量（BOD5）等。
有机废水处理可以有效减少水环境污染物，解决我国水资源的富营养化问题，避免水体中的植物与藻类过度生长而导致水体加速老化。有机废水处理可以降低废水中氮与磷等营养物质的排放量。与城市生活废水不同，工业废水具有成分多样化、处理难度大、费用高、污染物含量大等特点，一旦直接排放，就会对生态环境造成极大的影响。部分工业废水含有易燃易爆的有毒有害物质，温度较高，直接排放会造成较为严重的热污染。为重要的是，我国水资源贫乏，部分地区长期面临无水或定时供水的情况。工业废水的随意排放会使原本就紧张的水资源状况雪上加霜，改进工业废水处理技术刻不容缓。
1、膜生物反应器技术在废水处理中的意义
近年来，我国经济取得极大的发展，一味加快经济增长而忽略环境保护会对环境造成较大的破坏，尤其是水污染。水是人们生存的必需物质之一，水污染给人们的正常生活带来巨大的威胁。近年来，我国工业化进程逐渐加快，工业生产效率提高，工业废水排放导致水污染加重，还有很多未经处理的生活污水直接排放，二者都是造成当前水污染的重要因素。膜生物反应器是当前处理工业有机废水的有效工艺，与环保理念息息相关，人们要合理运用膜生物反应器技术，更好地处理工业废水，进而达到保护水资源的目的。
2、膜生物反应器在废水处理中的应用
2.1 膜生物反应器装置介绍
膜生物反应器的材质为不锈钢板，具体组成如图1所示，其总体积为1500m3，有效体积达到1150m3。原水经过潜水泵抽出，随后灌注到生物反应器中，并将膜组件完全浸没。膜生物反应器借助大气压的作用，内部连通，将其接到出水泵入口处，由于出水泵具有抽吸作用，使得膜的内外两层会形成膜压，已经处理过的高浓度有机废水在膜压的作用下会穿过超滤膜而出水。而高浓度有机废水中的大分子物质、胶体以及其他悬浮物则无法通过膜，会被留在反应器中。整个膜生物反应器都在可编程逻辑控制器（PLC）的控制下实现全自动运行。
本次废水处理期间，水温控制在13～14℃。工业废水的进水pH为6.53～6.41，出水pH为7.02～8.43，工业废水的溶解氧控制在0.75～2.37mg/L。主要运行参数如下：出水量为115L/h，水力停留时间为9.8h，气水之比为3∶1，有机物溶剂负荷为2.61kgCOD/（m3•d），活性污泥的生长周期为49d，活性污泥浓度为16～21g/L。间歇运行模式为膜单元的主要运行方法，一般情况下，出水泵每工作12min，则会休息3min，以15min为一个循环。出水泵的表面存在曝气气流的干扰，进而导致振动的形成，致使黏附在膜表面的污泥颗粒松软，随着混合液流走，达到恢复膜通量的作用。
3.2 对COD的去除
在处理过程中，膜生物反应器在去除COD时具有两个突出作用。一是膜生物反应器中存在异养菌，异养菌在不断代谢过程中对COD进行去除。二是膜本身对COD这类大分子有机物具有良好的截留效果。当COD等大分子物质附着在膜表面时，膜生物反应器中的微生物可以与其进行长时间的充分接触并发生反应，既提高了微生物的培养速度，又加强了有机物的去除效果。一般情况下，膜生物反应器对COD的去除率高可达95%左右，出水时COD含量小于100mg/L。
3.3 对SS的去除
膜具有强化截留作用，膜生物反应器的固液分离效果较好。本次污水处理过程中，膜生物反应器初始阶段对于SS的去除率为96.8%，而稳定后的去除率高达99.8%。在出水后，SS的含量低于2mg/L。
3.4 对NH3-N的去除
膜本身的截留功能使得硝化细菌可以在膜表面停留较长的时间，在此期间，原本增殖速度较慢的硝化细菌可以很好地生长和繁殖。在与NH3-N发生作用后，其可以提高NH3-N硝化效率，促进NH3-N的去除。在本次污水处理过程中，膜生物反应器对NH3-N的去除率达到96.3%，出水时，NH3-N的含量小于5.1mg/L。
3.5 对浊度的去除
膜生物反应器中含有大量的微生物，微生物的降解和膜自身的截留作用都可以大幅度降低胶体物质和悬浮物的含量，终达到降低浊度的目的。在本次污水处理过程中，膜生物反应器对浊度的去除效果较好，达到出水小于2.0NTU的水平，使得出水整体看上去澄清透明，还大幅度地消除污水中的难闻气味，使得污水在整体感官上与自来水相似。
