这些行业产生可生化性差的工业废水,用什么处理方法可以应对?
在工业生产中,化工、制药、染料等行业常产生可生化性差的废水,其中多环芳烃、硝基化合物、氯苯类和芳烃等难降解有机物,或是重要原料,或是产品。这类废水若采用传统生物法处理,不仅难以降解污染物,还可能破坏整个废水处理系统,导致无法达标排放。因此,解决废水的可生化性问题,成为这些行业废水处理的关键。
高级氧化技术是处理难降解有机物的有力手段,它通过一系列物理和化学反应,产生强氧化性的羟基自由基(・OH)。羟基自由基氧化电位极高,能与废水中的难降解有机物发生反应,将其氧化分解为水、二氧化碳和无机盐,具有处理速率快、降解效率高、适用范围广等优点。同时,氧化过程还能提高废水的可生化性,为后续生物处理创造条件。
例如,芬顿氧化法是一种应用广泛的高级氧化技术。在酸性条件下,过氧化氢(H₂O₂)在亚铁离子(Fe²⁺)的催化作用下,产生活性极高的・OH,反应式为 Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ +・OH + OH⁻。这些・OH 能够攻击废水中大部分难降解物质的分子结构,使其分解,降低废水毒性,提高可生化性。某企业采用 “微电解 + 芬顿氧化” 工艺,废水的 B/C 值从 0.1 大幅提升至 0.4,效果显著。
除芬顿氧化法外,高级氧化技术还有臭氧高级氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法、超声高级氧化法、湿式氧化法等。
臭氧高级氧化法利用臭氧(O₃)的强氧化性,在催化剂作用下产生・OH 等活性物质氧化有机物;电化学氧化法通过电极反应产生强氧化剂,直接或间接氧化废水中的污染物;光催化氧化法借助光催化剂,在光照下激发产生电子 - 空穴对,进而生成・OH 降解有机物;超声高级氧化法利用超声波的空化效应,引发局部高温高压环境,产生・OH 等自由基;湿式氧化法则在高温高压下,以氧气或空气为氧化剂,将有机物氧化分解。
虽然高级氧化技术优势明显,但也存在高成本、高能耗的问题,且实际废水中复杂的化学物质增加了其应用难度。因此,在废水处理中,常与其他技术联合使用。
厌氧技术也是处理可生化性差废水的重要方法。厌氧生物处理依据 4 阶段理论,分为水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段以及同型产乙酸阶段。在水解发酵阶段,复杂有机物被水解为小分子有机物;产氢产乙酸阶段,小分子有机物转化为氢气、乙酸等;产甲烷阶段,氢气、乙酸等被产甲烷菌转化为甲烷;同型产乙酸阶段,部分氢气和二氧化碳转化为乙酸。经过多年发展,厌氧技术已到第三代,衍生出 UASB 反应器、IC 反应器、EGSB 反应器等,能适应不同水质水量的废水。
以 UASB 反应器(上流式厌氧污泥床反应器)为例,它是第二代反应器,应用广泛。其结构包含颗粒污泥层、进水配水系统、悬浮污泥层及三相分离器四部分。进水配水系统将废水均匀分配到反应器底部,废水自下而上通过颗粒污泥层和悬浮污泥层,与厌氧微生物充分接触,有机物被分解。三相分离器位于反应器最上部,负责将反应产生的沼气、污泥和处理后的废水分离,沼气排出回收利用,污泥回流维持反应器内微生物浓度。UASB 反应器能创造良好的厌氧环境,高效处理废水,提高废水可生化性,且剩余污泥少、运行费用低。
在实际废水处理中,通常采用 “前端物化处理 + 中部生化处理 + 后端深度处理” 的组合工艺。前端物化处理可去除悬浮物、调节水质水量、初步降低污染物浓度,为后续处理做准备;中部生化处理利用厌氧技术和好氧技术,进一步降解有机物,提高可生化性;后端深度处理采用高级氧化技术、膜分离技术等,确保废水达标排放。
化工、制药、染料等行业要实现可生化性差废水的达标排放,需合理运用高级氧化技术和厌氧技术等,结合组合工艺,针对废水特性优化处理方案,才能有效解决废水处理难题,实现可持续发展。
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