高濃度難降解有機工業廢水生物處理技術關鍵

2018-08-15 16:11:01 點擊數:

北極星環保網訊:生活污水和工業廢水是我國水體的主要污染源,目前,生活污水處理技術已經趨于成熟,而工業廢水處理還未得到根本解決,尤其是高濃度難降解有機工業廢水的處理技術更不成熟。我國印染、制藥、化工、輕工、農藥、煤化工等高濃度難降解有機工業廢水CODCr排放量大,據2007年環境狀況公報統計,年排放量超過100億t,占水體受納污染物總量的30%以上,且以2.2%的平均速度在遞增。

由于這類廢水處理難度大,投資和運行費高,并且有效和成熟的處理技術難以尋求,很多企業沒有采取有效的處理措施,使大量未處理的難降解有機污染物進入水體環境后極大地影響了水生態環境,威脅人類健康。鑒于此,國家環保部科技標準司不斷地對行業廢水排放標準進行重新制定及修訂,排放標準越來越嚴格,高濃度難降解有機廢水的處理也因此成為現階段環境保護技術領域亟待解決的一個難題。為了替企業排憂解難,并為技術設計和應用人員提供可行的技術手段,以下就高濃度難降解有機廢水的特點及處理技術進行簡要介紹。

1高濃度難降解有機廢水水質特點及不易達標排放原因分析

高濃度難降解有機廢水涉及的行業很廣,如印染、制藥、化工、輕工、農藥、煤化工等,產生的廢水水質大都具有以下特點:

(1)CODCr濃度高、BOD5濃度低。許多行業產生的廢水都具有高CODCr、低BOD5的特點,如農藥生產過程中合成廢水的CODCr可高達幾萬,甚至幾十萬mg/L,綜合農藥廢水的CODCr也為幾千mg/L到幾萬mg/L,BOD/COD為0.1~0.3;制藥廢水主要工段的平均出水CODCr為5000~60000mg/L,而BOD5僅為750~10800mg/L。印染廢水的CODCr高達2000~5000mg/L,而BOD5僅為800~1500mg/L。高污染物濃度和低可生化性(BOD/COD)大大增加了處理難度,使廢水不易達標排放。

(2)有毒性或難降解物質多。廢水中含有大量難生物降解且有生物毒性的物質。例如,制藥廢水由于生產流程的問題其中往往含有醫藥中間體、合成藥物,如6-APA、阿莫西林、頭孢唑林等,除此之外,制藥廢水中還會含有溶媒回收殘留的甲苯、乙酸乙酯、間甲酚、鄰二甲苯等有機物質。毒死蜱生產廢水中含有二乙胺基嘧啶醇、三氯吡啶醇等,均是難降解化合物,廢水中除含有農藥及其中間體等特征污染物外,還含有苯環類、酚、砷、汞等有毒物質。印染廢水中常含有各種類型染料,如活性染料、陽離子染料、還原性染料、酸性染料、分散染料等,其中僅小部分陽離子染料為可降解類,其余均屬降解性差或難降解類。難降解化合物結構相對穩定,很難通過微生物的氧化還原、水解、脫氨、脫羧等作用轉化成無機物,并且這些污染物大都具有生物毒性,抑制水中微生物的生長存活,故此常規生物處理工藝很難達到處理目標。

(3)pH變化大。不同行業產生的廢水pH差異大。印染廢水的pH一般為9~12;石油化工廢水pH較低,一般為3~5。各行業廢水pH或高或低使得廢水處理更加困難,不易達標排放。

(4)部分廢水氮磷含量高。部分行業生產廢水中氮磷含量很高,如煤化工廢水中氨氮含量很高,為200~700mg/L;甲胺磷農藥廢水中有機磷含量為1000~1800mg/L。高氮磷廢水大大增加了生物處理難度,使得氮磷等不易達標。

(5)含鹽量高。部分高濃度難降解有機廢水中含鹽量很高,天津某制藥廠廢水中氯化物濃度為15000mg/L,全鹽量為23400mg/L;典型的頭孢類廢水中硫酸鹽含量在2000mg/L,有時甚至高達上萬,高鹽量會抑制處理系統中微生物的活性。