太阳能光伏生产废水中的典型污染物包括：有机污染物、氟化物、硝态氮、悬浮物以及酸碱污染物等。此类废水总氮含量高，有机污染物含量较低，营养比失调。其中，氟化物、悬浮物以及酸碱污染物可以通过物化处理方法得以去除，处理效果稳定、有效；有机污染物和硝态氮则采用通过生物处理技术，在缺氧条件下，生物反硝化技术能把硝态氮通过异养反硝化菌转化为氮气排放去除，在好氧条件下，好氧菌将有机污染物为无机物、CO2和H2O。
在传统的生物脱氮工艺中，氮的去除是通过硝化与反硝化两个独立的过程实现的，进行硝化与反硝化的细菌种类和所需环境条件都不同，硝化细菌主要以自养菌为主，需要环境中有较高的溶解氧；而反硝化细菌与之以异养菌为主，适宜生长于缺氧环境。
影响反硝化过程的因素很多，如微生物组成、碳源种类、碳源量、pH值、温度、溶解氧和C/N等，其中，碳源是一个重要的控制因素。太阳能光伏废水的C/N值较低，反硝化生物脱氮需外加碳源，实际工程应用采取投加常规的甲醇、乙醇、醋酸钠、葡萄糖等液体碳。天然纤维素物质及人工合成高聚物为主的固体碳源以及工业废水、垃圾渗滤液、发酵液等新型碳源，也有一定的研究进展。
随着企业生产废水水质的改变，原有设施存在两个主要问题：
（1）缺氧池停留时间短，反硝化菌数量少，脱氮效果差；
（2）碳源量不足，原水中的有机碳源远远不能满足反硝化过程中的碳源需求，运行过程中必须补加碳源。
2.2 废水处理工艺流程优化
根据废水水质特点和设计处理目标，结合太阳能光伏行业废水处理取得的工程技术经验，并因地制宜、充分利用原有设施，优化工艺采用“调节+混凝沉淀+缺氧罐（改造部分）+缺氧池（改造部分）+好氧池+二沉池”组合工艺，即将原有厌氧罐改造为缺氧罐，将原有厌氧沉淀池改造为缺氧池，并作为回流泵的吸水点，增加缺氧段的停留时间和缺氧塔的泥水混合效果。原有初沉调节池、混凝沉淀池、缺氧池、好氧池及二沉池不做改动，混凝沉淀池投加PAC和PAM，去除剩余氟离子，好氧池停留时间为15h，用于去除反硝化未耗尽的剩余COD，维持原有功能不变。废水处理工艺流程见图1。
当前水资源的可持续利用以及水资源的治理已经成为人类生产和生活的关键矛盾。石油的开采导致水资源被大面积污染，目前还缺乏成熟、可靠、有效的设备对含油废水进行高效治理。鉴于含油废水与其他一般污染水源相比既有难降解、易乳化的特点，采取常规处理工艺无法达到预期的效果皿。本文针对含油废水提出混凝-超滤处理工艺，并对其处理效果进行试验研究。
1、超滤处理含油废水原理分析
超滤处理工艺的关键在于选择合适的超滤膜，在外界压力的作用下将待处理液体通过一定孔径的超滤膜，使得溶液中的无机离子、低分子量物质通过超滤膜，而其他高分子、大分子物质均滞留于超滤膜一侧，终实现对废水的分离和浓缩。通过分析，基于超滤膜实现对含油废水处理的主要机理可为如下三点：
1）污染物在超滤膜的表面被吸附；
2）为避免超滤膜被堵塞，将超滤膜表面的污染物及时去除；
3）可对滞留于超滤膜表面的污染物进行筛分处理，从而达到再利用的目的。
影响超滤膜处理效果的主要因素包括有待处理液体的流速、外界给予压力的大小、操作温度、操作时间、待处理液体的浓度以及对待处理液体预处理的效果。其中，一般将基于超滤膜待处理液体的流速控制在1m/s〜3m/s；外界给予的压力大小与所选用超滤膜的边界层性质相关；对于处理温度，一般将其根据所处理液体物理、化学以及生物性质相关，并尽可能的在较高温度下进行。所谓操作时间与超滤膜的通量参数相关，对于不同超滤膜应在其运行一个周期后对超滤膜进行清洗处理。根据不同特性的待处理液体，其所允许的高浓度各不相同；为提升对待处理污染液体的处理效果，一般需对其进行预处理，常见的预处理方式包括有过滤、化学絮凝、pH调节以及活性炭吸附等。
本文着重对混凝-超滤组合工艺对含油废水的处理效果进行试验研究。
2、混凝-超滤组合工艺处理含油废水
