李昕，高*級工程師。1998.8-今 成都科泰技術有限公司，任總經理至今。2002.7-2003.7四川經濟干部管理學院研修，獲高*級工商管理職業資格培訓證書；獲高*級職業經理培訓證書；獲國家經貿委經理學院高*級工商管理(MBA課程)研修結業證書。2005.9 四川省環境保護局環保技術人員培訓班學習，獲環保上崗工程師證書。2012.1 培訓班學習，獲得環境污染治理設施運營培訓合格證書。1993年在中國科學院成都生物研究所科進公司從事水處理工作期間，參加“微生物淨化回收電鍍污泥及廢液中的鉻和其它重金屬的示範研究”等攻關項目，獲中科院科技進步二等獎。申請授權的發明專利：①“一種復合功能菌治理高濃度危險廢物鉻廢液的方法”專利號：ZL2004100218027②“一種復合功能菌處理危險廢物砷廢液的方法”專利號：ZL2007100486753③“一種處理重金屬廢水的方法”專利號：ZL200710048472④“微生物治理含高濃度鉻廢液的工藝及裝置”專利號：ZL2007100078449申請授權的實用新型專利：“球形復旋轉生物載體”專利號：ZL982293399。參加完成的項目有：“九?五”國家環保科技攻關專題“典型工業區混合廢水厭氧、好氧生物處理工藝研究與示範”（編號：96－909－05－03B）、“高含硫有機工業廢水處理技術與示範工程研究”（編號：96－909－05－06－04B）；國家科技部專題“高效復合功能菌劑研制與開發”（編號：96－920－09－02）；中科院重大課題“微生物治理電鍍廢水新技術”（編號：925－32－06）；詳見參加完成國家科委、中科院和國家環保總局“八五”、“九五”環保科技攻關項目的研究或驗收報告；撰寫發表多篇論文；1998年至今，主持參加完成的多項環保治理工程項目。

第1章研究區采煤塌陷及其環境擾動特征1
第1章劇毒難降解氰化物亞氨基二乙腈廢水處理技術研究與工程示範1
1.1含氰腈化物廢水處理概述1
1.1.1含氰腈化物廢水的來源及毒性1
1.1.2含氰腈化物廢水處理技術研究與應用現狀1
1.2亞氨基二乙腈生產廢水分析4
1.3降氰腈菌的篩選及其降解特征研究5
1.3.1材料與方法5
1.3.2結果與分析6
1.3.3結論8
1.4高效氨氧化菌的篩選及其菌群組成分析8
1.4.1引言8
1.4.2材料與方法9
1.4.3結果與分析10
1.4.4結論14
1.5亞氨基二乙腈生產廢水處理工藝的研究15
1.5.1堿解實驗15
1.5.2工藝試驗研究15
1.5.3預曝池吹出氣體中污染物的治理18
1.5.4閃蒸和曝氣池等廢水中物質的檢測18
1.6亞氨基二乙腈生產廢水處理示範工程23
1.6.1工程概況23
1.6.2設計水量和水質23
1.6.3亞氨基二乙腈生產廢水處理工藝24
1.6.4亞氨基二乙腈生產廢水處理工程主要設備26
1.7調試運行結果27
1.7.12007年3～4月調試運行結果27
1.7.22007年5月至2013年3月運行結果29
1.8示範工程現場圖30

第2章精喹和胺草醚及煙嘧生產廢水處理技術研究與工程示範31
2.1含有機胺類除草劑處理技術研究現狀31
2.1.1除草劑的環境危害31
2.1.2除草劑的微生物降解32
2.1.3除草劑的物化處理技術34
2.2精喹和胺草醚及煙嘧合成及其生產廢水分析36
2.2.1胺草醚合成及其生產廢水分析36
2.2.2精喹合成及其生產廢水分析37
2.2.3煙嘧合成及其生產廢水分析38
2.3胺草醚廢水物化預處理試驗40
2.3.1ACM三段生產廢水的性狀和COD濃度40
2.3.2硝化段廢水處理40
2.3.3醚化段廢水處理42
2.3.4合成段廢水處理43
2.3.5ACM混合廢水處理43
2.4胺草醚和精喹與煙嘧廢水混合處理試驗45
2.4.1胺草醚與精喹廢水混合處理45
2.4.2現場煙嘧 胺草醚廢水預處理試驗46
2.5精喹 胺草醚 煙嘧廢水預處理 生化處理試驗48
2.5.1胺草醚連續預處理廢水性狀和COD濃度48
2.5.2ACM醚化廢水連續流預處理試驗48
2.5.3ACM硝化廢水預處理試驗49
2.5.4ACM合成廢水連續流預處理試驗51
2.5.5精喹 胺草醚 煙嘧廢水預處理出水一級生化處理試運行結果52
2.5.6小結52
2.6精喹和胺草醚及煙嘧生產廢水處理示範工程53
2.6.1工程概況53
2.6.2精喹和胺草醚及煙嘧生產水質水量調查53
2.6.3設計處理水量和水質55
2.6.4精喹和胺草醚及煙嘧生產廢水處理改造工藝設計55
2.6.5精喹和胺草醚及煙嘧生產廢水處理調試運行中相關問題解答58
2.7精喹和胺草醚生產廢水處理調試運行60
2.7.1精喹和胺草醚生產廢水處理改造工程調試運行情況60
2.7.2調試運行小結65
2.82010～2013年運行結果66
2.8.12010年1～7月預處理結果66
2.8.22010年1~7月一級生化處理結果66
2.8.32011年1月~2013年3月預處理結果66
2.8.42011年1月～2013年3月二級生化總排口檢測結果68
2.8.52012年5~7月處理排放水在線監測數據69
2.9示範工程現場圖69

