難生物降解有機(jī)廢水生化前預(yù)處理技術(shù)

　伴隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，制藥、造紙、化工、焦化、制革、印染及紡織等工業(yè)取得了較大的進(jìn)步，所產(chǎn)生的工業(yè)廢水的量也隨之逐漸加大，這些工業(yè)廢水大多數(shù)均含有有毒有害的物質(zhì)，其BOD5/CODCr低于0.3，類(lèi)屬難生物降解的有機(jī)工業(yè)廢水，處理的難度系數(shù)相對(duì)較大、成本也相對(duì)較高，很難與國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)相符。怎樣較為高效經(jīng)濟(jì)地處理這些難生物降解有機(jī)廢水，不僅是目前該些工業(yè)是否能夠健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵所在，而且還是會(huì)對(duì)水體環(huán)境的質(zhì)量產(chǎn)生影響的關(guān)鍵要素。難生物降解的有機(jī)工業(yè)廢水的處理辦法的種類(lèi)非常多，但是最終都需要通過(guò)生物處理。然而因?yàn)槠淇缮韵鄬?duì)較低，正式展開(kāi)生物處理之前應(yīng)當(dāng)先展開(kāi)預(yù)處理，進(jìn)而使其可生化性可以取得提升。使難降解的有機(jī)工業(yè)廢水的可生化性得以提高的預(yù)處理辦法有很多，總的來(lái)說(shuō)，能分為物理化學(xué)預(yù)處理、化學(xué)預(yù)處理、生物預(yù)處理這三類(lèi)。

　　1、物理化學(xué)預(yù)處理技術(shù)

　　吸附法作為經(jīng)常使用的物理化學(xué)預(yù)處理技術(shù)，是應(yīng)用化學(xué)吸附、物理吸附或者交換吸附等的辦法，把難降解污染物從工業(yè)廢水當(dāng)中吸附至吸附劑上，從工業(yè)廢水當(dāng)中去除，進(jìn)而使BOD5/CODCr發(fā)生了加大，使工業(yè)廢水的可生化性獲得提升。經(jīng)常使用的吸附劑包括煤灰、硅藻土、活性炭纖維、樹(shù)脂以及活性炭等。

　　這種處理辦法的優(yōu)勢(shì)在于占地面積相對(duì)較小、處理效果相對(duì)較好、設(shè)備投資也相對(duì)少，針對(duì)濃度相對(duì)較低的難降解工業(yè)廢水的預(yù)處理早已在工程方面取得了運(yùn)用。深圳某制藥工廠在工業(yè)廢水的處理工程的設(shè)計(jì)方面，選用了煤灰吸附的預(yù)處理工藝。據(jù)有關(guān)結(jié)果顯示，煤灰吸附預(yù)處理技術(shù)對(duì)于工業(yè)廢水當(dāng)中CODCr的去除率能達(dá)到41.4%，使之后的生物處理系統(tǒng)的壓力獲得了較大的減輕。然而因?yàn)槲絼┑娜萘渴怯邢薜?，并且吸附之后的再生環(huán)節(jié)的能耗通常很大，廢棄之后的排放極易導(dǎo)致二次污染的發(fā)生，因此，這種辦法不適用于濃度較高的難生物降解工業(yè)廢水的處理。

　　2、化學(xué)預(yù)處理技術(shù)

　　2.1 電催化氧化法

　　電催化氧化法指的是利用電極的間接與直接氧化作用來(lái)對(duì)無(wú)機(jī)或者有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行氧化降解，能夠氧化分解為無(wú)毒無(wú)害、易降解的物質(zhì)。相較于普通的化學(xué)反應(yīng)，電催化氧化法的氧化還原的能力更強(qiáng)，所需要消耗的化學(xué)藥劑也相對(duì)較少，并且其適應(yīng)性也相對(duì)較強(qiáng)，在處理含有染料、酚、醚、醇、醛以及烴等有機(jī)廢水的過(guò)程中逐步取得應(yīng)用。比如針對(duì)那些應(yīng)用生物法很難處理的有機(jī)硫、磷、氯等印染、合成藥物以及造紙的廢水，應(yīng)用電催化氧化法處理能夠取得相對(duì)較為滿意的成效。其中，不同的氧化劑的氧化還原電位如表1所示。

