東莞高濃度廢水處理方法技術

高濃度廢水處理方法技術

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2021-08-11

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高濃度有機廢水處理方法分為生物處理技術、物理處理技術、化學處理技術和物理化學處理技術四種。其中生物處理技術是利用微生物降解廢水中的污染物質作為自身的營養(yǎng)和能源。同時使廢水得到凈化的方法，是近幾年來在高濃度有機廢水處理用的比較多的方法之一。

1、物化處理技術

物化法常作為一種預處理的手段應用于有機廢水處理，預處理的目的是通過回收廢水中的有用成分，或對一些難生物降解物進行處理，從而達到去除有機物，提高生化性，降低生化處理負荷，提高處理效率。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、濃縮法、超聲波降解法等。

萃取法

在眾多的預處理方法中，萃取法具有效率高、操作簡單、投資較少等特點。

溶劑萃取法利用難溶或不溶于水的有機溶劑與廢水接觸，萃取廢水中的非極性有機物，再對負載后的萃取劑進一步處理。近年來為了避免有機溶劑對環(huán)境的污染，又開發(fā)了超臨界二氧化碳萃取。該法簡單易行，適于處理有回收價值的有機物，但只能用于非極性有機物，被萃取的有機物和萃取后的廢水需要進一步處理，有機溶劑還可能造成二次污染。萃取只是一個污染物的物理轉移過程，而非真正的降解。

吸附法

吸附劑的種類很多，有活性炭、大孔樹脂、活性白土、硅藻土等。

在有機廢水中常用的吸附劑有活性炭和大孔樹脂。雖然活性炭具有較高的吸附性，但由于再生困難、費用高而在國內較少使用。例如將活性炭投加到難降解染料廢水的試驗容器中，當活性炭的投加濃度為200mg/L時，色度的去除率為77%；而投加質量濃度增加到400mg/L時，色度的去除率達到86%。

濃縮法

濃縮法是利用某些污染物溶解度較小的特點，將大部分水蒸發(fā)使污染物濃縮并分離析出的方法。濃縮法操作簡單，工藝成熟，并能實現(xiàn)有用物質的部分回收，適合于處理高濃度含鹽有機廢水。該法的缺點是能耗高，如有廢熱可用或降低能耗，則該法是可行的。

超聲波降解法

采用超聲波降解水體中有機污染物，該技術利用超聲輻射產(chǎn)生的空化效應，將水中的難降解有機污染物分解為環(huán)境可以接受的小分子物質，不僅操作簡便、降解速度快，還可以單獨或與其它水處理技術聯(lián)合使用，是一種極具產(chǎn)業(yè)前景的清潔凈化方法。它集高級氧化技術、焚燒、超臨界水氧化等多種水處理技術的特點于一身，具有反應條件溫和、速度快、適用范圍廣等特點，可以單獨或與其它技術聯(lián)合使用，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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2 、化學處理技術

化學處理技術是應用化學原理將廢水中的污染物成分轉化為無害物質，使廢水得到凈化的方法?；瘜W氧化法分為兩大類，一類是在常溫常壓下利用強氧化劑(如過氧化氫、高錳酸鉀、次氯酸鹽、臭氧等)將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水；另一類是在高溫高壓下分解廢水中有機物，包括超臨界水氧化和濕空氣氧化工藝，所用的氧化劑通常為氧氣或過氧化氫，一般采用催化劑降低反應條件，加快反應速率?；瘜W氧化法反應速度快、控制簡單，但成本較高，通常難以將難降解的有機物一步氧化到無機物質，而且目前對中間產(chǎn)物的控制的研究較少。該技術也常常作為生化處理的預處理方法使用。其主要的方法有焚燒法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法等。

焚燒法

焚燒法利用燃料油、煤等助燃劑將有機廢水單獨或者和其他廢物混合燃燒，焚燒爐可采用各種爐型。效率高，速度快，可以一步將有害廢水中有機物徹底轉化為二氧化碳和水。但設備投資大，處理成本高，除某些特殊廢水(如醫(yī)院廢水)以外難以采用。

