高濃度有機廢水主要處理技術匯總

高濃度有機廢水主要處理技術匯總高濃度有機廢水的性質(zhì)和來源不同，處理工藝也不同。通常，根據(jù)高濃度有機廢水的性質(zhì)和來源，可將其分為三類：一類是不含有害物質(zhì)且易生物降解的高濃度有機廢水，如食品工業(yè)廢水;二類是含有有害物質(zhì)且易生物降解的高濃度有機廢水，如化工廢水、制藥廢水等;第三類是高濃度有機廢水，含有有害物質(zhì)，不易生物降解，如有機化工工業(yè)廢水、農(nóng)藥廢水等。本文總結了國內(nèi)外高濃度有機廢水的主要處理技術，包括物理化學，化學和生物處理技術，分析了各種方法和工藝的優(yōu)缺點及其研究現(xiàn)狀。重點研究MBR，A-B工藝，UASB，SBR工藝中的生物處理技術，重點研究，總結其優(yōu)缺點。高濃度有機廢水來源高濃度有機廢水一般是指造紙、皮革、食品等行業(yè)排放的COD在2000mg/l以上的廢水。這些廢水含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機物，如果直接排放，將造成嚴重的污染。高濃度有機廢水根據(jù)其性質(zhì)和來源可分為三類。高濃度有機廢水容易生物降解；可被有機物降解但含有有害物質(zhì)的廢水；難降解、有害的高濃度有機廢水。高濃度有機廢水的水質(zhì)特征⑴有機物濃度高。COD一般在2000mg/l以上，有的甚至高達數(shù)萬甚至數(shù)十萬mg/l，相對而言，BOD較低，許多廢水中BOD與COD的比值小于0.3。(二)復雜成分。廢水中含有有毒物質(zhì)的有機物多為芳香化合物和雜環(huán)化合物，也含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機物。(3)色度高，有異味。有些廢水散發(fā)出刺鼻的惡臭，對周圍環(huán)境產(chǎn)生負面影響。⑷強酸性強堿性。高濃度有機廢水危害高濃度有機污水主要有以下三種危害：有氧危害。由于生物降解作用，高濃度的有機廢水會使受納水體缺氧甚至厭氧，大多數(shù)水生生物會死亡，導致惡臭和水質(zhì)環(huán)境惡化。2感官污染.高濃度的有機污水不僅使水體失去使用價值，而且嚴重影響了水體附近人群的正常生活。(3)毒性損害。高濃度有機污水中含有大量的有毒有機物，這些有機物將繼續(xù)在水、土壤等自然環(huán)境中積累和儲存，最終進入人體，從而危害人體健康。高濃度有機廢水處理技術高濃度有機廢水的處理技術大致可分為三大類：物化處理技術、化學處理技術和生物處理技術。1、物化處理技術物化方法是有機廢水處理中常用的預處理手段。預處理的目的是通過回收廢水中的有用成分或處理一些難降解的產(chǎn)品來去除有機物，提高可生化性。降低生化處理負荷，提高處理效率。常用的理化方法有萃取法、吸附法、濃度法、超聲波降解法等。萃取法在許多預處理方法中，萃取法具有效率高、操作簡單、投資少的特點。尤其是基于可逆復反應的萃取分離法，對于極性有機稀溶液的分離具有較高的效率和選擇性，在耐火有機廢水處理中具有廣闊的應用前景。溶劑萃取法利用不溶性或不溶性有機溶劑與廢水接觸，萃取廢水中的非極性有機物，然后對負載的萃取劑進行進一步處理。近年來，為了避免有機溶劑對環(huán)境的污染，超臨界二氧化碳萃取技術得到了廣泛的發(fā)展。該方法操作簡單，適用于具有回收價值的有機物的處理，但只適用于非極性有機物的處理。萃取有機物和萃取廢水需要進一步處理，有機溶劑可能造成二次污染。萃取僅僅是污染物的物理遷移過程，而不是真正的降解。清華大學開發(fā)的萃取-反萃取系統(tǒng)可用于回收各種染料和中間體的廢母液資源。