高濃度難生化有機(jī)廢水預(yù)處理技術(shù)

造紙企業(yè)以及一些生產(chǎn)皮革的相關(guān)行業(yè)所排出的污染物大部分是高濃度有機(jī)廢水，內(nèi)含有高濃度的COD物質(zhì)。同時(shí)，環(huán)境的變化都與高濃度難生化有機(jī)廢水有著密切的聯(lián)系，對(duì)此采取有效的預(yù)防措施是極為迫切的。針對(duì)難以降解或是排放無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)廢水，我們應(yīng)該加大技術(shù)投入去開(kāi)發(fā)新型的工藝技術(shù)。

1、高濃度難生化有機(jī)廢水概況

一般情況下，高濃度難生化有機(jī)廢水主要?dú)w納為幾大方面的內(nèi)容：第一，能溶解氧的COD物質(zhì)是廢水中高度含有的，若水中含有高濃度有機(jī)廢水，會(huì)導(dǎo)致氧氣含量嚴(yán)重缺少。第二，難降解有機(jī)廢水的定義是COD以及BOD的含量低于0.3，導(dǎo)致生物的可降解低。第三，生物體內(nèi)可能含有不同種的生物、微生物以及有毒物質(zhì)，例如芳香族胺、酚等徑化合物，人體可能通過(guò)進(jìn)食攝入有毒物質(zhì)的殘留。

工業(yè)產(chǎn)生的超高濃度有機(jī)廢水中，酸、堿類眾多，往往具有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性。一是需氧性危害:由于生物降解作用，高濃度有機(jī)廢水會(huì)使受納水體缺氧甚至厭氧，多數(shù)水生物將死亡，從而產(chǎn)生惡臭，惡化水質(zhì)和環(huán)境。二是感觀性污染:高濃度有機(jī)廢水不但使水體失去使用價(jià)值，更嚴(yán)重影響水體附近人民的正常生活。三是致毒性危害:超高濃度有機(jī)廢水中含有大量有毒有機(jī)物，會(huì)在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲(chǔ)存，最后進(jìn)入人體，危害人體健康。

近幾年，高濃度有機(jī)廢水的技術(shù)處理成為全球所關(guān)注的熱點(diǎn)話題，也是污水處理上的一大挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段，針對(duì)高濃度的有機(jī)廢水處理方式是以預(yù)處理為主，污染物的濃度以及毒性經(jīng)過(guò)特定的技術(shù)處理來(lái)降低，可生化性從而有效得到提高。

2、常見(jiàn)的預(yù)處理手段以及探討方向

（1）Fenton技術(shù)。

Fenton試劑的調(diào)配主要由二價(jià)鐵離子的催化劑與過(guò)氧化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成的，利用這兩者進(jìn)行鏈反應(yīng)來(lái)生成羥基自由基。其中，雙氧水是屬于強(qiáng)氧化劑，自身又是極微弱的酸性成分。在氧化還原中，雙氧水可以切換為還原劑，所以是氧化反應(yīng)中較好的催化劑。有機(jī)物與還原性物質(zhì)通過(guò)自有基鏈進(jìn)行氧化反應(yīng)，提升氧化的能力。相對(duì)于氟，羥基自由基的氧化能力更勝一籌，氧化電壓超過(guò)2.8伏。此外，羥基自由基的加成反應(yīng)能力超強(qiáng)，具備569.3KJ的電子親和力，說(shuō)明其電負(fù)性與親電性的化學(xué)特性很明顯。水中的大部分有機(jī)物在進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)，Fenton技術(shù)是首選，尤其是生物的降解性活性低的物質(zhì)。一般情況下，酸堿性在3-4下方可進(jìn)行Fenton技術(shù)，因?yàn)榱u基自由基的生成效果最為明顯。但Fenton技術(shù)也有不足之處：第一，酸堿性值會(huì)不斷變化，需要不斷補(bǔ)充或是調(diào)整酸與堿的濃度；第二，試劑的使用需要大量的二價(jià)鐵離子的配合，會(huì)導(dǎo)致后期產(chǎn)生氫氧化鐵等有害物質(zhì)；第三，過(guò)氧化氫的成本費(fèi)用高，同時(shí)消耗量大。

（2）類Fenton技術(shù)。

人們依據(jù)Fenton技術(shù)的基本原理，從而開(kāi)發(fā)多種氧化法，比如紫外光Fenton技術(shù)、超聲波催化氧化法以及電催化氧化法等。以上闡述的技術(shù)的主要原理是利用二價(jià)鐵離子與過(guò)氧化氫一同反應(yīng)，-OH在該情況下產(chǎn)生出來(lái)，作為氧化物質(zhì)的催化劑。另外，在電或超聲波或紫外光下，易產(chǎn)生過(guò)氧化氫物質(zhì)，是利用氧化還原原理。相對(duì)于Fenton技術(shù)，類Fenton技術(shù)避免大量的過(guò)氧化氫的使用，但也需要大量的酸與堿進(jìn)行酸堿值的調(diào)整，對(duì)環(huán)境還是有一定的污染影響。

