高浓度难生化有机废水的预处理方法

高浓度难生化有机废水的预处理方法

李颖韦日剑

珠海天禾环保工程有限公司519000

摘要：随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。目前高浓度难生化有机废水主要采用生化处理工艺，但生化处理前若不进行有效的预处理，降低生物毒性，提高可生化性，往往难以达到设计效果。本文首先分析了高浓度难降解有机废水现有处理技术，之后探究了高浓度难降解有机废水处理技术国内外技术研究现状，以此为高浓度难生化有机废水的预处理提供一些参考。

关键词：高浓度难生化有机废水；催化电氧化反应器；去除效率

高浓度难降解有机废水的处理，是目前国内外污水处理界公认的难题。工业产生的超高浓度有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性。其造成的危害较严重，其中包括需氧性危害、感观性污染等，需氧性危害由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭；感观性污染是高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活，因此，对高浓度难生化有机废水的预处理十分有必要。

1.高浓度难生化有机废水水质特点

高浓度有机废水主要具有以下特点：一是有机物浓度高。COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高达几万乃至几十万mg/L，相对而言，BOD较低，很多废水BOD与COD的比值小于0.3[1]。二是成分复杂。含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。三是色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响。四是具有强酸强碱性。

2.高浓度难生化有机废水的预处理技术分类

高浓度难降解有机废水的处理，是目前国内外污水处理界公认的难题[2]。常用的处理方法按处理机制不同可以分为物理处理技术、化学处理技术以及生化处理技术。

2.1物理处理技术

物理处理技术通常用于生物法处理之前的预处理、资源化分离，或者之后的深度处理工艺中。对于高浓度有机废水，采用物理法进行预处理手段往往是对废水中的悬浮物、有价物质等的分离回收过程，同时为后续生物处理或化学处理创造更好的条件。

（1）常规物理处理技术

常规物理处理技术包括混凝、沉淀、气浮、过滤、中和、吹脱等，目前研究和应用已比较成熟。此外，物理处理方法还包括吸附、膜分离技术、热蒸发技术以及两种技术形成的组合工艺四大类。

吸附法的处理对象主要是废水中生化难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物[3]。如处理含烃类、油类废水、含酚废水、硝基化合物废水、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、合成染料、DDT等。不仅能去除难降解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、除臭。但是，目前吸附技术对工艺废水组分比较单一的研究较多，对多组分的体系，因为没有资源化的价值，所以吸附不是很实用，尤其是吸附饱和后不能很好的再生，或再生后的饱和吸附量下降，带来经济性问题，用吸附来解决难降解有机废水大型工程化应用不多。

目前，在化工及石油工业领域已广泛应用的膜分离技术有五种，分别是超滤、微滤、纳滤、电渗析和反渗透。膜法进行分离回收物质具有分离效果好，设备简单，操作简便和成本低的特点。在抗生素发酵废水、含醚废水、石油工业废水、化学工业废水中得到了一些初步的应用。但膜分离技术也存在膜污染、堵塞、腐蚀、使用寿命短等亟待解决的问题，尤其是当TDS较高时，其脱盐率会急剧下降。

（2）有价物质物理回收技术

有机废水中可用于回收的有价物质主要包括高浓度酚类、氨氮、磷等，常用方法有萃取、吹脱、沉淀等方法[4]。比如来自焦化厂、煤气厂、石油化工厂、绝缘材料厂等生产过程的含酚废水，采用技术主要为萃取技术，但现有脱酚技术在高浓度含酚废水中应用过程中存在萃取率低的问题，原因主要有两个方面：一是萃取剂对难挥发酚的分配系数低，二是采用传统液液萃取设备传质效率低，脱酚后污水酚含量仍在1000mg/L以上，无法满足生化处理要求。

2.2化学处理技术

（1）高级氧化技术

随着医药、化工、染料等行业的发展，人工合成有机物种类与数量与日俱增，高浓度难降解有机废水越来越多，成份越来越复杂，废水中所含有的污染物主要是难降解的有机物，BOD/COD很低，有时在0.1以下，另外污染物毒性大，许多物质如苯胺、硝基苯、多环芳烃等都被列入环境污染黑名单，通常难以用常规工艺处理，需要用到废水高级氧化技术工艺。如芬顿氧化、催化氧化、湿式氧化、臭氧氧化及超临界氧化等[5]。

