工业废水处理技术进展

2021-01-08刘艳红杨舒程杨炳祺

河南化工 2021年10期

刘艳红，杨舒程，杨炳祺，刘伟

(1.焦作市生态环境局孟州分局，河南孟州 454750；2.河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052；3.正航水利集团有限公司，河南郑州 450000)

化学需氧量是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量而得出的一个指标。作为水处理的重要指标之一，化学需氧量一定程度上反应了水体的污染程度。水体中的有机污染物组成复杂，不同方法测出的测定值也不同，降低水体中的COD也就降低了水体的污染程度，本文综述了近几年降低水体中COD的研究情况。

1 物理法去除COD

吸附法是利用吸附剂比表面积大的特点，将废水中的COD吸附去除的方法。该方法的优点是简单经济，能够用简单的方法去除COD，易于操作，价格便宜。活性炭是常用的一种吸附剂，因其孔隙结构发达，具有巨大的比表面积，一般可高达1 000～3 000 m2/g。活性炭对溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有很强的吸附能力[1]。活性炭主要有粉末、颗粒状两种。比表面积大，多孔、孔隙结构发达是活性炭吸附性能好的原因。粉末性活性炭能有效地提高膜通量，防止膜污染。除了粉末活性炭还有颗粒活性炭、纤维活性炭等不同形状的活性炭，每种活性炭具有不同的优缺点，不同的活性炭对不同水质有不同效果，要根据实际情况选择合适的活性炭进行处理。

魏俊起等[2]研究了粉末活性炭在水中不同停留时间所去除COD的效果。实验表明随着时间增加，COD去除效果有所增加，考虑各种成本，最终确定停留30 min即可。

雷太平等[3]通过实验分别投加1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 g活性炭,放入150 mL水样中，投加量为3.5 g时COD去除率并无明显提升，得出最佳投加量为20 g/L；调节pH值为3～10时，吸附COD有变化，因此尽可能保持中性、酸性环境为宜。

2 化学法去除COD

化学法去除COD主要有化学氧化法、光化学法、电化学法等。

2.1 化学氧化法

化学氧化法是目前使用较多的污水处理方法之一，化学氧化法利用氧化剂能氧化有机物和还原性物质，从而达到降低COD的效果。常用的化学氧化法有Fenton法、臭氧法等。

芬顿氧化法是一种有效的高级氧化法，其原理是芬顿试剂在亚铁离子催化下，将有机物氧化为水和二氧化碳，降低有机物含量，降低COD。赵永祥等[4]采用芬顿氧化法去除COD，研究各种条件的影响对去除效果的影响，确定出最佳操作条件为常温下投加2次试剂，并保持pH值在3～4。李佳利等[5]通过单因素实验得出UV-Fenton体系对葡萄酒废水的去除率高于Fenton试剂，并且在反应时间为30 min时COD去除效果最好。张博雯等[6]通过实验确定Fenton试剂处理焦化废水的最佳反应条件：pH值为3、固态七水合硫酸亚铁、七水合硫酸亚铁投加量7 g/L时，COD去除效果最好。

由前人的实验研究可以看出，Fenton法具有无二次污染等优点，但是对不同的废水，最佳处理条件不同。所以在应用中，要针对具体的废水类型，进行分析后，运用最适合的方法进行处理。

臭氧法是利用臭氧强氧化能力，处理水中的有机物，O3分子在催化作用下产生羟基自由基，形成链式反应，通过羟基自由基实现氧化作用，可将水中的高分子有机物转化为低分子，具有反应迅速、便于操作、无二次污染等优点。张超等[7]通过单因素正交实验确定了臭氧氧化法处理固定床蒸氨脱酚废水的最佳工艺参数。臭氧浓度选择为150～250mg/L，臭氧通气量选择1.5～2.5 m3/h。催化剂投加量越大，处理效果与成本就越高，确定催化剂投加量为20～30 kg/t。使用1 t/h臭氧氧化装置连续运行80 h，可使COD去除率稳定在43.5%左右。宋丽华[8]利用臭氧氧化法处理感光废水，通过实验得出反应时间增长，反应温度升高，原液稀释倍数增加，臭氧通入量增加，COD去除率升高。COD去除率分别达到61.6%、72.6%。黄攀等[9]利用臭氧氧化法处理萃余废水，通过单因素实验确定实验影响因素，最终得出在臭氧量为2.88 g/L，反应时间60 min，pH值为11时，废水COD去除率较高。

2.2 电化学法

电化学氧化法是通过电解产生氧化还原反应，使污染物分解，氧化过程受电极材料影响。曹雯雯[10]使用DSA电极作阳极，不锈钢电极做阴极对校园废水进行电化学氧化处理实验，实验结果表明，在电流密度600 A/m2，pH值为7时COD去除率可达到92%，出水COD值为49 mg/L，达到排放标准。沈选举等[11]使用Ti/PbO2电极作为阳极，钛片作为阴极，二者面积均为10 cm×10 cm，间距4 cm，使用电化学氧化法对阿莫西林废水进行处理。实验结果表明，在电流密度300 A/m2，电解质浓度0.10mol/L，初始浓度100 mg/L，电解120 min时，COD去除率达到67.85%。刘珊等[12]用SnO2/Ti作阳极，不锈钢作阴极，对垃圾渗滤液进行电化学氧化预处理，采用正交实验法确定出最佳条件，在电流密度为750 A/m2，电极间距为5 mm时，COD去除率达到68.94%。

电絮凝一般使用铝铁等金属作为阳极，通过牺牲阳极，阴极产生氢气，以达到絮凝与气浮的效果，从而去除水中的污染物。

毕强等[13]分别采用铝板、不锈钢板作牺牲阳极，对兰炭废水进行电絮凝处理，实验结果表明，铝比不锈钢效果好，电流密度500 A/m2时，处理效果最好，电解质增加也会提高COD处理效果，Na2SO4浓度为3 g/L时，在4 h后，COD去除率最高，达到75%。姚悦等[14]通过电絮凝法处理制革废水，以钛铝双阳极，石墨阴极为电极材料，在pH值为6，电流密度800 A/m2，反应电压2 V时，处理30 min，COD去除效果最好，去除率可达83.4%。

3 生物法去除COD

3.1 活性污泥法

活性污泥法是生物法处理污水的一种重要方法，利用微生物细菌来处理水中的污染物，通过吸附絮凝沉降以达到降低水中污染的目的，主要包含生物吸附和降解两个过程[15]。

徐克等[16]采用间歇式活性污泥法对微污染水进行处理，污泥体积与水体积比控制在1∶2，实验间歇式运行，最终COD去除率可达90%左右。段希磊等[17]利用活性污泥来处理桉木APMP制浆废水，通过污泥驯化后进行处理，最终COD去除率达到66.75%。罗立等[18]通过实验确定了氯离子钙离子浓度对活性污泥处理效果的影响。实验结果表明，氯离子<21 000 mg/L，钙离子<11 800 mg/L时，COD去除率可达到70%以上。李晓莉等[19]对聚甲醛生产过程中产生的废水进行活性污泥处理，通过对比不同pH值下活性污泥的处理效果，最终实验结果表明，在pH值为5～7时，COD去除效果最好，可达90%以上。