第3章稀土生產廢水處理技術研究與工程案例71
3.1稀土簡介71
3.2稀土生產廢水的危害71
3.2.1稀土廢水分類71
3.2.2稀土廢水對環境、動植物等的影響72
3.3國內外稀土生產產生的酸性廢水處理方法72
3.3.1直接中和72
3.3.2回收硫酸及氟化物72
3.4國內外稀土生產產生的硫銨廢水處理方法73
3.4.1直接蒸發濃縮法73
3.4.2電滲析-蒸發濃縮法73
3.4.3堿性蒸氨法73
3.5國內外稀土生產產生的氯銨廢水處理方法74
3.6稀土生產廢水的處理研究技術74
3.6.1α放射性核素去除技術研究74
3.6.2寧夏和四川稀土生產產生的廢水處理試驗結果75
3.6.3稀土廠硝酸鹽廢水治理試驗76
3.7稀土生產廢水處理工程77
3.7.1工程概況77
3.7.2設計水質水量77
3.7.3設計處理工藝77
3.7.4主要構築物和設備79
3.7.5技術經濟分析79
3.8現場連續運行結果80
3.8.1總α、總β檢測結果80
3.8.2水質檢測結果81
3.9工程現場圖81

第4章染料生產廢水處理技術研究與工程案例82
4.1染料廢水簡介82
4.2染料廢水來源及特點83
4.2.1染料廢水來源83
4.2.2染料廢水特點83
4.3染料廢水對環境的污染83
4.3.1染料廢水中色度對環境的污染83
4.3.2染料廢水中毒性對環境的污染83
4.3.3染料廢水中重金屬對環境的污染84
4.3.4染料廢水中多種化合物對環境的污染84
4.4國內外染料生產廢水處理技術84
4.4.1化學混凝法84
4.4.2生物法84
4.4.3吸附法85
4.4.4氧化法85
4.4.5電化學方法85
4.5“物化 生化”工藝處理染料廢水技術的研究85
4.6染料生產廢水處理工程86
4.6.1工程概況86
4.6.2設計水質水量87
4.6.3處理工藝流程87
4.6.4處理工設計說明88
4.6.5相關專業設計92
4.6.6主要構築物和設備94
4.6.7經濟效益分析95
4.7工程現場圖96

第5章半導體材料生產的高酸高濁及重金屬廢水處理技術研究與工程案例97
5.1半導體材料生產產生的重金屬對環境和人的危害97
5.1.1鉻對環境和人的危害97
5.1.2鎘對環境和人的危害98
5.1.3鉛對環境和人的危害98
5.1.4砷對環境和人的危害98
5.1.5氟對環境和人的危害99
5.1.6鋅對環境和人的危害99
5.2半導體材料生產產生的廢水處理方法研究99
5.2.1酸性廢水的處理方法99
5.2.2含鉻廢水的處理方法103
5.2.3重金屬廢水的處理方法103
5.3半導體材料生產產生的高酸高濁度廢水處理工程104
5.3.1工程概況104
5.3.2設計水質水量104
5.3.3設計工藝流程105
5.3.4相關設計106
5.3.5主要構築物設備及工程建設相關指標108
5.3.6主要設備及構築物110
5.3.7主要技術經濟指標及經濟效益分析112
5.4半導體材料生產產生的鉻酸廢水和重金屬廢水處理工程113
5.4.1工程概況113
5.4.2設計水質水量113
5.4.3設計工藝流程113
5.4.4主要構築物設備及工程建設相關指標114
5.4.5主要構築物及設備材料115
5.4.6技術經濟指標分析116
5.5工程現場圖117

第6章4，6-二羥基嘧啶和丙二酸二甲酯生產廢水處理技術研究與工程案例118
6.1DHP和DMM產品的生產118
6.1.1DHP的生產118
6.1.2DMM的生產118
6.2DHP和DMM生產廢水處理工藝流程的選擇119
6.2.1DHP和DMM生產廢水水質分析119
6.2.2處理流程試驗的選擇119
6.3DHP和DMM生產廢水的預處理120
6.3.1KC分別處理四種廢水COD的去除120
6.3.2KC處理高低濃度廢水COD的去除120
6.3.3KC處理實際比例廢水COD的去除121
6.4膜生物反應器處理DHP和DMM生產廢水122
6.4.1MBR法122
6.4.2膜生物反應器工藝的經濟技術因素124
6.4.3DHP和DMM生產廢水的膜生物反應器處理124
6.5DHP和DMM中甲醇的回收125
6.5.1甲醇的物化性質125
6.5.2回收甲醇實驗126
6.6DHP和DMM中鹽酸的回收127
6.6.1鹽酸的物化性質127
6.6.2廢鹽酸液中回收鹽酸的方法127
6.6.3DHP酸水(母液)和DMM酯化酸水中鹽酸的回收128
6.7DMM廢水中硫酸的回收129
6.7.1硫酸的物化性質129
6.7.2廢硫酸液中回收硫酸的方法130
6.8甲醇和鹽酸及硫酸回收的工程投資與估算131
6.8.1回收甲醇的效益估算131
6.8.2回收鹽酸的效益估算133
6.8.3回收硫酸的效益估算134
6.8.4總結135
6.9DHP和DMM生產廢水處理工藝流程135
6.9.1工藝的確定135
6.9.2工藝簡化135
6.10DHP生產廢水處理工程137
6.10.1工程概況137
6.10.2DHP生產廢水處理工藝流程137
6.10.3處理工程設計140
6.10.4主要構築物及設備材料142
6.10.5技術經濟分析144
6.11DHP生產廢水處理工程調試運行操作手冊145
6.11.1調試前的準備工作145
6.11調試146
6.11.3聯動調試148
6.11.4高效菌和活性污泥培養151
6.11.5運行的異常情況及其對策152
6.11.6活性污泥管理的指示生物154
6.11.7試運行階段155
6.11.8構築物的運行管理157
6.11.9機械設備安裝使用和維護157
6.11.10常用電氣儀表維護162
6.11.11安全規程168
6.11.12分析檢測方法169
6.12DHP生產廢水處理工程調試運行情況170
6.12.1Ⅰ期工程運行情況170
6.12.2Ⅱ期工程運行情況172
6.13工程現場圖175

