高浓度有机废水处理技术

目前,工业废水和城市生活废水是我国水环境污染的污染源之一,尤其是随着生产规模的不断扩大及工业技术的飞速发展,含有高浓度有机废水的污染源日益增多。但由于高浓度有机废水的性质和来源不一样,其治理技术也不一样。

通常根据高浓度有机废水的性质和来源可以分为三大类:类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水,如食品工业废水;第二类为含有有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水,如部分化学工业和制药业废水;第三类为含有有害物质且不易于生物降解的高浓度有机废水,如有机化学合成工业和农药废水。本文针对上述三大类高浓度有机废水的典型治理技术进行评述,有助于高浓度有机废水治理技术的选择。

废水处理过程的各个组成部分可以分类为生物处理法、化学处理法、物理化学处理法、物理处理法等四种。对于高浓度有机废水的治理方法,往往是上述两种或三种方法进行综合处理。以下就高浓度有机废水的各种处理技术作以简要评述。

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一、高浓度有机废水的生物处理技术

生物处理技术是一般有机废水处理系统中重要的过程之一,是利用微生物,主要是细菌的代谢作用,氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物,并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的技术。以下就固定化微生物技术及厌氧消化技术的应用作以简介。

固定化微生物技术是利用优势菌种对特定底物的高浓度有机物废水,特别是制药行业难降解有机物废水等进行处理技术。其机理是将微生物固定在载体上培养特异菌种,使其高度密集并保持其生物功能,用于高浓度的有机废水的定向处理。

其中,适合于处理高浓度有机废水的优势菌种固化剂应具备以下特征:①对微生物的固定具有良好的耐久性;②具有良好的渗透性,且不被高浓度有机物或溶解氧溶解;③具有一定的强度。固定化微生物技术在原有的生物膜法的基础上引进了细胞固定化技术,进一步提高了生物处理构筑物中生物量的浓度,可以大大提高反应速率和处理效能,降低基建投资费用,该技术已引起学术界的关注。

厌氧消化技术是指有机物在厌氧条件下消化降解。与传统的好氧处理技术相比,后者因有机物浓度过高而导致水中缺氧过程难于进行,同时好氧处理也无能量回收,但厌氧消化处理技术有以下优点:①不需曝气所需能量;②甲烷是一种产物,一种有用的终产物;③剩余污泥产生量少;④产生的生物污泥易于脱水;⑤活性厌氧污泥能保存几个月;⑥能在较高的负荷下运行。该技术可处理在造纸、皮革及食品等行业排出的含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等高浓度有机废水,已取得较好的效果。

二、高浓度有机废水的化学处理技术

化学处理技术是应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的方法,其单元操作过程有中和、沉淀、氧化和还原等。以下就焚烧法处理高浓度有机废水作以简介。

焚烧法是将含有高浓度有机物的废水在高温下进行氧化分解的技术,其中的有机物生成水、二氧化碳、碳酸盐等直接排放或作为副产品,COD的去除率可达99.99%。高浓度有机物的废水焚烧装置主要有三种,回转窑焚烧炉、液体喷射炉和流化床焚烧炉。

前两者通常以油和燃气为辅助燃料,运行费用高,且局部温度较高,可达1400℃～1650℃,易产生较多的NOx,造成环境污染。流化床焚烧炉采用低温燃烧技术,温度可控制在800℃～900℃,NOx排出较少,且燃烧效率高,目前在国外有广泛的应用,国内属起步阶段。

流化床焚烧炉技术可处理较多化工废水,如处理尼龙生产过程中的含盐废水,在能源利用、尾气中的NOx浓度控制、副产物利用等方面均能取得较好的效果。另外催化湿式氧化法处理高浓度有机废水是近年来开发的新技术,废水经过净化后可达到饮用水标准,而且不产生污泥,还可同时脱色、除臭及杀菌消毒。这一技术在20世纪90年代达到工业化水平。

三、高浓度有机废水的物理化学处理技术

物理化学处理技术是指废水中的污染物在处理过程中通过相转移的变化而达到去除目的的处理技术,常用的单元操作有萃取、吸附、膜技术、离子交换等。以下就萃取法处理高浓度有机废水作以简介。

萃取是利用污染物质在水中或与水不互溶的溶剂中有不同的溶解度进行分离,通常称为物理萃取;但若溶剂和废水中的某些组分形成络合物而进行分离,常称为化学萃取或络合萃取。萃取法处理高浓度有机废水,不仅具有设备投资少、操作简便等优点,而且主要污染物能有效回收利用,络合萃取对于极性有机物的分离具有性和选择性。

络合萃取主要是基于可逆络合反应的极性有机物萃取分离方法,其关键是选择具有相应功能团的络合剂、选定合适的稀释剂及选择既经济又的萃取溶剂再生的方法。如采用类似于醋酸丁酯、苯等的新型络合剂QH处理高浓度含酚废水,酚含量达到国家排放标准,且络合剂性能优良,便于循环使用。

四、高浓度有机废水的物理处理技术

物理处理技术是指应用物理作用改变废水成分的处理方法,如沉降、过滤、均化、气浮等单元操作,已成为废水处理流程的基础,目前已较为成熟。

总之,随着高浓度有机废水的处理技术的开发,高浓度有机废水污染的控制将会取得较好的效果。目前正在研究的绿色化学与技术,所研究的中心问题是使化学反应、工艺及其产物具有以下四个方面的特点:①采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的反应条件(溶剂、催化剂等)下进行;③使化学反应具有*的选择性,极少的副产物,甚至达到原子经济的程度,即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现*,但同时采用的高选择性反应也要求具有一定的转化率,达到技术上经济合理;④产品应是对环境无害的,将对工业生产的可持续发展产生重大影响。

五、结语

生物处理技术是高浓度有机废水处理系统中重要的过程之一,但高浓度有机废水的治理方法,往往是两种或三种方法同时进行处理。绿色化学和技术引起的工业生产技术的革命正在兴起,从源头上减少或消除污染,并将带来越来越大的经济效益、社会效益和环保效益。