化工废水由于原材料和生产工艺等因素,常常面临可生化性低的难题。如果直接进入生化系统处理,很容易导致生化系统崩溃,极大地影响废水处理的整体效果。因此,在处理化工废水时,我们既要有效去除有机物,又必须高度重视并解决可生化性差的问题。
一、厌氧生物处理厌氧生物处理在解决化工废水可生化性差的问题中起着重要作用。
根据 “三阶段理论”,厌氧生物处理可分为水解酸化、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。在厌氧条件下,厌氧菌发挥特性,将工业废水中的污染物质进行降解。经过反应后,工业废水中的污染物质可逐步降解为有机酸、小分子醇,最终转化为无害的二氧化碳以及甲烷。
目前,厌氧生物处理已经发展到第三代,拥有 UASB 反应器、ABR 反应器、IC 反应器、EGSB 反应器等多种形式。这些反应器在很多化工废水处理项目中都有广泛应用。例如,在一些项目中,利用厌氧生物处理可以有效地降低废水中的有机物含量,提高废水的可生化性。
二、水解酸化工艺水解酸化工艺也是提高化工废水可生化性的有效方法之一。该工艺利用微生物吸附、降解废水中的部分有机物。具体来说,它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,使得有机物更易于被产甲烷菌等微生物降解。
水解酸化工艺具有诸多优点,如构造简单,初期投资成本低廉,后期运行、维护方便等。
然而,其有机物去除率不高,主要作用是提高废水的可生化性。因此,通常需要与其他工艺组合使用,才能更好地实现有机物的降解。比如,可以与物理工艺、厌氧或好氧工艺组合,进一步提高处理效果。
三、铁炭微电解法和芬顿氧化组合预处理铁碳微电解法因运行成本低、操作简单、效果好等特点,常常被用于高浓度有机废水的预处理工艺中。
在其运行过程中,会产生一定量的 Fe²⁺和 Fe³⁺。若向其中加入 H₂O₂或者碱,将能形成芬顿反应或者絮凝沉淀的效果,从而进一步对废水进行预处理。
这种铁炭微电解法和芬顿氧化的组合,不仅节省了芬顿试剂中亚铁离子的药剂成本,而且能够使废水中的大分子有机物发生高级氧化反应,大幅度提高废水的可生化性。但是,该组合也存在一些不足之处,比如出水会携带铁离子,并且处理成本较高,这可能导致一些项目放弃这种组合预处理方式。
四、单一高级氧化法预处理高级氧化法有多种方式可以提高化工废水的可生化性,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。
其中,Fenton 氧化法由于具有氧化效率高、投资成本低、操作简单等优点而被广泛应用于化工废水的预处理当中。Fenton 氧化法主要通过 Fenton 试剂的作用,其由过氧化氢与亚铁盐构成。在酸性条件之下,H₂O₂可以被 Fe²⁺催化分解,同时生成氧化能力十分强的 OH・自由基。OH・自由基能够和许多有机物反应并使其发生降解。在水处理的过程当中,Fenton 试剂的作用重点包括对有机物的混凝与氧化作用。
不过,Fenton 氧化法也有一些缺点,比如对溶液酸度要求苛刻,适用的 pH 值范围小,且需不断加入芬顿试剂,处理费用相对较高。
综上所述,解决化工废水的可生化性差问题可以选择上述四种工艺。在实际应用当中,可以根据水质情况来设计具体的工艺组合。例如,有些化工废水处理项目采用了 “铁碳微电解 + 芬顿氧化 + 水解酸化 + UASB 反应器” 的组合工艺,从 COD 浓度达到 30000mg/L,B/C 比 0.14,出水 COD 浓度低于 1000mg/L,B/C 提高到 0.6,然后再通过好氧生物处理,最终达到排放标准。