　　2.2 超聲化學(xué)氧化法

　　超聲化學(xué)氧化法指的是利用超聲空化效應(yīng)所產(chǎn)生的高壓與高溫來(lái)對(duì)工業(yè)水當(dāng)中的難降解的有機(jī)污染物進(jìn)行降解，使工業(yè)廢水的可生化性得以提升。其作用原理主要包括以下兩種：其中一種為產(chǎn)生H2O2與·OH自由基展開(kāi)氧化反應(yīng);另一種則為高溫?zé)峤猓诔暱栈倪^(guò)程當(dāng)中，進(jìn)入空化泡當(dāng)中的水蒸氣在高壓與高溫的作用之下產(chǎn)生的分裂以及鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。國(guó)內(nèi)外已把超聲波化學(xué)運(yùn)用于對(duì)于工業(yè)廢水當(dāng)中的有毒的難降解有機(jī)污染物的處理上的研究當(dāng)中，獲得了顯著的成效。

　　2.3 Fenton法

　　Fenton試劑主要由過(guò)氧化氫與亞鐵鹽構(gòu)成，在酸性的條件之下H2O2可以被Fe2+催化分解的同時(shí)，生成氧化能力十分強(qiáng)的·OH自由基，其能夠和許多有機(jī)物反應(yīng)同時(shí)使其發(fā)生降解。在水處理的過(guò)程當(dāng)中Fenton試劑的作用重點(diǎn)包含對(duì)有機(jī)物的混凝與氧化作用。

　　其中，電-Fenton法自動(dòng)生成Fe2+、H2O2的體制相對(duì)較為健全，進(jìn)而生成·OH自由基，除了羥基自由基的氧化作用之外，還包括電吸附與陽(yáng)極氧化等，相較Fenton試劑法氧化而言，電-Fenton法氧化得更快、也更為徹底，所以人們逐漸把研究重點(diǎn)移至電-Fenton法。電-Fenton法主要包括以下幾種：

　　(1)Fe3+循環(huán)法，系統(tǒng)主要包含一個(gè)把Fe(OH)3還原成Fe2+的電解設(shè)備與一個(gè)Fenton反應(yīng)器，能夠?qū)e3+向Fe2+的轉(zhuǎn)化的速度加快，進(jìn)而使·OH自由基的產(chǎn)出率得以提升。之后通過(guò)對(duì)其展開(kāi)改造，減少了一個(gè)Fenton反應(yīng)器，F(xiàn)enton反應(yīng)能夠在電解設(shè)備當(dāng)中直接展開(kāi)。

　　(2)犧牲陽(yáng)極法，陽(yáng)極氧化生成的Fe2+和外加的H2O2產(chǎn)生Fenton反應(yīng)生成·OH自由基，化學(xué)反應(yīng)方程式如以下所示。相較于下列講述的陰極電Fenton法，這種方法的有機(jī)物的去除率更高，但是需要再加入H2O2，消耗的能量相對(duì)較大，所以成本相對(duì)較高。

　　化學(xué)反應(yīng)方程式：Fe²⁺+H2O2→Fe³⁺+(OH)^-+·OH

　　(3)陰極電Fenton法，便是把氧氣噴至電解池的陰極處使之還原成過(guò)氧化氫，生成的過(guò)氧化氫和外加的二價(jià)鐵離子進(jìn)行Fenton反應(yīng)產(chǎn)生·OH自由基。這種方法不必另外加入H2O2，有機(jī)物降解較為徹底，且不容易生成中間的有害物質(zhì)，然而因?yàn)槭艿侥壳八鶓?yīng)用的陰極材料的限制，產(chǎn)生的電流相對(duì)小，H2O2的產(chǎn)量相對(duì)不高，因此在高濃度難生物降解有機(jī)廢水的處理當(dāng)中不太適宜。

　　2.4 臭氧氧化法

　　這種方法主要使用強(qiáng)氧化劑O3，能夠?qū)ζ胀ㄑ趸瘎](méi)辦法破壞的有機(jī)物進(jìn)行氧化，并且不易發(fā)生二次污染的現(xiàn)象，對(duì)廢水可生化性提升、COD/BOD降低方面有促進(jìn)作用，比如運(yùn)用臭氧混凝法對(duì)造紙中段廢水進(jìn)行處理，有機(jī)物的去除率能夠高達(dá)99%，水能夠進(jìn)行循環(huán)利用。對(duì)于焦化廢水展開(kāi)臭氧氧化能夠讓水中的聚環(huán)芳烴(PAH)S降到0.02цg·L-1。由于成本較低的臭氧發(fā)生器的產(chǎn)出，為臭氧氧化法預(yù)處理技術(shù)的運(yùn)用提供了較為廣泛的前景。