第7章蛋氨酸生產廢水處理技術研究與工程案例176
7.1Fenton試劑的催化氧化機理176
7.1.1概述177
7.1.2Fenton氧化的基本原理177
7.1.3Fenton試劑的氧化性能179
7.1.4Fenton試劑類型180
7.1.5Fenton反應的影響因素182
7.1.6Fenton氧化技術的優點183
7.1.7Fenton試劑在處理難降解有機廢水中的應用183
7.2不同催化劑預處理蛋氨酸廢水的效果184
7.2.1不同催化劑催化雙氧水氧化效果的比較185
7.2.2不同藥劑對廢水中的COD脫除效果的對比185
7.3蛋氨酸廢水預處理和生化處理存在問題與解決措施186
7.3.1蛋氨酸廢水中硫酸鹽和硫化物的分析186
7.3.2調節池1和調節池2廢水Fenton試劑的用量187
7.3.3二沉池出水的進一步脫色187
7.4避免硫酸根離子干擾與其去除的方法及Ba2 鹽的循環利用188
7.5蛋氨酸廢水間歇預處理試驗研究189
7.5.1蛋氨酸廢水Fenton試劑間歇預處理189
7.5.2蛋氨酸中濃度廢水Fenton試劑間歇預處理191
7.5.3小結195
7.6蛋氨酸廢水連續預處理試驗研究195
7.6.1蛋氨酸廢水Fenton試劑連續預處理試驗方法196
7.6.2蛋氨酸低濃度廢水Fenton試劑連續預處理197
7.6.3蛋氨酸中濃度廢水Fenton試劑連續預處理197
7.7響應面法優化Fenton試劑處理蛋氨酸廢水研究201
7.7.1概述201
7.7.2響應面法實驗的設計201
7.7.3響應面法模型的建立202
7.7.4試驗參數的優化203
7.7.5模型的驗證204
7.7.6結論205
7.8Fenton試劑氧化降解蛋氨酸廢水的動力學205
7.8.1Fenton試劑氧化降解蛋氨酸廢水的表觀動力學205
7.8.2蛋氨酸廢水初始COD濃度對Fenton氧化降解效率的影響206
7.8.3不同初始Fe2 濃度反應的分析208
7.8.4不同初始H2O2濃度反應的分析209
7.8.5表觀動力學方程參數210
7.8.6活化能（Ea）的計算211
7.8.7Fenton試劑氧化降解蛋氨酸廢水的表觀動力學方程211
7.9間歇與連續預處理比較212
7.9.1間歇與連續預處理的利弊213
7.9.2間歇與連續預處理蛋氨酸工程的構築物和設備與投資的差別213
7.9.3連續與間歇預處理對蛋氨酸廢水COD去除率的比較213
7.10蛋氨酸生產產生的廢水分析214
7.10.1硫化氫與二硫化碳214
7.10.2丙烯醛215
7.10.3甲硫醇215
7.10.4甲硫基代丙醛215
7.10.5海因215
7.10.6蛋氨酸生產廢水整體處理工藝216
7.11蛋氨酸生產廢水預處理216
7.11.1硫化氫廢水的預處理217
7.11.2丙烯醛和甲硫醇及甲硫基代丙醛廢水的預處理218
7.11.3海因合成水解和蛋氨酸干燥及硫酸鈉蒸發廢水的預處理221
7.11.4結論223
7.12蛋氨酸生產廢水預處理後的生化處理224
7.12.1生化處理工藝比較選擇224
7.12.2厭氧折流板反應器（ABR）工藝研究225
7.12.3生化處理工藝流程228
7.12.4生化處理結果228
7.13蛋氨酸生產廢水處理過程的臭氣處理228
7.13.1惡臭污染危害及排放標準228
7.13.2臭氣組分及污染物特點229
7.13.3臭味的來源229
7.13.4臭味的危害231
7.13.5廢水中引致臭味的化合物檢測及惡臭評價標準231
7.13.6廢水處理設施中逸散的揮發性有機化合物（VOCs）234
7.13.7臭氣的收集與處理237
7.13.8臭味的防治對策239
7.13.9含惡臭蛋氨酸生產廢水處理研究240
7.14結論242
7.14.1預處理結論242
7.14.2生化處理結論243
7.15蛋氨酸生產廢水處理工程243
7.15.1工程概況243
7.15.2設計處理水量水質244
7.15.3蛋氨酸生產廢水處理工藝流程245
7.15.4主要構築物及設備246
7.15.5技術經濟分析248
7.16工程現場圖249

第8章工業園區重金屬廢水處理技術研究與工程案例251
8.1電鍍廢水的來源252
8.2電鍍廢水的性質和危害252
8.3電鍍和化學鍍廢水的處理方法253
8.3.1化學法253
8.3.2生物法254
8.3.3物化法255
8.3.4電化學法256
8.4Fenton試劑處理電鍍和化學鍍重金屬廢水的試驗研究257
8.4.1廢水成分的分析257
8.4.2Fenton試驗處理小試試驗257
8.4.3結論261
8.5電鍍廢水處理改造工藝流程261
8.5.1設計處理水量水質261
8.5.2提標升級改造工藝流程262
8.5.3化學法處理的改造工藝流程263
8.5.4工藝流程各段預期處理效果263
8.5.5各池體工藝設計264
8.6綜合電鍍廢水擴試處理方案264
8.6.1綜合電鍍廢水連續處理擴試方案264
8.6.2擴試運行結果265
8.7改造工程調運操作規程266
8.7.1改造工程調運操作規程(試用)266
8.7.2修改的調運處理操作程序268
8.7.3調運處理試驗報告(共9批)268
8.7.4污水處理廠巡查要點269
8.8工程現場圖271

