精細(xì)化工廢水預(yù)處理工藝研究進(jìn)展

前言：本站為你精心整理了精細(xì)化工廢水預(yù)處理工藝研究進(jìn)展范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

[摘要]隨著我國對精細(xì)化工行業(yè)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，企業(yè)依托現(xiàn)有的廢水處理設(shè)施難以達(dá)到排放要求，主要原因是由于精細(xì)化工行業(yè)廢水毒性強(qiáng)、可生化性差，傳統(tǒng)的生化處理工藝難以將此類廢水處理達(dá)標(biāo)，因此需要通過物化工藝預(yù)處理。本文介紹了部分物化預(yù)處理工藝，并就單一物化預(yù)處理工藝和組合與處理工藝的優(yōu)劣做了簡要的探討。

[關(guān)鍵詞]精細(xì)化工廢水；物化預(yù)處理工藝；可生化性

1引言

近年來隨著我國農(nóng)業(yè)和工業(yè)的迅速發(fā)展，人民的生活中涉及到精細(xì)化工用品的使用也愈發(fā)頻繁。隨著社會需求的不斷提高，精細(xì)化工企業(yè)近年來也不斷發(fā)展，而我國新興的精細(xì)化工企業(yè)在“十二五”的推動下快速涌現(xiàn)，現(xiàn)有企業(yè)也逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級改造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品精細(xì)化率穩(wěn)步提升和產(chǎn)業(yè)集中度提高。精細(xì)化工產(chǎn)品在不斷改善群眾生活，但伴隨而來的是精細(xì)化工企業(yè)生產(chǎn)過程中造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，尤其是生產(chǎn)過程中排放的廢水對生態(tài)環(huán)境造成極其嚴(yán)重的影響[1]。由于精細(xì)化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的多樣性和精細(xì)性，其生產(chǎn)廢水具有成分復(fù)雜、色度大、毒性較強(qiáng)、鹽分較高以及成分不易鑒別等因素，從而導(dǎo)致其可生化性較低，直接進(jìn)入生化系統(tǒng)容易導(dǎo)致生化系統(tǒng)崩潰[2]。因此，在精細(xì)化工廢水預(yù)處理階段，不僅要有效的去除廢水中的污染物，還要進(jìn)一步提高廢水的可生化性，以便后續(xù)廢水的生化降解。近年來，精細(xì)化工廢水的處理技術(shù)在不斷的摸索與創(chuàng)新中前行，在眾多精細(xì)化工廢水處理研究中多采用物化處理工藝對高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理后，再進(jìn)行后續(xù)的生化處理。

2單一物化預(yù)處理工藝

2.1電催化氧化法。電催化氧化作為工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的一種有效的方法，能夠通過自動化的方法有效降解和氧化機(jī)化合物。電催化氧化的優(yōu)點(diǎn)是使用了清潔的試劑-電子，處理過程中不需要添加化學(xué)物質(zhì)，因此不產(chǎn)生二次污染。HongWang[3]等采用TiO2/碳電催化膜為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極的電催化膜反應(yīng)器處理含酚廢水。以苯酚和濃度為15g/L的電解質(zhì)(Na2SO4)混合制備合成苯酚廢水為原料。采用FESEM、XPS、循環(huán)伏安法(CV)和高效液相色譜(HPLC)對電催化膜、苯酚濃度和降解中間體進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果表明，反應(yīng)器處理2.0mM含酚廢水2h后，苯酚的去除率約為99.4%，TOC的去除率約為86.3%。YonghaoZhang[4]采用新型多孔管電極電催化反應(yīng)器對含5-氟-2-甲氧基嘧啶的實(shí)際抗癌藥物廢水進(jìn)行處理。通過單因素實(shí)驗(yàn)研究運(yùn)行參數(shù)對反應(yīng)器性能的影響，研究結(jié)果表明，最優(yōu)條件是流量的0.31L/min，pH值5.0，電流密度5mAcm-2。此時廢水中COD和5-氟-2-甲氧基嘧啶去除率分別為84.1%和100%。同時廢水的BOD5/COD值和EC50,48h分別從0.14和16.4%提高到0.53和51.2%，可生化性明顯提高。綜上，采用電催化氧化法對精細(xì)化工廢水處理，不僅能有效去除廢水中的特征污染物，同時也可以提高廢水的可生化性。

