有机废水处理方法与技术

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    近年来国内外在工业生产中为实现“废物最小化”、“清洁生产”。等目标，相继开发了许多新型、高效、具有实用意义的废水处理技术如吸附法、生化法、混凝沉降法等与传统的处理方法相比，其成本低、效率高、容易操作、无二次污染。因此在城市污水和工业废水的处理中得到了广泛的应用。
    处理方法
    高级氧化法
    从Fenton发现Fe2+和H202混合后可以产生的HO自由基将水中有机污染物氧化为二氧化碳和水、到Hobige第一个系统地提山高级氧化技术和机理以来高级氧化法己成为种有效的处理有机废水的方法。Hobigne|认为高级氧化法的作用机理是通过不同途径产生HO自由基的过程。羟基自由基HO一旦形成会诱发系列的自由基链反应，攻击水体中的各种污染物.直致降解为一氧化碳、水和其他矿物盐。因此，可以说高级氧化技术是以产生HO自由基为标志。
    O2/UV(紫外)、H2O2/UV(紫外)、03/H2O2及非均相Ti02光催化氧化等几种典型的高级氧化技术研究表明，，高级氧化法的应用领域可扩展到水体中难降解的持久性有机污染物，但应加强所需新型反应器的研制，以便进一步强化废水的降解，提高其处理效率，与其它的废水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：(1)产生大量非常活泼的羟基自由基HO其氧化能力(2.80V)仅次于氟(2.87v)，它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应：(2)HO无选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为一氧化碳、水和无机盐不会产生二次污染：(3)由于它是物理—化学处理过程，很容易加以控制，以满足处理需要甚至可以降解。10的污染物：(4)既可单独使用，又可与其他处理方法相匹配，如作为生化法的前后处理，可降低处理成本。
    在国外，高级氧化法处理废水早已在些对经济成本不敏感的工业过程中得到了广泛的应用。国内近年米应用H2O2/UV法处理造纸厂废水也取得了明显进展，用O3uV法处理废气的研究也己开。此外，高级氧化法所需的新型反应器，如高效的鼓泡塔反应器、旋转填料床反应器、流化床光催化反应器、撞击流反应器与高级氧化法偶合的研究也正在展开，以便进步强化废水的降解和提高其处理效率。在城市污水消毒、医院污水处理，以及野外污水处理等方面高级氧化法也有其应用实例。
    Fenton试剂和生化法联合处理有机废水
    Fenton试剂是以亚铁离子为催化剂，催化分解H202产生氧化剂HO进攻有机物分子内键，达到将有机物完全无机化或裂解为小分子。采用Fenton试剂和生化法联合处理的有机废水一般分为四类:(l)难生物降解废水，(2)含有少量难生物降解有机物可生化废水;(3)抑制性废水，(4)污染物的生物降解中间产物具有抑制性。
    难生物降解废水
    这类废水(如垃圾渗滤液)主要含高聚物(如难降解大分子有机物)、人工合成物质(如非离子型表面活性剂、2-磺基蒽醌酸及其钠盐)和一些能在自然界中稳定存在的难降解腐殖质，使得生物处理系统出水不达标且运行不稳定。而Fenton试剂通过产生强氧化性的HO，氧化微生物无法利用的有机物，使得大分子有机物分解成具有较小分子结构的、可被微生物分解的有机物，如聚(乙)二醉类物质的相对分子质量在300以下方可生物降解，提高废水的可生化性，确保后续生物处理系统出水达标且运行稳定。对于这类废水一般采用流程(1)处理。
    含有大部分可生物降解物质的废水
    这类废水中含有较多可生物降解物质，因而可先用生物法去除，再用Fenton试剂完全无机化剩余的难降解有机物达到既符合国家出水标准，又尽可能降低费用的双重效果，宜采用流程(2)或(3)。此叫Fenton试剂作为后续处理手段。
    抑制性废水
