干货|有机工业废水处理的基本方法和基本技术途径

有机工业废水是指石油化学工业、染料化学工业、食品加工工业、发酵工业、纺织工业和制革工业等各工业部门生产过程排放的含有一定浓度有机污染物的工业废水。
    有机工业废水生物处理中的几个问题
    生物法是处理有机工业废水的基本方法，在处理易生物降解的有机废水方面， 已有了很多实践与丰富经验。 但是， 随着有机化学工业的迅速发展，大量人工合成的难生物降解有机物的排放， 以及人们的环境意识和对环境质量要求的提高，要求从废水中去除可能有“三致”作用的有机污染物和营养物质 N、P 等，传统的生物处理技术已不再能完全适应处理各种有机工业废水的需求。目前，生物法处理有机工业废水常遇到下述难题：
    (1)生物法处理含高氨氮有机工业废水时氨氮的去除问题
    (2)厌氧生物法处理含高氮与硫酸盐的高浓度有机工业废水时，如何克服
    (3)硫酸盐的影响和去除氨氮的问题
    (4)提高难降解有机工业废水的可生化性问题
    (5)降低有毒有害污染物对微生物的毒性作用问题
    有机工业废水处理的基本方法
    工业废水处理方法大体可分为：
    物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法。
    工业废水处理方法的分类
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    有机工业废水治理的基本技术途径
    有机工业废水的处理工艺流程， 一般包含预处理、生物处理和后处理三部分。
    预处理主要包括水质水量均化、大颗粒固态悬浮物的去除等物理处理技术，以及提高有机物可生物降解性能、降低废水毒性的一些化学法、物化法和生物法处理技术。对于某些难处理的废水，虽然经过预处理和生物处理，有时其出水 COD依然还较高，不能满足排放要求，此时，需再辅以后处理，以做到最终达标排放，后处理方法多为物化法和化学法。
    (一)低浓度易降解有机工业废水
    好氧生物法是处理不含有毒有害污染物的低浓度易生物降解有机工业废水的基本方法。其典型处理流程如下图所示：
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    处理低浓度易降解有机工业废水的基本工艺流程
    由于工业废水的水质水量受产品变更、生产设备检修、生产季节变化等多种因素影响，通常各工厂内废水的水质水量每日每时都在变化，且变化幅度大。因此，工业废水的处理流程中一般都设置调节池(均化池)，以调节水量和进行匀质，为后续生物处理设施的正常与稳定运行创造条件。
    若废水中还含有固态有机物和无机物时， 为减轻后续生物处理设施的有机负荷、降低运行费用和提高处理效率，或减少对后续处理设施的损害(如无机颗粒物对曝气设备的磨损)，在生物处理设施前需依据固态污染物的特性(尺寸大小、比重)设置简单的、费用较低的格栅、筛网或沉淀池等物理处理设施，以去除较大的固态有机的和无机的悬浮物。细小的固态有机物将随水流入生物处理设施处理。
    (二)高浓度易降解有机工业废水
    这类废水中的有机污染物虽然易被微生物降解，但由于浓度很高，若直接采用好氧生物法处理，其工程投资和运行费用将都很高。厌氧生物法具有有机负荷高，运行费用较低，产生的甲烷气可以回收能源等优点，因此，是处理不含有毒有害污染物的高浓度易降解有机工业废水的首选处理技术。但是，厌氧法处理后出水的有机物浓度还比较高，一般都不能达标，需再经好氧生物法处理才能确保出水水质达标。处理这类废水的基本工艺流程如下图所示：
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     (三)可降解有机工业废水
    如前所述，可降解有机工业废水含有较多的易降解有机物或含可降解有机物，因此，通常都考虑采用好氧生物法处理。但是，由于废水中还含有一定数量的难降解有机物(或可降解有机物)， BOD5/COD 比值较低，因此，其处理流程中除需依水质水量变化和悬浮物含量考虑设置均化池、格栅、筛网、沉淀等物理处理设施外，还需有其他的预处理或后处理设施，以提高废水的可生物降解性，或降低好氧生物工艺出水中难降解有机物浓度，使出水能达标排放。其典型处理工艺流程如下图所示：
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    (四)难降解有机工业废水