（3）內(nèi)電解技術(shù)。

內(nèi)電解法也是水處理方法之一，將廢水排入以鐵屑做的過(guò)濾池，在池中進(jìn)行一連串的化學(xué)反應(yīng)以及電解過(guò)程，污染物在此得到一定的凈化。鐵屑本身是無(wú)用的物質(zhì)，用于對(duì)難生化有機(jī)物的降解之中，起到“以廢治廢”的環(huán)保效果。同時(shí)，鐵屑的購(gòu)買成本低，適用范圍廣，受到許多企業(yè)的青睞。設(shè)備內(nèi)部在接通電源后，微電池系統(tǒng)在鐵屑表面逐步形成一個(gè)電場(chǎng)。在廢水中，二價(jià)鐵離子與新生態(tài)氫等物質(zhì)，能與不同的污染物產(chǎn)生多種的氧化還原反應(yīng)，其中發(fā)色基團(tuán)與助色基團(tuán)等物質(zhì)被破壞后降解，起到降解脫色的反應(yīng)效果。二價(jià)鐵離子在三價(jià)中的吸附性更強(qiáng)，同時(shí)絮凝活性度更高。相對(duì)于一般氫氧化鐵膠劑，添加了堿性物質(zhì)的試劑具備更強(qiáng)的吸附性與絮凝性，比如氫氧化亞鐵與氫氧化鐵等試劑。該膠劑的主要作用是吸附漂浮在廢水中的微小物質(zhì)、不可降解的金屬物質(zhì)等。內(nèi)電解法綜合了多種物理方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用氧化懷還原原理、物理吸附原則一起絮凝沉淀等原理的一種水處理方式。但內(nèi)電解法也存在需要改進(jìn)的地方：第一，酸堿值的調(diào)整消耗量大；第二，鐵離子的使用量大，對(duì)環(huán)境的污染造成嚴(yán)重的困擾。

（4）活化過(guò)硫酸鹽法。

在水中，通過(guò)電離的反應(yīng)將過(guò)硫酸鹽化解為過(guò)硫酸根離子，相對(duì)于氧化還原電位在2.07伏的臭氧，過(guò)硫酸鹽根離子的標(biāo)準(zhǔn)電位高達(dá)2.01伏。該數(shù)值相比于1.68伏的高錳酸根和1.70伏的過(guò)氧化氫都要高的多，其中過(guò)硫酸根離子具備高強(qiáng)的氧化作用，是因?yàn)槔锩婧胸S富的過(guò)氧基（-O-O-）。過(guò)硫酸鹽的氧化作用在普通溫度下無(wú)法正常發(fā)揮優(yōu)質(zhì)的氧化效果，有機(jī)物對(duì)其催化作用不明顯。相反的是，過(guò)硫酸鹽接觸二價(jià)鐵離子、銀離子、二價(jià)銅離子等活化物質(zhì)后，發(fā)生活化反應(yīng)，從而產(chǎn)生了硫酸根自由基等物質(zhì)。其中，一孤對(duì)電子在硫酸根自由基產(chǎn)生，是氧化還原主要載體，其電位高于普通的硫酸根離子，有約2.6伏，是氧化反應(yīng)的主要物質(zhì)。在一定程度上，大部分的有機(jī)污染物均可在其作用下化為二氧化碳以及無(wú)機(jī)酸等有機(jī)物，降低對(duì)環(huán)境的影響。根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，硫酸根自由基在不同的酸堿值的液體中所產(chǎn)生的反應(yīng)都不一樣，例如在酸性溶液以及中性液體中無(wú)任何的化學(xué)反應(yīng)，但硫酸根自由基極度容易在酸堿值高達(dá)8.5后，產(chǎn)生過(guò)氧化氫或是氧化水等氧化物質(zhì)，自由基鏈反應(yīng)由此產(chǎn)生。硫酸根自由基以及?OH在電子自旋共振技術(shù)（EPR）中可檢測(cè)到，酸堿值在2-7之間或是平衡的酸堿性溶液中一般只有硫酸根自由基的存在，但在酸堿值大于8.5以上，?OH會(huì)因硫酸根自由基的活化反應(yīng)而產(chǎn)生并進(jìn)行氧化作用。對(duì)此，具備氧化反應(yīng)的?OH和硫酸根自由基等物質(zhì)對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行可降解反應(yīng)，有效降低高濃度有機(jī)廢水的污染物含量。但活化過(guò)硫酸鹽法也有需要完善的地方：第一，金屬物質(zhì)的需求量大，同時(shí)所投入的資金費(fèi)用巨大；第二，金屬離子雖可以進(jìn)行降解作用，但其殘留物也是二次污染的來(lái)源。針對(duì)以上問(wèn)題，活化過(guò)硫酸鹽法尚未形成一個(gè)完善的解決措施。

