綜合化工廢水的預(yù)處理范文
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《工業(yè)用水與廢水雜志》2014年第四期
綜合化工廢水處理的重點就是難降解和毒性、抑制性有機物的去除。目前國內(nèi)外處理此類工業(yè)廢水的方法主要為物理化學(xué)法和生物法。由于生物法具有基建投資和運行成本低、有效、無害等特點，是當(dāng)前理想和主導(dǎo)的方法［8］。
1．1物理化學(xué)工藝物理化學(xué)工藝廣泛應(yīng)用于綜合化工廢水的預(yù)處理和深度處理中。典型的物理方法如混凝沉淀、氣浮、吸附等常用于綜合化工廢水的預(yù)處理單元。此外，高級化學(xué)氧化、微電解技術(shù)、膜技術(shù)在綜合化工廢水的預(yù)處理和深度處理中也都有很好的應(yīng)用。
1．1．1高級化學(xué)氧化化學(xué)氧化主要是通過氧化劑，將難降解的復(fù)雜有機物全部或部分氧化為較易降解的簡單物質(zhì)，從而達到處理的目的。然而在處理綜合化工廢水時，常用的氧化劑表現(xiàn)出氧化能力不足，同時存在選擇性氧化的缺點。Glaze等在1987年提出了高級氧化法（AOPs），即通過光化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、聲化學(xué)氧化等高級氧化過程，產(chǎn)生比普通化學(xué)氧化劑氧化性能更強的羥基自由基（•OH）［9］。Shang等［10］利用O3和O3／UV工藝分別處理含甲基丙烯酸甲酯（MMA）的半導(dǎo)體廢水，結(jié)果表明，O3能夠明顯提高MMA的去除率，單獨使用O3反應(yīng)速度緩慢，聯(lián)合UV能提高反應(yīng)速率，O3／UV工藝能夠完全將MMA及其中間氧化產(chǎn)物礦化。王勇等［11］將酚醛樹脂和光催化劑TiO2混合，經(jīng)碳化活化處理后制成一種復(fù)合性催化材料處理含酚廢水，結(jié)果顯示，該材料能夠有效地對廢水中的酚進行光分解和吸附。
1．1．2微電解技術(shù)微電解技術(shù)根據(jù)金屬腐蝕原電池原理，在鐵屑表面構(gòu)成無數(shù)的微小原電池，污染物在電極上發(fā)生直接或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化，并且電解可以產(chǎn)生具有消毒作用的•OH和活性氯。微電解技術(shù)常用于含有高濃度鹽、高濃度有機物的難降解廢水的預(yù)處理。Zhou等［12］利用微電解接觸氧化法處理混合化工廢水，處理后m（BOD5）／m（CODCr）值大于0．6，CODCr的去除率為64．6％，同時對氨氮和鉛有一定的去除。微電解技術(shù)有效地利用了固體廢棄物，是一種“以廢治廢”的處理技術(shù)。
1．1．3膜技術(shù)膜技術(shù)是一種物理處理技術(shù)，是目前最有發(fā)展前景的深度處理技術(shù)。常見的膜分離技術(shù)有超濾、微濾、納濾、電滲析及反滲透等。Juang等［13］利用超濾和反滲透處理高科技工業(yè)園廢水并回用，結(jié)果表明，濁度、TOC、電導(dǎo)率的去除率均在95％以上，可以直接排放或用作冷卻水。朱薛妍等［14］采用自制的中空纖維復(fù)合納濾膜對含甲基藍的印染廢水進行深度處理，結(jié)果表明，廢水的脫色率大于99％，CODCr的去除率大于90％。
1．2生物強化處理工藝針對難降解的綜合化工廢水，特別是高濃度難降解的有機化工廢水，單獨使用物理化學(xué)法處理的成本過高，而單獨使用生物法的處理難度很大，工程中多采用物理化學(xué)法與生物法相結(jié)合的組合工藝或者生物強化技術(shù)來提高處理效果。
1．2．1投加高效優(yōu)勢菌從自然界篩選出的優(yōu)勢菌種，或由基因工程產(chǎn)生的高效菌種，投加到廢水處理系統(tǒng)中，可以提高降解菌的數(shù)量，并能夠加強菌群對特定環(huán)境或污染物的適應(yīng)能力［15-16］。近十幾年來，投加高效優(yōu)勢菌技術(shù)因其快速的處理效果，獲得了研究者的廣泛關(guān)注。針對一些難降解的有機污染物，如多氯聯(lián)苯、1,4－二氧雜環(huán)乙烷等，國外研究人員已經(jīng)篩選出了一些高效降解菌［17］。
