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              熱門關鍵詞: 廢水處理  廢氣處理  環保工程
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              綜合化工廢水處理技術的研究進展 
              發布時間:2018.03.05    來源:碧源環保
                    隨著我國工業的發展, 國內工業園區大量涌現,目前已建成的各類型工業園區已有近7 000 家,其中大部分為化工園區。綜合化工廢水成分復雜、種類繁多, 其中含有的難降解有機物、重金屬和一些有毒污染物都難以在天然水體的自凈作用下得到降解。若這些污染物未經處理直接排放到水體中,不僅造成水體污染, 而且會嚴重影響和危害周圍環境, 危及人們的身體健康。因此, 必須重視并有效處理綜合化工廢水, 開發經濟可行的難降解工業污染物的處理方法。

                    1、我國綜合化工廢水的來源和特點

                    綜合化工廢水的主要來源有以下幾個方面: 化工生產原料; 特定生產工藝過程中排放的廢水; 生產過程中產生的副產物; 冷卻水; 由于原材料和產品在生產過程、運輸和貯存中存在物料流失或者由于雨水浸蝕而形成的廢水。綜合化工廢水中通常還有大量無機和有機污染物, 其中主要污染物及水質特點見表1。

                    由于化工產品多種多樣, 生產工藝各不相同,特別是有機化工廢水中含有大量人工合成的有機化合物, 因此化工廢水污染性很強, 難以降解。綜合化工廢水水質一般具有以下特點:

                   (1) 含有大量有毒或難降解物質, 可生化性差。在綜合化工廢水的有機污染物組成中, 很大一部分為多環芳烴、雜環類化合物、有機染料, 以及有機氰化物等, 這些有機物化學結構穩定, 自然界微生物沒有能分解破壞其化學結構的酶系統。
                   (2) 組分復雜。很多化工園區的綜合廢水集結了焦化、紡織印染、醫藥、石油化工等多種行業的工業廢水, 由于不同行業生產原料和工藝過程不同, 綜合化工廢水中有機污染成分十分復雜。
                   (3)含鹽量較高。部分綜合化工廢水中鹽的質量分數不小于1%。高鹽度會對生物活性造成很強的抑制作用, 影響有機物的降解, 甚至引起生物系統的崩潰。
                   (4) 水質、水量不穩定。大多數化工企業排放的廢水水質和水量不穩定, 不利于廢水處理工藝的穩定運行。
               
                    2 綜合化工廢水處理技術

                    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。目前國內外處理此類工業廢水的方法主要為物理化學法和生物法。由于生物法具有基建投資和運行成本低、有效、無害等特點,是當前理想和主導的方法。

                    2.1 物理化學工藝:物理化學工藝廣泛應用于綜合化工廢水的預處理和深度處理中。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處理單元。此外, 高級化學氧化、微電解技術、膜技術在綜合化工廢水的預處理和深度處理中也都有很好的應用。
                 
