污水处理技术工艺

高浓度有机废水主要处理技术汇总

发布日期:2019-05-22 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

高浓度有机废水的性质和来源不同,处理工艺也不同。通常,根据高浓度有机废水的性质和来源,可将其分为三类:一类是不含有害物质且易生物降解的高浓度有机废水,如食品工业废水;二类是含有有害物质且易生物降解的高浓度有机废水,如化工废水、制药废水等;第三类是高浓度有机废水,含有有害物质,不易生物降解,如有机化工工业废水、农药废水等。

本文总结了国内外高浓度有机废水的主要处理技术,包括物理化学,化学和生物处理技术,分析了各种方法和工艺的优缺点及其研究现状。重点研究MBR,A-B工艺,UASB,SBR工艺中的生物处理技术,重点研究,总结其优缺点。

高浓度有机废水来源

高浓度有机废水一般是指造纸、皮革、食品等行业排放的COD在2000 mg/l以上的废水。这些废水含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物,如果直接排放,将造成严重的污染。高浓度有机废水根据其性质和来源可分为三类。

(1)高浓度有机废水容易生物降解;

(2)可被有机物降解但含有有害物质的废水;

(3)难降解、有害的高浓度有机废水。

高浓度有机废水的水质特征

(1)有机物浓度高。COD一般在2000 mg/l以上,有的甚至高达数万甚至数十万mg/l,相对而言,BOD较低,许多废水中BOD与COD的比值小于0.3。

(二)复杂成分。废水中含有有毒物质的有机物多为芳香化合物和杂环化合物,也含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。

(3)色度高,有异味。有些废水散发出刺鼻的恶臭,对周围环境产生负面影响。

(4)强酸性强碱性。

高浓度有机废水危害

高浓度有机污水主要有以下三种危害:

有氧危害。由于生物降解作用,高浓度的有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧,大多数水生生物会死亡,导致恶臭和水质环境恶化。

2感官污染.高浓度的有机污水不仅使水体失去使用价值,而且严重影响了水体附近人群的正常生活。

(3)毒性损害。高浓度有机污水中含有大量的有毒有机物,这些有机物将继续在水、土壤等自然环境中积累和储存,最终进入人体,从而危害人体健康。

高浓度有机废水处理技术

高浓度有机废水的处理技术大致可分为三大类:物化处理技术、化学处理技术和生物处理技术。

1、 物化处理技术

物化方法是有机废水处理中常用的预处理手段。预处理的目的是通过回收废水中的有用成分或处理一些难降解的产品来去除有机物,提高可生化性。降低生化处理负荷,提高处理效率。常用的理化方法有萃取法、吸附法、浓度法、超声波降解法等。

萃取法

在许多预处理方法中,萃取法具有效率高、操作简单、投资少的特点。尤其是基于可逆复反应的萃取分离法,对于极性有机稀溶液的分离具有较高的效率和选择性,在耐火有机废水处理中具有广阔的应用前景。

溶剂萃取法利用不溶性或不溶性有机溶剂与废水接触,萃取废水中的非极性有机物,然后对负载的萃取剂进行进一步处理。近年来,为了避免有机溶剂对环境的污染,超临界二氧化碳萃取技术得到了广泛的发展。该方法操作简单,适用于具有回收价值的有机物的处理,但只适用于非极性有机物的处理。萃取有机物和萃取废水需要进一步处理,有机溶剂可能造成二次污染。萃取仅仅是污染物的物理迁移过程,而不是真正的降解。

清华大学开发的萃取-反萃取系统可用于回收各种染料和中间体的废母液资源。染料中间体的回收率大于90%,脱色效果达到相同水平。染料废水治理工程正在逐步推广。

吸附法

有许多类型的吸附剂,如活性炭,大孔树脂,活性白土,硅藻土等。

活性炭和大孔树脂是有机废水中常用的吸附剂。活性炭虽然具有很高的吸附性能,但由于其再生困难、成本高,在我国很少使用。如活性炭浓度为200 mg/L时,色度去除率为77%,活性炭浓度为400 mg/L时,色度去除率为86%。

