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走进工业有机废水处理的“冰山一角”

来源:    时间:2020-04-10 09:12:31

工业废水是指工业生产过程中产生的废水和废液,包括生产废水、生产污水及冷却水,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。

工业废水种类繁多,成分复杂。本文就工业有机废水的处理技术进行简要介绍,以期揭开工业有机废水处理的“冰山一角”!

01 工业有机废水

工业有机废水来源广泛,食品加工、酿造、制药、化工、印染、造纸、焦化等行业均可以产生有机废水。根据其可降解性质可分为三大类:一是易于生物降解有机废水;二是有机物可以降解,但含有害物质的废水;三是难生物降解的和有害的有机废水。

来自于不同行业的不同类型有机废水,其处理工艺技术路线选择不同,总体上来讲,一般包含预处理、生物处理和后处理三部分。

预处理,指水质水量均化、大颗粒固态悬浮物去除等物理处理技术,以及提高有机物可生物降解性能、降低废水毒性的技术。

生物处理,指有机废水的主要处理手段,利用活性污泥消耗水中有机污染物。

后处理,对于某些难处理的废水,经过预处理和生物处理后COD(化学需氧量)依然较高,需再进行后处理,以达到排放标准,后处理方法多为物化法和化学法。

02 处理方法

涉及有机废水各处理单元的处理方法可以概括为物理化学法、化学氧化法和生物处理法

物理化学法,包含吸附法、萃取法、萃取法三类。

第一类,吸附法是利用吸附剂表面积大的特点,将废水中的COD吸附去除的方法。吸附剂的种类很多,有活性炭、大孔树脂、活性白土、硅藻土等,有机废水中常用活性炭和大孔树脂。其中,活性炭具有较高吸附性,但由于再生困难、费用高而在国内较少使用。

第二类,萃取法具有效率高、设计操作简单、投资较少等优点。特别是基于可逆络合反应的萃取分离方法,对极性有机稀溶液的分离具有高效性和高选择性。

该方法适用于处理有回收价值的有机物,但只能用于非极性有机物,被萃取的有机物和萃取后的废水需要进一步处理,有机溶剂还可能造成二次污染。

第三类,浓缩法是利用某些污染物溶解度较小的特点,将大部分水蒸发使污染物浓缩并分离析出的方法。浓缩法操作简单,工艺成熟,并能实现有用物质的部分回收,适合于处理含盐有机废水,该法的缺点是能耗高。

化学氧化法,包含焚烧法、电化学氧化法、高级氧化法三类。

第一类,焚烧法利用燃料油、煤等助燃剂将有机废水单独或者和其他废物混合燃烧,焚烧炉可采用各种炉型。效率高,速度快,可以一步将有害废水中有机物彻底转化为二氧化碳和水。

第二类,电化学氧化法又称电化学燃烧,它是在电极表面的电氧化作用下或由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。

电化学氧化分为直接电化学氧化和间接电化学氧化。直接电化学氧化是使难降解有机物在电极表面发生氧化还原反应,目前,已证实对氯苯酚、五氯化酚均可在阳极上彻底分解。

第三类,高级氧化法是以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质,甚至直接降解成为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。 由于高级氧化技术成本高,一般结合生物处理工艺用于处理难降解有机废水。

生物处理法,包含厌氧处理、好氧处理两类。

大量研究和实践表明,某些有机物(如杂环化合物、多环芳烃)在好氧条件下难以被好氧微生物难降解,但采用厌氧处理,通过厌氧水解酸化法进行预处理,可改善其生物降解性能,使易于被好氧微生物降解。因此,高浓度有机废水的生物处理往往以厌氧反应池开始。

好氧处理包括活性污泥法和生物膜法。其中,生物膜法实质是使细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物附着在滤料或某些载体上生长繁育,并在其上形成膜状生物污泥即生物膜。与活性污泥法相比,生物膜法生物浓度高,处理效果好。

03 案例介绍

案例1:食品废水

以食品加工废水为例,采用“水解酸化+两段好氧”工艺。

案例2:化工废水

化工废水为例,其可生化性差,难生物降解,处理工艺采用“Fenton+A2/O+臭氧氧化”工艺。难降解化工废水先经过Fenton预氧化,去除部分有机物,提高废水的可生化性,经过二级生化处理及臭氧(O₃)深度氧化后,水质得到净化,出水达到一级A标准。

案例3:含油废水

油类物质按照其尺寸从小到大可以分为溶解态油、乳化油、分散油、浮油,主要处理方法有重力分离法、气浮法、破乳法和过滤等。

由于不同工业部门排出的废水含油浓度差异很大,在处理含油废水时应首先利用隔油池,回收浮油和重油;之后再通过混凝气浮的方法进一步将油水分离开,需投加PAM和PAC,保证絮化反应和混凝反应的充分发生;油水分离后经过滤装置,确保其符合标准后方可排放。

案例4:含酚废水

含酚废水主要来自焦化厂、石油化工厂等工业部门以及合成染料、有机农药生产等过程,主要污染物为酚基化合物,具有难降解、毒性强等特点。

含酚废水首先经过滤除油、萃取分离、酚吸附等物化处理去除大部分酚类污染物;吸附后的废水进入高级氧化反应单元,通过Fenton反应和臭氧(O₃)氧化反应进一步降解酚类物质;经过催化氧化后的废水依次经过蒸发、降温结晶、离心分离制备工业盐;蒸发后的废水可生化性较好,经过生化处理后达标排放。

案例5:抗生素废水

抗生素废水成分复杂、含有大量有机物、硫酸盐和高浓度抗生素及相关残留物质,COD可高达5000~20000 mg/L。残留的高浓度抗生素对微生物存在很强的抑制作用,采用生化法很难达到目的,因此,在生物处理之前需去除残留的抗生素及其相关残留物质,一般采用物化方法作为生化法的预处理或者后处理工艺。


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