(6)水質水量波動大。高濃度難降解有機廢水排放往往與行業淡季旺季相關,生產時各工段的水量、水質波動也較大,工藝控制難度大,構筑物沖擊負荷大,難以達到理想效果。

由以上可知,高濃度難降解有機廢水污染物濃度高、水質成分復雜,常規處理工藝難以使其達標排放。

2高濃度難降解有機廢水經濟可行的控制技術

廢水生物處理方法由于基建投資和運行成本較低,已成為高濃度難降解有機工業廢水處理的首選技術。然而,由于廢水中大量難降解有機污染物的存在,對于特定的廢水可否選擇或選擇何種生物處理技術,每個處理單元所應發揮的作用,是使用者和設計者關心的問題。為此,以下從加強預處理、強化生物處理、增加深度處理3個方面進行論述。

2.1強化預處理技術

強化預處理是難降解廢水處理的關鍵,目的在于降低廢水中特征污染物濃度或改變有毒難降解特征污染物的化學結構,提高廢水的可生化性,減小后續生物處理的負荷,改善處理效果。選擇的原則:對于含有可利用資源的高濃度難降解有機廢水,應盡可能對車間出水中有用成分進行回收再用,比如采用萃取法、吸附法等,然后再選取適宜的預處理工藝;強化預處理工藝主要包括物理化學方法(如混凝沉淀、過濾、氣浮、萃取、吸附、膜分離、離子交換、化學沉淀等)和高級氧化工藝(如臭氧氧化、濕式氧化、超臨界氧化、芬頓氧化、超聲氧化等)兩類,這兩類方法優點是處理效率高、占地面積小,能有效改善難降解廢水的可生化性,缺點是處理運行費用很高(能耗高、藥劑使用量大等),因此經常用于小流量高濃度難降解廢水的處理。對于水量較大的廢水,過去常采用鐵碳還原技術,但由于應用技術尚無突破,運行一段時間后填料呈現板結,目前已不宜推廣。

目前,對于大中型高濃度難降解有機工業廢水的預處理,最為經濟、可行的技術是采用產酸發酵處理技術。然而,經我們調研發現,盡管一些處理廠設計了這一工藝,但由于工藝設計和運行經驗欠缺,運行均不良好,很多已成為擺設或改變使用功能。值得提出的是,經驗表明,對于氧化態的大分子難降解物質,產酸發酵處理技術將發揮更為顯著的預處理效果,而這類物質若不經產酸發酵處理單元處理,在好氧處理系統中將很難去除,明顯的表觀現象是曝氣池中產生很多泡沫。

2.2生物處理強化技術

長期以來,尋求經濟高效的高濃度難降解有機工業廢水生物處理技術一直是環境工程領域攻關的課題,除向構筑物中加入各類吸附劑、微生物生長素等外源物質外,通過合理的工藝組合增強工藝自身處理能力,也是研究人員一直努力的方向,由此也衍生出很多理論,諸如共代謝理論、微氧水解酸化、乙醇型發酵強化理論、微膨脹理論、生物倍增等,將這些理論恰當地應用在廢水處理實踐中能夠獲得更加理想的處理效果。

2.2.1生物處理組合工藝

2.2.1.1兩相厭氧交叉流好氧生物處理技術

該工藝可用于處理化工、制藥、皮革、釀造、印染廢水等。哈藥集團某中藥廠廢水平均CODCr高達14000mg/L,含有多糖、木質素、樹脂、粘液脂、甙類、甾體、萜類、酚類、鞣質、長鏈有機酸和無毒色素等大分子物質,BOD/COD<0.2,屬高濃度難降解有機廢水。采用以兩相厭氧交叉流好氧生物處理為主的工藝技術(見圖1),出水CODCr<100mg/L,達到國家二級排放標準。

武漢某精細化工廠廢水CODCr濃度平均為80000mg/L,pH3.5~4.5,含有高濃度甲醇,對生物處理系統中微生物具有毒性,且含有脂類。采用一體化兩相厭氧交叉流好氧為主體的工藝技術(見圖2),穩定運行后,出水在80mg/L左右,達到國家排放標準。


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