    这类废水含有抑制性物质，用生物法处理，出水水质不易达标且运行不稳定。理论上虽然可先用Fenton试剂预处处理去除抑制性污染物，使之完全无机化或生成可生物降解的中间产物，为后续生物处理做准备但实际处理时，当废水中生物抑制性污染物的量不多时，用Fenton试剂进行预处理，非生物抑制性物质会与抑制性物质争夺HO使得消除抑制性物质所需的药剂量增大，导致处理费用增加。因而需根据具体情况确定采用哪种处理方法。
    污染物的生物降解中间，产物具有抑制性
    在以往的生物处理法运行中，人们往往发现污水中污染物易生物降解，但是在生物处理过程中产生大量的抑制性中间产物并不断累积使得系统中微生物受到抑制，降解效率下降，最终系统崩溃。因此可采用,有回流的流程(2)或(3)，通过将生物系统的山水进入后续的Fenton试剂反应器，去除生物处理过程中产生的生物抑制性物质，然后再同流与原污水混合进入生物系统处理，使得生物系统运行稳定，效率提高。
    超声空化降解法
    超声空化降解机理
    超声波降解水体中的有机污染物尤其是生物难降解的有机污染物，是项新型水处理技术。超声波是指频率在15kHz以上的声波其在溶液中以种球面波的形式传播。一般认为，频率范围在5kHz-lMHz的超声波降解水中的有机物是由空化效应引起的物理化学过程。超声空化是指液体中的微小气泡核在超声波作用下被激化，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等系列动力学过程，该过程是集中声场能量并迅速释放的绝热过程。在空化气池崩溃的极短时间内，空化气泡及其周同极小空间范围内出现热点产生高达1900-5200K的高温和超过50662kPa的高压这些极端条件可以直接或间接地使水中有机物降解。
    有机物的降解
    有机物的降解有以下几种
    对卤代烃的降解主要包括对氯代烃(Ccl4，CH2Cl2等)和氯氟代烃(CFCl，CFCl3)的降解。
    划酚类的降解主要包括对苯酚、氯酚和对硝基苯酚的降解。划苯酚，其降解过程中产生邻苯二酚和对苯二酚最终产物为CO2和H2O，其降解过程与臭氧氧化过程类似，对氯酚，Cbndrexon等研究五氯酚(PCP)的超声降解叫，利用每级为500kHz、80W的辐射式超声波的三级相同的反应器串联，反应液体积100ml，整个反应系统为连续流，流量6.7mL/min，PCP初始浓度0.1mna/L。试验结果表明，经60min该超声系统处理PCP的降解率达80%以上。
    对芳香烃的降解：对芳香烃的降解主要包括对单环芳香烃(苯、甲苯、乙苯、己苯、苯乙烯、邻氯甲苯)和多环芳香烃(联苯、蒽、菲、芘)的降解。
    对醇类的降解对醇类的降解主要包括对甲醇、乙醇的降解。Toy等用超声降解乙醇等分子量小的有机物，其降解产物为甲酸和乙酸。Butter等的研究结果表明，甲醇的水溶液在1MHz超声波辐射下通氩气，产生H2，HCHO,CO,CH4以及少量的C2H4和C2H6，通氧气叫产生CO2，CO，HCOOH，HCHO，H202以及少量的H2，甲醇与水的比例小同，产物的量也不同。体积分数为10%的甲醇溶液，其降解产物的量远高于纯水而在80%的甲醇水溶液中，几乎没有化学反应发生。
    对农药的降解：划农药的降解主要包括对氯苯胺灵(chlorpmpham)、3—氯苯胺.对硫磷、甲胺磷和乙酰甲胺磷农药的降解。如钟爱国用声强80W/cm2、频率22kHz的超声波分别辐照甲胺磷和乙酰甲胺磷溶液，结果表明，在甲胺磷初始浓度为1.0×10-4mol/L、pH值为2.5、尉椰温度为30℃、Fe2+质量浓度大于50mg/L、允氧气全饱和的条州下，辐照时间120min，甲胺磷的去除率达到99.3%在乙酰甲胺磷初始浓度为1.0×10-4~10.0×10-4mol/L,pH值为2.5~10.8、反应温度为30-35℃，Fe2+质量浓度为15mg/L，允氧气全饱和的条件下，辐照60min，乙酰甲胺磷的去除率达到99.9%。
    电化学催化降解法