第9章草甘膦母液處理和其廢渣資源化技術研究與工程案例272
9.1草甘膦生產及其產生廢水背景分析272
9.1.1亞氨基二乙酸法(IDA)合成草甘膦272
9.1.2甘氨酸法合成草甘膦273
9.1.3我國草甘膦生產的發展274
9.1.4業主公司草甘膦廢水處理現狀274
9.1.5草甘膦生產受廢水處理制約274
9.2本團隊對草甘膦生產廢水處理的研究275
9.2.1草甘膦生產廢水處理方法的研究275
9.2.2業主草甘膦廢水處理工藝275
9.3降解草甘膦廢水菌種的分離篩選與應用276
9.3.1分離篩選組合的復合菌276
9.3.2嗜鹽菌對高鹽草甘膦廢水的處理277
9.4草甘膦母液和廢水處理工藝流程及實驗研究279
9.4.1草甘膦母液和廢水處理工藝流程279
9.4.2草甘膦母液和廢水處理的實驗研究280
9.5草甘膦生產的母液的膜技術處理282
9.5.1膜技術處理草甘膦母液的研究概況282
9.5.2膜分離技術回收草甘膦母液中草甘膦和氯化鈉的研究282
9.5.3膜分離技術處理草甘膦母液的試驗研究282
9.6草甘膦母液預處理工程283
9.6.1業主草甘膦母液預處理小試結果284
9.6.2處理工藝流程284
9.6.3藥劑名稱代號及處理藥劑配方285
9.6.4操作規程285
9.6.5反應池投加的藥量287
9.6.6主要構築物和設備288
9.6.7草甘膦母液處理運行結果290
9.6.8草甘膦母液處理產生的污泥分析290
9.7工程現場圖291

第10章線路板生產廢水處理技術研究與工程案例292
10.1線路板廢水處理工程292
10.1.1工程概況292
10.1.2設計進出水水質293
10.1.3工藝設計293
10.1.4構築物和及整體設計295
10.1.5項目進度及預期處理效果297
10.1.6加藥繫統299
10.1.7污泥繫統302
10.1.8經濟技術分析302
10.1.9線路板廢水綜合生物法處理運行操作規程303
10.1.10運行結果305
10.1.11工程現場圖305
10.2酸性蝕刻液處理工程305
10.2.1工程概況305
10.2.2工藝流程306
10.2.3主要設備和構築物306
10.2.4經濟技術分析307
10.3顯影脫膜廢水307
10.3.1工藝流程307
10.3.2池體規格及配用設備308

第11章土菌靈等多種農藥生產廢水處理技術研究與工程案例309
11.1濕式氧化(WAO)技術發展與利用309
11.1.1濕式氧化法的基本流程309
11.1.2濕式氧化技術機理309
11.1.3濕式氧化過程的必要條件310
11.1.4濕式氧化技術特點311
11.1.5處理效果的影響因素311
11.1.6反應產物312
11.2多種農藥生產工藝和其廢水處理技術分析312
11.2.1土菌靈312
11.2.2克菌丹313
11.2.3滅菌丹315
11.2.4氯氰菊酯316
11.2.5毒死蜱317
11.2.6聯苯肼酯318
11.2.73-甲基-2-硝基苯甲酸319
11.2.8萎鏽靈320
11.2.9抑芽丹320
11.2.10啶酰菌胺321
11.2.11噻呋酰胺323
11.3土菌靈等多種農藥生產廢水處理工程324
11.3.1工程概況324
11.3.2設計水質水量325
11.3.3處理工藝流程325
11.3.4主要構築物327
11.3.5主要設備和材料328
11.3.6技術經濟分析329
11.4工程現場圖330

第12章亞氨基二乙腈和雙甘膦及草甘膦的高濃高磷固渣煆燒工程技術研究與工程案例331
12.1高磷固渣干化煆燒原理和達到的指標331
12.1.1干化煆燒原理與特征331
12.1.2干化煆燒處理指標、標準及要求332
12.1.3干化煆燒的方式332
12.1.4干化煆燒控制的參數333
12.1.5干化煆燒參數計算334
12.1.6干化煆燒爐設計334
12.2含磷污泥干化煆燒工藝流程335
12.2.1含磷污泥處理目的335
12.2.2污泥處理工藝流程335
12.3含磷污泥干化煆燒工程的物料和熱量平衡335
12.3.1物料名稱及組分335
12.3.2日干化煆燒泥量335
12.3.3干化煆燒要求336
12.3.4干化煆燒溫度336
12.3.5物料平衡和熱量平衡計算336
12.3.6自動化控制繫統336
12.3.7繫統裝置的安全對策337
12.3.8PLC站點主要337
12.4IDAN和MSDS及PMG的高濃高磷固渣煆燒工程338
12.4.1工程概況338
12.4.2標準規範339
12.4.3工藝計算選取340
12.4.4工藝詳細設計341
12.4.5本項目設計分工346
12.4.6技術要求347
12.4.7供貨範圍347
12.4.8質量控制檢驗試驗及業主監造協議348
12.4.9質量保證期349
12.4.10塗漆包裝運輸349
12.4.11開箱驗貨350
12.4.12安裝調試試運行及驗收350
12.4.13培訓售後服務350
12.5工程現場圖352

