生物法是處理城市污水的最為經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是,當(dāng)用于處理有機(jī)工業(yè)廢水是,則常因廢水中有機(jī)物的可生物降解性差、有毒性、濃度高或含有有毒有害無機(jī)物等,使其不可能僅通過單一的生物處理就達(dá)到要求的處理程度,而需要多種處理技術(shù)聯(lián)合使用。同時(shí),由于有機(jī)工業(yè)廢水的組分復(fù)雜,各種廢水水質(zhì)差異大,因此,沒有統(tǒng)一的處理技術(shù)和工藝流程可用于處理各類有機(jī)廢水。
有機(jī)工業(yè)廢水的處理工藝流程,一般包括預(yù)處理、生物處理和后處理三部分。預(yù)處理主要包括水質(zhì)水量均化、大顆粒固態(tài)懸浮物的去除等物理處理技術(shù),以及提高有機(jī)物可生物降解性能、降低廢水毒性的一些化學(xué)法、物化法和生物法處理技術(shù)。對(duì)于某些含有機(jī)物的廢水,雖然經(jīng)過預(yù)處理和生物處理,有時(shí)其出水COD依然還較高,不能滿足排放要求,此時(shí),需在輔以后處理,以做到最終達(dá)標(biāo)排放,后處理方法多為物化法和化學(xué)法。
(一)低濃度易降解有機(jī)工業(yè)廢水
好氧生物法是處理不含有毒有害污染物的低濃度易生物降解有機(jī)工業(yè)廢水的基本方法。其典型處理流程如圖1所示。
圖1 處理低濃度易降解有機(jī)工業(yè)廢水的基本工藝流程
由于工業(yè)廢水的水質(zhì)水量受產(chǎn)品變更、生產(chǎn)設(shè)備檢修、生產(chǎn)季節(jié)變化等多種因素影響,通常各工廠內(nèi)廢水的水質(zhì)水量每日每時(shí)都在變化,且變化幅度大。因此,工業(yè)廢水的處理流程中一般都設(shè)置調(diào)節(jié)池(均化池),以調(diào)節(jié)水量和進(jìn)行勻質(zhì),為后續(xù)生物處理設(shè)施的正常與穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。
若廢水中含有固態(tài)有機(jī)物和無機(jī)物時(shí),為減輕后續(xù)生物處理設(shè)施的有機(jī)負(fù)荷、降低運(yùn)行費(fèi)用和提高處理效率,或減少對(duì)后續(xù)處理設(shè)施的損害(如無機(jī)顆粒物對(duì)曝氣設(shè)備的磨損),在生物處理設(shè)施前需依據(jù)固態(tài)污染物的特性(尺寸大小、比重)設(shè)置簡(jiǎn)單的、費(fèi)用較低的格柵、篩網(wǎng)或沉淀池等物理處理設(shè)施,以去除較大的固態(tài)有機(jī)的和無機(jī)的懸浮物。細(xì)小的固態(tài)有機(jī)物將隨水流入生物處理設(shè)施處理。
(二)高濃度易降解有機(jī)工業(yè)廢水
這類廢水中的有機(jī)物雖然易被微生物降解,但由于濃度較高,若直接采用好氧生物法處理,其工程投資和運(yùn)行費(fèi)用將很高。厭氧生物法具有有機(jī)負(fù)荷高,運(yùn)行費(fèi)用較低,產(chǎn)生的甲烷氣可以回收能源等優(yōu)點(diǎn),是處理不含有毒有害污染物的高濃度易降解有機(jī)工業(yè)廢水的首選處理技術(shù)。但是,厭氧法處理后出水的有機(jī)物濃度還比較高,一般都不能達(dá)標(biāo),需再經(jīng)好氧生物法處理才能確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。處理這類廢水的基本工藝流程如圖2所示。
圖2 高濃度易降解高濃度有機(jī)廢水基本工藝流程
(三)可降解有機(jī)工業(yè)廢水
可降解有機(jī)工業(yè)廢水含有較多的易降解有機(jī)物或含可降解有機(jī)物,因此,通常都考慮采用好氧生物法處理。但是,由于廢水中還含有一定數(shù)量的難降解有機(jī)物(或可降解有機(jī)物),BOD5/COD比值;較低,因此,其處理流程中除需依水質(zhì)水量變化和懸浮物含量考慮設(shè)置均化池、格柵、篩網(wǎng)、沉淀等物理處理設(shè)施外,還需有其他的預(yù)處理或后處理設(shè)施,以提高廢水的可生物降解性,或降低好氧生物工藝出水中難降解有機(jī)物濃度,使出水能達(dá)標(biāo)排放。其典型處理工藝流程如圖3所示。
圖3、可降解有機(jī)工業(yè)廢水基本工藝流程
(四)難降解有機(jī)工業(yè)廢水
難生物降解有機(jī)工業(yè)廢水的處理問題,是當(dāng)今水污染防治領(lǐng)域面臨的一個(gè)難題,至今尚無較為完善、經(jīng)濟(jì)、有效的通用處理技術(shù)可以被廣泛運(yùn)用于這類廢水的處理。目前,用以處理這類廢水的主要技術(shù)流程有:
1、好氧生物法
