高濃度難降解有機(jī)廢水的處理

高濃度難降解有機(jī)廢水的處理已成為國內(nèi)外部環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的難題。摘要:概述了高濃度難降解有機(jī)廢水的特點(diǎn)，重點(diǎn)總結(jié)了國內(nèi)外高濃度難降解有機(jī)廢水不同處理技術(shù)的現(xiàn)狀，并對分析不同技術(shù)進(jìn)行了比較。后醉，發(fā)展趨勢為高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)。

有機(jī)廢水處理技術(shù)

1。引言高濃度難降解有機(jī)廢水的處理目前被認(rèn)為是國內(nèi)以外廢水處理領(lǐng)域的一個難題。對這類廢水的研究很多，如焦化廢水、制藥廢水、石油化工廢水、紡織印染廢水、化工廢水、油漆廢水等工業(yè)廢水。所謂“高濃度”是指此類廢水中有機(jī)物的高濃度，化學(xué)需氧量一般在2000毫克/升以上，有的甚至高達(dá)數(shù)萬至數(shù)十萬升。“難降解”是指這類廢水的生物降解性相對較低，生化需氧量(BOD5/COD)值一般低于0.3甚至更低，難以生物降解。

“高濃度”和“難降解”使得僅使用“常規(guī)”方法(如生物法或物理化學(xué)法)難以有效處理此類廢水。因此，研究生物法和物化法等其他方法的結(jié)合，試圖將處理成本降低到z低，該處理方法在國內(nèi)工業(yè)企業(yè)中具有有效的推廣價值，是目前解決此類廢水污染的關(guān)鍵問題[1]。作為嘴的基本污水指標(biāo)，酸堿度勢必成為供需熱點(diǎn)，這對于E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極等眾多制造商來說是一大好處。美國BroadleyJames作為美國BroadleyJamesE-1312的老牌制造商，必將為中國的環(huán)境保護(hù)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們生產(chǎn)的pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，檢測準(zhǔn)確。廣泛應(yīng)用于各級環(huán)保污水監(jiān)測及污水處理過程中。

2?，F(xiàn)有高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)高濃度難降解有機(jī)廢水的處理可分為物理法、化學(xué)法和生化法。物化法處理高濃度難降解有機(jī)廢水比常用更有效，常用用于生物處理前的預(yù)處理或生物處理后的深度處理。近年來，氧化技術(shù)作為高濃度有機(jī)廢水的預(yù)處理，不僅可以提高降低有機(jī)物的濃度，還可以提高其生物降解性，為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造條件。

2.1。高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀國內(nèi)國外高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)是目前國外廢水處理領(lǐng)域公認(rèn)的問題[2]。常用處理方法根據(jù)不同的處理機(jī)理可分為物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)和生化處理技術(shù)。

常規(guī)物理處理技術(shù)包括混凝、沉淀、氣浮、過濾、中和、汽提等。目前，研究和應(yīng)用相對成熟。此外，物理處理方法包括吸附、膜分離技術(shù)、熱蒸發(fā)技術(shù)以及兩種技術(shù)的結(jié)合。

物理處理技術(shù)通用常用用于預(yù)處理、生物處理前的資源分離或生物處理后的深度處理過程。對于高濃度有機(jī)廢水，物理預(yù)處理通常是分離和回收廢水中懸浮物質(zhì)和有價值物質(zhì)的過程，同時為后續(xù)的生物處理或化學(xué)處理創(chuàng)造更好的條件。

①常規(guī)物理處理技術(shù)

常規(guī)物理處理技術(shù)包括混凝、沉淀、氣浮、過濾、中和、汽提等。目前，研究和應(yīng)用相對成熟。此外，物理處理方法包括吸附、膜分離技術(shù)、熱蒸發(fā)技術(shù)以及兩種技術(shù)的結(jié)合。

吸附法主要用于處理廢水中的生化難降解有機(jī)物或一般氧化法難以氧化的可溶性有機(jī)物。例如，它我

目前，有五種膜分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于化工和石油行業(yè)，即超濾、微濾、納濾、電滲析和反滲透。本發(fā)明具有分離效果好、設(shè)備簡單、操作簡單、成本低廉的特點(diǎn)。已在抗生素發(fā)酵廢水、含醚廢水、石油工業(yè)廢水和化工廢水中得到初步應(yīng)用。然而，膜分離技術(shù)也存在著一些亟待解決的問題，如膜污染、堵塞、腐蝕、使用壽命短等。特別是當(dāng)甲苯二異氰酸酯高時，其脫鹽率將急劇下降。

