高浓度有机废水处理

高浓度有机废水处理环境科学与工程学院老师：2【主要内容】前言高浓度有机废水介绍高浓度有机废水处理技术介绍工程应用1234前言当前，水资源是世界各国普遍面临急需解决的问题之一。随着经济的发展，工业、生活用水量越来越大。据统计全球2006年全球工业用水量为2.07万亿立方米，同时全世界每年排向自然水体的工业和生活废水为4200亿立方米，造成35%以上的淡水资源受到污染，因而治理水体污染将尤为重要。前言（续）在我国，大量工业废水不达标外排，绝大部分生活污水不经处理直接排放，广大农村地区不合理使用化肥、农药等农用化学物质，对地表水影响日趋严重。全国大部分城市和地区的淡水资源己受到水质恶化和水生态系统被破坏的威胁。北京北小河污水处理厂处理前后对河流生态影响全国80%左右的污水未经任何处理直接排入水域，造成全国1/3以上的河段受到污染，90%以上的城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源地不符合饮用水标准。前言（续）造成水资源受到严重污染的根本原因是大量生产/生活废水未经处理或虽经处理但未达标直接排入水体。这些未得充分利用的废水既污染环境，又浪费资源，迫切需要进行资源化利用。水中的各种污染物中，有机污染物，尤其是高浓度的有机污染物，不仅在水中存在时间长、迁移范围广，而且危害大、处理难度大，一直是环保领域的一个重要研究课题。海洋赤潮湖泊水华高浓度有机废水介绍高浓度有机废水来源COD在2000mg/L以上的废水。这些废水中含有大量的碳水化合物—脂肪、蛋白质、纤维素等有机物,如果直接排放,会造成严重污染。垃圾渗滤液印染食品焦化制药化工皮革造纸高浓度有机废水高浓度有机废水介绍废水生活废水工业废水有机废水无机废水垃圾渗滤液焦化印染制药化工……有机废水高浓度有机废水介绍（续）高浓度有机废水按其性质可分为三大类易于生物降解的高浓度有机废水;有机物可以降解,但含有害物质的废水;难生物降解的和有害物质的高浓度有机废水。高浓度有机废水高浓度有机废水介绍（续）高浓度有机废水水质特点有机物浓度高——COD一般在2000mg/L以上,有的甚至高达几万乃至几十万mg/L,相对而言,BOD较低,很多废水BOD与COD的比值小于0.3。成分复杂——含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多,还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。色度高,有异味——有些废水散发出刺鼻恶臭,给周围环境造成不良影响。高浓度有机废水介绍（续）高浓度有机废水水质特点具有强酸强碱性——工业产生的超高浓度有机废水中,酸、碱类众多,往往具有强酸或强碱性。所含的有机污染物结构复杂——如蔡环是由10个碳原子组成的离域共扼键，结构相当稳定，难以降解。这类废水中大多数的BOD5/COD极低，生化性差，且对微生物有毒性，难以用一般的生化方法处理。高浓度有机废水介绍（续）高浓度有机废水危害需氧性危害。由于生物降解作用,高浓度有机污水会使受纳水体缺氧甚至厌氧,多数水生物将死亡,从而产生恶臭,恶化水质和环境。感观性污染。高浓度有机污水不但使水体失去使用价值,更严重影响到水体附近人民的正常生活。致毒性危害。高浓度有机污水中含有大量有毒有机物,会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存,最后进入人体,从而危害人体健康。高浓度有机废水处理技术高浓度有机废水处理技术粗略分为3类高浓度有机废水处理技术物化处理技术化学处理技术生物处理技术各种处理技术组合处理。高浓度有机废水处理技术（续）1物化处理技术物化处理技术萃取法——适于处理有回收价值的有机物；有机溶剂可能造成二次污染吸附法——有机废水中常用的吸附剂有活性炭和大孔树脂；再生困难、费用高浓缩法——适合于处理高浓度含盐有机废水。该法的缺点是能耗高超声波法——利用超声辐射产生的空化效应，将水中的难降解有机污染物分解为环境可以接受的小分子物质。是一种极具产业前景的清洁净化方法物化法常作为一种预处理的手段应用于有机废水处理，预处理的目的是通过回收废水中的有用成分，或对一些难生物降解物进行处理，从而达到去除有机物，提高生化性，降低生化处理负荷，提高处理效率。