化工废水来源通常涉及四个方面:一是高浓度工艺废水,源于特定工艺排放和洗涤;二是低浓度辅助工程排水,如冷却循环废水;三是去离子水、冷凝水、回用水等;四是因管理不善产生的废水,主要指生产过程中的泄漏。
这类废水特征包括高有机浓度、多污染物种类、强毒性、难以生物降解,以及水量波动大。例如,某些化工企业的废水中含有大量多环芳烃、溶剂、助剂等,限制了生化处理的可行性,因为微生物降解有机物的能力有限。
多数化工废水呈强酸或强碱,对设备和设施有腐蚀性,因此废水处理过程中需强化防腐措施。此外,废水中还含有高浓度的盐、氨氮、重金属等污染物,对多种处理工艺构成挑战。
单一处理方法难以奏效,因此多工艺结合成为主流。
化工废水处理的关键在于去除难降解有机物、毒性和抑制性物质。去除这些成分后,可利用生化工艺去除有机物、氨氮、磷等污物。
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现有处理工艺包括微电解、高级氧化法、化学混凝、吸附法和离子交换法等。对于难降解有机物,主要采用化学法,如高级氧化法、微电解及其组合。
高级氧化法分为两种:一是在常温和常压下,通过添加强氧化剂将有机物氧化为CO2和H2O,降低BOD、COD及毒性;二是在高温高压下分解有机物,常使用催化剂加速反应。常见的工艺有芬顿氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法等。
微电解可单独使用去除难降解有机物,或与芬顿氧化法结合,提高处理效果。其原理是利用金属电化学腐蚀,通过铁屑和碳形成原电池,使难降解有机物发生反应并被去除。结合芬顿氧化法时,可减少药剂使用成本。
成本低:微电解使用的材料(如铁和碳)价格相对较低。
操作简单:微电解工艺相对简单,易于操作和维护。
处理效果好:微电解可以有效去除废水中的难降解有机物和重金属。
众多实际案例表明,“微电解+芬顿氧化法”预处理工艺可有效提高出水质量,使其适合厌氧生物处理。
此外,生化处理工艺中的厌氧生物处理对化工废水处理尤为重要,它能提高可生化性,去除多种有机物,并转化为CO2和CH4等,COD去除率可达80%以上。
在厌氧条件下,厌氧微生物将废水中的复杂有机物分解成简单的物质,如二氧化碳、水、甲烷(沼气)和硫酸盐。这个过程主要分为以下几个阶段:
水解阶段:复杂的有机物(如蛋白质、脂肪和碳水化合物)被微生物分解成简单的有机分子,如单糖、脂肪酸和氨基酸。
酸化阶段:在厌氧环境中,酸化菌将简单的有机分子进一步分解成脂肪酸、醇类、氢气和二氧化碳。
产乙酸阶段:产乙酸菌将脂肪酸和醇类转化为乙酸和二氧化碳。
产甲烷阶段:产甲烷菌将乙酸、氢气和二氧化碳转化为甲烷(沼气)、水和其他副产物。
厌氧生物处理工艺优点包括无需氧气、运行成本低、剩余污泥量少、生物能可回收利用和处理效果优良。