高濃度有機廢水如何處理

來源:網絡 瀏覽次數: 日期:2019年9月25日 09:07

高濃度有機廢水的性質和來源不一樣,其治理技術也不一樣。通常根據高濃度有機廢水的性質和來源可以分為三大類:第一類為不含有害物質且易于生物降解的高濃度有機廢水,如食品工業廢水;第二類為含有有害物質且易于生物降解的高濃度有機廢水,如部分化學工業和制藥業廢水;第三類為含有有害物質且不易于生物降解的高濃度有機廢水,如有機化學合成工業和農藥廢水。

高濃度有機廢水來源

高濃度有機廢水一般是指由造紙、皮革及食品等行業排出的COD2 000 mg/ L以上的廢水。這些廢水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質、纖維素等有機物,如果直接排放,會造成嚴重污染。高濃度有機廢水按其性質來源可分為三大類:

(1)易于生物降解的高濃度有機廢水;

(2)有機物可以降解,但含有害物質的廢水;

(3)難生物降解的和有害的高濃度有機廢水。

高濃度有機廢水水質特點

1)有機物濃度高。COD一般在2 000 mg/L以上,有的甚至高達幾萬乃至幾十萬mg/L,相對而言,BOD較低,很多廢水BODCOD的比值小于0.3

2)成分復雜。含有毒性物質廢水中有機物以芳香族化合物和雜環化合物居多,還多含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機物。

3)色度高,有異味。有些廢水散發出刺鼻惡臭,給周圍環境造成不良影響。

4)具有強酸強堿性。

高濃度有機廢水危害

高濃度有機污水主要有以下3種危害:

①需氧性危害。由于生物降解作用,高濃度有機污水會使受納水體缺氧甚至厭氧,多數水生物將死亡,從而產生惡臭,惡化水質和環境。

②感觀性污染。高濃度有機污水不但使水體失去使用價值,更嚴重影響到水體附近人民的正常生活。

③致毒性危害。高濃度有機污水中含有大量有毒有機物,會在水體、土壤等自然環境中不斷累積、儲存,最后進入人體,從而危害人體健康。

高濃度有機廢水處理技術

高濃度有機廢水處理技術粗略分為3類:物化處理技術、化學處理技術以及生物處理技術。

1、 物化處理技術

物化法常作為一種預處理的手段應用于有機廢水處理,預處理的目的是通過回收廢水中的有用成分,或對一些難生物降解物進行處理,從而達到去除有機物,提高生化性,降低生化處理負荷,提高處理效率。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、濃縮法、超聲波降解法等。

萃取法

在眾多的預處理方法中,萃取法具有效率高、操作簡單、投資較少等特點。特別是基于可逆絡合反應的萃取分離方法,對極性有機稀溶液的分離具有高效性和高選擇性,在難降解有機廢水的處理方面具有廣闊的應用前景。

溶劑萃取法利用難溶或不溶于水的有機溶劑與廢水接觸,萃取廢水中的非極性有機物,再對負載后的萃取劑進一步處理。近年來為了避免有機溶劑對環境的污染,又開發了超臨界二氧化碳萃取。該法簡單易行,適于處理有回收價值的有機物,但只能用于非極性有機物,被萃取的有機物和萃取后的廢水需要進一步處理,有機溶劑還可能造成二次污染。萃取只是一個污染物的物理轉移過程,而非真正的降解。

由清華大學開發的萃取一反萃取體系,可以應用于多種染料與中間體廢母液資源回收,對染料中間體的回收率達90%以上,脫色效果也達到同樣水平,正在逐步推廣于染料廢水的治理工程中。

吸附法

吸附劑的種類很多,有活性炭、大孔樹脂、活性白土、硅藻土等。

在有機廢水中常用的吸附劑有活性炭和大孔樹脂。雖然活性炭具有較高的吸附性,但由于再生困難、費用高而在國內較少使用。例如將活性炭投加到難降解染料廢水的試驗容器中,當活性炭的投加濃度為200mg/L時,色度的去除率為77%;而投加質量濃度增加到400mg/L時,色度的去除率達到86%

濃縮法

濃縮法是利用某些污染物溶解度較小的特點,將大部分水蒸發使污染物濃縮并分離析出的方法。濃縮法操作簡單,工藝成熟,并能實現有用物質的部分回收,適合于處理高濃度含鹽有機廢水。該法的缺點是能耗高,如有廢熱可用或降低能耗,則該法是可行的。

超聲波降解

采用超聲波降解水體中有機污染物,尤其是難降解有機污染物,是20世紀90年代興起的新型水污染控制技術。該技術利用超聲輻射產生的空化效應,將水中的難降解有機污染物分解為環境可以接受的小分子物質,不僅操作簡便、降解速度快,還可以單獨或與其它水處理技術聯合使用,是一種極具產業前景的清潔凈化方法。它集高級氧化技術、焚燒、超臨界水氧化等多種水處理技術的特點于一身,具有反應條件溫和、速度快、適用范圍廣等特點,可以單獨或與其它技術聯合使用,具有很大的發展潛力。超聲波能在水中引起空化,產生約4 000 K100 MPa的瞬間局部高溫高壓環境(熱點) ,同時以約110m/ s的速度產生具有強烈沖擊力的微射流和沖擊波。水分子在熱點達到超臨界狀態,并分解成羥基自由基、超氧基等,羥基自由基是目前所發現的最強的氧化劑。有機物在熱點發生化學鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解、超臨界水氧化、自由基氧化等反應。這些效應加上聲場中的質點振動、次級衍生波等為有機物提供了其他方法難以達到的多種降解途徑。