好氧生物法時(shí)低濃度有機(jī)廢水最通用的處理技術(shù),但用于處理難降解有機(jī)廢水時(shí),則需先進(jìn)行化學(xué)的、物化的或生物的預(yù)處理,以改變難降解有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)或降低其中某些污染物質(zhì)的濃度,降低其毒性,提高廢水的BOD5/COD值,使能被微生物分解、利用和穩(wěn)定,為后續(xù)生物處理的運(yùn)行穩(wěn)定性和高處理效率創(chuàng)造條件。對(duì)于某些廢水經(jīng)預(yù)處理和生物處理后其水質(zhì)指標(biāo)(如色度、COD)依然未能達(dá)到預(yù)期的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),還不能滿足排放要求時(shí),則在生物處理后還需有后處理措施,以降低殘留有機(jī)物濃度。后處理技術(shù)主要有混凝沉淀、混凝氣浮和活性炭吸附等。其基本工藝流程如圖4所示。
圖4 難降解有機(jī)工業(yè)廢水處理基本工藝流程
流程中預(yù)處理方法的選擇與難降解有機(jī)物的性質(zhì)、濃度有關(guān),主要方法有:
(1)化學(xué)氧化法(如臭氧氧化法、催化氧化法、濕式氧化法)
化學(xué)氧化法是用氧化劑去除有機(jī)物的有毒有害基團(tuán),提高其可生物降解性與降低廢水COD濃度的方法。這類方法還可用作為高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水的預(yù)處理技術(shù)。
(2)化學(xué)水解法(堿水解、酸水解)
化學(xué)水解法是根據(jù)有機(jī)物特性,用堿或酸進(jìn)行水解,以改變難降解有機(jī)物化學(xué)結(jié)構(gòu),降低其毒性和提高廢水的可生物處理性。
(3)生物法(厭氧水解酸化法)
某些有機(jī)物(如雜環(huán)化合物、多環(huán)芳烴)在好氧條件下難以被好氧微生物降解,但采用厭氧水解酸化法進(jìn)行預(yù)處理,可使化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的苯環(huán)開環(huán),改善其生物降解性能,使易于被好氧微生物降解。
2、物化-生物法聯(lián)合處理工藝
常用的方法有粉末活性炭-活性污泥法(PACT法)和顆?;钚蕴?生物膜法(生物活性炭法)。一般認(rèn)為,該方法的優(yōu)點(diǎn)時(shí)可通過活性炭吸附廢水中的難降解有機(jī)物,延長(zhǎng)其在生物處理構(gòu)筑物中的停留時(shí)間,以提高對(duì)難降解有機(jī)物的處理效果。其中,生物活性炭法多用作為生物處理的后續(xù)處理。
3、優(yōu)勢(shì)菌種法
通過優(yōu)勢(shì)菌種來提高對(duì)難降解有機(jī)物處理效果的方法,主要有:①向生物處理設(shè)施投加能降解某種難降解有機(jī)污染物的菌株,使這些菌株在生物反應(yīng)器中呈優(yōu)勢(shì)狀態(tài),以達(dá)到好的處理效果。②固定化細(xì)胞技術(shù),該技術(shù)在我國(guó)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
(五)含有毒有害污染物有機(jī)工業(yè)廢水
為降低有毒有害污染物對(duì)微生物的毒性作用,這類廢水進(jìn)行生物處理前都應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理,經(jīng)過預(yù)處理后使有毒有害污染物的濃度降低或改變有機(jī)污染物化學(xué)結(jié)構(gòu),降低對(duì)微生物的毒性作用,使后續(xù)的生物處理能順利進(jìn)行。其基本處理工藝流程如圖5.
圖5 含有毒有害污染物有機(jī)工業(yè)廢水基本工藝流程
流程中預(yù)處理方法選擇與有毒有害污染物的性質(zhì)有關(guān)。主要方法有:
(1)物化法(如吹脫法、吸附法、萃取法)
物化法可以減低有毒有害有機(jī)物濃度,使其降至微生物不受毒害,能進(jìn)行正常生物氧化的水平。該方法可以回收廢水中的資源,多用于污染物毒性大、濃度高的有機(jī)廢水。
(2)稀釋法
當(dāng)廢水含較高濃度的有毒有害無機(jī)物(如SO42-),或有機(jī)污染物在搞濃度時(shí)對(duì)微生物有毒性作用,但降低濃度后易被微生物降解(如甲醇),此時(shí)可用稀釋法作為預(yù)處理措施來降低有毒有害污染物的毒性,以滿足微生物生長(zhǎng)與繁殖的環(huán)境條件要求。
(3)化學(xué)法
化學(xué)法的選用應(yīng)根據(jù)廢水中有毒有害污染物的性質(zhì)確定。例如,廢水的pH值過高或過低都不利于微生物生長(zhǎng),若有機(jī)廢水呈酸性或堿性時(shí),需用酸堿中和法調(diào)整pH值,以滿足微生物生長(zhǎng)要求。