蒸發(fā)或蒸餾過程可以達(dá)到濃縮溶液、獲得溶質(zhì)、制備純?nèi)軇┑饶康摹Ｋ粡V泛使用。目前，多效蒸發(fā)(MED)工藝主要用于提高加熱蒸汽的利用率和傳熱條件，從而增加了降低蒸發(fā)單元的能耗。為了減少蒸汽消耗，已經(jīng)開發(fā)了使用機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR或MVC)技術(shù)的蒸發(fā)器。

蒸發(fā)或蒸餾技術(shù)面臨的主要問題是: ，能耗過高，回收溶劑或溶質(zhì)的過程消耗了大量的能量。因此，解決蒸發(fā)或蒸餾技術(shù)能耗高的問題是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。二是高濃度難降解有機(jī)廢水成分復(fù)雜，會導(dǎo)致腐蝕、結(jié)垢、傳熱系數(shù)下降和沸點(diǎn)上升等不利于蒸發(fā)或蒸餾的因素。第三，蒸發(fā)或蒸餾后，會有較高濃度的濃縮液(如濃鹽水、稠漿等)。)已出院。

②有價物質(zhì)物理回收技術(shù)

有機(jī)廢水中可回收的有價物質(zhì)主要包括高濃度酚類、氨氮、磷等。常用方法包括萃取、汽提、沉淀等。例如，焦化廠、煤氣廠、石化廠、保溫材料廠等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含酚廢水主要采用萃取技術(shù)。然而，現(xiàn)有脫酚技術(shù)在高濃度含酚廢水的應(yīng)用過程中存在提取率低的問題。主要有兩個原因: ，萃取劑對不揮發(fā)酚的分配系數(shù)低；二是傳統(tǒng)液液萃取設(shè)備傳質(zhì)效率低，脫酚后廢水中苯酚含量仍在1000毫克/升以上，不能滿足生化處理的要求。

2)化學(xué)處理技術(shù)

①氧化技術(shù)[3]

隨著發(fā)展在醫(yī)藥、化工、染料等行業(yè)中，合成有機(jī)化合物的種類和數(shù)量日益增多，越來越多的高濃度難降解有機(jī)廢水產(chǎn)生的成分越來越復(fù)雜，廢水中所含污染物主要是難降解有機(jī)化合物，生化需氧量(BOD/COD)很低，有時低于0.1，此外，污染物毒性很大。許多物質(zhì)，如苯胺、硝基苯和多環(huán)芳烴，被列入環(huán)境污染黑名單。通常很難用常規(guī)工藝處理，需要廢水氧化技術(shù)。例如芬頓氧化、催化氧化、濕式氧化、臭氧氧化和超臨界氧化。

電催化氧化法[4]對高濃度、高毒性、難生物降解的有機(jī)廢水有很好的去除效果，從而降低后續(xù)生化處理過程的負(fù)荷。因此，電催化氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)，是一種極具潛力的綠色工藝。然而，目前電化學(xué)氧化嘴的突出問題是其高能耗。如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，通過開發(fā)新型電極材料，提高電流效率和催化活性，實(shí)現(xiàn)低成本去除有機(jī)污染物，是其進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。

目前，越來越多的新研究集中在電極材料、光電芬頓、填充三維粒子等強(qiáng)化技術(shù)上。但仍存在生成強(qiáng)氧化基團(tuán)的速率和密度不足、能耗高、擴(kuò)增I困難等問題

因此，研究過渡金屬和稀土元素的摻雜，開發(fā)高穩(wěn)定性、高活性、低成本的可控催化劑，使降低反應(yīng)過程所需的溫度和壓力以及提高經(jīng)濟(jì)性成為該技術(shù)的發(fā)展趨勢。例如，用國內(nèi)處理化學(xué)需氧量高達(dá)3×104毫克/升的石化廢水，有機(jī)物去除率可達(dá)99%以上。

該技術(shù)還應(yīng)用于高濃度染料廢水、氰化物廢水和農(nóng)藥廢水的處理。然而，濕式氧化法對水量小、毒性高、濃度高的系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價值，對難降解有機(jī)物具有良好的去除效果。然而，由于其高溫、高壓、高能耗和安全問題，該裝置不易放大，從而限制了其工業(yè)應(yīng)用。

臭氧氧化技術(shù)[6]利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量高度氧化自由基(羥基自由基)氧化分解水中的有機(jī)物，從而達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。臭氧作為一種有效的高級廢水處理方法，具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)速度快、使用方便、無二次污染等一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的關(guān)注。