高浓度有机废水处理技术（续）1.1萃取法在众多的预处理方法中，萃取法具有效率高、操作简单、投资较少等特点。特别是基于可逆络合反应的萃取分离方法，对极性有机稀溶液的分离具有高效性和高选择性，在难降解有机废水的处理方面具有广阔的应用前景。溶剂萃取法利用难溶或不溶于水的有机溶剂与废水接触,萃取废水中的非极性有机物,再对负载后的萃取剂进一步处理。近年来为了避免有机溶剂对环境的污染,又开发了超临界二氧化碳萃取。高浓度有机废水处理技术（续）1.1萃取法该法简单易行,适于处理有回收价值的有机物,但只能用于非极性有机物,被萃取的有机物和萃取后的废水需要进一步处理,有机溶剂还可能造成二次污染。萃取只是一个污染物的物理转移过程,而非真正的降解。高浓度有机废水处理技术（续）1.2吸附法吸附剂的种类很多，有活性炭、大孔树脂、活性白土、硅藻土等。在有机废水中常用的吸附剂有活性炭和大孔树脂。虽然活性炭具有较高的吸附性，但由于再生困难、费用高而在国内较少使用。例如将活性炭投加到难降解染料废水的试验容器中，当活性炭的投加浓度为200mg/L时，色度的去除率为77%;而投加质量浓度增加到400mg/L时，色度的去除率达到86%。高浓度有机废水处理技术（续）1.3浓缩法浓缩法是利用某些污染物溶解度较小的特点，将大部分水蒸发使污染物浓缩并分离析出的方法。浓缩法操作简单，工艺成熟，并能实现有用物质的部分回收，适合于处理高浓度含盐有机废水。该法的缺点是能耗高，如有废热可用或降低能耗，则该法是可行的。高浓度有机废水处理技术（续）1.4超声波降解采用超声波降解水体中有机污染物，尤其是难降解有机污染物，是20世纪90年代兴起的新型水污染控制技术。该技术利用超声辐射产生的空化效应，将水中的难降解有机污染物分解为环境可以接受的小分子物质，不仅操作简便、降解速度快，还可以单独或与其它水处理技术联合使用，是一种极具产业前景的清洁净化方法。高浓度有机废水处理技术（续）1.4超声波降解它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点于一身,具有反应条件温和、速度快、适用范围广等特点,可以单独或与其它技术联合使用,具有很大的发展潜力超声波能在水中引起空化,产生约4000K和100MPa的瞬间局部高温高压环境(热点),同时以约110m/s的速度产生具有强烈冲击力的微射流和冲击波。水分子在热点达到超临界状态,并分解成羟基自由基、超氧基等,羟基自由基是目前所发现的最强的氧化剂。高浓度有机废水处理技术（续）1.4超声波降解有机物在热点发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解、超临界水氧化、自由基氧化等反应。这些效应加上声场中的质点振动、次级衍生波等为有机物提供了其他方法难以达到的多种降解途径。高浓度有机废水处理技术（续）2化学处理技术化学处理技术是应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的方法。化学氧化强氧化剂氧化高温高压过氧化氢高锰酸钾次氯酸钠臭氧超临界水氧化湿空气氧化结果：废水中的有机物氧化成二氧化碳和水高浓度有机废水处理技术（续）2化学处理技术特点化学氧化法反应速度快、控制简单,但成本较高通常难以将难降解的有机物一步氧化到无机物质目前对中间产物的控制的研究较少。该技术也常常作为生化处理的预处理方法使用。其主要的方法有焚烧法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。高浓度有机废水处理技术（续）2.1焚烧法焚烧法利用燃料油、煤等助燃剂将有机废水单独或者和其他废物混合燃烧,焚烧炉可采用各种炉型。效率高,速度快,可以一步将有害废水中有机物彻底转化为二氧化碳和水。但设备投资大,处理成本高,除某些特殊废水(如医院废水)以外难以采用高浓度有机废水处理技术（续）2.2Fenton氧化法Fenton试剂具有很强的氧化能力,因此Fenton氧化法在处理废水有机物过程中发挥了巨大的作用。