染料中間體的回收率大于90%，脫色效果達到相同水平。染料廢水治理工程正在逐步推廣。吸附法有許多類型的吸附劑，如活性炭，大孔樹脂，活性白土，硅藻土等?；钚蕴亢痛罂讟渲怯袡C廢水中常用的吸附劑?；钚蕴侩m然具有很高的吸附性能，但由于其再生困難、成本高在我國很少使用。如活性炭濃度為200mg/L時色度去除率為77%，活性炭濃度為400mg/L時，色度去除率為86%。濃縮法濃縮是利用某些污染物的低溶解度特性，通過蒸發(fā)大部分水來濃縮和分離污染物的一種方法。濃縮法操作簡單、成熟，可用于對現(xiàn)有物質(zhì)的部分回收，適合處理高濃度含鹽有機廢水。這種方法的缺點是能耗高。如果有可用的廢熱或減少能源消耗，該方法是可行的。超聲波降解超聲波降解水中有機污染物，特別是難降解有機污染物，是20世紀90年代興起的一種新的水污染控制技術。該技術利用超聲輻射產(chǎn)生的空化效應，將水中難降解有機污染物分解成環(huán)境可接受的小分子物質(zhì)，不僅操作簡單、降解速度快，而且可單獨使用或與其他水處理技術聯(lián)合使用。是一種具有很大工業(yè)應用前景的清潔凈化方法。它結合了先進的氧化技術、焚燒技術、超臨界水氧化技術等水處理技術的特點，具有反應條件溫和、反應速度快、應用范圍廣等特點，可以單獨使用，也可以與其他技術結合使用。它具有很大的發(fā)展?jié)摿?。超聲波能在水中產(chǎn)生空化，產(chǎn)生約4000K和100MPa的局部高溫高壓環(huán)境（熱點），并以約110m/s的速度產(chǎn)生沖擊力強的微射流和沖擊波。水分子在熱點達到超臨界狀態(tài)，分解為羥基自由基、超氧自由基等。羥基自由基是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強的氧化劑。熱點發(fā)生了化學鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解、超臨界水氧化和自由基氧化等現(xiàn)象。這些效應，加上聲場中的粒子振動和二次導數(shù)波，提供了其他方法難以實現(xiàn)的各種降解途徑。2、化學處理技術化學處理技術是利用化學原理和化學作用將廢水中的污染物轉化為無害物質(zhì)的方法，使廢水得到凈化。化學氧化可分為兩類。一種是用強氧化劑（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為二氧化碳和水。在室溫和壓力下。二是高溫高壓下廢水中有機物的分解，包括超臨界水氧化和濕空氣氧化。氧化劑通常是氧或過氧化氫，催化劑一般用于降低反應條件和加快反應速度?；瘜W氧化反應速度快，控制簡單，但成本高，難一步氧化難降解有機物為無機物，目前對中間產(chǎn)物的控制研究較少。該技術也常被用作生化處理的預處理方法。主要方法有焚燒法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法等。焚燒法焚燒方法使用燃料油或煤等助燃劑單獨混合有機廢水或與其他廢物混合，焚燒爐可采用各種爐型。高效率和快速的速度可以一步完全將有害廢水中的有機物質(zhì)轉化為二氧化碳和水。但是，設備投資大，處理成本高，除了一些特殊的廢水（如醫(yī)院廢水）外，很難采用。Fenton氧化法Fenton試劑具有很強的氧化能力，因此Fe2噸氧化在廢水有機物處理中起著重要的作用。但由于體系中Fe2+離子的大量存在，H2O2的利用率不高，有機物的降解不完全。對傳統(tǒng)的Fenton氧化法進行了改進。例如，在低濃度亞鐵離子、理論過氧化氫、紫外和可見汞燈的照射下，在反應體系中以紫外光和可見光補充光輔助反應。