第13章乙酰磺胺酸鉀等產品生產產生的高濃高鹽廢水處理技術研究與工程案例353
13.1乙酰磺胺酸鉀等產品生產產生的高濃高鹽生產廢水成分分析353
13.1.1乙酰磺胺酸鉀353
13.1.2雙乙烯酮353
13.1.3叔丁胺354
13.1.4乙酰乙酸甲酯354
13.1.5硫酸鎂354
13.2高濃高鹽廢水預處理工藝354
13.3高濃高鹽廢水後續生化處理工藝355
13.3.1淺層氣浮355
13.3.2水解酸化355
13.3.3厭氧折流板反應器355
13.3.4厭氧/缺氧/好氧生化池357
13.3.5二沉池357
13.4乙酰磺胺酸鉀等產品生產產生的高濃高鹽廢水生化段處理工程357
13.4.1工程介紹357
13.4.2設計水質水量358
13.4.3廢水處理工藝358
13.4.4設計359
13.4.5主要構築物和設備及材料361
13.4.6勞動定員及運行費用363
13.5工程現場圖363

第14章印染廢水處理技術研究及工程案例364
14.1印染廢水介紹364
14.2印染廢水處理技術364
14.2.1吸附脫色364
14.2.2絮凝脫色365
14.2.3氧化脫色366
14.2.4生物法脫色366
14.2.5電化學法脫色367
14.3禮帽印染生產廢水處理工程367
14.3.1工程概況367
14.3.2設計水量和水質368
14.3.3處理工藝流程368
14.3.4主要構築物和設備370
14.3.5技術經濟分析370
14.4工程現場圖371

第15章生物硫鐵復合材料在重金屬污染水體修復中的應用研究372
15.1生物硫鐵對重金屬廢水污染水體的修復效果372
15.1.1概述372
15.1.2材料與方法373
15.1.3結果與討論374
15.1.4結論377
15.2生物硫鐵對重金屬污染水體中魚類的保護作用研究378
15.2.1概述378
15.2.2材料與方法378
15.2.3結果與討論379
15.2.4結論384
15.3生物硫鐵對重金屬污染水體中魚類保護機制研究384
15.3.1材料與方法384
15.3.2結果與討論385
15.3.3結論388