但由于体系中含有大量的Fe2+离子,H2O2的利用率不高,使有机物降解不完全。后来,人们对传统的Fenton氧化法进行了改进。如光助反应就是在反应体系中辅以紫外线和可见光,在低浓度亚铁离子、理论双氧水加入量、紫外线和可见光的汞灯的照射下,反应0.5h,溶解性有机碳去除率高达90%。高浓度有机废水处理技术（续）2.3臭氧氧化法臭氧在水处理方面具有氧化能力强,反应速度快,不产生污泥,无二次污染等特点,在去除合成洗涤剂以及降低水中的BOD/COD等方面都具有特殊的效果。臭氧对难降解有机物的氧化通常是使其环状分子的部分环或长链分子部分断裂,从而使大分子物质变成小分子物质,生成易于生化降解的物质,提高废水的可生化性。高浓度有机废水处理技术（续）2.3臭氧氧化法臭氧氧化技术在难生物降解有机废水处理过程中常作为预处理。研究发现,臭氧氧化法对多数染料能取得很好的脱色效果,但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。高浓度有机废水处理技术（续）2.4电化学氧化法电化学氧化又称电化学燃烧,它是在电极表面的电氧化作用下或由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。电化学氧化分为直接电化学氧化和间接电化学氧化。直接电化学氧化是使难降解有机物在电极表面发生氧化还原反应。目前,已证实对氯苯酚、五氯化酚均可在阳极上彻底分解。高浓度有机废水处理技术（续）2.4电化学氧化法阴极还原过程已被用于一氯乙烷、三氯乙烷和芳香氯化物等的脱氯处理。间接电化学氧化就是利用电化学反应产生氧化剂或还原剂使污染物降解的一种方法。据报道,采用电解生成次氯酸盐氧化剂,可氧化去除氨氮及难降解的有机污染物。高浓度有机废水处理技术（续）3生物处理技术处理对象：1、有机物；2、氮；3、磷；4、重金属可生化判断：BOD/COD≤0.3难生化，0.3和0.5可生化，大于0.5易生化。高浓度有机废水处理技术（续）原理：废水中的有机物、氮、磷等物质对人类来说是污染物，但对微生物来说是营养物质，生物处理就是借助于微生物的新陈代谢活动，使有机污染物转化成为稳定的无害物质，氮、磷得到释放或富集，从而从废水中去除的过程。定义：利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法叫做废水生物处理方法，分好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。特点：1、用生物方法去除水中有机物最经济；2、90%废水处理工艺属于生物处理工艺；3、水中氨氮用生物处理方法去除最有效；4、绝大多数工业废水也是以生物处理方法为主。有机物的降解和微生物新细胞合成过程有机物（可生物降解）异养菌CO2,H2O,NH3能量呼吸（氧化）合成新细胞残存物质CO2,H2O,能，NH3OaOb内源呼吸有机物的降解和微生物新细胞合成过程H2O,能，NO2-NH3自养菌新细胞合成OcOd合成自养菌新细胞能NO3-高浓度有机废水处理技术（续）3.1活性污泥法在污水处理中,活性污泥法是应用最广的技术之一,它是自然界水体自净的人工模拟,是对水自净作用的强化,利用悬浮生长的微生物絮凝体(Floc)处理有机污水。效果：好，BOD达90%以上，稳定工艺：不很复杂占地：大脱氮除磷：无运行费用：高（主要曝气部分）管理：污泥膨胀等，较低传统活性污泥工艺流程废水混合液反应器（需氧生物氧化）二次沉淀池（固液分离）处理后废水沉淀污泥回流污泥废弃污泥氧源分散空气或O2混合作用废弃污泥3.1.1氧化沟(oxidationditch)(loop)1.特点：①氧化沟中形成富氧区和缺氧区，可以脱氮除磷；②池型较大，占地面积较大，多在室外；③BOD负荷低，处理效果好、产泥量少；④抗冲击负荷能力强；⑤常不设初沉池。活性污泥处理系统工艺氧化沟(oxidationditch)(loop)3.1.2序批式（间歇式）活性污泥法（SBR法）效果：一般工艺：简单，较老占地：少，土建费用低脱氮除磷：可运行费用：运行费用低管理：操作灵活，对管理员素质要求高3.1.3A-A-O生物脱氮除磷工艺：第一个A厌氧，第二个A缺氧，O好氧3.1.4A