Fenton氧化法

Fenton試劑具有很強的氧化能力，因此Fen2ton氧化法在處理廢水有機物過程中發(fā)揮了巨大的作用。但由于體系中含有大量的Fe2+離子，H2O2的利用率不高，使有機物降解不完全。后來，人們對傳統(tǒng)的Fenton氧化法進行了改進。如光助反應就是在反應體系中輔以紫外線和可見光，在低濃度亞鐵離子、理論雙氧水加入量、紫外線和可見光的汞燈的照射下，反應0。 5 h ，溶解性有機碳去除率高達90 %。

臭氧氧化法

臭氧在水處理方面具有氧化能力強，反應速度快，不產(chǎn)生污泥，無二次污染等特點，在去除合成洗滌劑以及降低水中的BOD、COD等方面都具有特殊的效果。臭氧對難降解有機物的氧化通常是使其環(huán)狀分子的部分環(huán)或長鏈分子部分斷裂，從而使大分子物質變成小分子物質，生成易于生化降解的物質，提高廢水的可生化性。臭氧氧化技術在難生物降解有機廢水處理過程中常作為預處理。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧氧化法對多數(shù)染料能取得很好的脫色效果，但對硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差。

電化學氧化法

電化學氧化又稱電化學燃燒，它是在電極表面的電氧化作用下或由電場作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機物氧化。電化學氧化分為直接電化學氧化和間接電化學氧化。直接電化學氧化是使難降解有機物在電極表面發(fā)生氧化還原反應。目前，已證實對氯苯酚、五氯化酚均可在陽極上徹底分解。

3、生物處理技術

生物處理是廢水凈化的主要工藝，主要用于處理農(nóng)藥、印染、制藥等行業(yè)的有機廢水。生物處理法是利用微生物的代謝作用來分解、轉化水體中的有毒有害化學物質和其它各種超標組分的生物技術，降解作用的場所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相應的反應器，由此誕生了各類生物處理方法和技術。微生物法不僅經(jīng)濟、安全，而且處理的污染物閾值低、殘留少、無二次污染，有較好的應用前景。根據(jù)反應條件的不同，微生物處理法可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。

好氧生物處理

好氧活性污泥法

在污水處理中，活性污泥法是應用廣泛的技術之一，利用懸浮生長的微生物絮凝體(Floc)處理有機污水，活性污泥法已成為各類有機污水的主體處理技術。

根據(jù)各種不同運行方式的工藝特征與應用條件可將好氧活性污泥法分為：普通活性污泥法(CAS)、減量曝氣活性污泥法、分段進水活性污泥法(SFAS)、吸附—再生活性污泥法(CSAS)、完全混合活性污泥法(CMAS)、高負荷活性污泥法、純氧曝氣活性污泥法(HPOAS)。以上這些污水處理方法都是對傳統(tǒng)活性污泥法在使有機負荷及需氧量提到均衡，提高曝氣池對水質、水量、沖擊負荷的適應能力，減少污泥產(chǎn)生，縮短曝氣時間，提高氧向混合液中的傳遞能力及利用率，減少污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生等方面進行的改進，改進的同時又不可避免地出現(xiàn)處理效果差等缺點，尤其是對于高濃度有機污水，更具有難處理性。

好氧生物膜法

好氧生物膜法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理法。這種方法的實質是使細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥———生物膜(Biofilm)。

與傳統(tǒng)法處理污水相比，膜生物反應器具有以下幾個方面的特征：

①出水水質好。用超微濾膜組件取代二次沉淀池可以使生物反應器獲得比普通活性污泥法更高的生物濃度，提高了生物降解能力，處理效果好；同時膜分離后出水質量高，當處理對象為生活污水時，可滿足建設部生活回用水水質標準C(J25。1一89)。

②工藝參數(shù)易于控制。膜生物反應器內可以實現(xiàn)STR和HTR的完全分離。通過控制較長的STR，使世代時間較長的硝化菌得以富集，提高硝化效果；同時膜分離也使廢水中那些大分子、顆粒狀難降解的成分在有限體積的生物反應器中有足夠的停留時間，從而達到較高去除率。

