近年来,随着我国经济和工业化的快速发展,水环境污染事件较为突出,高浓度有机废水排放逐渐增多,对人类健康的威胁加剧,所以对高浓度有机废水处理技术深入研发显得尤为必要。本文概述了高浓度有机废水的类型及危害,系统地介绍了高浓度有机废水污染处理技术中的物化、生物和化学处理技术的原理及其应用情况,对高浓度有机废水污染控制技术的发展提出了建议与参考。 In recent years, with the rapid development of China’s economy and industrialization, the water environment pollution incidents are more prominent, among which the discharge of high concen-tration organic wastewater is gradually increasing, and the threat to human health is intensified. Therefore, it is particularly necessary to research and develop the treatment technology of high con-centration organic wastewater. The types and hazards of high concentration organic wastewater are summarized, and the principles and applications of physicochemical, biological and chemical treat-ment technologies in the treatment of high concentration organic wastewater pollution are system-atically introduced. Suggestions and references for the development of high concentration organic wastewater pollution control technologies are put forward.
近年来,随着我国经济和工业化的快速发展,水环境污染事件较为突出,高浓度有机废水排放逐渐增多,对人类健康的威胁加剧,所以对高浓度有机废水处理技术深入研发显得尤为必要。本文概述了高浓度有机废水的类型及危害,系统地介绍了高浓度有机废水污染处理技术中的物化、生物和化学处理技术的原理及其应用情况,对高浓度有机废水污染控制技术的发展提出了建议与参考。
高浓度有机废水,物化处理,化学处理,生物处理
Yanhong Li, Kai Ma, Chunhui Feng, Zhiping Zhang, Jiyong Han
Smedic Technology Co., Ltd., Hejian Hebei
Received: Jun. 20th, 2021; accepted: Jul. 21st, 2021; published: Jul. 28th, 2021
In recent years, with the rapid development of China’s economy and industrialization, the water environment pollution incidents are more prominent, among which the discharge of high concentration organic wastewater is gradually increasing, and the threat to human health is intensified. Therefore, it is particularly necessary to research and develop the treatment technology of high concentration organic wastewater. The types and hazards of high concentration organic wastewater are summarized, and the principles and applications of physicochemical, biological and chemical treatment technologies in the treatment of high concentration organic wastewater pollution are systematically introduced. Suggestions and references for the development of high concentration organic wastewater pollution control technologies are put forward.
Keywords:High Concentration Organic Wastewater, Physico-Chemical Treatment, Chemical Treatment, Biological Treatment
Copyright © 2021 by author(s) and Hans Publishers Inc.
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水资源是人类生活赖以生存的资源,随着生态环境被破坏,水体污染日益加剧,水资源保护和治理问题逐渐成为关注的焦点。我国人均淡水占世界平均水平的1/4,仅900 m3可用淡水,且地域分布极不均衡 [
我国目前水资源主要有水资源不足和水污染严重的现状。通过对现行废水治理调查发现,废水不经任何处理直接排放和经过一定处理但达不到排放标准而排放是导致污染严重的主要原因。在排放的废水中以工业、农业等领域为主所排放的高浓度有机废水占比较高,其COD最高可到达几十万mg/L [
