关于高浓度有机废水处理技术的研究进展
2014-09-17屠伟明
屠伟明
摘 要：从多种处理角度对高浓度有机废水的处理技术展开研究论述工作，分别对不同工艺的具体应用情况、优势、缺点和研究现状进行论述，探讨高浓度有机废水处理技术的现状和发展趋势，并提出适应今后高浓度有机废水处理的新工艺。
关键词：高浓度有机废水；处理技术；微生物；发酵工程
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0153-02
伴随工业的发展，含有高浓度难生化降解有机污染物和含氮污染物有机废水的排放量在快速的增加。尽管目前高浓度工业有机废水并不是导致水体严重污染等环境问题的主要源头，但由于高浓度有机废水本身的污染物含量极高，处理工艺较为复杂，建设投资和运行成本相对较高，且不便运行管理，因此如果不能合理处理，其污染程度要比普通废水更为严重，同样会造成无法挽回的水体污染。目前，国内外环保研究领域已经将高浓度有机废水处理技术列为研究重点，越来越多的人开始关注高浓度工业有机废水的处理技术和方法。下面将重点介绍四种较为成熟的高浓度废水处理技术，并对相关处理技术的未来趋势作出展望。
1 4种高浓度有机废水处理技术
1.1 物理处理技术
高浓度有机废水物理处理技术指的是应用物理作用对废水的成分做出改变，例如沉降、过滤、气浮等方法，是废水处理流程中发展较为成熟的处理技术。其中，膜过滤技术具有高效、低能耗的特点，对于处理高浓度有机废水具有良好的处理效果，且操作起来较为简单。与传统的水处理方法相比，这种液体分离技术还具有其他特点，例如节能性、设备简单、操作便捷等。它还可以用来实现废水的循环利用，或高浓度废水中金属和有机物的回收利用。膜过滤的很多优点使得该项技术在低浓度废水处理领域和高浓度有机废水处理领域得到了广泛的应用，发展前景广阔。
1.2 生物处理技术
高浓度有机废水生物处理技术指的是利用微生物等细菌的代谢作用，对废水中可溶性的有机物和一部分不可溶性的有机物进行氧化、分解和吸附，并转化成不具危害的稳定物质，从而净化水质。现代化的生物技术处理方法较多，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解和厌氧硝化降解，这几种应用较为普遍。反应器是用来降解微生物的设备，不同的方法需要使用不同的反应器。具体有两种降解方法，即好氧活性污泥法和好氧生物膜法。
好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术是根据微生物的营养方式划分的。好氧活性污泥法和好氧生物膜法都是好氧生物处理技术的具体方法，厌氧生物处理技术历经三代。排除上述两种较为传统的处理工艺，还有很多其他的高浓度有机废水生物处理技术，例如酶生物处理技术和发酵工程。好氧活性污泥法可以降低有机物的毒性，通过培养、改性、调节和变异手段培养能分解难生物降解有机物的微生物。好氧活性污泥法较为传统，技术也较成熟，实施起来简单、便捷，这种方法已经被广泛地应用于老式的污水处理厂和具有高浓度废水排放需求的工厂；而发酵工程法则是通过微生物在无氧或有氧条件下所进行的生命活动，制备微生物菌体或微生物菌体的代谢产物，发酵工程法主要用于去除高浓度工业废水中所富含的氮磷营养物质，所使用的技术有同时硝化和反硝化技术。然而，将生物处理技术用于处理高浓度有机废水还存在一些弊端和限制，这种方法有着特定的使用条件——当有机物浓度是中低水平条件时，才可以使用此种方法，而针对浓度很高的焦化废水，富含油、氨和酚等有机物的废水则需要首先对其进行稀释处理和前处理。
1.3 化学处理技术
高浓度有机废水化学处理技术指的是应用化学原理和化学作用把废水中的污染物成分转化成无害的物质，从而净化废水。化学处理技术的单元过程有中和、沉淀、氧化和还原等。其中，催化和氧化技术是常见的技术，化学氧化法是指利用臭氧、氯和氧化合物等氧化剂去除废水中的有机污染物。例如，电化学法和催化氧化法等都是化学处理技术，而湿式催化氧化法在20世纪90年代就已经达到了工业水平。湿式催化氧化法，英文简称WACO，是以加入催化剂的方法来降低反应能力，使得反应可以在比较温和的环境下和短时间内完成的一种方法。它可以用于治理染料、农药和化石工业中产生的含有高浓度COD或高浓度难生物降解化合物的有机废水，是用于处理高浓度降解废水最为有效的方法之一。
1.4 物化处理技术
物化处理技术，即物理化学处理技术，目的是要通过相转移的变化在废水污染物处理过程中所达到的，包括萃取、吸附、膜技术和离子交换等单元操作。下面以萃取单元操作中的“酸化-萃取法”为例，简单介绍高浓度有机废水物化处理技术中的物化处理技术。该方法是将水样和与水不相溶的有机溶剂进行混合振荡，各异的物质在不一的溶剂中有着不同的分配系数，部分组分进入到有机相中，其余则保留在水相之中，之后做静置分离，达到分离和富集。极性化合物容易溶解到极性溶剂中，而非极性化合物则容易溶解到非极性溶剂中，我们把这一规律称为“相似相溶原则”。酸化-萃取法是借用浓硫酸酸化废水，使有机酸纳有所变化并转化成有机酸，之后用萃取剂萃取废水中的有机物，并对萃取相进行回收，然后再排入污水系统中。
四类处理技术方法的优缺点汇总如表1所示。
2 高浓度有机废水处理技术的发展前景
随着仿生技术的不断发展，未来生物膜技术会得到更广泛的应用，因此在处理高浓度废水领域，膜技术的发展必然会促进污水处理工艺的发展。受浓度的限制，传统的生物处理技术在高浓度有机废水的处理领域不具备理想的效果，针对这一点，高浓度的有机废水需要首先经过微生物处理，因而合适的微生物将是今后生物处理技术领域研究的方向。而WACO是迄今为止最为有效的高浓度有机废水的处理方法，但目前只有少数发达国家拥有该项技术。20世纪90年代后期，我国开始研究湿式催化氧化法，然而只有少数高校和研究机构能够达到湿式催化氧化法工业的应用水平，所以，我国将会把WCAO作为高浓度有机废水处理技术领域的主要研究对象。利用萃取法治理高浓度有机废水需要研究合适的萃取剂和配置比例，这是萃取法技术发展的必要条件。
3 结束语
经济的发展和社会的进步使高浓度有机废水污染物的种类和排放量不断增多，无论使用哪一种处理技术都存在一定的不足之处，因此使用单一的污水处理技术无法解决高要求的污水处理问题，而混合式处理工艺的研究和新工艺的研发将会是今后污水处理技术重点研究的对象。我国在高浓度有机废水处理技术方面的研发尚处于落后的状态，需要投入更多的科研力量去开发和研究此项技术，以满足我国经济发展和社会进步的需求。
参考文献
[1]肖利平，李胜群，周建勇，等.微电解—厌氧水解酸化—SBR串联工艺处理制药废水试验研究[J].工业水处理，2000（11）.
[2]刘红，周志辉，吴克明.Fenton试剂催化氧化——混凝法处理焦化废水的实验研究[J].环境科学与技术，2004（02）.