③設備緊湊，占地少。由于生物反應器內污泥濃度高，容積負荷可大大提高，生物反應器體積大大減小；從形式上看，一體式膜生物反應器可使設備更加緊湊。

④污泥產(chǎn)率低同傳統(tǒng)活性污泥法相比，膜生物反應器的污泥產(chǎn)率很低，如下表：

⑤抗沖擊負荷能力強。膜生物反應器中維持著高濃度的MLSS，使它比傳統(tǒng)生物法具有高得多的抗沖擊負荷能力。

⑥易于自動控制管理。膜分離單元不受污泥膨脹等因素的影響，易于設計成自動控制系統(tǒng)，便于管理。

通常提到的膜生物反應器，實際上是三類反應器的總稱，它們分別是(1)膜一曝氣生物反應器(MABR)，(2)萃取膜生物反應器E(EMBR)，(3)膜分離生物反應器(BSMBR，簡稱MBR)。

(1)膜-曝氣生物反應器

無泡曝氣MBR它采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點b(ubblepoin)t的情況下，可實現(xiàn)向生物反應器的無泡曝氣。由于傳遞的氣體含在膜系統(tǒng)中，因此提高了接觸時間，極大地提高了傳氧效率。同時由于氣液兩相被膜分開，有利于曝氣工藝的更好控制，有效地將曝氣和混合功能分開。因為供氧面積一定，所以該工藝不受傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)中氣泡大小及其停留時間等因素的影響。

(2)萃取膜生物反應器

萃取MBR是結合膜萃取和生物降解，利用膜將有毒工業(yè)廢水中有毒的、溶解性差的優(yōu)先污染物從廢水中萃取出來，然后用專性菌對其進行單獨的生化降解，從而使專性菌不受廢水中離子強度和pH值的影響，生物反應器的功能得到優(yōu)化。

(3)膜分離生物反應器

膜分離生物反應器中的膜組件相當于傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的二沉池，利用膜組件進行固液分離，截流的污泥回流至生物反應器中，透過水外排。按膜組件和生物反應器的相對位置，膜分離生物反應器又可以分為一體式膜生物反應器、分置式膜生物反應器、復合式膜生物反應器三種。

在分置式MBR中，生物反應器的混合液由泵增壓后進入膜組件，在壓力作用下膜過濾液成為系統(tǒng)處理出水，活性污泥、大分子物質等則被膜截留，并回流到生物反應器內。分置式MBR通過料液循環(huán)錯流運行，其特點是:運行穩(wěn)定可靠，操作管理容易，易于膜的清洗、更換及增設。但為了減少污染物在膜面的沉積，由循環(huán)泵提供的料液流速很高，為此動力消耗較高。

一體式MBR根據(jù)生物處理的工藝要求，可分為兩種組成形式：第一種有兩個生物反應器，其中一個為硝化池，另一個為反硝化池。膜組件浸沒于硝化反應器中，兩池之間通過泵來更新要過濾的混合液。第二種組合最簡單，直接將膜組件置于生物反應器內，通過真空泵或其它類型的泵抽吸，得到過濾液。為減少膜面污染，延長運行周期，一般泵的抽吸是間斷運行的。

厭氧生物處理法

在1910年～1950年間，高效的、可加溫和攪拌的污泥消化池得到了進一步地發(fā)展，如厭氧接觸工藝，這些反應器被稱為第一代厭氧反應器。由于第一代厭氧反應器無法將污泥停留時間和水力停留時間分開，污泥中溫消化池的HRT長達20 d～30 d ，這就大大增加了消化池的容積和占地面積，提高了建設費用。為了提高厭氧反應系統(tǒng)的處理效率，人們成功地研究和開發(fā)了第二代厭氧反應器，例如厭氧濾池(AF)、升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧流化床(AFB)和厭氧接觸膜膨脹床反應器(AAFEB)等。它們共同的特點就是可以將固體停留時間和水力停留時間相分離，這使得反應器內固體停留時間可以長達上百天，而水力停留時間可以從過去的幾十天縮短為幾天，甚至幾小時。在已經(jīng)開發(fā)的這些高效厭氧處理系統(tǒng)中，UASB已廣泛用于實際生產(chǎn)中。

