难降解有机污水处理的研究现状

2020-01-14张诗萌付尧沈阳工学院辽宁抚顺113122

化工管理 2020年22期

关键词：处理厂废水有机

张诗萌付尧(沈阳工学院，辽宁抚顺 113122)

0 引言

目前，中国印刷、制药、化工等难降解有机污水的排放量都很大，2007年，年排放量超过100t。占总体的30%以上，并以2.2%的速度在增加。

近年来，处理技术一般采用物理法、化学法和生物法[1]。

1 国内外研究现状

1.1 国内研究现状

1.1.1 行业现状

1984年，中国第一座大型城市污水处理厂——纪庄子污水处理厂开始运营，中国污水处理全面启动。随着中国对经济开发和环境保护问题的重视，城市污水处理厂的数量、污水处理技术和效率不断提高[2]。另外，污水处理厂的投资和运行总体呈上升趋势，特别是小型污水处理厂(5万m3/d以下)的投资和运行增长最快。

目前大部分城市的污水处理厂使用的处理工艺包括活性污泥法、氧化沟处理法和SBR法，运行稳定，操作方便，处理费用较低。个别污水处理厂根据实际条件选择物理或物理化学方法处理污水。但是，城市污水处理厂在运营过程中存在污水处理的运营体系不合理、资金不足等问题。

1.1.2 废水现状

中国的难降解有机污水一般来源于印染、石化和焦化废水。

(1)印染废水。纺织印染从古到今一直是我国的优势领域，其工业总产值占全国很大比重，是我国的支柱产业之一。其所带来的水污染问题也同样名列各行业前列。据国家环保局统计，印刷和染色废水总排放量居世界第5位，而其污染物排放量(以COD计)刚刚上升为第二名。由印染过程可知，污染物主要有两个来源：一是来源于纺织所用的各种纤维原料及其本身的夹带物，有棉花、羊毛、蚕丝和麻天然纤维，另外还有人造纤维和合成纤维；二是来源于各个生产工序中所用的浆料(如典型难降解PVA浆料)、染料和化学助剂(如柔软剂、均染剂)等。而目前随着染整技术的提高，新型助剂的普遍使用，增加了现代纺织废水的处理难度。

(2)石化废水。石化废水难降解污染物主要来源于石油的冶炼工业和以石油为原料生产乙烯、丙烯等化工合成行业。其COD一般在2500～15000mg/L，BOD5约在1000～3000mg/L之间。合成橡胶及合成塑料等化工原料的生产工艺复杂且繁琐，容易产生副产物，参杂其他物质，因此该工业废水中会含有原料、产品及副产品。因为石油化学工业的主要原料是石油，天然气和煤炭，所以其废水中普遍含油、氨氮、重金属、大分子有机物、环型难降解有机物以及其他成分，都具有很大毒性，如果没有处理就排放出去，将会污染环境。

石化工业厂废水主要来源多样，由于各种类型废水不同程度的混合，最终导致其污水水量大、成分驳杂、水质水量波动大等特点。

(3)焦化废水。焦化废水即炼铁、液化气在高温干馏、清洁和副产物收购这些过程中，造成带有挥发酚、苯系物和O、S、N等杂环化合物的化工污水，是没有办法解决的一类化工生产的有机污水。在其中含氮化合物为焦化废水处理中总数比较多而且成分非常复杂的有机化合物；质谱仪器定下的喹啉和一些烷基替代物，被疑似致癌物；酞酸醋类是污水中另一种致癌物，在其中的酞酸二甲酯、酞酸二异辛酯为英国环境保护局首先选择检验的污染物质。总得来说，焦化废水需要处理的水体水流量转变大、有机化合物尤其是难降解有机化合物所占的比例高以及NH3—N浓度值高等特点。在其中有很多会引发癌症和导致胎儿畸形的生物活性化学物质出水量指标值常常没有达到环保标准的范围内，因此，寻找高效率而且成本低的解决方式十分重要。

1.1.3 处理方法

目前，中国在处理难降解有机污水时，主要采用生物处理技术和物理化学处理技术这两种方法。

(1)生物处理技术。为代表的生物强化技术包含下列这些：添加能够合理溶解的微生物菌种和营养元素相近的化学物质；合理配置不一样的工艺处理，如增加水停滞时长与污泥年龄等。一般包括：厌氧——好氧工艺、化学预氧化——好氧加工工艺等。