2 、化學處理技術

化學處理技術是應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質,使廢水得到凈化的方法。化學氧化法分為兩大類,一類是在常溫常壓下利用強氧化劑(如過氧化氫、高錳酸鉀、次氯酸鹽、臭氧等)將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水;另一類是在高溫高壓下分解廢水中有機物,包括超臨界水氧化和濕空氣氧化工藝,所用的氧化劑通常為氧氣或過氧化氫,一般采用催化劑降低反應條件,加快反應速率。化學氧化法反應速度快、控制簡單,但成本較高,通常難以將難降解的有機物一步氧化到無機物質,而且目前對中間產物的控制的研究較少。該技術也常常作為生化處理的預處理方法使用。其主要的方法有焚燒法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法等。

焚燒法

焚燒法利用燃料油、煤等助燃劑將有機廢水單獨或者和其他廢物混合燃燒,焚燒爐可采用各種爐型。效率高,速度快,可以一步將有害廢水中有機物徹底轉化為二氧化碳和水。但設備投資大,處理成本高,除某些特殊廢水(如醫院廢水)以外難以采用。

Fenton氧化法

Fenton試劑具有很強的氧化能力,因此Fen2ton氧化法在處理廢水有機物過程中發揮了巨大的作用。但由于體系中含有大量的Fe2+離子,H2O2的利用率不高,使有機物降解不完全。后來,人們對傳統的Fenton氧化法進行了改進。如光助反應就是在反應體系中輔以紫外線和可見光,在低濃度亞鐵離子、理論雙氧水加入量、紫外線和可見光的汞燈的照射下,反應0. 5 h ,溶解性有機碳去除率高達90 %。郁志勇等用UV +Fenton法對氯酚混合液進行處理,1 hCOD去除率達到83.2 %

臭氧氧化法

臭氧在水處理方面具有氧化能力強,反應速度快,不產生污泥,無二次污染等特點,在去除合成洗滌劑以及降低水中的BODCOD等方面都具有特殊的效果。臭氧對難降解有機物的氧化通常是使其環狀分子的部分環或長鏈分子部分斷裂,從而使大分子物質變成小分子物質,生成易于生化降解的物質,提高廢水的可生化性。臭氧氧化技術在難生物降解有機廢水處理過程中常作為預處理。研究發現,臭氧氧化法對多數染料能取得很好的脫色效果,但對硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差。

電化學氧化法

電化學氧化又稱電化學燃燒,它是在電極表面的電氧化作用下或由電場作用而產生的自由基作用下使有機物氧化。電化學氧化分為直接電化學氧化和間接電化學氧化。直接電化學氧化是使難降解有機物在電極表面發生氧化還原反應。目前,已證實對氯苯酚、五氯化酚均可在陽極上徹底分解。Hwang B J等報道了電化學處理含氯有機物的有效性,并成功地利用PbO2/聚吡咯復合電極去除廢水中的氯離子。陰極還原過程已被用于一氯乙烷、三氯乙烷和芳香氯化物等的脫氯處理。間接電化學氧化就是利用電化學反應產生氧化劑或還原劑使污染物降解的一種方法。據報道,采用電解生成次氯酸鹽氧化劑,可氧化去除氨氮及難降解的有機污染物。

3、生物處理技術

生物處理是廢水凈化的主要工藝,主要用于處理農藥、印染、制藥等行業的有機廢水。生物處理法是利用微生物的代謝作用來分解、轉化水體中的有毒有害化學物質和其它各種超標組分的生物技術,降解作用的場所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相應的反應器,由此誕生了各類生物處理方法和技術。微生物法不僅經濟、安全,而且處理的污染物閾值低、殘留少、無二次污染,有較好的應用前景。根據反應條件的不同,微生物處理法可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。

好氧活性污泥法

在污水處理中,活性污泥法是應用最廣的技術之一,它是自然界水體自凈的人工模擬,是對水自凈作用的強化,利用懸浮生長的微生物絮凝體(Floc)處理有機污水。活性泥法自1914年在英國曼徹斯特試驗廠開創以來,已有90多年的歷史,隨著在實際生產上的廣泛應用和技術上的不斷革新改進,特別是近幾十年來,在對其生物反應和凈化機理進行深入研究探討的基礎上,活性污泥法在反應動力學以及在工藝方面都得到長足發展,出現了多種能夠適應各種條件的工藝流程。當前,活性污泥法已成為各類有機污水的主體處理技術。

根據各種不同運行方式的工藝特征與應用條件可將好氧活性污泥法分為:普通活性污泥法(CAS)、減量曝氣活性污泥法、分段進水活性污泥法(SFAS)、吸附—再生活性污泥法(CSAS)、完全混合活性污泥法(CMAS)、高負荷活性污泥法、純氧曝氣活性污泥法(HPOAS)。以上這些污水處理方法都是對傳統活性污泥法在使有機負荷及需氧量提到均衡,提高曝氣池對水質、水量、沖擊負荷的適應能力,減少污泥產生,縮短曝氣時間,提高氧向混合液中的傳遞能力及利用率,減少污泥膨脹現象發生等方面進行的改進,改進的同時又不可避免地出現處理效果差等缺點,尤其是對于高濃度有機污水,更具有難處理性。

好氧生物膜法

好氧生物膜法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理法。這種方法的實質是使細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物附著在濾料或某些載體上生長繁育,并在其上形成膜狀生物污泥———生物膜(Biofilm)

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