臭氧氧化法氧化能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，無污泥，無二次污染。近年來，發(fā)展已經(jīng)使用各種催化方法來增強(qiáng)臭氧氧化單元的氧化能力，使得降解不能被單一臭氧氧化技術(shù)氧化的難降解有機(jī)物成為可能。目前臭氧化水處理工藝發(fā)展有以下方向:深入研究臭氧化在不同條件下水處理中的反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理；臭氧催化氧化塔優(yōu)化和臭氧催化氧化過程中催化劑的開發(fā)。

然而，臭氧的氧化特性決定了單一的臭氧氧化技術(shù)有很大的局限性； 先，臭氧不能氧化一些難降解有機(jī)物，如氯芳。其次，單一臭氧氧化技術(shù)無法將有機(jī)物完全分解為二氧化碳和水，難以達(dá)到較高的化學(xué)需氧量去除效果。此外，在臭氧的實(shí)際應(yīng)用中存在高成本的問題，這限制了臭氧在工程中的使用。臭氧的大部分催化氧化仍在實(shí)驗(yàn)室的研究和大規(guī)模試驗(yàn)過程中。工業(yè)應(yīng)用是一個亟待解決的問題。

超臨界氧化法[7]利用超臨界水獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)有毒有害有機(jī)污染物的氧化降解，反應(yīng)速度快，一般不超過1分鐘。有機(jī)物降解效率高，大多數(shù)有機(jī)物的去除率可達(dá)99%以上；無二次污染；二氧化碳；可以收集高純度和高濃度的；自熱反應(yīng)可以在一定濃度的有機(jī)物下實(shí)現(xiàn)，無需外部供熱。高濃度有機(jī)污染物的完全去除是超臨界氧化技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動力，特別適用于常規(guī)法難降解的有機(jī)廢水。

目前，工業(yè)廢水主要包括印染廢水、醫(yī)療廢水、焦化廢水、含油廢水和造紙廢水，這些廢水都含有大量有機(jī)物，非常適合超臨界氧化處理。美國莫達(dá)爾公司于1985年在SCWO建造了一個試驗(yàn)工廠，而* SCWO商用設(shè)備僅在1995年建造。這套設(shè)備建于德克薩斯州，用于分解胺、乙醇胺和長鏈醇。

近年來，美國、德國、法國、英國和日本等發(fā)達(dá) 一直在發(fā)展超臨界氧化技術(shù)。目前，國內(nèi)超臨界氧化技術(shù)的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室。制約該技術(shù)工程應(yīng)用的主要問題是腐蝕和鹽沉積。由于超臨界氧化的高溫高壓反應(yīng)條件、廢水中氯離子的存在和反應(yīng)系統(tǒng)中氧氣的存在，反應(yīng)器中不可避免地會發(fā)生腐蝕。同時，無機(jī)鹽在超臨界水中的極低溶解度導(dǎo)致無機(jī)鹽在反應(yīng)過程中沉淀和沉積。

當(dāng)前發(fā)展技術(shù)的方向是設(shè)計(jì)一個特殊的

例如，一家意大利公司處理高濃度含鹽廢水，廢液由染料母液和壓濾頭洗滌液組成?；瘜W(xué)需氧量濃度在100克/升以上，含鹽量為6%~7%。經(jīng)過兩效蒸發(fā)濃縮后，廢液送入焚燒爐焚燒。反應(yīng)區(qū)溫度為900℃~1000℃，停留時間為3~4s，有機(jī)物完全降解，煙氣符合排放標(biāo)準(zhǔn)。在我國也有應(yīng)用案例。例如，一家制藥廠用硅磚建造臥式噴液爐，用氯霉素的副產(chǎn)品鄰硝基乙苯作為燃料處理維生素C古龍酸母液，從而達(dá)到變廢為寶、節(jié)約能源的目的。

如果廢水量大，有機(jī)物濃度低，焚燒前可采用膜技術(shù)、蒸發(fā)等技術(shù)進(jìn)行濃縮。國內(nèi)的前期研究和實(shí)際應(yīng)用表明，傳統(tǒng)的基于回轉(zhuǎn)窯、流化床和現(xiàn)有液體噴射焚燒爐的垃圾處理焚燒技術(shù)，難以解決由于廢液熱值低和廢水(廢液)燃燒條件和工藝成分復(fù)雜的特點(diǎn)造成的受熱面腐蝕、積灰、結(jié)渣等問題，運(yùn)行問題突出，維護(hù)成本高。