电催化氧化法尤其针对浓度高，毒性大，难生物降解的有机废水具有非常好的去除效果，为后续生化处理过程减轻负荷。因此，电催化氧化技术在水处理领域被称为“环境友好”的技术，是一个非常具有潜力的绿色工艺。但目前电化学氧化法最突出的问题是耗能较高，如何进一步实现大规模工业化应用，通过研制新型电极材料，以提高电流效率和催化活性，实现有机污染物低成本去除，是其进一步发展的关键。

目前研究较多较新的集中在电极材料、光电芬顿、充填三维粒子等强化技术，但仍存在产生强氧化基团的速率和密度还不够，能耗大，工业化应用放大难等问题。

催化湿式氧化技术是处理难降解有机废水中有效的手段之一，也是最前沿的水处理技术之一。该技术是在高温（125℃~320℃）高压（0.5MPA~10MPA）条件下以空气为氧化剂处理高浓度，难降解有机废水，其核心在于催化剂的研究。

（2）焚烧法

焚烧法适用于处理高浓度有机废水。对COD浓度高，本身具有较高热焓值的有机废水（废液）进行焚烧处理，不仅可以降低处理成本，而且还可将有机废水（废液）本身的热量加以回收利用，达到资源化利用的目的。目前发达国家采用焚烧法处理高浓度有机废液过程中焚烧炉大多是以燃油或燃气为辅助燃料（我国以柴油或重油为主），技术相对成熟。

如意大利某公司处理高浓度含盐废水，废液由染料母液和压滤头遍洗液组成，COD浓度100g/L以上，含盐6%~7%，将该废液经二效蒸发浓缩后送入焚烧炉焚烧。反应区温度900℃~1000℃，停留时间3~4s，有机物完全降解，烟气符合排放标准。我国也有应用的案例，如某制药厂采用硅砖砌成卧式液体喷射炉，以氯霉素的副产物邻硝基乙苯为燃料，处理维生素C古龙酸母液，实现以废制废，节约能源的目的。

如果废水量较大，有机物浓度偏低的情况，可以首先采用膜技术、蒸发等技术进行浓缩后在进行焚烧处理。前期国内外研究与实际应用表明，基于回转窑、流化床及现有液体喷射型焚烧炉的传统废物处理焚烧技术在燃烧条件与工艺上很难解决上述废液低热值，复杂成分废水（废液）特性所带来的受热面腐蚀、积灰、结渣等难题，运行问题突出，维护成本高。

（3）生物处理技术

常规生化技术有：普通活性污泥技术、厌氧法、好氧法、A/O技术、A2/O技术、曝气生物滤池等。微生物具有多样性，因此会产生不同的污染物降解酶。微生物一般20min就可以完成一次世代更替，所以生化法具有广适性[6]。生物处理法发展至今，已成为世界各国处理城市污水和有机废水的主要手段，具有处理能力大、设备自动化程度高、易于调控、经济可行、无二次污染等特点，是高浓度有机废水主要的处理方法。随着新技术的不断开发，在新型微生物菌种的培养、生物反应器以及创新工艺的优化上取得了很大的进步。

3.结语

高浓度难降解有机工业废水对水环境影响时间持久、影响程度非常大，实践中的处理难度也非常大，在构建资源节约型和环境友好型社会的今天，加强对高浓度难降解有机工业废水处理技术应用问题研究，具有重大的现实意义。通过综述系列高浓度难降解有机废水的处理技术，为以后处理技术的发展趋势的提供导向。

参考文献：

[1]章丹，马士龙.Fenton氧化技术在高浓度有机废水预处理中的应用研究[J].广东化工，2017，44（19）：130-132.

[2]欧阳冬平.某制药厂高浓度有机废水预处理工艺的研究[J].江西化工，2017（2）：149-152.

[3]朱士圣，吴鹏，周清时.一种含dmac的高浓度有机废水预处理方法：，CN104276696A[P].2015.

[4]谭南中，李德生，洪飞宇，等.国内铁炭微电解预处理有机废水的研究进展[J].广州化工，2010，38（5）：62-64.

[5]刘岩，朱元元，李延韬.功率超声空化降解高浓度有机废水预处理技术及设备：CN，CN102107928A[P].2011.

[6]邱婧伟，于国峰，赵静，等.高浓度有机废液预处理技术的研究[J].水处理技术，2012，38（5）：74-76.