5h后，溶解性有機碳去除率可達90%以上。余志勇等人采用UV+Fenton法處理氯苯酚混合液，1h內(nèi)COD去除率達到83.2%。臭氧氧化法臭氧具有氧化能力強、反應快、無污泥生成、水處理無二次污染的特點，對去除合成洗滌劑、減少水中的鱈魚和鱈魚有特殊作用。臭氧對難降解有機物的氧化通常會破壞其環(huán)狀分子的環(huán)或長鏈分子的一部分，從而將大分子轉化為小分子，產(chǎn)生容易降解的生化降解材料，并改善廢水的生化特性。臭氧氧化是生物降解有機廢水處理中常用的預處理方法。發(fā)現(xiàn)臭氧氧化對大多數(shù)染料都能達到良好的脫色效果，但對不溶于水的染料脫色效果較差，如硫化、還原和涂層。電化學氧化法電化學氧化，又稱電化學燃燒，是指有機化合物在電極表面的電氧化作用下或在電場作用下產(chǎn)生的自由基的氧化。電化學氧化可分為直接電化學氧化和間接電化學氧化。直接電化學氧化是難降解有機物在電極表面的氧化還原反應。目前已證明對氯苯酚和五氯苯酚可以在陽極上完全分解。HwangBJ等人報道了電化學處理含氯有機物的效果，并成功地用PbO_2/聚毗咯復合電極去除廢水中的氯離子。采用陰極還原法對一氯乙烷、三氯乙烷和芳香族氯化物進行了脫氯處理。間接電化學氧化是利用電化學反應產(chǎn)生氧化劑或還原劑降解污染物的一種方法。據(jù)報道，電解可去除氨氮和難降解有機污染物，生產(chǎn)次氯酸鹽氧化劑。3、生物處理技術生物處理是污水凈化的主要工藝，主要用于處理農(nóng)藥、印染、制藥等行業(yè)的有機廢水。生物處理是利用微生物的代謝分解和轉化水中有毒有害化學物質(zhì)和生物技術中其他超標成分。降解部位主要為含有微生物的活性污泥。生物膜及其相應的反應器，導致各種生物處理方法和技術的誕生。微生物法不僅經(jīng)濟、安全，而且具有閾值低、殘留少、無二次污染等優(yōu)點，具有良好的應用前景。根據(jù)反應條件的不同，微生物處理可分為好氧處理和厭氧處理。好氧活性污泥法在污水處理中，活性污泥法是最廣泛使用的技術之一。它是自然界中水體的自我清潔人工模擬，它是水的自凈化的增強。懸浮的有機微生物群(Floc)用于處理有機污水。自1914年在英國曼徹斯特成立以來，活性泥已經(jīng)存在了90多年。憑借其在實際生產(chǎn)和持續(xù)技術創(chuàng)新中的廣泛應用，特別是近幾十年來，它已對其生物反應做出了回應?；谏钊氲难芯亢图兓瘷C理，活性污泥法在反應動力學和過程方面得到了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)開發(fā)出適應各種條件的各種方法。目前，活性污泥法已成為各類有機污水的主要處理技術。根據(jù)不同運行方式的工藝特點和應用條件，好氧活性污泥法可分為:常規(guī)活性污泥法(CAS)、還原曝氣活性污泥法、分段進水活性污泥法(SFAS)、吸附再生活性污泥法(CSA)。s)、全混合活性污泥法(CMAS)、高負荷活性污泥法和純氧曝氣活性污泥法(HPOAS)。這些污水處理方法都是對傳統(tǒng)活性污泥法在平衡有機負荷和氧需求方面的改進，提高曝氣池對水質(zhì)、水量和沖擊負荷的適應性，減少污泥產(chǎn)量，縮短曝氣時間，提高氧轉移能力和利用率?；旌弦?，減少污泥膨脹。處理效果差等缺點是不可避免的，特別是高濃度有機廢水，處理難度大。好氧生物膜法好氧生物膜法是與活性污泥法并列的一種廢水好氧生物處理技術。該方法的實質(zhì)是使細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物附著在過濾介質(zhì)或某些載體上生長繁殖，并在其上形成膜生物膜。