    难生物降解有机工业废水的处理问题，是当今水污染防治领域面临的一个难题，至今尚无较为完善、经济、有效的通用处理技术可以被广泛运用于这类废水的处理，有些处理技术还处于实验室研究阶段。目前，用以处理这类废水的主要技术途径有好氧生物法、物化-生物法联合处理工艺、优势菌种法、应用微生物的共代谢与协同作用强化生物处理、生物技术等，现在我们着重介绍一下好氧生物法：
    好氧生物法是低浓度有机废水最通用的处理技术，但用于处理难降解有机废水时，则需先进行化学的、物化的或生物的预处理，以改变难降解有机物的分子结构或降低其中某些污染物质的浓度，降低其毒性，提高废水的 BOD5/COD值，使能被微生物分解、利用和稳定，为后续生物处理的运行稳定性和高处理效率创造条件。对于某些废水经预处理和生物处理后其水质指标(如色度、 COD)依然未能达到预期的水质标准，还不能满足排放要求时，则在生物处理后还需有后处理措施，以降低残留有机物浓度。后处理技术主要有混凝沉淀、混凝气浮和活性炭吸附等。其基本工艺流程如下图所示：
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    处理难降解有机工业废水的基本工艺流程
    流程中预处理方法的选择与难降解有机物的性质、浓度有关，主要方法有：
       (1)化学氧化法(如臭氧氧化法、催化氧化法、湿式氧化法)
    化学氧化法是用氧化剂去除有机物的有毒有害基团， 提高其可生物降解性与降低废水 COD 浓度的方法。这类方法还可用作为高浓度难降解有机工业废水的预处理技术。在我国，多数化学氧化法尚处于实验室研究阶段。
    (2)化学水解法(碱水解、酸水解)
    化学水解法是根据有机物特性，用碱或酸进行水解，以改变难降解有机物化学结构，降低其毒性和提高废水的可生物处理性。
    (3)生物法(厌氧水解酸化法)
    大量研究和实践表明，某些有机物(如杂环化合物、多环芳烃)在好氧条件下难以被好氧微生物难降解，但采用厌氧水解酸化法进行预处理，可使化学结构稳定的苯环开环，改善其生物降解性能，使易于被好氧微生物降解。
    (五)含有毒有害污染物有机工业废水
    为降低有毒有害污染物对微生物的毒性作用，这类废水进行生物处理前都应进行预处理， 经过预处理后使有毒有害污染物的浓度降低或改变有机污染物化学结构，降低对微生物的毒性作用，使后续的生物处理能顺利进行。其基本处理工艺流程如下图所示：
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    含有毒有害污染物有机工业废水的基本处理流程
    流程中预处理方法选择与有毒有害污染物的性质有关。
    主要有：
    (1)物化法(如吹脱法、吸附法、萃取法)
    物化法可以减低有毒有害有机物浓度，使其降至微生物不受毒害，能进行正常生物氧化的水平。该方法可以回收废水中的资源，多用于污染物毒性大、浓度高的有机废水。
    (2)稀释法
    当废水含较高浓度的有毒有害无机物(如 SO42-)，或有机污染物在高浓度时对微生物有毒性作用，但降低浓度后易被微生物降解(如甲醇)，此时可用稀释法作为预处理措施来降低有毒有害污染物的毒性， 以满足微生物生长与繁殖的环境条件要求。
    (3)化学法
    化学法的选用应根据废水中有毒有害污染物的性质确定。例如，废水的 pH值过高或过低都不利于微生物生长，若有机废水呈酸性或碱性时，需用酸碱中和法调整 pH 值，以满足微生物生长要求。
    (六)有机污染物的资源化
    对于高浓度有机工业废水， 通过物化法、生物法将废水中有机污染物资源化，是降低废水处理费用(工程投资、运行费用)和取得好的社会效益、环境效益和经济效益的有效措施， 是处理这类废水的首选技术途径。回收废水中的有用成分，不仅可以产生一定的经济效益，还因降低了废水中有机物浓度，有利于生物处理设施的正常稳定运行。
    有机污染物资源化的主要技术途径有：
    蒸馏法、汽提法、萃取法、膜技术等物化方法，以及有机污染物生产单细胞蛋白和甲烷气等生物方法。
    物化法主要用于有机合成化学工业废水治理。例如，含醇废水、含醚废水和含醛废水可通过上述物化方法回收废水中的醇、醚和醛，回收资源后剩余的残液还含有低浓度的醇、醚和醛，需进一步进行生物处理。
    生物法常用于以农牧产品为原料的有机工业废水，这类废水中的有机组分主要有糖类、蛋白质和脂肪，易于被天然微生物利用转化为能源、单细胞蛋白等。例如，粮食酒精废水、啤酒废水用厌氧生物法可产生甲烷气，回收能源;味精废水、糖蜜酒精废水和柠檬酸废水等可生产酵母、光合细菌等单细胞蛋白。经生物方法回收资源后的废水，有机物浓度还比较高，一般都需要再进行好氧生物处理才能达标。
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