高浓度有机废水处理技术的研究进展_毛绍春

2004年6月 云南化工 Jun.2004 第31卷第3期 Yunnan Chemical T echnolog y V ol.31,No3 专论与综述

高浓度有机废水处理技术的研究进展

毛绍春1,姚文华2,方 华2,李 应2,王家强2

(1 玉溪农业职业技术学院,云南玉溪653106; 2 云南大学应用化学系,昆明650091)

摘 要: 对国内外目前高浓度有机废水的主要处理技术进行了综述,阐述了各种方法和工艺的优缺点及其研究现状,并提出综合几种处理技术的新物化法及开发新工艺将是今后高浓度有机废水处理的发展趋势。

关键词: 高浓度有机废水;生物处理技术;湿式催化氧化技术;新物化法

中图分类号: X703.1 文献标识码: A 文章编号: 1004 275X(2004)03 0027 04

Advances on the Treatment of High-concentration of Organic Wastewater

MAO Shao chun1,YAO Wen hua2,FANG H ua2,LI Ying2,WANG Jia q iang2

(1 Yuxi College of Agricuturial Technology,Yuxi653106,Chi na;

2 Department of Applied Chemistry,Yunnan University,Kunming650091,China)

Abstract: M ethods used for the treatment of high-concentration of organic w astewater w ere review pared w ith traditional bi ological treatment,catalytic w et oxidation process,the new physical-chemical process w as pro

posed as a prom i sing method in the future.

Key words: high concentration of organ ic w astew ater;biological technology;catalytic w et oxidation process;new physical chemical process

1 高浓度有机废水的来源及处理的迫切性

水污染是当前我国面临的主要环境问题之一。预测,工业废水占总污水量的70%以上。而工业废水又以高浓度有机废水为主。而且一般是指由造纸、皮革、食品工业及化学工业等排出的COD在2000mg/L以上的废水。高浓度有机废水对环境水体的污染程度大,而且处理难度较高,是国内外环保研究领域中的难题之一,它的净化处理越来越受到人们的关注。

本文主要针对第三类高浓度有机废水,就目前普遍应用的处理技术进行综合对比,以期给相关读者提供参考。

2 高浓度有机废水处理的现状及其特点

高浓度有机废水处理技术粗略分为3类:生物处理技术、化学处理技术和物化处理技术。其中生物处理技术是废水净化的主要工艺。随着工业的发展和人们对环境要求的不断提高,生物处理技术的不足就逐渐显现出来,如难降解有机物的去除、水体的富营养化、高浓度高COD工业废水、微污染水源的治理都是生物处理技术已面临的难题。以此同时,新型物化处理技术正在发挥其强大的功能,在水处理中的地位越来越重要。下面把现在几种主要技术分别作论述。

2.1 生物处理技术

主要是利用微生物(细菌)的代谢作用,氧化、分解、吸附水中可溶性的有机物以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体得到净化。生物处理技术由于经济可行、无二次污染等特点,长期以来受到人们的广泛关注,主要用于处理农药、印染、制药以及化工行业的有机废水。生物处理技术主要有好氧活性污泥法、厌氧法、生物膜法、酶生物处理技术以及发酵工程。

传统的好氧活性污泥技术除了降低有机物的毒性外,还用培养、改性、调节、变异等手段驯化、培养分解难生物降解有机物的微生物。如何德文报道[1],白腐真菌在好氧条件下对TNT炸药废水和分散染料废水等有较好的降解作用,效果很明显。

用厌氧技术来降解难生物降解的有机物,除了通过改良菌株驯化微生物以外,还可改进工艺。据王浙明等报道[2],用厌氧 A/O接触氧化工艺处理丝绸生产过程中排放的COD在17000~25000mg/L,氨氮在80~100mg/L的工业废水取得了良好的效果, C ODc r和氨氮的去除率分别达到99.2%和95%以上,出水完全达到了国家排放标准。用A/O联合技术可以把炼焦废水中的COD和氨氮分别降到8mg/L和4.7mg/L,总氮去除率达到49%。