（5）水力空化技術(shù)。

空化的過(guò)程可以簡(jiǎn)單的歸納為水中的氣壓相對(duì)于飽和蒸汽壓較低的時(shí)候，內(nèi)部的液體與固體接觸后易產(chǎn)生各種氣泡，并溶解于氣體或者是水中，此外氣泡易于生成、生長(zhǎng)以及潰滅等。水分子在空化過(guò)程中易于產(chǎn)生?OH和?H，同時(shí)空化反應(yīng)會(huì)使水中的溫度以及氣壓發(fā)生異常，一般溫度高于5000K，氣壓高達(dá)150MPa等。水溶液中的難生化有機(jī)化合物的降解可經(jīng)過(guò)自由基的活化作用進(jìn)行，利用未配對(duì)的電子自由基來(lái)進(jìn)行氧化反應(yīng)。同時(shí)，該技術(shù)方法最大優(yōu)勢(shì)是降解后無(wú)任何污染物，不形成二次污染，從而達(dá)到清潔環(huán)保效果。該技術(shù)已全面運(yùn)用在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域之中，比如國(guó)外處理五氯苯酚、含偶氮染料若丹明B等劇毒物質(zhì)，以及國(guó)內(nèi)的垃圾滲濾液、酚類廢水的處理等。在實(shí)際的工程運(yùn)用中，還沒(méi)有完善的案例記錄該技術(shù)的使用過(guò)程。

（6）餾化技術(shù)。

針對(duì)廢水中的有機(jī)物，我們可將較為容易降解的物質(zhì)進(jìn)行分解，添加藥劑在呈酸性的水中并加熱來(lái)?yè)]發(fā)可降解的有機(jī)污染物。對(duì)于剩下的有機(jī)物，經(jīng)過(guò)熱處理等化學(xué)反應(yīng)后，其自身的結(jié)構(gòu)組織與性質(zhì)會(huì)與原來(lái)呈不一致的情況。對(duì)此，我們可以采取另外一種手段，即是絮凝沉淀法，將有機(jī)污染物進(jìn)行沉淀反應(yīng)。相對(duì)于堿性廢水或是中性廢水，餾化技術(shù)僅適用于酸性廢水的有機(jī)物處理。同時(shí)，餾化技術(shù)所需的設(shè)備以及器材很簡(jiǎn)單，還可以有效回收降解后的有機(jī)物。但餾化技術(shù)有一不足之處，即是處理的費(fèi)用高，一噸廢水所需的資金是五元，因此并不是普遍采用的預(yù)處理方式。

3、結(jié)束語(yǔ)

為了確保生物處理得到明顯的效果，以及保證出水的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于高濃度難生化有機(jī)廢水的預(yù)處理必須提高重視程度。針對(duì)廢水中有毒物質(zhì)的降解以及可生化性的活力提升，我們必須做好預(yù)處理措施，從而有效降解廢水中有機(jī)污染物，以便于后續(xù)生物的生存與發(fā)展，企業(yè)所排出的水才能符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

綜合以上介紹的類Fenton技術(shù)、內(nèi)電解法、活化過(guò)硫酸鹽法等預(yù)處理方式，在實(shí)際工程應(yīng)用中已有較為成熟的例子，作為新工藝的新開(kāi)發(fā)，其中，活化過(guò)硫酸鹽法是較為有效、持續(xù)性強(qiáng)的一種方式。過(guò)硫酸根在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)中，能不斷產(chǎn)生豐富的氧化自由基，比如硫酸根自由基、激發(fā)態(tài)氧自由基等高濃度的自由基，從而不斷進(jìn)行氧化還原反應(yīng)來(lái)降解有機(jī)物。一般情況下，廢水中的有機(jī)物在常溫常壓下能被改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，通過(guò)鏈鍵的破壞來(lái)礦化為水與二氧化碳。此外，對(duì)廢水的酸堿值以及溫度數(shù)值沒(méi)有明確的規(guī)定。對(duì)此，活化硫酸鹽法也是普遍采用的方式之一，但其中部分內(nèi)容也需要實(shí)踐、時(shí)間來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充與完善，從而深入拓展活化硫酸根的發(fā)展。

另外，上文介紹的水力空化法也有值得發(fā)展的空間。針對(duì)高濃度的難生化有機(jī)廢水，水力空化法高效、迅速、精確的降解有機(jī)污染物，同時(shí)其發(fā)展空間也可以不斷擴(kuò)大。但相反的是，水力空化法的適用范圍有限，處理步驟繁瑣，導(dǎo)致規(guī)模較大的工業(yè)企業(yè)無(wú)法適用該技術(shù)。此外，對(duì)于有機(jī)污染物的降解技術(shù)以及動(dòng)力學(xué)技術(shù)，水力空化技術(shù)仍需要加大投入去改進(jìn)并完善，作進(jìn)一步的深入探討。（來(lái)源：天津遠(yuǎn)恒集團(tuán)有限公司）