與傳統(tǒng)方法相比，膜生物反應器具有以下特點：采用超微濾膜組件代替二沉池，可使出水水質(zhì)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和處理效果。同時，膜分離后出水水質(zhì)較高，以生活污水為處理對象，符合建設部生活回用水質(zhì)標準C(J25.1~89)。2工藝參數(shù)易于控制STR和HTR的完全分離可以在膜生物反應器中實現(xiàn)。通過控制較長的STR，可以富集具有較長生成時間的硝化細菌，并且可以提高硝化效果。同時，膜分離還使得廢水中的大分子和顆粒狀耐火組分在有限體積的生物反應器中具有足夠的量。停留時間，從而實現(xiàn)更高的去除率。(3)設備緊湊，占地少。由于生物反應器內(nèi)污泥濃度較高，可以大大增加體積負荷，大大降低生物反應器的體積。在形式上，集成膜生物反應器可以使設備更加緊湊。在高沖擊膜生物反應器中保持高濃度的mlss，使其具有比傳統(tǒng)生物反應器高得多的沖擊負荷阻力。5膜分離設備易于自動控制管理，不受污泥膨脹等因素的影響，易于設計自動化控制系統(tǒng)，易于管理。通常提到的膜反應器實際上是三種反應器的一般術語，它們是(1)膜曝氣生物反應器(MABR)，(2瘁取膜生物反應器E(EMBR)，(3)膜分離生物反應器(BSMBR，)?？s寫MBR)。⑴膜曝氣生物反應器無泡曝氣膜生物反應器最早由ETP公司于1988年報道。它使用可滲透的致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合物膜)、板或中空纖維組件，可以實現(xiàn)對生物反應器的無氣泡曝氣，同時保持氣體的分壓低于BBB(ubblepoin)T。因為氣體包含在MEM中。膜系，接觸時間延長，氧傳遞效率大大提高。同時，氣液兩相膜的分離有利于更好地控制曝氣過程，有效地分離曝氣和混合功能。由于供氧面積是確定的，所以在傳統(tǒng)的曝氣系統(tǒng)中，氣泡的大小及其停留時間對工藝沒有影響。萃取膜生物反應器MBR的萃取與膜萃取和生物降解相結合，用于從有毒工業(yè)廢水中提取有毒、難溶的優(yōu)先污染物，然后與特定的細菌分離生化降解。結果表明，廢水中的離子強度和pH值對細菌的專一性沒有影響，并對生物反應器的功能進行了優(yōu)化。目前，膜曝氣生物反應器和萃取膜生物反應器仍處于實驗室階段，尚無實際工程應用。高濃度有機廢水主要處理技術綜述。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，截留的污泥返回生物反應器，經(jīng)水排出。根據(jù)膜組件與生物反應器的相對位置，膜分離生物反應器可分為三類：集成膜生物反應器、分膜生物反應器和復合膜生物反應器。在分離的mbr中，生物反應器的混合物被泵入膜組件。在壓力作用下，膜過濾器成為處理水的系統(tǒng)?；钚晕勰?、大分子物質(zhì)等被膜截留后返回生物反應器。..所述分離的mbr由所述材料和所述液體的循環(huán)交錯流動操作。其特點是：操作穩(wěn)定可靠，操作管理方便，易于清洗、更換和添加膜。然而，為了減少污染物在膜表面的沉積，圓泵提供的進料液體的流速非常高，耗電量也較高。根據(jù)生物處理的工藝要求，一體化MBR可分為兩種類型：一種是有兩個生物反應器，一個是硝化反應器，另一個是反硝化反應器。膜組件被浸入硝化反應器中，待過濾的混合物由兩個罐之間的泵更新。第二個組合是最簡單的。膜組件直接放置在生物反應器中，過濾后的液體通過真空泵或其他類型的泵抽吸而得。為了減少膜表面污染，延長運行周期，一般泵采用間歇式抽吸方式。高濃度有機廢水主要處理技術綜述。