2.2鐵碳微電解法。鐵碳微電解，又稱內(nèi)電解、零價鐵法，是一種有效的難降解有機(jī)污染物預(yù)處理技術(shù)。其基本原理是利用鐵屑內(nèi)部含有的鐵和炭形成微原電池，從而將難降解有機(jī)物還原成易降解有機(jī)物[5]。HefaCheng[6]等對鐵碳微電解法處理三嗪濃縮廢水的參數(shù)選擇問題進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，采用鐵屑和顆粒活性炭進(jìn)行內(nèi)部微電解，當(dāng)含鐵量/含氣量/廢水體積比為3︰2︰490，噴霧比(空氣流量與廢水體積之比)為2︰490min-1時，廢水中的COD去除率高達(dá)60.5%，同時廢水的可生化性也較大幅度提高，為后續(xù)的生化系統(tǒng)的運(yùn)行提供了保證。2.3芬頓氧化法芬頓氧化法是一種高級氧化技術(shù)，在處理難降解和外源有機(jī)化合物的廢水中得到了廣泛的研究。連續(xù)運(yùn)行的芬頓氧化過程中廢水中的有機(jī)物發(fā)生的反應(yīng)如下所示[7]。H2O2+Fe2+→Fe3t+OH-+OH•k=70M-1s-1(1)OH•+RH→CO2+H2Ok=109-1010M-1s-1(2)R•+Fe3+→R++Fe2+(3)H2O2+Fe(OH)3→H2O+O•+Fe(OH)3(4)S.Karthikeyan[8]等研究嘗試用均相和非均相Fenton系統(tǒng)降解紡織廢水中的有機(jī)污染物。在間歇和連續(xù)操作條件下進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。考察了時間、pH、H2O2濃度、FeSO4.7H2O濃度和介孔活性炭質(zhì)量等因素對廢水中有機(jī)物降解的影響。測定了廢水中有機(jī)物氧化的動力學(xué)常數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)。研究了廢水中COD、BOD和TOC的定量去除效果。通過FT-IR、紫外-可見光譜和循環(huán)伏安法證實(shí)了對紡織廢水中大分子有機(jī)物的降解，降低廢水的毒性，從而使得廢水的可生化性得到提高。綜上所述，采用物化預(yù)處理工藝可以明顯提高廢水的可生化性，降低廢水的毒性，避免濃度過高或者毒性過強(qiáng)的廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)，從而導(dǎo)致生化系統(tǒng)不正常運(yùn)行及出水指標(biāo)過高等問題。

3組合物化預(yù)處理工藝

隨著國家對廢水排放標(biāo)準(zhǔn)提高，單一的廢水預(yù)處理技術(shù)已經(jīng)逐漸滿足不了精細(xì)化工企業(yè)的生產(chǎn)要求。針對水質(zhì)復(fù)雜、有機(jī)負(fù)荷高、難降解物質(zhì)多的精細(xì)化工廢水，現(xiàn)階段一般采用組合工藝對該類進(jìn)行物化預(yù)處理。從而削弱廢水中有毒有機(jī)物對微生物的抑制能力，提高廢水的可生化性，節(jié)省廢水處理成本。

3.1鐵炭微電解法和芬頓氧化組合工藝鐵炭微電解具有應(yīng)用范圍廣、操作成分低等優(yōu)點(diǎn)，但同時微電解的出水中往往含有Fe2+離子容易造成二次污染[9]，此時，在微電解的出水中加入H2O2，發(fā)生芬頓反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，能夠達(dá)到降解有機(jī)廢水的目的。因此可以將微電解和芬頓氧化串聯(lián)使用，不僅可以在很大程度上減少廢水中的污染物，還能降低處理的成本。

3.2鐵炭微電解和電催化氧化組合工藝。單一鐵炭微電解處理高濃精細(xì)化工廢水時，鐵屑的表面經(jīng)過長時間浸泡容易產(chǎn)生一層氧化膜，從而使得鐵炭微電解處理效果不佳，此時可以引入電催化氧化，進(jìn)一步去除廢水中的COD并提高廢水的可生化性[10]。程鵬[11]通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)對鐵炭微電解和電催化氧化的組合工藝進(jìn)行工藝條件的篩選，研究表明當(dāng)鐵炭量為80g/L、槽間電壓為20V、反應(yīng)時間為60min、電解質(zhì)用量為1g/L以及pH=2時，化工清洗廢液COD去除率達(dá)58%左右。因此，采用鐵炭微電解和電催化氧化組合工藝可以明顯改善水質(zhì)，將高濃度的有機(jī)廢水處理成為低濃廢水，使其能在生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理，從而達(dá)到達(dá)標(biāo)排放的目的。綜上所述，采用組合物化預(yù)處理可以避免部分單一預(yù)處理所來來的二次污染以及長時間運(yùn)行處理效率不佳等問題，并且能夠進(jìn)一步去除廢水中大分子有機(jī)污染物，提高廢水的可生化性，使得物化出水滿足生化系統(tǒng)運(yùn)行要求。

4現(xiàn)狀與展望

在全球的新形勢下，人們的生產(chǎn)生活越來越離不開精細(xì)化工用品，但同時也面臨著精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)所帶來的的廢水污染問題。由于精細(xì)化工多使用化學(xué)合成技術(shù)，因此精細(xì)化工廢水存在毒性強(qiáng)、COD濃度高及色度較大等特點(diǎn)，直接采用生化處理易造成生化系統(tǒng)崩潰，從而導(dǎo)致處理效果不佳，影響出水水質(zhì)。目前，國外已普遍通過物化的方法對精細(xì)化工廢水進(jìn)行預(yù)處理，去除大分子有機(jī)污染物，提高廢水可生化性，使得廢水能夠進(jìn)一步通過生化處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而在我國隨著國家和社會對環(huán)保問題的不斷重視，對于化工廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)一再提高，企業(yè)面臨著對污水站提標(biāo)改造的問題。單一的物化預(yù)處理系統(tǒng)已較難滿足現(xiàn)有的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需要使用組合物化處理工藝對原水進(jìn)一步處理，去除特征污染物，提高其可生化性，為后續(xù)的生化系統(tǒng)正常運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者:周騰騰 費(fèi)凡 王俊 戚永潔 徐成飛 單位:南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院 江蘇南大華興環(huán)保科技股份公司