[3]陆正禹，刘志杰，胡纪萃，等.UASB反应器常温下处理啤酒废水的生产性启动研究[J].中国给水排水，1995（03）.
[4]吴海，张朝红，张志琼，等.印染废水处理技术[G]//中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（下卷）， 2006.
[5]李建政，任南琪，刘艳玲，等.中药废水高效生物处理技术的研究[G]//2001全国工业用水与废水处理技术交流会论文集暨水处理技术汇编，2001.
[6]刘秀华，李捍东，李霁.城市生活垃圾处理技术发展新趋势[G]//中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集，2011.
〔编辑：王霞〕
Abstract： The present situation from the perspective of a variety of processing high concentration organic wastewater treatment technologies discussed a study of work were different processes for specific applications， advantages and disadvantages are discussed and research status， explore high concentration organic wastewater treatment technologies and trends and proposed to adapt to new technology in the future of high concentration organic wastewater treatment.
Key words： high concentration organic wastewater； treatment technology； microorganisms； fermentation engineering
3 结束语
经济的发展和社会的进步使高浓度有机废水污染物的种类和排放量不断增多，无论使用哪一种处理技术都存在一定的不足之处，因此使用单一的污水处理技术无法解决高要求的污水处理问题，而混合式处理工艺的研究和新工艺的研发将会是今后污水处理技术重点研究的对象。我国在高浓度有机废水处理技术方面的研发尚处于落后的状态，需要投入更多的科研力量去开发和研究此项技术，以满足我国经济发展和社会进步的需求。
参考文献
[1]肖利平，李胜群，周建勇，等.微电解—厌氧水解酸化—SBR串联工艺处理制药废水试验研究[J].工业水处理，2000（11）.
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[6]刘秀华，李捍东，李霁.城市生活垃圾处理技术发展新趋势[G]//中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集，2011.
〔编辑：王霞〕
Abstract： The present situation from the perspective of a variety of processing high concentration organic wastewater treatment technologies discussed a study of work were different processes for specific applications， advantages and disadvantages are discussed and research status， explore high concentration organic wastewater treatment technologies and trends and proposed to adapt to new technology in the future of high concentration organic wastewater treatment.
Key words： high concentration organic wastewater； treatment technology； microorganisms； fermentation engineering
3 结束语
经济的发展和社会的进步使高浓度有机废水污染物的种类和排放量不断增多，无论使用哪一种处理技术都存在一定的不足之处，因此使用单一的污水处理技术无法解决高要求的污水处理问题，而混合式处理工艺的研究和新工艺的研发将会是今后污水处理技术重点研究的对象。我国在高浓度有机废水处理技术方面的研发尚处于落后的状态，需要投入更多的科研力量去开发和研究此项技术，以满足我国经济发展和社会进步的需求。
参考文献
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[6]刘秀华，李捍东，李霁.城市生活垃圾处理技术发展新趋势[G]//中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会第二届学术研讨会暨中国环境科学学会环境标准与基准专业委员会2011年学术研讨会会议论文集，2011.
〔编辑：王霞〕
Abstract： The present situation from the perspective of a variety of processing high concentration organic wastewater treatment technologies discussed a study of work were different processes for specific applications， advantages and disadvantages are discussed and research status， explore high concentration organic wastewater treatment technologies and trends and proposed to adapt to new technology in the future of high concentration organic wastewater treatment.
Key words： high concentration organic wastewater； treatment technology； microorganisms； fermentation engineering