厭氧生物處理法早在一百多年前，人們就開始用厭氧運動來處理生活污水污泥。1860年，法國工程師莫拉斯首次使用厭氧運動來處理沉淀池中的固定物質(zhì)。后來，德國的卡爾因霍夫(Karllmhoff)將其發(fā)展成一個腐敗池和一個雙層沉淀池(也稱為Imhoff池)，目前仍在使用中。1910年至1950年間，進一步開發(fā)了高效，可燃和攪拌的污泥消化池，如厭氧接觸過程，被稱為第一代厭氧反應器。由于第一代厭氧反應器不能將污泥停留時間與水力停留時間分開，因此污泥介質(zhì)溫度蒸煮器的HRT長達20至30天，這大大增加了蒸煮器的體積和占地面積。建設成本。為了提高厭氧反應系統(tǒng)的處理效率，已經(jīng)成功研發(fā)了第二代厭氧反應器，如厭氧過濾器(AF)，上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)。它們的共同特點是可以分離固體停留時間和水力停留時間，這使得固體在反應器中的停留時間可以持續(xù)數(shù)百天，并且水力停留時間可以從過去幾天縮短到幾天，甚至幾個小時。在這些已開發(fā)的高效厭氧處理系統(tǒng)中，UASB已廣泛用于實際生產(chǎn)中。AF最初是由斯坦福大學的兩位學者開發(fā)的。該裝置由礫石、卵石、塑料或纖維填充。厭氧微生物附著在填料的巨大表面，可以保持較高的生物量和較低的SRT。一般采用上流方式，在中溫條件下也可采用下流方式。高濃度有機廢水主要處理技術綜述。UASB是一種上流式厭氧污泥床，由荷蘭農(nóng)業(yè)大學的幾位教授在AF的基礎上開發(fā)而成。其特點是在反應器上部安裝了氣、固、液三相分離器?；旌蠚庵械奈勰嗫梢宰詣臃祷胤磻獏^(qū)，保持較大的生物量和較長的SRT，整個反應器由反應區(qū)和沉淀區(qū)兩部分組成。UASB具有較高的容積負荷率和污泥負荷率。工作原理：廢水中的有機污染物在厭氧條件下被微生物降解。沼氣轉化為甲烷、二氧化碳等，含有60%以上的甲烷，可作為鍋爐燃燒、發(fā)電等再利用的能源。這樣，兩種有機污染物都被去除，能源被循環(huán)利用。升流式厭氧污泥床反應器的主體是一個裝有顆粒厭氧污泥的容器，反應器上部設有一個特殊的氣、液、固分離系統(tǒng)(即三相分離器)。它能保持反應器中厭氧微生物的高活性和良好的沉淀性能，且反應器的效率高于普通厭氧裝置，同時節(jié)省了投資和占地面積。其關鍵技術是三相分離器、配水系統(tǒng)和工藝條件，特別是顆粒污泥形成的工藝條件，是UASB裝置高效運行的關鍵。高濃度有機廢水主要處理技術綜述。UASB的容積負荷可達到10kg/m3.d~50kg/m3.d(好氧最大值為5kg/m3.d~10kg/m3.d)，HRT可縮短至10h~12h，這與污泥床中滯留的大量厭氧顆粒污泥是分不開的。厭氧顆粒污泥多呈卵狀，直徑為0.15~5mm,具有良好的沉淀和生物活性。UASB反應器中顆粒污泥的形成通常需要幾個月的時間，但在反應器中加入惰性載體、顆?；钚蕴亢图状伎梢钥s短顆粒污泥的形成時間。三相分離器的分離效果也是UASB成功的關鍵。同時，水解(酸化)工藝在厭氧工藝中得到了發(fā)展。水解酸化的目的是將廢水中的不溶性物質(zhì)轉化為可溶性物質(zhì)，并將微生物轉化為可生物降解物質(zhì)。研究證實，厭氧消化過程中的水解酸化段不僅能降低酸堿度，而且能提高廢水的生化性能。利用這一特點，設計開發(fā)了各種類型的水解酸化反應器。在生活廢水處理、印染廢水處理、食品廢水處理、化學廢水處理等方面發(fā)揮了重要作用，取得了滿意的效果。第二代厭氧處理工藝雖然在應用上取得了很大的成功，但在進一步擴大其應用范圍的同時也遇到了許多問題，迫使人們在此基礎上繼續(xù)進行研究和開發(fā)。