近年来国内外学者针对高浓度有机废水进行了广泛研究,《中国环境年鉴》的调查结果显示,虽然废水污染物的排放总量在逐年下降,新型的处理设施也在逐年增加,企业和国家的污染物处理能力逐年增强,在有效治理有机废水方面有很大进展,但废水排放未达标问题仍然严重,因此加大对高浓度有机废水处理技术进行深入研究显得尤为重要。
以来源及其性质分类:
1) 长期存在于自然界的天然有机物包含碳水化合物、脂肪和蛋白质等,对微生物无毒害作用,废水生物处理构筑物中的微生物能在短期内分解利用,转化为二氧化碳、水和氨氮等无机物的易生物降解型;
2) 部分能被微生物缓慢降解的有机物如纤维素、聚乙烯醇等能被生物降解型;
3) 有机合成化学和农药生产工业等排放的产品如氯代芳香族化合物、有机磷农药、对氯联苯等难生物降解有机物,具有生物毒性,很难被自然界固有的微生物分解转化 [
高浓度有机废水有较为广泛的来源,具有残留时间长、生物积累性强和毒性大的特点,对环境有持久性危害 [
1) 感官污染:有机废水的恶臭、色度、水温等会对人造成感官上的危害。如水体恶臭导致水体丧失观赏功能;悬浮物覆盖在水面上,导致水体透光性降低,不仅危害水中生物的生长,还会沉积污染河床;色度会使水体颜色浑浊,影响观赏性,降低水体透光度,阻碍水生植物进行光合作用;高温废水的排入对水生生物造成危害,水体溶解氧浓度大幅降低,阻碍需氧型生物生长,加快厌氧微生物的繁殖。
2) 水质污染 [
3) 毒性污染 [
指废水中的污染物利用相转移变化在处理过程中进行处理,以达到分离去除有机污染物的方法,主要用于用在生物处理的预处理工艺中。
混凝沉淀法是向高浓度有机废水中按比例投加混凝剂,如聚合硫酸铁、聚硅酸复盐与粉煤灰等混凝剂引发的离解、水解等反应使胶体、悬浮颗粒发生凝聚等一系列反应,最终沉降以达到处理废水的目的。黄民生等 [
萃取法是利用相似相溶原理,将废水与对有机污染物有强溶解能力的混合萃取剂进行混合,转为有机溶剂相中,通过分离处理达到去除有机污染物的目的。Hosseinzadeh [
吸附法是利用吸附剂的吸附作用来去除废水中的污染物质,常用吸附剂有大孔树脂、活性炭和桂藻土等在处理高浓度有机废水时有较好的处理效果。陈刚 [
浓缩法 [
利用微生物自身的代谢作用使有毒、有害的化学物质进行转化、分解,降解场所在微生物的活性污泥、生物膜及其相应的反应器等,分为好氧和厌氧两类。
指在有氧条件下异养型好氧微生物把废水中的有机物当电子供体,电子受体一般用游离态的氧,以氧化有机物释放的能量来维持生命,达到降低有机物浓度及实现有机物降解、去除的目的 [
活性污泥法是在自然界中水体自净化模拟技术的基础上,利用悬浮微生物的絮凝体的降解去除作用实现处理目的。而生物膜法是细菌、真菌等微生物依附在滤料载体上生长和繁育,最终在载体上形成膜状活性污泥(生物膜),实施时工艺参数简便,处理后的水质较好。在实际应用中进行的改造方法如提高气池对水质、水量及冲击负荷的适应能力,最大限度减少污泥产生,縮短爆气时间,提高氧向混合液中的传递能力及利用率,减少污泥膨胀现象的发生等又造成了处理效果不理想等缺点,故该法较难实际应用。
生物接触氧化法是具备活性污泥法与生物滤池法两者优点处理技术,有较高处理负荷能力。梁启煜 [
RBS是腐植化环境中独有的一类高活性兼性土壤菌,再通过生化反应能有效去除有机物的方法 [
DSP他同样是一种活性污泥法,利用深井充当曝气池,具有动力效率高、能耗低、无污泥膨胀等特点被广泛应用。李志洪 [
指在厌氧环境下厌氧和兼性厌氧微生物通过氧化水中含有的有机物释放的能量来维持本身的生命活动和生长需求,并将有机物转化为二氧化碳以此降低废水中有机物浓度的处理方法 [
厌氧生物滤池法是将有微生物附着的填料添加到厌氧反应器上,浸没在水中,水从厌氧反应器的端口进入,固定填料床。有机物在厌氧微生物的作用被分解达到降低污染物浓度的处理方法。付志敏 [
厌氧污泥床反应器在构造上添加出水再循环部分,整个反应仪器由进水区、反应区、三相分离区、沉淀区等多部分共同组成了EGSB,反应器内有明显上升的液体流速,废水与微生物之间的接触面提升了数倍。杨丽英 [
IC反应器在两厌氧污泥床反应器的基础上进行相互重叠制成,由精处理和回流等不同功能的各个区组成,分别分担不同的压力,在增大水力负荷防止污泥大量流失。管锡珺 [
化学处理技术是以化学处理或采用化学处理法来将废水中大量的污染物转化为无害物质,达到净化污染物的目的。
Fenton氧化法是利用试剂的强氧化性将其氧化分解以达到去除污染物的目的,去除废水中的各种有机物有较为理想的效果,但当废水中含有大量时,处理效果会出现明显下降。李启武 [
超临界水氧化技术 [
焚烧法 [
在实际应用中生物、物化及化学处理技术均存在优缺点,如表1所示。使用单一的处理方法很难对含量较高的有机物,可生化性较低的高浓度有机废水达到理想的处理效果。
处理方法 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|
生物处理技术 | 运行成本低,应用范围广 | 处理周期长,处理难降解有毒物质时效果较差 |
物化处理技术 | 运行简单,处理效果稳定,操作管理简单 | 只适用于某一类物质的分离,成本较高,容易产生二次污染 |
化学处理技术 | COD去除率高,其中焚烧法的去除率可达99.99%,有机物浓度越高越经济 | 能耗大,成本高 |
表1. 各处理技术的优缺点比较
本文概述了高浓度有机废水的类型及危害,从高浓度有机废水处理技术(物化、生物、化学处理技术)等方向的原理及优缺点分别进行了论述。
高浓度有机废水有较为广泛的来源,具有残留时间长、生物积累性强和毒性大的特点,对环境有持久性危害,COD最高可到达几十万mg/L,处理方法只用生物,化学和物化处理技术之一很难处理干净污染物。因此能够充分利用多种方法的优势总结出一套既经济有效,有简单操作的处理方案极为重要。
我国在走可持续发展之路,为了国家的繁荣富强例如高浓度有机废水中蕴藏着大量的有机盐,若将其回收利用,可创造出更大的价值,不仅降低了处理成本,且增加了经济效益。所有走发展和持续相结合道路,对于高浓度有机废水处理技术也是一种创新,也是高浓度有机废水处理的发展方向。
李雁鸿,马 凯,冯春晖,张志平,韩继勇. 高浓度有机废水处理技术研究进展Research Progress of High Concentration Organic Wastewater Treatment Technology[J]. 环境保护前沿, 2021, 11(04): 717-722. https://doi.org/10.12677/AEP.2021.114082