A-B工藝

A-B工藝即吸附—生物降解技術。由A段和B段組成，2段串聯(lián)運行，不設初沉池，污水經(jīng)預處理后，直接進入A段曝氣池，A段曝氣池排出的混合液在中間沉淀池進行泥水分離，A段曝氣池、中間沉淀池及其回流和排泥組成A段處理系統(tǒng)。中間沉淀池出水進入B段曝氣池繼續(xù)進行處理，B段曝氣池混合液排入二沉池進行泥水分離，B段曝氣池、二沉池及其回流和排泥組成B段處理系統(tǒng)。工藝流程如圖：

A-B工藝的特點有：

(1) A-B工藝具有高效去除有機物的能力，BOD5的去除率可達95 % ，CODCr的去除率可高達90 %。

(2) A-B工藝具有較強的出水穩(wěn)定性。A段對進水有機物的負荷、有毒物質和極端pH的沖擊具有較強的緩沖能力，使大部分沖擊被A段所截留，從而為B段提供了良好的微生物生存環(huán)境，保證了總出水水質的穩(wěn)定性。

(3)A段以兼氧運行時，可提高污水的可生化性，從而使A-B工藝在處理難生物降解物質方面具有較高的去除率。

(4) A-B工藝污泥沉降性能好，易于克服污泥膨脹。

(5)B段污泥負荷較低，污泥齡較長，有利于提高活性污泥中硝化菌的比例，為B段去除NH3-N創(chuàng)造了比較好的條件。

(6)A段在高負荷條件下運行，污泥產(chǎn)量大，其剩余污泥量較傳統(tǒng)活性污泥工藝多10 %～15 %。

SBR 法

SBR工藝的曝氣池，在流態(tài)上屬完全混合，在有機物降解上，卻是時間上的推流，有機物是隨時間的推移兒被降解的。其流程由進水、反應、沉淀、出水和閑置等5個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌的反應器內依次進行。

好氧生物法一般用于處理低濃度有機廢水，但近年來有人研制出一些高效的好氧生物處理工藝，可用于處理高濃度有機廢水，如深井曝氣、好氧流化床和好氧活性污泥法等。在特定條件下，如場地面積小，可以考慮應用深井曝氣法；某些含有抑制厭氧菌物質的廢水，可采用高效好氧處理裝置。

深井曝氣法(DSP)

它改變了傳統(tǒng)生化法處理污水時氧的轉移率，增大氧氣與液膜的接觸面積，提高了氧的飽和濃度及其利用率，具有很好的處理效果。DSP法利用深井中的靜水壓力把氧的轉移率從傳統(tǒng)曝氣法的5%-15%提高到60%-90%。動力效率很高，處理效果極好。此外，還具有產(chǎn)泥量少，不受氣溫影響，不產(chǎn)生污泥膨脹，占地面積小、效能高、能耗低、耐沖擊負荷性能好、操作簡單、易于管理、投資少等優(yōu)點。因此，它廣泛應用于現(xiàn)代化學合成工業(yè)的高濃度有機廢水的治理，如塑料、合成纖維、合成橡膠、洗滌劑、染料、溶劑、涂料、農(nóng)藥、食品添加劑、藥品等工業(yè)。

好氧生物流化床法(ABFB)ABFB工藝的特點是反應器內填料的表面積超過3 300 m2/m3，生物膜量可達10-40 g/L，比普通活性污泥法高1個數(shù)量級。因此，該工藝具有效能高、占地少、投資省等優(yōu)點。但由于要使填料流化，必須進行出水循環(huán)，并保持反應器內具有一定的流速，從而增加了運行的復雜性。目前，國內利用ABFB處理高濃度有機廢水尚處于實驗階段，工程應用并不多。

高濃度有機污水的處理技術正向高效、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。好氧處理技術與厭氧處理技術的聯(lián)合工藝將具有廣闊的前景。

(1)改造常規(guī)的污水處理工藝。強化混凝處理過程，研制經(jīng)濟實用的強化混凝設備，是適合我國國情，高濃度難降解有機污水處理技術的重要發(fā)展方向之一。

(2)多種處理技術聯(lián)合應用。如先用絮凝、微電解、電化學催化氧化等技術破壞水中難降解的有機物，提高有機污水的可生化性，再交叉耦合生化方法進行深度處理。