參考文獻389

劇毒的氰和腈化物及砷化物對人體和環境的重大危害歷來受到人們高度重視，生產使用氰化鈉、氫氰酸和氧化砷等物質的工廠屬高污染、高風險企業，納入各級政府和環保部門的嚴格監管。劇毒難降解廢水處理因技術難度大、成本高，已成為困擾這些高風險企業生存發展的瓶頸，經濟有效的處理技術是該類企業的最大需求。在國家科技部科技人員服務企業行動項目（編號：NO.SQ2009GJF0001707）、國家自然科學基金面上項目“生物硫鐵復合材料處理重金屬污染事故的應用基礎研究”（51378013）、四川省科技廳高新處項目“生物納米材料修復土壤的重金屬污染項目”（項目編號：2017GZ0268）和中國科學院戰略生物資源服務網絡計劃項目“環境治理功能微生物群體合成庫建設”（KFJ-BRP-009-004）等的支持下，對組分復雜的劇毒砷化物、劇毒氰化物、腈化物，同時含高濃度有機物、高鹽、高酸、高堿和易聚合的難降解工業廢水處理技術進行了繫統研究，采用多學科交叉、集成物化和微生物處理技術，取得了理論和技術突破，建設的示範工程長期穩定達標運行，突破了束縛企業發展的水處理技術瓶頸，為企業的可持續發展掃清了障礙。為我國化工和農藥等高新技術行業的劇毒難降解工業廢水處理集成創新了切實可行的、經濟有效的、擁有自主知識產權的處理技術與示範工程。已獲發明專利多項、省部國家級獎多項。本書主要創新內容如下。
（1）高效復合功能菌劑研制技術
針對不同的劇毒難降解廢水的特點及污染物種類、濃度，篩選具有特定功能的功能微生物，結合功能菌的代謝特征，優化組合獲得6組高效復合微生物菌劑。通過小試、中試研究與工程示範，在相應的劇毒難降解廢水毒性組分與難降解污染物組分降解、去除方面取得顯著效果。
① 復合硫酸鹽還原功能菌劑
針對劇毒砷廢水中，砷主要以亞砷酸根離子（AsO3-3）和砷酸根離子（AsO3-4）形式存在的特點，采用硫酸鹽還原菌（SRB）及其代謝產物通過生成硫化砷的不溶性沉澱從水相中去除。從硫化礦山排水溝和電鍍污泥中分離、篩選、馴化，並經生理生化、遺傳特征分析與 16S rDNA 序列結合巢式 PCR-DGGE分析鋻定，獲得高效去除砷和重金屬的硫酸鹽還原菌菌株：脫硫弧菌（Desul fovibrio sp.）、脫硫杆菌（Desul fobacter sp.）、脫硫腸狀菌（Desul fotomaculum sp.）和脫硫球菌（Desul fococcus sp.），將其優化組合成復合功能菌劑（簡稱BM）。在一定條件下，能將As去除到 0.5mg/L以下；用BM合成的生物硫鐵納米材料與含砷廢水混合反應，大大縮短去除砷的時間。
② 復合嗜鹽菌劑
針對腈化物生產廢水以及精喹、胺草醚、煙嘧生產廢水鹽濃度高的特點，篩選了厭氧鹽菌（Haloanaerobium sp.）、嗜鹽杆菌（Halobacterlium sp.）、嗜鹽球菌（Halococcus sp.）、嗜鹽堿杆菌（Natronobacterium sp.）優化組合成復合嗜鹽菌劑，其菌體呈紅色或紫色，嚴格厭氧，可在 pH 9～10，常溫，含鹽 1.5%～15%的環境中生長，利用碳源廣泛，將其投加在高鹽的精喹、胺草醚、煙嘧和 IDAN 生產廢水處理工程的厭氧折流板反應池（ABR）中，可去除廢水中30%～40%的 COD。
③ 復合降氰功能菌劑
針對亞氨基二乙腈（IDAN）生產廢水含有的大量劇毒腈、氰化物、亞氨基二乙腈及其副產物難降解的特點，從氰化物和腈繫物污染的土壤和廢水的污泥中分離、篩選、馴化獲得高效降解氰、腈化物的真菌：Fw、Fs 和 Ft 三株。該復合菌株能在 pH 5～7、常溫、CN-為55～65mg/L的廢水中生長，利用 CN-為碳源和氮源，在16h內將總 CN-濃度從55～65mg/L降到 0.5mg/L以下。該復合功能菌劑已在氰化物、腈繫物生產廢水處理工程中應用，從 2007 年至今降解氰、腈效果很好。
④ 復合脫氮功能菌劑
針對廢水含高濃度有機物、氨氮和總氮的特點，結合好氧與缺氧/厭氧脫氮工藝，篩選了亞硝化單胞菌（Nitrosomonas sp.）、硝化杆菌（Nitrobacter sp.）、假單胞菌（Pseudomonas sp.）、硝基還原假單胞菌（Pseudomonas nitroreducens sp.）優化組合復合脫氮菌劑，它們共同作用可完成氮的去除，將其投加在 IDAN 和YAJ 廢水處理工程繫統中，在 4～5h 內可將總氮，包括NH3-N、NO-2-N 和 NO-3-N從 65mg/L降到 5mg/L以下。同時在厭氧的 ABR 池中鋻定出厭氧氨氧化菌（Brocadia anammoxidans sp.）的種群生長與繁殖；該菌群能夠在缺乏有機碳源的環境中，實現氨氮與亞硝基氮和硝基氮的氧化還原，縮短了氮的轉化過程。
⑤ 高濃度有機物降解功能菌劑
針對染料、農藥生產廢水 COD 濃度高、含雜環等有機物，中間體多，成分復雜經過物化預處理後，其 COD 仍很高（5000mg/L）的特點，篩選高效降解有機污染物的菌株，獲得了白腐菌（White rot fungus）\\[定義：屬擔子菌絲狀真菌，腐朽木材呈白色得名，作者分選得的代表菌株為黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium burdsall sp.），在土壤修復中應用\\]、米根霉（Rhizopus oryzae sp.）、人蒼白杆菌（Ochrobactrum anthropi sp.）、糞產堿杆菌（Alcaligenes faecalis sp.）和節杆菌（Arthrobacter sp.），優化組合成復合高效降解菌劑，在 pH 6.5～9.0、15～35℃、DO 2～3mg/L的環境中快速生長，利用碳源極其廣泛，將其投加在示範工程中，對COD的去除率可達80%～90%。
