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:2019-08-01 / 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,其处理技术也不同。通常根据高浓度有机废水的性质和来源可分为三类:

第一类是不含有害物质、易生物降解的高浓度有机废水,如食品工业废水;第二类是含有害物质、易生物降解的高浓度有机废水,如一些化学工业废水。制药工业废水。

第三类包括含有不易生物降解的危险物质的高浓度有机废水,如有机化学合成工业和农药废水。

综述了国内外高浓度有机废水的主要处理技术,包括物化、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。研究了MBR法、A-B法和UASB法、SBR法在生物处理工艺中的应用,总结了它们的优缺点。

1.高浓度有机废水的来源

高浓度有机废水一般是指造纸、皮革、食品等行业排放的COD超过2000 mg/l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)含有有害物质的废水,可被有机物降解;

(3)可生物降解和有害的高浓度有机废水。

2。高浓度有机废水水质特征

(一)有机浓度高。鳕鱼一般在2000毫克/升以上,有些甚至高达数万毫克/升甚至数十万毫克/升。相对来说,鳕鱼的数量相对较低,许多废水池与鳕鱼的比例低于0.3。

(2)成分复杂。含毒性物质废水中的有机化合物多为芳香族化合物和杂环类化合物,且大多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机化合物。

(3)高色度和气味。一些废水会产生刺激性气味并对周围环境造成不利影响。

(4)强酸性、强碱性。

三、高浓度有机废水的危害

高浓度有机污水有三大危害:

1有氧危害。由于生物降解,高浓度有机污水会在接收水体中引起氧合甚至厌氧,大多数水生生物会死亡,导致恶臭,恶化水质和环境。

(2)感官污染。高浓度有机污水不仅使水体失去使用价值,而且严重影响水体附近居民的正常生活。

3毒性危险。高浓度的有机污水含有大量有毒有机物,会在水体、土壤等自然环境中累积、储存、最终进入人体,从而危害人类健康。

四、高浓度有机废水处理技术

高浓度有机废水处理技术大致分为三类:物理化学处理技术,化学处理技术和生物处理技术。

1、物化处理技术

物理化学法是有机废水处理中常用的预处理方法。预处理的目的是通过回收废水中的有用组分或处理一些难降解的可生物降解物质,去除有机物,提高生化性能,减少生化处理负荷,提高处理效率。常用的理化方法有萃取、吸附、浓缩和超声降解。

1.1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。

溶剂萃取法采用不溶性或不溶性有机溶剂接触废水,从废水中提取非极性有机物,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应运而生。该方法简单可行,适用于有价有机物的处理,但只适用于非极性有机物的处理。提取的有机物和提取的废水需要进一步处理,有机溶剂也可能造成二次污染。萃取只是污染物的物理转移过程,不是真正的降解过程。

清华大学开发的反萃取系统可用于各种染料和中间废物母液资源的回收。染料中间体的回收率超过90%,脱色效果也处于同一水平。它逐渐被推广到染料废水。在治理项目中。

1.2吸附法

吸附剂种类繁多,如活性炭、大孔树脂、活性粘土、硅藻土等。

有机废水中常用的吸附剂是活性炭和大孔树脂。虽然活性炭具有较高的吸附性能,但由于再生困难和成本高,在我国使用较少。例如,活性碳被添加到难以降解染料废水的试验容器中。当活性碳的浓度为200毫克/升时,当质量浓度增加到400毫克/升时,色度去除率为77<unk>,则色度去除率达到86<unk>..

1.3浓缩法

浓缩法是利用部分污染物溶解度低的特点,蒸发大部分水来浓缩和分离污染物的方法。本发明具有操作简单、工艺成熟、部分回收有用物质等优点,适用于高浓度含盐有机废水的处理。该方法的缺点是能耗高,如果余热可用或减少,则该方法是可行的。

1.4超声波降解

超声波降解水中的有机污染物,尤其是难降解的有机污染物,是20世纪90年代出现的一种新型水污染控制技术。该技术利用超声辐射产生的空化效应将水中的难降解有机污染物分解成环境可接受的小分子物质,不仅易于操作,而且降解率高。它也可以单独使用或与其他水处理技术结合使用。一种清洁和净化方法,具有很大的工业前景。