浓缩法

浓缩是利用某些污染物的低溶解度特性,通过蒸发大部分水来浓缩和分离污染物的一种方法。浓缩法操作简单、成熟,可用于对现有物质的部分回收,适合处理高浓度含盐有机废水。这种方法的缺点是能耗高。如果有可用的废热或减少能源消耗,该方法是可行的。

超声波降解

超声波降解水中有机污染物,特别是难降解有机污染物,是20世纪90年代兴起的一种新的水污染控制技术。该技术利用超声辐射产生的空化效应,将水中难降解有机污染物分解成环境可接受的小分子物质,不仅操作简单、降解速度快,而且可单独使用或与其他水处理技术联合使用。是一种具有很大工业应用前景的清洁净化方法。它结合了先进的氧化技术、焚烧技术、超临界水氧化技术等水处理技术的特点,具有反应条件温和、反应速度快、应用范围广等特点,可以单独使用,也可以与其他技术结合使用。它具有很大的发展潜力。超声波能在水中产生空化,产生约4000 K和100 MPa的局部高温高压环境(热点),并以约110m/s的速度产生冲击力强的微射流和冲击波。水分子在热点达到超临界状态,分解为羟基自由基、超氧自由基等。羟基自由基是迄今为止发现的最强的氧化剂。热点发生了化学键断裂、水相燃烧、高温分解、超临界水氧化和自由基氧化等现象。这些效应,加上声场中的粒子振动和二次导数波,提供了其他方法难以实现的各种降解途径。

2 、化学处理技术

化学处理技术是利用化学原理和化学作用将废水中的污染物转化为无害物质的方法,使废水得到净化。化学氧化可分为两类。一种是用强氧化剂(如过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸盐、臭氧等)将废水中的有机物氧化为二氧化碳和水。在室温和压力下。二是高温高压下废水中有机物的分解,包括超临界水氧化和湿空气氧化。氧化剂通常是氧或过氧化氢,催化剂一般用于降低反应条件和加快反应速度。化学氧化反应速度快,控制简单,但成本高,难一步氧化难降解有机物为无机物,目前对中间产物的控制研究较少。该技术也常被用作生化处理的预处理方法。主要方法有焚烧法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。

焚烧法

焚烧方法使用燃料油或煤等助燃剂单独混合有机废水或与其他废物混合,焚烧炉可采用各种炉型。高效率和快速的速度可以一步完全将有害废水中的有机物质转化为二氧化碳和水。但是,设备投资大,处理成本高,除了一些特殊的废水(如医院废水)外,很难采用。

Fenton 氧化法

Fenton试剂具有很强的氧化能力,因此Fe2吨氧化在废水有机物处理中起着重要的作用。但由于体系中Fe2+离子的大量存在,H2O2的利用率不高,有机物的降解不完全。对传统的Fenton氧化法进行了改进。例如,在低浓度亚铁离子、理论过氧化氢、紫外和可见汞灯的照射下,在反应体系中以紫外光和可见光补充光辅助反应。5h后,溶解性有机碳去除率可达90%以上。余志勇等人采用UV+Fenton法处理氯苯酚混合液,1h内COD去除率达到83.2%。

臭氧氧化法

臭氧具有氧化能力强、反应快、无污泥生成、水处理无二次污染的特点,对去除合成洗涤剂、减少水中的鳕鱼和鳕鱼有特殊作用。臭氧对难降解有机物的氧化通常会破坏其环状分子的环或长链分子的一部分,从而将大分子转化为小分子,产生容易降解的生化降解材料,并改善废水的生化特性。臭氧氧化是生物降解有机废水处理中常用的预处理方法。发现臭氧氧化对大多数染料都能达到良好的脱色效果,但对不溶于水的染料脱色效果较差,如硫化、还原和涂层。

电化学氧化法

电化学氧化,又称电化学燃烧,是指有机化合物在电极表面的电氧化作用下或在电场作用下产生的自由基的氧化。电化学氧化可分为直接电化学氧化和间接电化学氧化。直接电化学氧化是难降解有机物在电极表面的氧化还原反应。目前已证明对氯苯酚和五氯苯酚可以在阳极上完全分解。Hwang B J等人报道了电化学处理含氯有机物的效果,并成功地用PbO_2/聚吡咯复合电极去除废水中的氯离子。采用阴极还原法对一氯乙烷、三氯乙烷和芳香族氯化物进行了脱氯处理。间接电化学氧化是利用电化学反应产生氧化剂或还原剂降解污染物的一种方法。据报道,电解可去除氨氮和难降解有机污染物,生产次氯酸盐氧化剂。

