在化工生产中,由于原材料及生产工艺等因素,化工废水往往可生化性较低,若直接进入生化系统,极易导致系统崩溃,影响整体废水处理效果。因此,处理化工废水时,既要去除有机物,又要着重解决可生化性差的问题。
一、单一高级氧化法预处理高级氧化法有多种方式可提高废水可生化性,如臭氧与非均相催化臭氧氧化法、催化湿式氧化法、超声波氧化法、电化学氧化法、光化学氧化法、超临界水氧化法、Fenton 氧化法等。
Fenton 氧化法在化工废水预处理中应用广泛。其主要由过氧化氢与亚铁盐构成,在酸性条件下,H₂O₂被 Fe²⁺催化分解,生成氧化能力极强的 OH・自由基。OH・自由基能与许多有机物反应使其降解,在水处理过程中,Fenton 试剂主要起到对有机物的混凝与氧化作用。然而,该方法对溶液酸度要求苛刻,适用 pH 值范围小,且需不断加入试剂,处理费用相对较高。
二、铁炭微电解法和芬顿氧化组合预处理铁碳微电解法运行成本低、操作简单、效果好,常用于高浓度有机废水预处理。其运行过程中会产生一定量的 Fe²⁺和 Fe³⁺,加入 H₂O₂或碱可形成芬顿反应或絮凝沉淀效果,进一步预处理废水。这种组合不仅节省了芬顿试剂中亚铁离子的药剂成本,还能使废水中大分子有机物发生高级氧化反应,大幅提高可生化性。但该组合出水携带铁离子且处理成本高,可能被一些项目放弃。
三、水解酸化工艺提高可生化性水解酸化工艺利用微生物吸附、降解废水中部分有机物,将不溶性有机物转化为溶解性有机物,再进一步转化为低碳链脂肪酸和醇,使有机物更易于被产甲烷菌等微生物降解。该工艺构造简单,初期投资成本低,后期运行维护方便。但其有机物去除率不高,主要作用是提高废水可生化性,需与其他工艺组合才能更好地降解有机物,可与物理工艺、厌氧或好氧工艺组合提高处理效果。
四、厌氧生物处理厌氧生物处理包含水解酸化阶段,根据 “三阶段理论” 可分为水解酸化、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。在厌氧条件下,利用厌氧菌将工业废水中的污染物质降解为有机酸、小分子醇,最后转化为无害的二氧化碳和甲烷。厌氧生物处理已发展到第三代,有 UASB 反应器、ABR 反应器、IC 反应器、EGSB 反应器等,在很多化工废水处理项目中都有应用。
综上所述,解决化工废水可生化性问题可选择上述四种工艺。实际应用中,可根据水质情况设计工艺。例如,有些化工废水处理项目采用 “铁碳微电解 + 芬顿氧化 + 水解酸化 + UASB 反应器” 的组合工艺,将 COD 浓度从 30000mg/L 降至低于 1000mg/L,B/C 比从 0.14 提高到 0.6,再通过好氧生物处理达到排放标准。