它结合了先进氧化技术、焚烧、超临界水氧化等水处理技术的特点。具有反应条件温和、速度快、适用范围广的特点。它既可以单独使用,也可以与其他技术结合使用,具有很大的发展潜力。超声波可以引起水中空化,产生约4000K和100MPa的瞬时局部高温高压环境(热点)。同时,以110m/s左右的速度产生冲击力较强的微射流和冲击波。

水分子在热点中达到超临界状态,分解为羟基自由基、超氧基团等。羟基自由基是目前发现的最强氧化剂。有机化合物在热点处发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解、超临界水氧化和自由基氧化。这些效应,再加上声场中的粒子振动和次级导数波,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。一是通过强氧化剂(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,催化剂通常用于降低反应条件并加速反应速率。

化学氧化法反应速度快,控制简单,但成本高。通常难以在一个步骤中将难熔有机物质氧化成无机物质,并且目前关于中间产物的控制的研究很少。该技术也经常用作生化处理的预处理方法。主要方法是焚烧,Fenton氧化,臭氧氧化,电化学氧化等。

2.1焚烧法

在焚烧过程中,有机废水采用燃料油、煤等助燃剂单独或与其他废弃物混合焚烧,可采用各种类型的焚烧炉。高效、快速地将有害废水中的有机物一步到位地转化为二氧化碳和水。但设备投资大,处理成本高。一些特殊的废水(如医院废水)很难使用。

2.2芬顿氧化法

Fenton试剂具有较强的氧化能力,在废水中有机物的处理中起着重要的作用。但是,由于系统中Fe2+的大量存在,H2O2的利用率不高,使得有机物的降解不完全。对传统的Fenton氧化法进行了改进。

例如,光辅助反应在反应体系中补充紫外光和可见光。在低浓度亚铁离子照射下,理论上加入过氧化氢,紫外光和可见光,反应时间为0.5小时,溶解有机碳去除率高达90%。 。用UV + Fenton法处理郁志勇等以处理氯酚混合物,并且在1小时内COD去除率达到83.2%。

2.3臭氧氧化法

臭氧氧化能力强,反应速度快,无污泥,对水处理无二次污染。臭氧对去除合成洗涤剂和降低水中BOD和COD有特殊的作用。难降解有机化合物的臭氧氧化通常会破坏部分环状或长链环状分子,从而将大分子物质转化为小分子物质,生成易于生物降解的物质,提高废弃物的可生物降解性。艾特。

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。

2.4电化学氧化法

电化学氧化,又称电化学燃烧,是在电极表面电氧化作用下或电场作用下产生的自由基作用下氧化有机物。电化学氧化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。目前已有研究表明,对氯苯酚和五氯苯酚可在阳极上完全分解.

HwangBJ等。报道了氯化有机化合物的电化学处理的有效性,并成功地使用PbO2 /聚吡咯复合电极去除废水中的氯离子。阴极还原方法已用于一氯乙烷,三氯乙烷和芳族氯化物的脱氯。间接电化学氧化是使用电化学反应产生氧化剂或还原剂以降解污染物的方法。据报道,电解产生次氯酸盐氧化剂可以氧化和除去氨氮和难降解的有机污染物。

3、生物处理技术

生物处理是废水净化的主要过程。主要用于农药、印染、制药等行业有机废水的处理。生物处理是利用微生物代谢来分解和转化水中有毒有害化学物质和其他超标成分的生物技术。降解的主要场所是含有微生物的活性污泥、生物膜及其反应器,从而产生了各种生物处理方法和技术。微生物法不仅经济、安全,而且阈值低,残留量少,无二次污染。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生物处理和厌氧生物处理。