3、生物处理技术

生物处理是污水净化的主要工艺,主要用于处理农药、印染、制药等行业的有机废水。生物处理是利用微生物的代谢分解和转化水中有毒有害化学物质和生物技术中其他超标成分。降解部位主要为含有微生物的活性污泥。生物膜及其相应的反应器,导致各种生物处理方法和技术的诞生。微生物法不仅经济、安全,而且具有阈值低、残留少、无二次污染等优点,具有良好的应用前景。根据反应条件的不同,微生物处理可分为好氧处理和厌氧处理。

好氧活性污泥法

在污水处理中,活性污泥法是最广泛使用的技术之一。它是自然界中水体的自我清洁人工模拟,它是水的自净化的增强。悬浮的有机微生物群(Floc)用于处理有机污水。自1914年在英国曼彻斯特成立以来,活性泥已经存在了90多年。凭借其在实际生产和持续技术创新中的广泛应用,特别是近几十年来,它已对其生物反应做出了回应。基于深入的研究和纯化机理,活性污泥法在反应动力学和过程方面得到了很大的发展,并且已经开发出适应各种条件的各种方法。目前,活性污泥法已成为各类有机污水的主要处理技术。

根据不同运行方式的工艺特点和应用条件,好氧活性污泥法可分为:常规活性污泥法(CAS)、还原曝气活性污泥法、分段进水活性污泥法(SFAS)、吸附再生活性污泥法(CSA)。s)、全混合活性污泥法(CMAS)、高负荷活性污泥法和纯氧曝气活性污泥法(HPOAS)。这些污水处理方法都是对传统活性污泥法在平衡有机负荷和氧需求方面的改进,提高曝气池对水质、水量和冲击负荷的适应性,减少污泥产量,缩短曝气时间,提高氧转移能力和利用率。混合液,减少污泥膨胀。处理效果差等缺点是不可避免的,特别是高浓度有机废水,处理难度大。

好氧生物膜法

好氧生物膜法是与活性污泥法并列的一种废水好氧生物处理技术。该方法的实质是使细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物附着在过滤介质或某些载体上生长繁殖,并在其上形成膜生物膜。

与传统方法相比,膜生物反应器具有以下特点:

(1)采用超微滤膜组件代替二沉池,可使出水水质获得比普通活性污泥法更高的生物浓度,提高了生物降解能力和处理效果。同时,膜分离后出水水质较高,以生活污水为处理对象,符合建设部生活回用水质标准C(J25.1~89)。

2工艺参数易于控制STR和HTR的完全分离可以在膜生物反应器中实现。通过控制较长的STR,可以富集具有较长生成时间的硝化细菌,并且可以提高硝化效果。同时,膜分离还使得废水中的大分子和颗粒状耐火组分在有限体积的生物反应器中具有足够的量。停留时间,从而实现更高的去除率。

(3)设备紧凑,占地少。由于生物反应器内污泥浓度较高,可以大大增加体积负荷,大大降低生物反应器的体积。在形式上,集成膜生物反应器可以使设备更加紧凑。

在高冲击膜生物反应器中保持高浓度的mlss,使其具有比传统生物反应器高得多的冲击负荷阻力。

5膜分离设备易于自动控制管理,不受污泥膨胀等因素的影响,易于设计自动化控制系统,易于管理。

通常提到的膜反应器实际上是三种反应器的一般术语,它们是(1)膜曝气生物反应器(MABR),(2)萃取膜生物反应器E(EMBR),(3)膜分离生物反应器(BSMBR,)。缩写MBR)。