因此，一般焚燒過程在應(yīng)用過程中受到焚燒裝置的限制。廢水的組成應(yīng)詳細(xì)為分析，以確保不會影響鍋爐本體的燃燒。存在粘壁、積灰、結(jié)渣等問題。研究開發(fā)高濃度含堿有機(jī)廢液焚燒的關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備，并應(yīng)用于工程。

3)生物處理技術(shù)[9]

常規(guī)生化技術(shù)包括:普通活性污泥技術(shù)、厭氧法、好氧法、A/O技術(shù)、A2/O技術(shù)、曝氣生物濾池等。微生物是多樣的，因此產(chǎn)生不同的污染物降解酶。微生物可以在20分鐘內(nèi)完成一代替換，因此生化方法適應(yīng)性廣。

生物處理方法發(fā)展已成為各國處理城市廢水和有機(jī)廢水的主要方法。它具有處理量大、設(shè)備自動化程度高、易于調(diào)節(jié)、經(jīng)濟(jì)可行、無二次污染的特點(diǎn)。它是高濃度有機(jī)廢水的主要處理方法。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，新微生物菌種、生物反應(yīng)器和優(yōu)化創(chuàng)新技術(shù)的培養(yǎng)取得了很大進(jìn)展。

例如，基于亞硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化技術(shù)的新型脫氮細(xì)菌和技術(shù)的開發(fā)，通過不同的手段強(qiáng)化硝化細(xì)菌的富集，實(shí)現(xiàn)短程硝化；同時，通過菌種的配合，增強(qiáng)了生物反應(yīng)器的運(yùn)行效果，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物高選擇性降解生物處理技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。

復(fù)合生物膜法、生物膜/懸浮生長聯(lián)合處理和膜生物反應(yīng)器法的發(fā)展已在一些 和地區(qū)得到應(yīng)用，特別是在舊污水處理廠生物膜法和活性污泥法的升級改造中，克服了生物膜法或活性污泥法單一工藝的缺點(diǎn)。生物處理技術(shù)在應(yīng)用范圍、占地、生態(tài)和能源方面具有顯著的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于制藥廢水、煤化工廢水和石化廢水等廢水處理過程。

傳統(tǒng)好氧活性污泥法除了降低有機(jī)物的毒性外，還利用培養(yǎng)、改性、調(diào)節(jié)、變異等手段馴化培養(yǎng)分解難降解有機(jī)物的微生物。由于技術(shù)成熟、實(shí)施簡單，該方法廣泛應(yīng)用于老式污水處理廠和排放高濃度廢水的工廠。

然而，用生物處理技術(shù)處理高濃度有機(jī)廢水存在一些缺點(diǎn)和局限性。這種方法的使用條件受到有機(jī)物濃度和有機(jī)物m濃度的限制

由于高濃度有機(jī)廢水成分的復(fù)雜性和難降解性，采用單一的廢水處理技術(shù)處理高濃度有機(jī)廢水存在一定的局限性。同時，高濃度有機(jī)廢水往往伴隨著大量無機(jī)鹽，無機(jī)鹽是微生物抑制劑和毒物，也將導(dǎo)致水質(zhì)不合格。除了需要降解有機(jī)物外，還應(yīng)注意無機(jī)鹽的處理。因此，有必要運(yùn)用綜合治理的理念，為不同特性的高濃度有機(jī)廢水建立合適的工藝路線，充分發(fā)揮上述技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高濃度有機(jī)廢水的無害化和資源化處理。

2.2。不同行業(yè)高濃度難降解有機(jī)廢水的性質(zhì)和來源不同，處理技術(shù)也不同。充分發(fā)揮各單元技術(shù)的優(yōu)勢，有效結(jié)合預(yù)處理技術(shù)、無害化技術(shù)和資源化技術(shù)，是未來趨勢[10]高濃度難降解有機(jī)廢水的必然選擇。

1)隨著仿生技術(shù)發(fā)展的發(fā)展，相應(yīng)的生物膜技術(shù)將獲得良好的發(fā)展，因此在高濃度廢水處理領(lǐng)域，膜技術(shù)發(fā)展將促進(jìn)廢水處理技術(shù)發(fā)展的發(fā)展。有鑒于此，研究適合高濃度廢水處理的微生物將是未來生物處理技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向。

2)濕式催化氧化也是處理高濃度有機(jī)廢水的有效方法。目前，只有少數(shù)發(fā)達(dá) 實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，只有少數(shù)高校和研究機(jī)構(gòu)真正達(dá)到或接近中國的工業(yè)應(yīng)用水平。因此，WCAO法將成為未來高濃度、低降解廢水的主要研究對象。