3.1好氧活性污泥法

在污水处理中,活性污泥法是应用最广泛的技术之一。这是一个人工模拟的自然水自净。利用悬浮微生物絮凝剂(floc)处理有机污水,提高了水的自净性能。

自1914年在曼彻斯特实验厂成立以来,活性污泥法已有90多年的历史。随着活性污泥法在实际生产中的广泛应用和技术的不断创新和进步,特别是近几十年来,在深入研究和探讨活性污泥法生物反应和净化机理的基础上,活性污泥法在反应动力学和工艺方面取得了很大进展。已经出现了能够适应各种情况的各种工艺过程。目前,活性污泥法已成为各种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:普通活性污泥法(CAS),还原曝气活性污泥法和分级进水活性污泥法(SFAS)。 ,吸附 - 再生活性污泥法(CSAS),全混合活性污泥法(CMAS),高负荷活性污泥法,纯氧曝气活性污泥法(HPOAS)。

上述污水处理方法都是平衡传统活性污泥法的有机负荷和氧需求,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。城市和利用率达到混合液,减少污泥膨胀。这种改进不可避免地伴随着一些缺点,如处理效果差,特别是高浓度有机废水,处理难度大。

3.2好氧生物膜法

好氧生物膜法是一种与活性污泥法并列的废水好氧生物处理方法。这种方法的本质是使得细菌、真菌、原生动物、元虫等微生物附着在滤料或某些载体上生长繁殖,形成膜生物污泥——生物膜。

与传统方法相比,膜生物反应器具有以下特点:

1出水水质良好。将超微滤膜组件代替二沉池可使生物反应器的生物浓度高于普通活性污泥法,提高了生物降解性,处理效果良好;膜分离后出水水质高。处理对象为生活污水时,符合建设部水质标准C(J25.1-89)。

(2)在MBR中可实现str和htr的完全分离,工艺参数易于控制。通过长期控制STR,可使硝化细菌得到富集,提高硝化效果。同时,膜分离也使废水中的大分子和颗粒难降解组分在有限体积的生物反应器中有足够的停留时间,从而达到较高的去除率。

设备紧凑,空间小。由于生物反应器中污泥浓度高,体积负荷可大大增加,生物反应器体积可大大减小。从形式上来说,集成的膜生物反应器可以使设备更加紧凑。

与传统活性污泥法相比,膜生物反应器的污泥产率非常低,如下表所示:

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5抗冲击负荷能力高浓度MLSS保留在强膜生物反应器中,使其具有比传统生物方法更高的抗冲击负荷能力。

易于控制的膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响,易于设计成自动控制系统,便于管理。

通常提到的膜生物反应器实际上是三种类型反应堆的总称。它们是(1)膜-曝气生物反应器(mabr),(2)萃取膜-生物反应器(embr),(3)膜分离生物反应器。(bsmbr,简称mbr)。

(1)膜曝气生物反应器

无气泡曝气MBR于1988年在Co.etP首次报道。它采用透气致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水聚合物膜),呈板状。或中空纤维组分,同时保持气体分压低于泡点b(ubblepoin)t实现对生物反应器的无泡曝气。由于输送的气体包含在膜系统中,因此接触时间增加并且氧转移效率大大提高。

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。

(二)萃取膜生物反应器

MBR的提取是膜萃取与生物降解相结合的产物。采用膜法从有毒工业废水中提取有毒、溶解性较差的优先污染物,然后由特异性细菌进行生化降解,使特定菌不受废水中离子强度和pH值的影响,优化生物反应器的功能。目前,膜曝气生物反应器和萃取膜生物反应器尚处于实验室阶段,没有实际工程应用。

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(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,综合MBR可分为两种类型:第一种为两个生物反应器,一种是硝化池,另一种是反硝化池。膜组件浸入硝化反应器中,待过滤的混合物由两个储罐之间的泵代替。第二种组合是最简单的,膜模块直接放入生物反应器中,通过真空泵或其他类型的泵吸入获得滤液。为了减少膜表面的污染,延长运行周期,泵的吸入是间歇的。

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3.3厌氧生物处理法

早在一百多年前,人们就开始使用厌氧工艺来处理生活污水污泥。 1860年,法国工程师Mouras首先使用厌氧方法处理沉淀池中的固定材料。后来,德国的Karl Imhoff将其开发成一个腐蚀罐和一个双层沉淀池(也称为Imhoff池),至今仍在使用。