⑥ 降解雜環和脫色的功能菌劑
針對醫藥、印染廢水含雜環，高濃高鹽，有毒有害物質多，處理難度大，從江蘇、河北、四川等地的醫藥、印染廠廢水和污泥中分離篩選獲得多株高效菌，分別屬於假單胞菌屬（Pseudomonas sp.）、芽孢杆菌屬（Bacillus sp.）、白腐菌屬（Phanerochaete sp.）、可變單孢菌屬（Alteromonas sp.）、檸檬酸杆菌屬（Citrobacter sp.）和微球菌屬（Micrococcus sp.），這些功能菌組成降解雜環和脫色的功能菌劑，用於醫藥和印染廢水的處理，有很好的脫色和去除COD的效果。
（2）技術創新
針對化工中間體和農藥生產廢水中難降解污染物組分復雜、劇毒、濃度高、易形成聚合物的特點，研發了堿解預處理阻止亞氨基二乙腈（IDAN）的聚合，並分解該聚合物的技術；拓展了 Fe2 H2O2與 Fe C 連續流 Fenton 高效微電解氧化技術；研發了 Ca2 Fe2 生物硫鐵納米材料，可有效去除高濃度砷至 0.5mg/L以下。
① Ca2 Fe2 生物硫鐵納米材料去除砷的技術
研發了 Ca2 Fe2 生物硫鐵納米材料長期高效穩定地去除廢水中的砷的技術：采用石灰乳、Fe2 和生物硫鐵納米材料，反應 0.5～1.0h，可將含 As 10～1500mg/L的廢水處理到含 As 0.5mg/L以下。
② 阻止聚合並解聚的堿解技術
IDAN生產廢水中的IDAN在常溫常壓下易發生自聚合生成二聚物、三聚物和多聚物與副產物等，使該廢水處理難度增大。針對這一特征，研發了堿解預處理阻止聚合、分解聚合物的技術。通過小試和中試，設計了堿解塔工藝以及相關設備，通過堿解預處理的工程化應用，阻斷了 IDAN 聚合，同時解聚多聚物和分解副產物。使得廢水中大分子分解為小分子化合物，顯著提高了後續生物處理的效率。
③ 拓展了類 Fenton 氧化技術
在傳統 Fenton 氧化技術基礎上，拓展了 Fe2 H2O2與Fe C 反應（類Fenton氧化技術），反應生成高活性羥基自由基（·OH）氧化分解廢水中的有機物，·OH具有很強的氧化能力，在 pH 2.5～9.0，反應 1.5～2.0h，室溫下，能使有機污染物迅速分解，最終生成 CO2和 H2O 及無機鹽。Fenton 反應的·OH H e-H2O，E=2.8V，所添加的微量催化劑可使E達3.0V。類Fenton反應的催化劑用量減少了1/2，反應速度快 1倍，反應 pH範圍增寬，反應條件溫和、高效，已在精喹、胺草醚、煙嘧、甲維鹽、醚菌酯、蟲酰肼和苯腈及其他農藥以及染料等生產廢水處理中應用，效果很好。
④ 將SO2-4還原為單質 S技術
優化組合的復合 SRB 菌在 pH 5.5～8.0，DO<0.5mg/L，30～35℃，20～36h能將 5‰～8‰的 SO2-4大部分轉化為單質S，大大減輕了高濃度 SO2-4對後續好氧處理繫統微生物的抑制作用，使好氧處理正常運行。
⑤ 高磷污泥（危廢）資源化技術
對甘氨酸法合成草甘膦的母液處理產生的污泥（危廢）的成分進行了翔實的研究，深入探討了國內外對該高磷廢渣的處理方法，創新了該高磷渣煆燒資源化利用技術，建立了對該類高磷農藥廢渣煆燒參數的精確控制，使該類危廢的煆燒處理能長期穩定運行。讓其成功轉化為三聚磷酸鈉產品，並研究分離出鋰電池的主要原材料，從而實現高磷廢渣“零排放”“變廢為寶”的目的。
⑥ 雜環廢水綠色低碳處理技術
針對4，6-二羥基嘧啶（DHP）和丙二酸二甲酯（DMM）類廢水中含有的氯化鈉、硫酸氫銨、氯乙酸鈉、氰乙酸鈉、氰乙酸，甲醇、鹽酸、硫酸 、碳酸鈉、丙二酸和其他副產物進行逐一分析和處理研究，實現了從該類廢水中提取甲醇和鹽酸及硫酸等資源的目的，實現了低碳排放技術。
⑦ 創新“濕氧 ABR A O 深處”工藝處理多種農藥廢水的穩定達標技術
率先攻克了含土菌靈、克菌丹、滅菌丹、噻呋酰胺、氯氰菊酯、毒死蜱、聯苯肼酯、3-甲基-2-硝基苯甲酸、萎鏽靈、抑芽丹、啶酰菌胺等多種農藥生產產生的廢水的處理技術。該類成分極復雜的廢水處理技術在國內外文獻資料及新聞中未見報道。針對該類廢水，投加專門篩選的高效菌，保障了處理效果，達標運行。
⑧ 創新了零排放技術
半導體材料是光電生產的核心，依據經驗對半導體材料企業的高濁度廢水及鉻、鎘、鉛、砷、鋅和氟廢水進行了大量的基礎小試、中試、擴試研究，在該類廢水處理技術參數的優化上取得了較大突破，已優化出一套能使處理排水循環利用的零排放工藝處理技術，能實現更好地節能降耗、綠色低碳的目標。
⑨ 創新生物硫鐵復合材料在重金屬水污染事故的修復技術
成功篩選出生物硫鐵高產菌等水體修復材料，其顯著降低重金屬污染水體中的重金屬濃度，降低重金屬污染水體中鯽魚各組織重金屬蓄積濃度，對污染水體中的水生動物有較好的保護作用，為復合材料修復重金屬廢水污染水體的工程應用等提供了寶貴的基礎依據。
⑩ 創新有惡臭的蛋氨酸廢水處理技術
本團隊受托設計、施建、驗收、投用蛋氨酸廢水處理工程，突破了該廢水處理技術壁壘，創新“封閉連續類Fenton ABR O 深處工藝”處理該蛋氨酸廢水，投資省，運行費低，資源利用，出水穩定達標、無二次污染，操管方便，綠色低碳，受到青睞。
（3）設備創新
依據廢水水質水量和處理工藝流程的需要，設計研制了堿解塔、深度處理反應器、連續流類Fenton氧化反應器、脫聚塔和吸氨塔等設備，與主體工程配合使用，可實現操作管理自動化控制。
① 研制堿解塔