2.1 含油废水混凝预处理试验研究
混凝-超滤组合工艺指的是在含油废水通过超滤膜前对其进行混凝预处理。从理论上分析可知，对含油废水进行混凝预处理后可提高其在超滤膜的渗透量，从而减小对超滤膜的污染，具体表现为如下几点：
1）对含油废水混凝处理后可减少超滤膜孔处的污染物量；
2）经混凝处理后的含油废水可有效改善超滤膜表面沉积层的特性；
3）对含油废水混凝处理后可提高其中颗粒反向传输速度，从而增加了渗透通量。
为保证含油废水处理的终处理效果，需确保含油废水的预处理效果。影响含油废水混凝预处理效果的主要因素除了添加不同类型的混凝剂外，还与水温、PH值、待处理液体的杂质成分以及水力条件等相关。本节将开展含油废水的混凝试验，从而得出佳混凝预处理参数。所涉及到的关键试验仪器，如表1所示。
从化工废水处理的角度来讲，生物强化技术的基本含义在于依靠生物固定化作用或者通过施加生物强化剂的方式来融入降解微生物，进而达到成功降低废水污染浓度以及消除废水污染风险的目标。在目前的现状下，造纸生产企业以及相关技术人员针对生物强化技术已经能够进行科学有效的利用，充分保证了经过生物降解处理后的造纸化工废水达到安全排放标准，循环利用造纸生产水资源。
1、生物强化技术的基本含义与特征
生物强化技术的含义为利用生物体特有的代谢功能来分解或者吸收污染物，确保经过生物分解与生物吸收处理后的水体污染物质能够被清除，并且达到安全排放标准。微生物以及其他生物体可以在特定环境中进行繁衍，对于污染物质形成强烈抑制作用，有效控制水源污染的扩散。由此能够判断出，化工生产企业对于造纸废水在全面实施废水处理时，目前重点应当选择生物强化技术，因为运用生物强化手段可以阻止新污染物的生成，保护完整的生物链条。
造纸废水具有较为复杂的水质特性，污染元素成分表现为多样性。在此种情况下，造纸企业的技术人员针对造纸废水如果于实施化学处理，则容易导致全新污染物的产生，还会消耗造纸废水处理资源。与之相比，生物强化处理手段可以有效维持生物链条平衡，合理利用与规划废水处理资源，生物强化处理工艺手段适合运用于处理造纸废水的全过程中。
2、生物强化技术运用于造纸废水处理的重要实践意义
难降解的造纸废水金属元素以及污染物适宜运用生物强化处理方式。有机物、重金属元素以及其他类型的难降解物质都可以运用微生物予以分解处理，在培植与繁衍有益微生物的基础上，确保污染水质的各种有害元素与物质能够得到彻底的分解。在目前的现状下，技术人员对于造纸黑液已经能够运用海藻酸钠以及白腐菌来实施分解处理。白腐菌的有益微生物经过繁衍与固化处理以后，菌群分解有害物质的能力将会快速增强，非常适合运用在分解有害造纸废液的过程中。
对于富营养化水质可以通过繁衍微生物的措施加以处理。富营养化水质主要表现为超标的磷元素、氮元素及其他营养元素，造纸废水在排入农田或河流之前如果未经任何处理，那么通常就会引发富营养化的水质改变现象。为了应对富营养化的造纸废水不良影响后果，目前通常可以借助有益菌群或者海藻微生物来吸收水中营养元素。菌体在生物膜的覆盖作用下能够加快繁殖，对于脱除氮元素与其他营养元素物质具有非常明显的价值。运用微生物菌群还可以脱除低温造纸中的各种固废元素物质，确保低温造纸排放水质达标。
第三，处理造纸废水运用生物强化手段能够消除二次污染风险。二次污染风险普遍存在于废水处理环节，尤其是针对造纸废水处理领域而言。在脱除造纸废液污染物或者过滤造纸废液时，如果施用过量的化学助剂，那么二次污染水质的安全隐患就会明显增大。技术人员在选择生物强化废水处理模式的前提下，降解废液污染的全过程不必借助化学物质或者人工作用，不会造成水质二次污染后果。
3、生物强化技术在造纸废水处理中的具体技术运用要点
近些年以来，处理造纸废水的途径与手段日益多样化，造纸生产企业针对即将排入外界的造纸废水必须要进行前期处理，才能确保造纸废水达到安全排放的行业监管标准。相比于化学助剂处理造纸废水的传统做法来讲，借助生物强化技术来过滤废液与分解造纸污染物的方式更加具备环保性与科学性，对于潜在的废水二次污染安全隐患予以大限度的消除。