    电化学降解有机物的基本原理是使这些有机污染物在电极上发生氧化还原转变。有机物的直接电催化转化分两类进行。一是电化学转换，即把有毒物质转变为无毒物质，或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质(如芳香物开环氧化为脂肪酸)以便进步实施生物处理二是电化学燃烧，即直接将有机物深度氧化为CO2。研究表明有机物在金属氧化物阳极上的氧化反应机理和产物同阳极金属氧化物的价态和表向上的氧化物种有关。在金属氧化物MOx阳极上生成的较高价金属氧化物MOx+1有利于有机物选择性氧化生成含氧化合物，在Mx阳极上生成的自由基Mx(OH)有利于有机物氧化燃烧生成CO2电还原法有直接电还原方法和间接电还原法，其中直接的电还原方法已被试用于水中含卤有机物的处理，过程属于电化学脱卤反应;如用碱纤维填允床电极在30min内可使水中五氯代酚的质量浓度由50mg/L降牟0.5mgL，但是所需的阴极电位很负，伴随着发生析氢反应，完全脱氯的电流效率较低。最近，Merica等用电还原方法处理甲醇—水混合溶剂中的六氯代酚电流效率达60%。Krk等的实验表明，电氧化法可使苯胺染料的转化率达97%，其中72.5%氧化为CO2，电流效率为15%-40%。程里等用缩合—电解法处理苯胺废水COD去除率为92%~99%，苯胺含量达到检测限以下(小于0.lmg/L)。
    液膜技术
    液膜分离技术是一种新型的膜分离技术，它具有膜分离技术的些特点，但又不像固膜那样，需要高压操作及存在膜污染老化而引起的膜清洗、维修和更换的麻烦及费用昂贵等问题。液膜主要由膜溶剂(水或有机溶剂)、表面活性剂(乳化剂)和添加剂组成按其构型和操作方式小同，可分为乳状液膜和支撑液膜。它通过两液相互形成的界面—液相膜将两种组成不同但有互相混溶的溶液隔开，经选择性渗透，使物质分离提纯。此技术具有膜薄(1-10fM)、比表面积大、分离效率高、分离速度快、过程简单、成水低、用途广等优点。液膜分离技术用于废水处理，对不同被分离物选用不同的溶剂、表面活性剂、载体及液膜种类，可有针对性地去除或回收废水中的污染物。当前液膜分离技术的重点是解决液膜稳定性问题，找到节能的快速破乳方法开发连续性运行的配套专用设备及高性能支撑液膜组件使液膜技术能更好地应用到工业废水的处理中。
    微波处理技术
    微波加热是利用介质的介电损耗而发热，在极短的时间内使介质分子达到极化状态加剧分子的运动与碰撞。由于电磁能量是以波的形式辐射到介质内部，内外同叫加热，加热无滞后效应，所以体系受热均匀。污水处理中有机污染物常用活性炭吸附法，但吸附后活性炭表面的有机物却难以处理。微波辐射能有效地解吸活性生炭表面的有机物，使活性炭再生并有利于有机物的消解和回收再利用。国外研制了一种固定床式的微波加热解吸装置用以研究从活性炭和沸石中解吸回收乙醇和有机脂CHM等采用低能度的微波辐射对污水中吸附在颗粒状活性炭表面的有机毒物三氯乙烯、二甲苯、胺以及碳氢化台物等进行解吸和消解，其最终分解率达1OO%处理后的水质稳定。此外，微波加热解吸还可回收有机物。
    微波技术在环境保护领域中的应用前景令人鼓舞但还存在些问题。微波泄露对人体有影响。因此，在使用微波时，必须保证安全，以排除微波辐射对人体造成的不良影响。防止微波泄露的关键是微波反府腔的设计，目前，研究人员正在研究采用让算机模拟设计微波反应腔，来达到减少微波泄露的目的。
    迄今为止，传统的生物方法常被用来处理低浓度的有机废水处理费用较低。其它的氧化或分离技术在经济可行的前提下，土要适用于处理高浓度的有机废水，如焚烧法。焚烧法远远小能达到能量自给，需要加入燃料汕辅助燃烧，消耗大量的热能，同时，燃烧过程中产生大量尾气并含NOx/so2和飞灰等污染物，造成二次污染。上述新兴处理技术正好弥补了这些不足，即效率高、操作条件简单，又不存在二次污染，具有很好的应用前景，即使存在不足，但经过进步的基础研究和工程应用，将会成为环境友好化学的发展趋势。（来源：中微环保）

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