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有機工業廢水處理的基本方法和基本技術途徑

發布時間:2019-06-28 15:29人氣:

有機工業廢水是指石油化學工業、染料化學工業、食品加工工業、發酵工業、紡織工業和制革工業等各工業部門生產過程排放的含有一定濃度有機污染物的工業廢水。

有機工業廢水生物處理中的幾個問題

生物法是處理有機工業廢水的基本方法,在處理易生物降解的有機廢水方面,已有了很多實踐與豐富經驗。但是,隨著有機化學工業的迅速發展,大量人工合成的難生物降解有機物的排放,以及人們的環境意識和對環境質量要求的提高,要求從廢水中去除可能有“三致”作用的有機污染物和營養物質 N、P 等,傳統的生物處理技術已不再能完全適應處理各種有機工業廢水的需求。目前,生物法處理有機工業廢水常遇到下述難題:

(1)生物法處理含高氨氮有機工業廢水時氨氮的去除問題

(2)厭氧生物法處理含高氮與硫酸鹽的高濃度有機工業廢水時,如何克服

(3)硫酸鹽的影響和去除氨氮的問題

(4)提高難降解有機工業廢水的可生化性問題

(5)降低有毒有害污染物對微生物的毒性作用問題

有機工業廢水處理的基本方法

工業廢水處理方法大體可分為:物理處理法、化學處理法、物理化學處理法、生物處理法.

工業廢水處理方法的分類

有機工業廢水治理的基本技術途徑

有機工業廢水的處理工藝流程, 一般包含預處理、生物處理和后處理三部分。

預處理主要包括水質水量均化、大顆粒固態懸浮物的去除等物理處理技術,以及提高有機物可生物降解性能、降低廢水毒性的一些化學法、物化法和生物法處理技術。對于某些難處理的廢水,雖然經過預處理和生物處理,有時其出水 COD依然還較高,不能滿足排放要求,此時,需再輔以后處理,以做到最終達標排放,后處理方法多為物化法和化學法。

(一)低濃度易降解有機工業廢水

好氧生物法是處理不含有毒有害污染物的低濃度易生物降解有機工業廢水的基本方法。其典型處理流程如下圖所示:

處理低濃度易降解有機工業廢水的基本工藝流程

由于工業廢水的水質水量受產品變更、生產設備檢修、生產季節變化等多種因素影響,通常各工廠內廢水的水質水量每日每時都在變化,且變化幅度大。因此,工業廢水的處理流程中一般都設置調節池(均化池),以調節水量和進行勻質,為后續生物處理設施的正常與穩定運行創造條件。

若廢水中還含有固態有機物和無機物時, 為減輕后續生物處理設施的有機負荷、降低運行費用和提高處理效率,或減少對后續處理設施的損害(如無機顆粒物對曝氣設備的磨損),在生物處理設施前需依據固態污染物的特性(尺寸大小、比重)設置簡單的、費用較低的格柵、篩網或沉淀池等物理處理設施,以去除較大的固態有機的和無機的懸浮物。細小的固態有機物將隨水流入生物處理設施處理。

(二)高濃度易降解有機工業廢水

這類廢水中的有機污染物雖然易被微生物降解,但由于濃度很高,若直接采用好氧生物法處理,其工程投資和運行費用將都很高。厭氧生物法具有有機負荷高,運行費用較低,產生的甲烷氣可以回收能源等優點,因此,是處理不含有毒有害污染物的高濃度易降解有機工業廢水的首選處理技術。但是,厭氧法處理后出水的有機物濃度還比較高,一般都不能達標,需再經好氧生物法處理才能確保出水水質達標。處理這類廢水的基本工藝流程如下圖所示:

處理高濃度易降解有機工業廢水的基本工藝流程

(三)可降解有機工業廢水

如前所述,可降解有機工業廢水含有較多的易降解有機物或含可降解有機物,因此,通常都考慮采用好氧生物法處理。但是,由于廢水中還含有一定數量的難降解有機物(或可降解有機物), BOD5/COD 比值較低,因此,其處理流程中除需依水質水量變化和懸浮物含量考慮設置均化池、格柵、篩網、沉淀等物理處理設施外,還需有其他的預處理或后處理設施,以提高廢水的可生物降解性,或降低好氧生物工藝出水中難降解有機物濃度,使出水能達標排放。其典型處理工藝流程如下圖所示:

處理可降解有機工業廢水的基本工藝流程

(四)難降解有機工業廢水

難生物降解有機工業廢水的處理問題,是當今水污染防治領域面臨的一個難題,至今尚無較為完善、經濟、有效的通用處理技術可以被廣泛運用于這類廢水的處理,有些處理技術還處于實驗室研究階段。目前,用以處理這類廢水的主要技術途徑有好氧生物法、物化-生物法聯合處理工藝、優勢菌種法、應用微生物的共代謝與協同作用強化生物處理、生物技術等,現在我們著重介紹一下好氧生物法:

好氧生物法是低濃度有機廢水最通用的處理技術,但用于處理難降解有機廢水時,則需先進行化學的、物化的或生物的預處理,以改變難降解有機物的分子結構或降低其中某些污染物質的濃度,降低其毒性,提高廢水的 BOD5/COD值,使能被微生物分解、利用和穩定,為后續生物處理的運行穩定性和高處理效率創造條件。對于某些廢水經預處理和生物處理后其水質指標(如色度、 COD)依然未能達到預期的水質標準,還不能滿足排放要求時,則在生物處理后還需有后處理措施,以降低殘留有機物濃度。后處理技術主要有混凝沉淀、混凝氣浮和活性炭吸附等。其基本工藝流程如下圖所示:

處理難降解有機工業廢水的基本工藝流程

流程中預處理方法的選擇與難降解有機物的性質、濃度有關,主要方法有:

(1)化學氧化法(如臭氧氧化法、催化氧化法、濕式氧化法)

化學氧化法是用氧化劑去除有機物的有毒有害基團, 提高其可生物降解性與降低廢水 COD 濃度的方法。這類方法還可用作為高濃度難降解有機工業廢水的預處理技術。在我國,多數化學氧化法尚處于實驗室研究階段。

(2)化學水解法(堿水解、酸水解)

化學水解法是根據有機物特性,用堿或酸進行水解,以改變難降解有機物化學結構,降低其毒性和提高廢水的可生物處理性。

(3)生物法(厭氧水解酸化法)

大量研究和實踐表明,某些有機物(如雜環化合物、多環芳烴)在好氧條件下難以被好氧微生物難降解,但采用厭氧水解酸化法進行預處理,可使化學結構穩定的苯環開環,改善其生物降解性能,使易于被好氧微生物降解。

(五)含有毒有害污染物有機工業廢水

為降低有毒有害污染物對微生物的毒性作用,這類廢水進行生物處理前都應進行預處理, 經過預處理后使有毒有害污染物的濃度降低或改變有機污染物化學結構,降低對微生物的毒性作用,使后續的生物處理能順利進行。其基本處理工藝流程如下圖所示:

含有毒有害污染物有機工業廢水的基本處理流程

流程中預處理方法選擇與有毒有害污染物的性質有關。

主要有:

(1)物化法(如吹脫法、吸附法、萃取法)

物化法可以減低有毒有害有機物濃度,使其降至微生物不受毒害,能進行正常生物氧化的水平。該方法可以回收廢水中的資源,多用于污染物毒性大、濃度高的有機廢水。

(2)稀釋法

當廢水含較高濃度的有毒有害無機物(如 SO42-),或有機污染物在高濃度時對微生物有毒性作用,但降低濃度后易被微生物降解(如甲醇),此時可用稀釋法作為預處理措施來降低有毒有害污染物的毒性, 以滿足微生物生長與繁殖的環境條件要求。

(3)化學法

化學法的選用應根據廢水中有毒有害污染物的性質確定。例如,廢水的 pH值過高或過低都不利于微生物生長,若有機廢水呈酸性或堿性時,需用酸堿中和法調整 pH 值,以滿足微生物生長要求。

(六)有機污染物的資源化

對于高濃度有機工業廢水, 通過物化法、生物法將廢水中有機污染物資源化,是降低廢水處理費用(工程投資、運行費用)和取得好的社會效益、環境效益和經濟效益的有效措施, 是處理這類廢水的首選技術途徑?;厥諒U水中的有用成分,不僅可以產生一定的經濟效益,還因降低了廢水中有機物濃度,有利于生物處理設施的正常穩定運行。

有機污染物資源化的主要技術途徑有:蒸餾法、汽提法、萃取法、膜技術等物化方法以及有機污染物生產單細胞蛋白和甲烷氣等生物方法。

物化法主要用于有機合成化學工業廢水治理。例如,含醇廢水、含醚廢水和含醛廢水可通過上述物化方法回收廢水中的醇、醚和醛,回收資源后剩余的殘液還含有低濃度的醇、醚和醛,需進一步進行生物處理。

生物法常用于以農牧產品為原料的有機工業廢水,這類廢水中的有機組分主要有糖類、蛋白質和脂肪,易于被天然微生物利用轉化為能源、單細胞蛋白等。例如,糧食酒精廢水、啤酒廢水用厭氧生物法可產生甲烷氣,回收能源;味精廢水、糖蜜酒精廢水和檸檬酸廢水等可生產酵母、光合細菌等單細胞蛋白。經生物方法回收資源后的廢水,有機物濃度還比較高,一般都需要再進行好氧生物處理才能達標。

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