具体在造纸生产领域实践中，运用生物强化方法来处理造纸工业废水重点表现为以下处理技术运用：
3．1 脱墨造纸废水处理
生物强化手段运用于处理脱墨造纸废水时，技术人员应当将表面活性剂融入到脱墨废水中，进而达到改变薄膜透过率的效果。技术人员运用生物强化处理手段来滤除造纸废水中的沉渣主要涉及到压力释放器的辅助装置系统，确保吸附于释放器内部部位的沉渣与杂质能够在气泡推动中得到分解处理，减小浮渣的物质密度。现阶段的生物强化处理工艺方法并没有达到完善程度高的标准，根源在于抄纸过程中的化工生产废水包含密度较大的填料与纤维，在短时间里无法达到上浮造纸填料与造纸纤维的效果。并且，技术人员对于气浮工艺设备系统如果没有进行正确的操作，则有可能造成造纸填料大量沉淀并且腐烂的后果。在后期清洗气浮池的底部腐烂物质与纤维物质时，通常都会消耗较多的资源成本，对于处理手段与工艺技术必须要谨慎进行选择。
目前造纸化工企业针对气浮处理造纸沉渣的重要工艺手段已经能够普及运用，有效确保了造纸生产资源获得科学的分配，对于包含沉渣的造纸化工废水予以净化处理。脱墨造纸废水具备较好的废水利用以及废水回收处理价值，造纸生产企业必须要正确实施针对脱墨废水的全面处理过程，运用生物强化处理的工艺技术手段来过滤脱墨废水，对于水质稳定性以及膜透过率予以明显提高。脱墨造纸废水本身含有造纸黑液，在处理造纸黑液时必须要借助微生物菌的作用力，确保微生物菌全面融入造纸黑液内部，滤除并且吸收造纸排放污染元素。
3．2 制浆造纸废水处理
为了避免预浓缩废液产生大量结晶的情况，目前主要运用废液蒸煮的工艺技术手段对其加以必要处理。技术人员针对预浓缩的造纸生产废液应当施加处理压力，确保实时监控压力施加比例，直至废液达到外部压强适中的程度。制浆造纸废液中的重要成分就是预浓缩的造纸制浆废液，尤其是对于膜预处理的环节过程而言，非常容易导致预浓缩的化工废液大量形成。技术人员针对生物强化工艺在进行实施与利用的过程中，基本要点在于培植有益微生物并且实现转化与分解废水污染物质的效果。生物强化处理工艺手段大体划分为好氧处理工艺、厌氧处理工艺与生物酶处理工艺，以上各种类型的生化处理工艺手段都会产生特定的成本资源消耗，技术人员必须要实时监测生物强化处理成效。
从根本上来讲，微生物对于重金属以及预处理废液物质能够进行吸收与分解，避免了消耗额外的成本与资源。依靠生化处理工艺手段来滤除造纸废水污染元素的做法具有合理性与科学性，因为生化处理手段并不会伴随二次水源污染，有助于充分利用造纸废水资源。对于生物酶的生化处理工艺手段如果运用于造纸中水回用，那么关键的就是要准确控制生物酶浓度、反应温度以及催化效能因素，实时监测废水酸碱值。对于预浓缩的造纸废液在全面展开生物强化处理时，生物酶的反应处理速度在根本上决定于污染物的浓度、污染物类型、水源酸碱度以及废水质量等多个层面因素，技术人员需要运用综合控制的手段与措施来确保生化处理实效达到佳。
3．3 中段造纸废水处理
目前企业技术人员必须要运用生物强化手段来处理造纸中段废水，结合运用膜过滤以及混凝预处理的两种重要化工处理措施。技术人员在过滤造纸中段废水的环节中，应当确保膜过滤操作具有梯度式的特征，旨在合理控制造纸中段废水污染，在大程度上回用造纸中段废水。造纸中段废水如果没有经过及时与全面的处理，那么直接融入河流或者农田土壤内的造纸中段废水就会引发金属离子污染，对于居民饮食健康也会构成威胁，充分体现了造纸中段废水及时得到处理的重要意义。
现阶段对于处理造纸生产中的中段造纸废水主要应当借助微生物菌群繁衍的技术手段，通过培植微生物菌来清除中段废水污染，有效滤除中段造纸废水内的重金属元素。微生物菌对于废水污泥能够进行吸收，避免排放水质超出污泥大含量限度标准。例如，海藻酸钠能够起到吸收与过滤中段废水污泥的良好效果，有效预防造纸污泥引发的环境生态破坏。技术人员需要注意的是，某些微生物菌株由于表现为较少的菌株投放数目与比例，微生物菌株可能会遭到废水中其他菌群的吞噬与侵蚀