　　2.5 化學(xué)絮凝預(yù)處理

　　以在工業(yè)廢水當(dāng)中投入既定比例的混凝劑或者絮凝劑的方式，能夠經(jīng)過(guò)橋連與凝聚物網(wǎng)捕—共沉淀等的作用去除工業(yè)廢水當(dāng)中的膠體污染物。運(yùn)用化學(xué)絮凝方法能夠?qū)U水當(dāng)中的許多種類(lèi)的高分子有機(jī)物去除，從而使BOD5/CODCr獲得提升、生物的毒性與污染物的濃度發(fā)生降低。因?yàn)樵摲椒ň邆洳僮鞴芾矸奖?、成本低、效率高、適用范圍相對(duì)較廣等優(yōu)勢(shì)，所以，化學(xué)絮凝是難降解工業(yè)有機(jī)廢水預(yù)處理方法當(dāng)中最為常見(jiàn)的一種。

　　2.6 酸堿中和預(yù)處理

　　當(dāng)工業(yè)有機(jī)廢水當(dāng)中的酸堿性超出既定界限的時(shí)候，影響到水中生物的分解效果的同時(shí)，還會(huì)對(duì)生化處理方法產(chǎn)生某種的作用，所以若想讓生化處理的效果達(dá)到最佳，應(yīng)當(dāng)提前對(duì)工業(yè)廢水當(dāng)中的酸堿性展開(kāi)相應(yīng)的處理。按照工業(yè)廢水當(dāng)中的pH值向其中加入一定的堿性物質(zhì)或者酸性物質(zhì)，盡可能地使廢水呈中性，避免會(huì)對(duì)生化處理當(dāng)中的微生物活性造成不良的影響，確保處理的成效。從圖1能夠了解到，pH值對(duì)于工業(yè)廢水當(dāng)中的CODCr的去除率存在較大的影響。CODCr的去除率一開(kāi)始隨著pH值的加大而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，當(dāng)pH值為0.8的時(shí)候，取得最大值40.1%，然后伴隨著pH值的上升而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，然而下降的趨勢(shì)不夠顯著，這是因?yàn)楣I(yè)有機(jī)廢水的pH值超出某一數(shù)值之后，再加大pH值，對(duì)CODCr的去除率的影響相對(duì)不大，所以應(yīng)當(dāng)使廢水的pH值保持在0.8最佳，如圖1所示。

　　3、生物預(yù)處理技術(shù)

　　水解酸化法作為生物預(yù)處理技術(shù)當(dāng)中主要的一種，利用兼性厭氧的水解與產(chǎn)酸細(xì)菌把工業(yè)廢水當(dāng)中難生物降解有機(jī)物進(jìn)行水解，使之成為可溶性的有機(jī)物，讓很難降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變成容易降解的小分子物質(zhì)。水解酸化的生化反應(yīng)必須在厭氧發(fā)酵的第二環(huán)節(jié)完成前完成，但相較于厭氧發(fā)酵而言，其氧化還原的優(yōu)勢(shì)菌群不一樣、pH值不一樣、電位也不相同。

　　相較于好氧降解而言，水解酸化對(duì)于難降解有機(jī)物具備更好的降解效果。工業(yè)廢水當(dāng)中包含硫、氮、氧等的鹵代烴與雜環(huán)化合物等在好氧環(huán)境之下降解的速度相對(duì)較慢或者不能發(fā)生降解，然而在缺氧的環(huán)境之下卻可以被高效降解。不同環(huán)境之下的工業(yè)廢水通過(guò)水解酸化反應(yīng)之后，出水當(dāng)中的BOD5/CODCr比值都存在提升的現(xiàn)象，20%～50%不等，所以水解酸化出水更容易被好氧菌進(jìn)行降解，讓之后的好氧處理技術(shù)的選擇范圍更加靈活多變。這種方法不僅效果好、成本低，而且不會(huì)發(fā)生二次污染的現(xiàn)象，在難降解有機(jī)工業(yè)廢水的處理當(dāng)中被普遍應(yīng)用。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，伴隨著工業(yè)的發(fā)展會(huì)生出許多的高濃度的難降解有機(jī)工業(yè)廢水，這些廢水會(huì)導(dǎo)致水環(huán)境及水質(zhì)發(fā)生污染，甚至于危害到人體的健康?；瘜W(xué)處理技術(shù)、物化處理技術(shù)以及生物處理技術(shù)都類(lèi)屬處理高濃度難生物降解的有機(jī)工業(yè)廢水常用技術(shù)，其廢水去除率相對(duì)較高，但是其處理成本都比較高，提出多種有機(jī)工業(yè)廢水的生化前預(yù)處理工藝，經(jīng)過(guò)很多種的處理工業(yè)的交叉耦合，能夠較為高效地對(duì)高濃度的難降解有機(jī)工程廢水的處理成效進(jìn)行提升。希望伴隨著科技的持續(xù)推進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)成本更為低下、也更加先進(jìn)的處理工藝，使工業(yè)廢水的處理目標(biāo)得以切實(shí)實(shí)現(xiàn)。