                    2.1.1 高級化學氧化:化學氧化主要是通過氧化劑, 將難降解的復雜有機物全部或部分氧化為較易降解的簡單物質, 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), 即通過光化學氧化、電化學氧化、聲化學氧化等高級氧化過程, 產生比普通化學氧化劑氧化性能更強的羥基自由基(·OH)。Shang 等利用O3和O3 / UV 工藝分別處理含甲基丙烯酸甲酯(MMA)的半導體廢水, 結果表明, O3能夠明顯提高MMA 的去除率, 單獨使用O3反應速度緩慢,聯合UV 能提高反應速率, O3 / UV 工藝能夠完全將MMA 及其中間氧化產物礦化。王勇等將酚醛樹脂和光催化劑TiO2混合, 經碳化活化處理后制成一種復合性催化材料處理含酚廢水, 結果顯示, 該材料能夠有效地對廢水中的酚進行光分解和吸附。
                    2.1.2 微電解技術:微電解技術根據金屬腐蝕原電池原理, 在鐵屑表面構成無數的微小原電池, 污染物在電極上發生直接或間接電化學轉化, 并且電解可以產生具有消毒作用的·OH 和活性氯。微電解技術常用于含有高濃度鹽、高濃度有機物的難降解廢水的預處理。Zhou 等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。微電解技術有效地利用了固體廢棄物, 是一種“以廢治廢”的處理技術。
                    2.1.3 膜技術:膜技術是一種物理處理技術, 是目前最有發展前景的深度處理技術。常見的膜分離技術有超濾、微濾、納濾、電滲析及反滲透等。Juang 利用超濾和反滲透處理高科技工業園廢水并回用, 結果表明, 濁度、TOC、電導率的去除率均在95% 以上, 可以直接排放或用作冷卻水。朱薛妍等采用自制的中空纖維復合納濾膜對含甲基藍的印染廢水進行深度處理, 結果表明, 廢水的脫色率大于99%, CODCr的去除率大于90%。
                    2.2 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法與生物法相結合的組合工藝或者生物強化技術來提高處理效果。
                 2.2.1 投加高效優勢菌:從自然界篩選出的優勢菌種, 或由基因工程產生的高效菌種, 投加到廢水處理系統中, 可以提高降解菌的數量, 并能夠加強菌群對特定環境或污染物的適應能力。近十幾年來, 投加高效優勢菌技術因其快速的處理效果, 獲得了研究者的廣泛關注。針對一些難降解的有機污染物, 如多氯聯苯、1,4-二氧雜環乙烷等, 國外研究人員已經篩選出了一些高效降解菌。
                 2.2.2 固定化生物技術:固定化生物技術是一種新型的水處理技術, 它是利用物理、化學方法將細胞或酶固定在有限的空間內, 保持其活性并且可以重復利用的方法。該技術能夠提高反應器內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。趙大傳等以核桃殼為載體, 采用固定化生物技術處理印染廢水, CODCr的去除率達到94.5%, 脫色率大于99%。Maria 等在流化床反應器中, 以木屑、聚乙烯醇等作為載體固定紅球菌處理石油廢水, 結果表明, 此方法具有很高的處理效率, 在2 ~ 3 周后對正構烷烴的去除率達到70% ~ 100%, 對多環芳烴類物質的去除率達到70%。
                 2.2.3 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條件, 當與這些易降解有機物共存時就有可能被同時降解。Graves 等研究表明, 造紙廢水難以被產甲烷菌生物降解, 但當提供甲醇、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。
                 2.2.4 其它強化技術: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。王方園等用生物鐵強化活性污泥法處理工業園區綜合化工廢水,結果表明, 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。
                 
                 3 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點和不足, 物理化學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移, 并沒有實現污染物的徹底降解; 膜分離技術存在著造價高、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、反應快, 在處理難降解廢水時效果顯著, 但該類反應器的制造和運行成本高、反應條件要求嚴格, 不適用于升級改造已有的廢水處理工藝。同樣的, 其它多數物理化學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模應用。
                 生物處理技術的成本低, 目前仍是主要的處理技術, 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的存在, 往往造成了生物處理系統效率低、運行不穩定等問題。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, 也不經濟, 所以工程上通常會采用以生物處理為主體, 物理化學方法作為預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。

                 4 結語

                 隨著社會和經濟的發展, 綜合化工廢水量日趨增大, 污染物組成更加復雜, 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的要求。要實現綜合化工廢水的綜合治理, 在今后的發展中, 應重視發展多種處理技術的聯用; 根據難降解廢水自身的水質特點甄選經濟、高效的處理工藝; 針對綜合化工廢水成分復雜的特點, 發展具有高效能的小型化設備和便于組合的處理裝置; 同時從污染物源頭入手, 通過工藝的優化改進、開發新型能源和原材料、清潔生產等手段, 從根本上減少和控制化工廢水的產生和排放。

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