膜生物反应器在废水处理中的应用始于20世纪60年代的美国,目前美国和日本等国家已将膜生物反应器广泛应用于污水处理、粪便污水处理以及有毒废水处理中。最具有代表性的膜生物法处理技术是旋转式接触生物膜反应器,用它处理2 氯化酚、2,4 二氯化酚、2,4,6 三氯化酚等有机物时,其去除率可分别达到68.2%、88.7%和85.6%[3]。好氧膜生物反应器对有机农药废水的CODcr的平均去除率约为80%左右,浊度去除率大于98%,使CN 的出水含量为0.5m g/L,TN的去除率约为45%。用单级和两级序批式反应器处理牛场高浓度有机废水,当COD为20000mg/L, T S为12422mg/L,TN为1140mg/L,氨氮为540 mg/L时,COD去除率达到75%~98%,TS去除率达到74%~82%,TN去除率达到49%~63%,氨氮去除率达到42.6%~99.9%[4]。

发酵工程主要是利用微生物在无氧或有氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程,主要用于高浓度工业废水中富含的氮、磷的去除。主要采用同时硝化和反硝化技术,如Fdez Polanco F,Real F J和Garcia P A[5]在流化床反应器中都实现了同时硝化和反硝化,短程硝化和反硝化技术。

但是,生物处理技术也存在一些问题,其一般要求有机物的浓度处于中低水平(COD范围在1 000~10000mg/L),对于浓度很高的焦化废水,在进入生化处理设施前需要稀释。而对于含有油、氨、酚等物质的有机废水,由于油、氨、酚对微生物的生长有抑制作用,因此在进行生化处理前必须先进行脱酚、蒸氨等预处理。

2.2 化学氧化

化学氧化法通常是利用臭氧、氯及其含氧化合物等氧化剂将废水中的有机污染物进行氧化去除的方法。如Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。

Fenton试剂具有很强的氧化能力,因此Fen ton氧化法在处理废水有机物过程中发挥了巨大的作用。但由于体系中含有大量的Fe2+离子, H2O2的利用率不高,使有机物降解不完全。后来,人们对传统的Fenton氧化法进行了改进。如光助反应就是在反应体系中辅以紫外线和可见光,在低浓度亚铁离子、理论双氧水加入量、紫外线和可见光的汞灯的照射下,反应0.5h,溶解性有机碳去除率高达90%[3]。郁志勇等[6]用UV+ Fenton法对氯酚混合液进行处理,在1h内COD 去除率达到83.2%,Pigllatello J J等[7]研究发现,当用带有少量紫外线的可见光照射时,Fenton法可完全降解酸性溶液中的锄草剂2,4 二氯苯氧乙酸和2,4,5 涕。

臭氧在水处理方面具有氧化能力强,反应速度快,不产生污泥,无二次污染等特点,在去除合成洗涤剂以及降低水中的BOD、COD等方面都具有特殊的效果。臭氧对难降解有机物的氧化通常是使其环状分子的部分环或长链分子部分断裂,从而使大分子物质变成小分子物质,生成易于生化降解的物质,提高废水的可生化性。臭氧氧化技术在难生物降解有机废水处理过程中常作为预处理。研究发现,臭氧氧化法对多数染料能取得很好的脱色效果,但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。

电化学氧化又称电化学燃烧,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。Hw ang B J等[8]报道了电化学处理含氯有机物的有效性,并成功地利用PbO2/聚吡咯复合电极去除废水中的氯离子。阴极还原过程已被用于一氯乙烷、三氯乙烷和芳香氯化物等的脱氯处理。间接电化学氧化就是利用电化学反应产生氧化剂或还原剂使污染物降解的一种方法。据报道,采用电解生成次氯酸盐氧化剂,可氧化去除氨氮及难降解的有机污染物。

湿式催化氧化技术是日本大阪煤气公司经过十多年的努力于20世纪80年代中期研究开发成功的一种高浓度工业废水处理技术,这一技术在20世纪

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