从1910年到1950年,进一步发展了高效加热搅拌污泥消化池,如厌氧接触法,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,污泥中温消化池的HRT持续20~30天,大大增加了消化池的容积和面积,提高了建设成本。

为了提高厌氧反应系统的加工效率,研制了第二代厌氧反应器。例如,厌氧过滤(af)、提升厌氧污泥床反应器(uasb)、厌氧流化床(afb)和厌氧接触膜膨胀床反应器(aafeb)。它们的共同特征是可以将固体停留时间与液压停留时间分开,这使得固体在反应堆中停留时间可以长达数百天,而且液压停留时间可以从几十年缩短到几天甚至几个小时。uasb已经被广泛应用于这些开发的高效厌氧处理系统的实际生产中。

AF最初是由美国斯坦福大学的两位学者开发的。该装置充满砾石、鹅卵石、塑料或纤维等,并将厌氧微生物附着在填料的巨大表面,以保持较高的生物量和较少的SRT。向上流一般使用,下流也可以在中等温度下使用。

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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的基础上开发出来。其特征在于反应器上部的气体,固体和液体三相分离器。泥浆可以自动返回反应区,以维持更多的生物量和更长的SRT。整个反应器由两部分组成:反应区和沉淀区。 UASB具有高体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,转化为甲烷和二氧化碳。所产生的气体(甲烷)中含有60%以上的甲烷,可作为能源再利用,如锅炉燃烧和发电。这样,有机污染物被去除,能量被回收。

上面型厌氧污泥床反应器是含有颗粒厌氧污泥的容器。在反应堆上部安装了一种特殊的气体、液体和固体分离系统(即三相分离器)。能保持反应器的高活性和良好的沉降性能。厌氧微生物,过程比一般厌氧装置更有效率,也节省投资和土地面积。关键技术是三相分离器、配水系统和工艺条件。尤其是形成颗粒污泥的工艺条件是Uasb装置高效运行的关键。

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当UASB用于处理高浓度污水时,UASB的体积负荷可达到10kg/m~3-d~50kg/m~3ched(需氧量最大5kg/m~3hd~10kg/m~3hd),HRT可缩短到10h~12h,这与大量厌氧颗粒污泥在污泥床中的滞留密不可分。厌氧颗粒污泥多呈卵形,直径0.15mm,直径5mm,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,但在碳水中加入惰性载体、颗粒活性炭和甲醇可以缩短颗粒的形成时间。

三相分离器的分离效果也是UASB成功的关键。同时,在厌氧过程的使用过程中已经开发了水解(酸化)过程。

水解酸化的目的是将废水中的不溶物转化为可溶物,微生物难降解物转化为可生物降解物。实践证明,厌氧消化过程中的水解酸化段不仅能降低CODcr,而且能提高废水的可生化性。针对这一特点,设计开发了多种类型的水解酸化反应器,对生活污水、印染废水、食品废水、化工废水的处理起到了重要作用。取得了令人满意的结果。

第二代厌氧处理工艺虽然在应用上取得了很大的成功,但在进一步扩大应用范围方面仍然遇到许多问题,迫使人们在此基础上继续研究开发,从而陆续发展出第三代和新型厌氧反应器。主要包括膨胀颗粒污泥床(egsb)、厌氧内循环反应器(ic)和厌氧隔板反应器(abr)。

3.4A-B工艺

A/B工艺是吸附-生物降解技术。20世纪70年代,德国亚深科技大学伯恩克教授提出了吸附-生物降解过程。将污水预处理成A段曝气池,A段曝气池排出的混合液体与中沉淀池中的泥浆和水分离,A级曝气池、中沉淀池及其回流排泥和污泥排放构成A级处理系统,由A段和B段组成,污水直接预处理进入A段曝气池,A段曝气池排出的混合液体在中沉淀池中被泥浆和水分离。中间沉淀池的出水继续在B级曝气池中进行处理,B级曝气池的混合液排入二沉池进行泥水分离,B级曝气池、二次沉淀池及其回流排放构成B级处理系统。流程如图所示:

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AB过程中的A部分是高负荷的生物吸附部分(通常BOD5负荷> 2.0kg BOD5 / kgMLSṠd)。污水中的有机物通过活性污泥的吸附和絮凝作用吸附在活性污泥上。降解,A部分产生的大量污泥在中间沉淀池中被泥浆和水分离,停留时间为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段采用低负荷运行(负BOD5<0.1-0.3kg BOD5/kg MLSS-D),停留时间2-4小时。B区微生物中原生动物和后生动物的比例较大。

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、有毒物质和极端pH值的负荷具有较强的缓冲能力,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,保证了出水水质的稳定。

(3)当A部分在兼性操作中操作时,可以改善污水的生物降解性,因此A-B工艺在难以生物降解的物质的处理中具有高的去除率。

(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。

(五)b段污泥量低,污泥龄长,有利于提高活性污泥中硝化细菌的比例,为b段氮化氮的去除创造了较好的条件。

(6)在高负荷条件下,污泥产量大,剩余污泥比传统活性污泥工艺多10%~15%。

3.5SBR法

SBR反应器,即序批式活化污泥生物反应器,是早期Fill-Draw反应器的改进,它早于连续流动活性污泥工艺,但受到当时操作管理条件的限制。它被连续流动系统取代。随着自动控制水平的提高,SBR方法引起了人们的关注,并进行了更深入的研究和改进。自1995年中国第一家SBR处理厂在上海吴泾肉类联合厂投产以来,SBR工艺已在中国投入运行。它已被用于屠宰,苯酚,啤酒,化学试剂和鱼类加工。工业废水,如药品和城市生活污水。

sbr过程的曝气罐在流动状态下完全混合。在有机物的降解过程中,它是时间上的推流。有机物随着时间的推移而降解。该过程由进气、反应、沉淀、放电、空转等五个基本过程组成。从污水流入到闲置,形成了一个循环。在每个循环中,上述过程在一个有曝气或搅拌的反应器中进行。..

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好氧生物法一般用于低浓度有机废水的处理,但近年来发展了一些高效的好氧生物处理工艺,可用于深井曝气、好氧流化床、好氧活性污泥法等高浓度有机废水的处理。在特定条件下,如果场地面积较小,则可考虑深井曝气方法,并可采用高效好氧处理装置处理含抗氧化剂物质的部分废水。

3.6深井曝气方法(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。

dsp方法利用深井中的静水压,将传统曝气法的输氧速率从5&lt;垃圾&GT;-15&lt;垃圾&GT;提高到60&lt;垃圾&GT;-90&lt;垃圾&GT;.功率效率高,加工效果好。此外,它还具有产泥量少、无气温、无污泥膨胀、面积小、效率高、能耗低、抗冲击负荷性好、操作简单、管理方便、投资少等优点。因此,它被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、合成橡胶、洗涤剂、染料、溶剂、涂料、农药、食品添加剂、药品等。

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3.7好氧生物流化床(ABFB)

ABFB方法是澳大利亚科学家在20世纪70年代早期开发的工业废水生物处理工艺。该工艺的特点是反应器中填料的表面积超过3300 m 2 / m 3,生物膜的量可达10-40 g / L,比传统的高出一个数量级。活性污泥法。因此,该工艺具有效率高,占地面积小,投资少的优点。然而,由于填料的流化,必须进行排水循环并在反应器中保持一定的流速,从而增加操作复杂性。目前,国内使用ABFB处理高浓度有机废水仍处于试验阶段,并没有太多的工程应用。

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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。

(一)适应传统污水处理工艺。强化混凝工艺,发展经济实用的混凝设备,是高浓度难熔有机污水处理技术的重要发展方向之一。

(2)多种处理技术的组合。如利用絮凝、微电解、电化学催化氧化等技术破坏水中难降解的有机物,提高有机污水的生物可降解性,采用交叉耦合生化法进行深度处理。

(3)开发一种高效,多功能,设备小型化,操作简便的组合处理装置。此外,必须实施清洁生产,以减少或消除生产过程中的污染。

(4)污水净化生物强化技术的发展。为了提高高浓度有机废水的处理效果,在系统中加入了从自然中筛选出的优势菌群或经基因工程修饰的高效菌群。

高浓度有机废水主要处理技术汇总

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