這樣，第三代厭氧反應器和新型厭氧反應器相繼發(fā)展起來。主要包括膨脹顆粒污泥床(EGSB)、厭氧內(nèi)循環(huán)反應器(IC)、厭氧折流板反應器(ABR)等。A-B工藝A-B工藝是吸附和生物降解技術.20世紀70年代，亞洲深度工業(yè)大學的Boeke教授提出了吸附和生物降解的過程。A段和B段由A節(jié)和B節(jié)組成，兩段串聯(lián)連接，不設一次沉淀池，污水預處理后直接進入A段曝氣池，A段曝氣池排出的混合液在中間沉淀池內(nèi)進行泥水分離，將A段曝氣池、中間沉淀池、回流池和排泥池組成A段處理系統(tǒng)。中間沉淀池的出水進入B段曝氣池繼續(xù)處理，B段曝氣池的混合液排入二沉池進行污泥水分離，B段曝氣池、二次沉淀池、回流池和排泥池組成B段處理系統(tǒng)。流程如高濃度有機廢水主要處理技術綜述。A-B法A段為高負荷生物吸附段（通常BOD5負荷>2.0kgBOD5/kgMLSS）。D）。通過活性污泥的吸附和絮凝作用，將廢水中的有機物吸附在活性污泥上進行降解。A段產(chǎn)生的大量污泥在中間沉淀池中與污泥水分離30-60分鐘。A區(qū)微生物以細菌（大腸桿菌群）為主，產(chǎn)生時間短（約20分鐘），繁殖快。通過控制溶解氧的含量，A段可以在好氧或兼氧模式下運行。耗氧負荷高，污泥產(chǎn)量高，沉淀性能好。A區(qū)處理后的污水可生物降解性有所提高。B段在低負荷（負BOD5<0.1-0.3kgBOD5/kgmlss）下運行。d）停留時間2-4二“h，b=”>A-B工藝的特點有：（1） a-b過程具有高效去除有機物的能力。對bod5的去除率可達95<lunk;GT;，對codcr的去除率可高達90<lunk;GT;。（2） A/B工藝具有較強的出水穩(wěn)定性。A段對進水有機物負荷、有毒物質(zhì)負荷和極端pH值有較好的影響。緩沖能力強，使大部分沖擊被A段攔截，為B段提供了良好的微生物生存環(huán)境，保證了出水總量。質(zhì)的穩(wěn)定性。當A部分用兼性氧操作時，可以改善污水的生物降解性，因此A-B工藝對難以生物降解的物質(zhì)的處理具有相對的效果。高的去除率。A-B工藝的污泥具有良好的沉降性能，易于克服污泥膨脹。B段污泥負荷較低，污泥齡較長，有利于提高硝化細菌在活性污泥中的比例，為B段NH_3-N的去除創(chuàng)造了較好的條件。A段在高負荷運行時，污泥產(chǎn)量大，剩余污泥量比傳統(tǒng)活性污泥法增加10%~15%。SBR法SBR反應器，即序批式活性污泥生物反應器，是一種比連續(xù)流活性污泥法更早出現(xiàn)的早期充放電反應器的改進，但由于當時運行和管理條件的限制，被連續(xù)流系統(tǒng)所取代。隨著自動控制水平的提高，SBR法引起了人們的關注，并對其進行了更深入的研究和改進。自1995年中國第一座SBR處理裝置在上海五松肉廠投產(chǎn)以來，SBR工藝在國內(nèi)外已廣泛應用于屠宰、苯酚、啤酒、化學試劑和魚類加工等領域。SBR工藝曝氣池完全混合在流態(tài)中，但在有機物降解過程中是時間的推動流動，有機物隨著時間的推移而降解。該工藝由五個基本過程組成：進水、反應、沉淀、出水和閑置，形成了從污水流入到閑置結束的循環(huán)。在每一個循環(huán)中，上述過程都是在一個有曝氣或攪拌的反應器中依次進行的。好氧生物法通常用于處理低濃度有機廢水。然而，近年來，已經(jīng)開發(fā)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動。污泥法等在一定條件下，如場地面積小，可考慮深井