3)對于萃取法處理高濃度有機(jī)廢水，研究合適的萃取劑及其配比是獲得發(fā)展工藝的必要條件。4)氧化法具有氧化徹底、反應(yīng)速度快、處理效率高、無污染等巨大潛力和獨(dú)特優(yōu)勢，在過去20年中脫穎而出。

氧化法的特點(diǎn)是產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化活性的羥基自由基。通過電、聲、光照射、催化劑等作用方式。污水中的難降解物質(zhì)可以直接礦化，或者大分子物質(zhì)可以通過自由基的強(qiáng)烈氧化降解成小分子易降解物質(zhì)，從而提高污水的生物降解性。氧化能力強(qiáng)的氧化法也可用于難降解有機(jī)廢水的深度處理，如超臨界氧化法和臭氧催化氧化法等。它們氧化能力強(qiáng)，降解效率高，無二次污染。它們的工業(yè)應(yīng)用已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

3。發(fā)展趨勢

高濃度難降解有機(jī)廢水中存在大量難降解有機(jī)污染物，會使常規(guī)的生物處理過程難以進(jìn)行，難降解有機(jī)污染物無法有效降解，處理后的排水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致整個處理過程達(dá)不到預(yù)期的效果和目的。因此，需要對水質(zhì)高濃度難降解有機(jī)廢水進(jìn)行徹底的了解和處理，并選擇正確、更合適的處理工藝進(jìn)行處理。隨著環(huán)保要求和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，趨勢高濃度難降解有機(jī)廢水的處理主要包括以下幾個方面[11]。

3.1。源頭控制、實(shí)施清潔生產(chǎn)、廢水減量和回用

清潔生產(chǎn)是指原材料和能源利用率高、廢物產(chǎn)生和排放率低、環(huán)境危害小的生產(chǎn)方式和工藝。清潔生產(chǎn)是一種新的創(chuàng)新理念，體現(xiàn)了“預(yù)防為主”的方針。傳統(tǒng)的終端管理注重“治理”，與生產(chǎn)過程脫節(jié)。清潔生產(chǎn)注重“預(yù)防”，從源頭開始，盡可能消除或減少污染物

同時，高濃度有機(jī)物廢水中的無機(jī)鹽也是可利用的資源。目前，工業(yè)廢水處理技術(shù)主要采用物理、化學(xué)和生物方法，使降低廢水中的污染物濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而不重視工業(yè)廢水中所含的資源。在保證廢水處理效果和資源利用的前提下，一方面有利于提高降低的處理成本和經(jīng)濟(jì)效益，另一方面為發(fā)展高鹽高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)提供新思路。

3.3。對低成本技術(shù)的需求隨著技術(shù)的進(jìn)步，這個過程變得越來越成熟。然而，廢水處理的高成本增加了企業(yè)的運(yùn)營成本，導(dǎo)致此類廢水處理的某些限制。因此，控制工藝投資和運(yùn)行成本尤為重要。例如，催化氧化技術(shù)使用氧化劑在催化劑存在下將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，從而達(dá)到去除的目的。

該方法具有適用范圍廣、成本低、處理效率高、二次污染少的特點(diǎn)。催化氧化法可以加速有機(jī)物與氧化劑之間的化學(xué)反應(yīng)，并在降解過程中產(chǎn)生更多的氧化基團(tuán)。它在某些難降解有機(jī)廢水處理中具有較高的處理效率，可進(jìn)一步與優(yōu)化廢水處理技術(shù)相結(jié)合。隨著研究的深入，催化氧化法將成為一種極具競爭力的難降解有機(jī)廢水處理新技術(shù)。

3.4。加強(qiáng)各種組合工藝開發(fā)與優(yōu)化[12]

的整合對于難降解廢水，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理，改變有毒難降解有機(jī)廢水結(jié)構(gòu)的化學(xué)性質(zhì)，提高廢水的可生化性，為后續(xù)處理技術(shù)鋪平道路。根據(jù)廢水的特點(diǎn)，還需要開發(fā)發(fā)展趨勢的聯(lián)合預(yù)處理工藝。常見主要包括物化預(yù)處理生化處理、電催化氧化預(yù)處理生化處理、厭氧酸化好氧生化處理、物化預(yù)處理生化處理深度處理。

4。結(jié)論

高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水對水環(huán)境影響持久，影響程度較大，在實(shí)踐中也很難處理。在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的今天，加強(qiáng)高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水處理技術(shù)的應(yīng)用研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對一系列高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)的總結(jié)，為發(fā)展趨勢今后的處理技術(shù)提供指導(dǎo)。