1．2．2固定化生物技術(shù)固定化生物技術(shù)是一種新型的水處理技術(shù)，它是利用物理、化學(xué)方法將細胞或酶固定在有限的空間內(nèi)，保持其活性并且可以重復(fù)利用的方法［18-19］。該技術(shù)能夠提高反應(yīng)器內(nèi)高效菌種濃度和純度，有利于處理含有高濃度NH3-N、CODCr的廢水。趙大傳等［20］以核桃殼為載體，采用固定化生物技術(shù)處理印染廢水，CODCr的去除率達到94．5％，脫色率大于99％。Maria等［21］在流化床反應(yīng)器中，以木屑、聚乙烯醇等作為載體固定紅球菌處理石油廢水，結(jié)果表明，此方法具有很高的處理效率，在2～3周后對正構(gòu)烷烴的去除率達到70％～100％，對多環(huán)芳烴類物質(zhì)的去除率達到70％。
1．2．3共代謝共代謝是一種特殊的微生物代謝途徑，也被稱為協(xié)同代謝。一些不能被微生物作為碳源和能源的難降解有機物，能與其它易生物降解有機物形成共基質(zhì)條件，當(dāng)與這些易降解有機物共存時就有可能被同時降解。Graves等［22］研究表明，造紙廢水難以被產(chǎn)甲烷菌生物降解，但當(dāng)提供甲醇、乙醇等易降解的底物時就可以促進廢水中含氯有機物的去除。
1．2．4其它強化技術(shù)將活性炭等各類吸附劑或微生物生長素投加到廢水處理系統(tǒng)中均可達到強化生物處理的目的。該方法操作性強，具有普遍適用性，特別適用于綜合化工廢水的生物強化處理過程。王方園等［23］用生物鐵強化活性污泥法處理工業(yè)園區(qū)綜合化工廢水，結(jié)果表明，該法可以將CODCr去除率提高17％，在提高污泥氧化能力的同時，還能將生物鐵作為酶激活劑和絮凝促進劑。
2綜合化工廢水處理中存在的問題
綜合化工廢水的各種處理方法都有其優(yōu)點和不足，物理化學(xué)方法由于其操作性強、對難降解污染物處理效率高，常用于綜合化工廢水的預(yù)處理或深度處理，但其中均存在一定的不足，例如混凝沉淀、活性炭吸附、膜過濾等方法只是污染物相的轉(zhuǎn)移，并沒有實現(xiàn)污染物的徹底降解；膜分離技術(shù)存在著造價高、膜壽命短以及膜污染和膜阻塞等諸多問題；高級氧化法處理效率高、反應(yīng)快，在處理難降解廢水時效果顯著，但該類反應(yīng)器的制造和運行成本高、反應(yīng)條件要求嚴(yán)格，不適用于升級改造已有的廢水處理工藝。同樣的，其它多數(shù)物理化學(xué)方法均存在能源消耗大、投資運行成本高的缺點，制約了其在化工廢水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。生物處理技術(shù)的成本低，目前仍是主要的處理技術(shù)，但由于綜合化工廢水中大量難降解有機物和生物抑制性物質(zhì)的存在，往往造成了生物處理系統(tǒng)效率低、運行不穩(wěn)定等問題。為提高生物處理效果，通常會采取延長水力停留時間或稀釋原水以降低生物系統(tǒng)的進水負荷等措施，但這種方式仍然得不到理想的效果，也不經(jīng)濟，所以工程上通常會采用以生物處理為主體，物理化學(xué)方法作為預(yù)處理和深度處理的組合工藝，或采取一些生物強化手段來提高綜合化工廢水的處理效果。
3結(jié)語
隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，綜合化工廢水量日趨增大，污染物組成更加復(fù)雜，處理難度也不斷增加。單一的廢水處理方法均存在一定的局限性，不能滿足廢水處理達標(biāo)的要求。要實現(xiàn)綜合化工廢水的綜合治理，在今后的發(fā)展中，應(yīng)重視發(fā)展多種處理技術(shù)的聯(lián)用；根據(jù)難降解廢水自身的水質(zhì)特點甄選經(jīng)濟、高效的處理工藝；針對綜合化工廢水成分復(fù)雜的特點，發(fā)展具有高效能的小型化設(shè)備和便于組合的處理裝置；同時從污染物源頭入手，通過工藝的優(yōu)化改進、開發(fā)新型能源和原材料、清潔生產(chǎn)等手段，從根本上減少和控制化工廢水的產(chǎn)生和排放。
作者：李朦郭淑琴單位：天津市市政工程設(shè)計研究院