生物处理技术是科学家近几年主要研究的技术方法，然而因为各种因素，如生化池的维护以及其他难题，对于实用化这条路还要走很久。

(2)物理化学处理技术。物理化学法解决难降解有机化学污水包含：吸咐法、混凝法、萃取法、膜处理以及化学氧化还原反应法等。在其中的吸咐、混凝、萃取以及膜处理技术是运用相分离污染物质的处理技术，成本高，并且废料排到自然环境里很有可能造成第二次污染。特别是化学氧化法，它在给有害有机化合物改变性质时候，还能将污水化学需氧量的值做一定的下降。在以上的技术方法里，化学氧化方法为应用次数最多、最有前途的一种技术方法。主要的氧化剂有O3和H2O2。

1.2 国外研究现状

1.2.1 行业现状

目前，美国是全球拥有最多污水处理厂的国家，平均每5000人1座，78%是二级生物处理厂；英国约有8000家污水处理厂，平均每7000人1座，基本都为二级生物处理厂；日本约有630家污水处理厂，平均每200000人1座，二级和高级处理厂占98.6%；瑞典是污水处理厂最普及的国家，平均每5000人1座，90%以上是二级生物处理厂。由此可见，大力兴建污水处理厂能够有效的改善污水现状。日本没达标的水域，已经由0.6%缩小到0.05%；欧洲的有机废水也被控制了，生物复生，之前在泰吾士河灭绝100多年的鱼类又被发现了，共有110多种。

1.2.2 废水现状

目前，对于各种难降解有机废水，世界各国的科学研究集中化于石油化工污水、造纸污水、制药业污水、印染污水等的解决。共有特点是污染物质浓度值高，可生化能力差、副作用大，并可能会有造成癌变、导致胎儿畸形、引起基因突变等的隐患。从环境污染化学物质的类型来看，这种污水里关键难以降解的污染物质包括苯的同系物、芳香烃、酚类、总氰等化学物质。它们之所以难降解主要因为这种污水的可生化性比较差(BOD5/COD<0.4)。因此，通常把BOD5/COD<0.4的有机污水称作难降解有机污水。目前，这种类型废水的处理的关键是从加强污水的可生化性、减少处理处置成本、改善现有的处理方法和研究开发新技术等方面着手。

1.2.3 处理方法

A2/O工艺，即厌氧—缺氧—好氧的组合工艺，这种工艺是通过3个生物处理设备所构成的。生物池根据曝气设备、助推器和回流渠道的布局划分为厌氧段、缺氧段、好氧段。

COD、SS、N、P在这个过程中被去除。在A2/O生物脱N除P系统的活性污泥中，菌群包括硝化细菌、反硝化细菌和聚磷细菌。当好氧阶段时，硝化细菌通过生物硝化作用把NH3-N转化为硝酸盐。当缺氧阶段时，反硝化细菌通过生物反硝化把硝酸盐以N2的形式排放到空气中，从而达到脱N。当厌氧阶段时，聚磷菌释放P，吸收低级脂肪酸和其他容易降解的有机物。当好氧阶段时，P被聚磷菌过量吸收，通过剩余污泥的排放，将P去除。

2 几种典型工艺介绍

2.1 A2/O工艺

A2/O，生物池根据曝气设备、助推器和回流渠道的布置分成厌氧、缺氧和好氧三个阶段。

COD、N、P在这个过程中被去除。好氧阶段时，硝化细菌通过生物硝化作用把NH3—N转化为硝酸盐。缺氧阶段时，反硝化细菌通过生物反硝化把硝酸盐以N2的形式排放到空气中来脱N。厌氧阶段时，聚磷菌释放P，吸收低级脂肪酸和其他容易降解的有机物。当好氧阶段时，P被聚磷菌过量吸收，通过剩余污泥的排放，将P去除。

2.2 氧化沟工艺

氧化沟由沟体、进水设备、出水设备、曝气设备等设备构成，它的俯视图一般是环状、矩形或其他形。由于它的水力停留时间比较长、有机负荷较低等因素。因此，与活性污泥法相比，能够省去调节池、一级沉淀池、污泥消化池，有些也可能省去二次沉淀池。

2.3 SBR工艺

SBR(序批式活性污泥法)，一种通过间歇曝气原理运作的活性污泥废水处理方法，在中国被广泛运用。当运作时，能够有序与间歇操作是它的主要特点，这个方法的核心是SBR反应池，尤其适合间歇性排污和流量变化大的情况，SBR反应池能够将初沉池、生物降解池、二沉池的作用汇聚在在一个反应池里，没有淤泥回流装置。只需这一个池便可以进行脱N除P，通过电动阀、液位计、自动计时器等自动控制仪表，会让这个工艺过程全程自动化，全部通过中心控制室控制，并且运作井然有序。当增加池深度的时候，对于同样的BOD-SS负荷中别的方法来说，占地面积小、耐冲击负荷，对高浓度有机废水的处理能力强。