(1)膜曝气生物反应器

无泡曝气膜生物反应器最早由ETP公司于1988年报道。它使用可渗透的致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合物膜)、板或中空纤维组件,可以实现对生物反应器的无气泡曝气,同时保持气体的分压低于B B B(ubblepoin)T。因为气体包含在MEM中。膜系,接触时间延长,氧传递效率大大提高。同时,气液两相膜的分离有利于更好地控制曝气过程,有效地分离曝气和混合功能。由于供氧面积是确定的,所以在传统的曝气系统中,气泡的大小及其停留时间对工艺没有影响。

(2)萃取膜生物反应器

MBR的萃取与膜萃取和生物降解相结合,用于从有毒工业废水中提取有毒、难溶的优先污染物,然后与特定的细菌分离生化降解。结果表明,废水中的离子强度和pH值对细菌的专一性没有影响,并对生物反应器的功能进行了优化。目前,膜曝气生物反应器和萃取膜生物反应器仍处于实验室阶段,尚无实际工程应用。

高浓度有机废水主要处理技术综述。

(3)膜分离生物反应器

膜分离生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池。利用膜组件进行固液分离,截留的污泥返回生物反应器,经水排出。根据膜组件与生物反应器的相对位置,膜分离生物反应器可分为三类:集成膜生物反应器、分膜生物反应器和复合膜生物反应器。

在分离的mbr中,生物反应器的混合物被泵入膜组件。在压力作用下,膜过滤器成为处理水的系统。活性污泥、大分子物质等被膜截留后返回生物反应器。..所述分离的mbr由所述材料和所述液体的循环交错流动操作。其特点是:操作稳定可靠,操作管理方便,易于清洗、更换和添加膜。然而,为了减少污染物在膜表面的沉积,圆泵提供的进料液体的流速非常高,耗电量也较高。

根据生物处理的工艺要求,一体化MBR可分为两种类型:一种是有两个生物反应器,一个是硝化反应器,另一个是反硝化反应器。膜组件被浸入硝化反应器中,待过滤的混合物由两个罐之间的泵更新。第二个组合是最简单的。膜组件直接放置在生物反应器中,过滤后的液体通过真空泵或其他类型的泵抽吸而得。为了减少膜表面污染,延长运行周期,一般泵采用间歇式抽吸方式。

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厌氧生物处理法

早在一百多年前,人们就开始用厌氧运动来处理生活污水污泥。1860年,法国工程师莫拉斯首次使用厌氧运动来处理沉淀池中的固定物质。后来,德国的卡尔·因霍夫(KarlImhoff)将其发展成一个腐败池和一个双层沉淀池(也称为Imhoff池),目前仍在使用中。

1910年至1950年间,进一步开发了高效,可燃和搅拌的污泥消化池,如厌氧接触过程,被称为第一代厌氧反应器。由于第一代厌氧反应器不能将污泥停留时间与水力停留时间分开,因此污泥介质温度蒸煮器的HRT长达20至30天,这大大增加了蒸煮器的体积和占地面积。建设成本。为了提高厌氧反应系统的处理效率,已经成功研发了第二代厌氧反应器,如厌氧过滤器(AF),上流式厌氧污泥床反应器(UASB),厌氧流化床(AFB)和厌氧接触膜。膨胀床反应器(AAFEB)。它们的共同特点是可以分离固体停留时间和水力停留时间,这使得固体在反应器中的停留时间可以持续数百天,并且水力停留时间可以从过去几天缩短到几天,甚至几个小时。在这些已开发的高效厌氧处理系统中,UASB已广泛用于实际生产中。

AF最初是由斯坦福大学的两位学者开发的。该装置由砾石、卵石、塑料或纤维填充。厌氧微生物附着在填料的巨大表面,可以保持较高的生物量和较低的SRT。一般采用上流方式,在中温条件下也可采用下流方式。

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UASB是一种上流式厌氧污泥床,由荷兰农业大学的几位教授在AF的基础上开发而成。其特点是在反应器上部安装了气、固、液三相分离器。混合气中的污泥可以自动返回反应区,保持较大的生物量和较长的SRT,整个反应器由反应区和沉淀区两部分组成。UASB具有较高的容积负荷率和污泥负荷率。