微生物分解聚合物的周期長達數月至幾年，這在工程上很難實現；為此，創新堿解阻止聚合並在短時間內分解聚合物，使長鏈高分子化合物斷鏈為小分子化合物，使雜環化合物開環為直鏈化合物，腈和氰化物被大部分分解，COD 大幅降低。本堿解技術替代了投資大、能耗和運行成本高的焚燒、濕式催化氧化技術。依據小試和中試試驗獲得的參數設計了堿解塔。塔體Φ2.7m×6m，配變頻攪拌機、鼓風機、蒸汽管、計量泵、pH計和溫控儀等，反應溫度 30～85℃，氣液比（15～30）∶1，轉速 30～160r/min，反應時間：2～4h。工程長期運行實踐表明：IDAN 廢水在一定的風量、轉速和時間，在專用催化劑的作用下，羥基乙腈、IDAN、氮三乙腈、甘氨腈、烏洛托品、二聚物、三聚物等被氧化為有機酸、CO2、N2，廢水的 COD、NH3-N和總氰大為降低，出水可直接進入後續生化處理。
② 研制深度處理反應器
根據工藝設計要求，在生物處理流程後，三級深度處理確保廢水完全達標排放。研制了新型深度處理反應器。該深度處理反應器將快速紊流渦流反應、混絮凝反應、重力加速沉澱、微濾和氣水旋轉反衝洗的功能組合為一體，起到深度處理（即三級處理）的作用，保障處理出水穩定達標或回用。反應器主體Φ1.8m×4.8m，配專用纖維球濾料、微孔布水器、旋轉反衝洗器等。
③ 研制連續流類 Fenton 氧化反應器
依據水質水量設計研制了連續流類 Fenton 氧化反應器（Φ1.8m×2.5m），配自動加藥設備、變頻攪拌器和 pH控制儀等。同時研制了脫聚塔等設備，與主體工程配合使用。
（4）集成創新
將物化預處理與微生物處理耦合，采用創新的堿解技術和類 Fenton 連續流預處理方法與改良的 ABR 工藝，投加復合功能菌，並集成創制的堿解塔、脫聚塔、吸氨塔、連續流反應器和深度處理器，減少了構築物和占地面積，了示範工程的投資和運行成本，保障了穩定達標運行。
① 改良了ABR 工藝
依據投加的厭氧脫硫功能菌，厭氧脫氮功能菌，厭氧聚磷功能菌，兼氧高效分解功能菌的生理、生化、遺傳和生態特征，將ABR反應器分為：脫硫室、脫氮室、脫磷室、深脫室及沉清室，將各功能菌依次分別投加到各室，並投加改良的三維填料固定與截留各室功能菌種，避免大量流失；流失的功能菌體可作下一室功能菌的營養物被利用。依據各類功能菌的世代周期設計各室的停留時間，計算設計上流室和下流室的流速流量，並依據處理廢水的水質水量設計各室的容量，使之與各功能菌的生長世代時間相匹配。實際工程 ABR 設計參數：單座 ABR 池分為 5格（室），各室容量的比例為：脫硫∶脫氮∶脫磷∶深脫∶沉清=2∶2∶2∶2.5∶2.5，上流∶下流=4.1∶0.9，各室頂設排氣孔，各室底設排泥管，各室設自回流，不設整體回流。實際工程運行結果表明：脫硫、氮、磷和脫 COD 的效率在50%～60%。
② 創新類 Fenton 連續氧化技術
在類 Fenton 間隙氧化處理的基礎上，創新了連續投加催化劑 H2O2與廢水在連續流類Fenton反應器內連續氧化反應的技術，改間隙反應為連續反應後，提高了藥劑的作用效率和氧化效率，為後續生化處理提供了穩定的水量和均勻的水質，降低了預處理的成本。類Fenton連續氧化技術對精喹等有機物的降解率達70%～80%，工程設計時，根據實際需要的降解率調整反應的時間。
（5）理論創新
創新了復合微生物群落生態體繫存在物理、化學和遺傳信息三個層面相互協作的理論；創新了堿解塔中機械場、流場、溫度場的綜合作用阻止IDAN聚合並同時解聚的理論；創新了連續流類Fenton反應的二階動力學理論；創新了生物硫鐵納米材料去除As生成As2S3、Fe3（AsO4）2和 FeAsO4·xH2O 沉澱而As被淨化的理論。
① 微生物群落存在物理、化學、遺傳信息三個層面協作機制
圍繞物化預處理與微生物技術耦合，從研究中探索出生物反應器中的復合微生物群落生態體繫存在物理、化學和遺傳信息三個層面相互協作的內在規律，這種協作對砷和重金屬的抗性、耐性和價態轉化及有機物的降解與其協同淨化起著重要的作用。遺傳信息水平協作是指質粒上基因改變或轉移適應對砷與重金屬去除的需求；化學水平的協同分互生共生協同，形成微生物生態體繫對砷和重金屬去除及有機物降解；物理水平的協作指形成生物膜絮凝體，加速沉降固液分離，使砷和重金屬及有機物被淨化。
② 機械場、流場、溫度場的綜合作用阻止聚合並解聚
根據對堿解塔的試驗研究，總結出堿解過程理論有 3個方面：一是機械場的作用，使塔內反應液體產生層流渦流；二是流場的作用，使塔內液體產生紊流、湍流、充分混合反應，並起吹脫作用；三是溫度場作用，加熱80～90℃，加快分子踫撞，化合物開環斷鏈，腈、氰分解，最終形成 CO2、N2和 H2O。
③ 生物硫鐵納米材料高效除砷
發現BM復合菌原位合成生物硫鐵納米材料；創新了BM復合菌去除砷的理論：砷主要與該材料中的S2-生成 As2S3沉澱被去除，其次是砷與該材料中 Fe 生成 Fe3（AsO4）2沉澱或 FeAsO4·xH2O沉澱被去除，固液分離後，處理出水中砷的含量小於 0.5mg/L。
（6）示範工程及典型工程
示範工程見第1、2章，典型工程案例見第3～15章。
本書各章節的核心技術是本科研團隊的工作結果，參加本書編寫的人員近百人，為新技術、新工藝付出辛勤勞動的人員更多，在此特向他們致以深切謝意。
張洪榮對全書進行整理編排，圖表編輯和文稿校對；李昕提供全部資料、指導和修正；全書由李福德統稿；謝翼飛領研項目前沿技術；蔣思峽對項目技術監督；吳全珍對項目的衛健安全指導；高學文對項目財務監督。
本書在編寫過程中，得到趙德華、劉大江、陳玉谷、陳忠餘、楊順楷、甘永昌、夏成文、袁德煟、唐仁田等領導和專家對本工作和相關技術的關心指導，鐘盛先、古明選、王海燕、田文蘭、周華等提供了大量的國內外文獻資料，衷心感謝他們。衷心感謝所有參加和創新本工作的同事們和朋友們。在本書研究工作和寫作過程中，參考了大量國內外文獻，並在書中引用，在此向這些作者一並表示感謝。
科技發展突飛猛進，限於編著者學識水平，這些結果是不繫統、不完善的，可能存在偏頗。本書供讀者參考和借鋻，敬請提出寶貴意見，我們誠摯接受，並給予修改和補充。

編者
2023年3月