工作原理:废水中的有机污染物在厌氧条件下被微生物降解。沼气转化为甲烷、二氧化碳等,含有60%以上的甲烷,可作为锅炉燃烧、发电等再利用的能源。这样,两种有机污染物都被去除,能源被循环利用。升流式厌氧污泥床反应器的主体是一个装有颗粒厌氧污泥的容器,反应器上部设有一个特殊的气、液、固分离系统(即三相分离器)。它能保持反应器中厌氧微生物的高活性和良好的沉淀性能,且反应器的效率高于普通厌氧装置,同时节省了投资和占地面积。其关键技术是三相分离器、配水系统和工艺条件,特别是颗粒污泥形成的工艺条件,是UASB装置高效运行的关键。

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UASB的容积负荷可达到10 kg/m3.d~50 kg/m3.d(好氧最大值为5 kg/m3.d~10 kg/m3.d),HRT可缩短至10 h~12 h,这与污泥床中滞留的大量厌氧颗粒污泥是分不开的。厌氧颗粒污泥多呈卵状,直径为0.15~5 mm,具有良好的沉淀和生物活性。UASB反应器中颗粒污泥的形成通常需要几个月的时间,但在反应器中加入惰性载体、颗粒活性炭和甲醇可以缩短颗粒污泥的形成时间。三相分离器的分离效果也是UASB成功的关键。同时,水解(酸化)工艺在厌氧工艺中得到了发展。

水解酸化的目的是将废水中的不溶性物质转化为可溶性物质,并将微生物转化为可生物降解物质。研究证实,厌氧消化过程中的水解酸化段不仅能降低酸碱度,而且能提高废水的生化性能。利用这一特点,设计开发了各种类型的水解酸化反应器。在生活废水处理、印染废水处理、食品废水处理、化学废水处理等方面发挥了重要作用,取得了满意的效果。

第二代厌氧处理工艺虽然在应用上取得了很大的成功,但在进一步扩大其应用范围的同时也遇到了许多问题,迫使人们在此基础上继续进行研究和开发。这样,第三代厌氧反应器和新型厌氧反应器相继发展起来。主要包括膨胀颗粒污泥床(EGSB)、厌氧内循环反应器(IC)、厌氧折流板反应器(ABR)等。

A-B工艺

A-B工艺是吸附和生物降解技术.20世纪70年代,亚洲深度工业大学的Boeke教授提出了吸附和生物降解的过程。A段和B段由A节和B节组成,两段串联连接,不设一次沉淀池,污水预处理后直接进入A段曝气池,A段曝气池排出的混合液在中间沉淀池内进行泥水分离,将A段曝气池、中间沉淀池、回流池和排泥池组成A段处理系统。中间沉淀池的出水进入B段曝气池继续处理,B段曝气池的混合液排入二沉池进行污泥水分离,B段曝气池、二次沉淀池、回流池和排泥池组成B段处理系统。流程如

高浓度有机废水主要处理技术综述。

A-B法A段为高负荷生物吸附段(通常BOD5负荷>2.0 kg BOD5/kg MLSS)。D)。通过活性污泥的吸附和絮凝作用,将废水中的有机物吸附在活性污泥上进行降解。A段产生的大量污泥在中间沉淀池中与污泥水分离30-60分钟。A区微生物以细菌(大肠杆菌群)为主,产生时间短(约20分钟),繁殖快。通过控制溶解氧的含量,A段可以在好氧或兼氧模式下运行。耗氧负荷高,污泥产量高,沉淀性能好。A区处理后的污水可生物降解性有所提高。B段在低负荷(负BOD5<0.1-0.3kg BOD5/kgmlss)下运行。d)停留时间2-4=“h,b=”>

A-B 工艺的特点有:

(1)a-b过程具有高效去除有机物的能力。对bod5的去除率可达95&lt;lunk;GT;,对codcr的去除率可高达90&lt;lunk;GT;。

(2)A/B工艺具有较强的出水稳定性。A段对进水有机物负荷、有毒物质负荷和极端pH值有较好的影响。

缓冲能力强,使大部分冲击被A段拦截,为B段提供了良好的微生物生存环境,保证了出水总量。

质的稳定性。

(3)当A部分用兼性氧操作时,可以改善污水的生物降解性,因此A-B工艺对难以生物降解的物质的处理具有相对的效果。

高的去除率。

(4)A-B工艺的污泥具有良好的沉降性能,易于克服污泥膨胀。

(5)B段污泥负荷较低,污泥龄较长,有利于提高硝化细菌在活性污泥中的比例,为B段NH_3-N的去除创造了较好的条件。

(6)A段在高负荷运行时,污泥产量大,剩余污泥量比传统活性污泥法增加10%~15%。

SBR 法

SBR反应器,即序批式活性污泥生物反应器,是一种比连续流活性污泥法更早出现的早期充放电反应器的改进,但由于当时运行和管理条件的限制,被连续流系统所取代。随着自动控制水平的提高,SBR法引起了人们的关注,并对其进行了更深入的研究和改进。自1995年中国第一座SBR处理装置在上海五松肉厂投产以来,SBR工艺在国内外已广泛应用于屠宰、苯酚、啤酒、化学试剂和鱼类加工等领域。SBR工艺曝气池完全混合在流态中,但在有机物降解过程中是时间的推动流动,有机物随着时间的推移而降解。该工艺由五个基本过程组成:进水、反应、沉淀、出水和闲置,形成了从污水流入到闲置结束的循环。在每一个循环中,上述过程都是在一个有曝气或搅拌的反应器中依次进行的。

好氧生物法通常用于处理低浓度有机废水。然而,近年来,已经开发出一些高效的好氧生物处理工艺,可用于处理高浓度有机废水,如深井曝气,好氧流化床和好氧活动。污泥法等在一定条件下,如场地面积小,可考虑深井曝气;一些含有厌氧物质的废水可以通过高效好氧处理进行处理。

深井曝气法(DSP)

20世纪70年代初,英国皇家化学工业公司开发了一种利用好氧细菌生产单细胞蛋白质的工艺。改变了传统的污水生化处理中的氧转移速率,扩大了氧与液膜的接触面积,提高了氧的饱和浓度及其利用率,具有良好的处理效果。利用深井静水压力,将DSP法的氧传递率由传统曝气法的5%-15%提高到60%-90%。电效率高,处理效果好。另外,具有污泥产量少、不受温度影响、无污泥膨胀、占地面积小、效率高、能耗低、抗冲击负荷好、操作简单、管理方便、投资少等优点。因此,它广泛应用于现代化学合成工业中高浓度有机废水的处理,如塑料、合成纤维、橡胶、洗涤剂、染料、溶剂、涂料、农药、食品添加剂、制药等行业。

高浓度有机废水主要处理技术综述。

好氧生物流化床

ABFB是澳大利亚科学家在20世纪70年代初开发的一种工业废水生物处理工艺。该工艺的特点是反应器内填料的比表面积大于3300 m~2/m~3,生物膜量可达10~40g/L,比普通活性污泥法高一个数量级。因此,该工艺具有效率高、占地少等优点。但由于填料是流态化的,必须进行水循环,保持一定的反应器流量,从而增加了操作的复杂性。目前,ABFB在高浓度有机废水处理中的应用尚处于试验阶段,工程应用不多。

高浓度有机废水主要处理技术综述。

高浓度有机废水处理技术正朝着高效、节能、环保的方向发展。好氧处理技术与厌氧处理技术相结合具有广阔的应用前景。

主要研究结果如下:(1)对传统的污水处理工艺进行了改造。强化混凝工艺,开发经济实用的强化混凝设备,是适合我国国情的高浓度难降解有机废水处理技术的重要发展方向之一。

(2)多种处理技术的联合应用。例如,采用絮凝、微电解、电化学催化氧化等技术对水中的难降解有机物进行降解,提高有机废水的可生化性,然后采用交叉耦合的生化方法进行深度处理。

(3)研制了一种高效、多功能、小型化、操作方便的组合处理装置。还必须实行清洁生产,以减少或消除生产过程中的污染。

(4)开发污水净化生物强化技术。也就是说,选自自然界的优势种群或可以通过基因工程快速“食用”的高效降解细菌被添加到系统中以增强高浓度有机污水的处理效果。

高浓度有机废水主要处理技术汇总

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