關于高濃度有機廢水處理技術的研究進展

屠偉明

摘 要：從多種處理角度對高濃度有機廢水的處理技術展開研究論述工作，分別對不同工藝的具體應用情況、優勢、缺點和研究現狀進行論述，探討高濃度有機廢水處理技術的現狀和發展趨勢，并提出適應今后高濃度有機廢水處理的新工藝。

關鍵詞：高濃度有機廢水；處理技術；微生物；發酵工程

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0153-02

伴隨工業的發展，含有高濃度難生化降解有機污染物和含氮污染物有機廢水的排放量在快速的增加。盡管目前高濃度工業有機廢水并不是導致水體嚴重污染等環境問題的主要源頭，但由于高濃度有機廢水本身的污染物含量極高，處理工藝較為復雜，建設投資和運行成本相對較高，且不便運行管理，因此如果不能合理處理，其污染程度要比普通廢水更為嚴重，同樣會造成無法挽回的水體污染。目前，國內外環保研究領域已經將高濃度有機廢水處理技術列為研究重點，越來越多的人開始關注高濃度工業有機廢水的處理技術和方法。下面將重點介紹四種較為成熟的高濃度廢水處理技術，并對相關處理技術的未來趨勢作出展望。

1 4種高濃度有機廢水處理技術

1.1 物理處理技術

高濃度有機廢水物理處理技術指的是應用物理作用對廢水的成分做出改變，例如沉降、過濾、氣浮等方法，是廢水處理流程中發展較為成熟的處理技術。其中，膜過濾技術具有高效、低能耗的特點，對于處理高濃度有機廢水具有良好的處理效果，且操作起來較為簡單。與傳統的水處理方法相比，這種液體分離技術還具有其他特點，例如節能性、設備簡單、操作便捷等。它還可以用來實現廢水的循環利用，或高濃度廢水中金屬和有機物的回收利用。膜過濾的很多優點使得該項技術在低濃度廢水處理領域和高濃度有機廢水處理領域得到了廣泛的應用，發展前景廣闊。

1.2 生物處理技術

高濃度有機廢水生物處理技術指的是利用微生物等細菌的代謝作用，對廢水中可溶性的有機物和一部分不可溶性的有機物進行氧化、分解和吸附，并轉化成不具危害的穩定物質，從而凈化水質。現代化的生物技術處理方法較多，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解和厭氧硝化降解，這幾種應用較為普遍。反應器是用來降解微生物的設備，不同的方法需要使用不同的反應器。具體有兩種降解方法，即好氧活性污泥法和好氧生物膜法。

好氧生物處理技術和厭氧生物處理技術是根據微生物的營養方式劃分的。好氧活性污泥法和好氧生物膜法都是好氧生物處理技術的具體方法，厭氧生物處理技術歷經三代。排除上述兩種較為傳統的處理工藝，還有很多其他的高濃度有機廢水生物處理技術，例如酶生物處理技術和發酵工程。好氧活性污泥法可以降低有機物的毒性，通過培養、改性、調節和變異手段培養能分解難生物降解有機物的微生物。好氧活性污泥法較為傳統，技術也較成熟，實施起來簡單、便捷，這種方法已經被廣泛地應用于老式的污水處理廠和具有高濃度廢水排放需求的工廠；而發酵工程法則是通過微生物在無氧或有氧條件下所進行的生命活動，制備微生物菌體或微生物菌體的代謝產物，發酵工程法主要用于去除高濃度工業廢水中所富含的氮磷營養物質，所使用的技術有同時硝化和反硝化技術。然而，將生物處理技術用于處理高濃度有機廢水還存在一些弊端和限制，這種方法有著特定的使用條件——當有機物濃度是中低水平條件時，才可以使用此種方法，而針對濃度很高的焦化廢水，富含油、氨和酚等有機物的廢水則需要首先對其進行稀釋處理和前處理。

1.3 化學處理技術

高濃度有機廢水化學處理技術指的是應用化學原理和化學作用把廢水中的污染物成分轉化成無害的物質，從而凈化廢水。化學處理技術的單元過程有中和、沉淀、氧化和還原等。其中，催化和氧化技術是常見的技術，化學氧化法是指利用臭氧、氯和氧化合物等氧化劑去除廢水中的有機污染物。例如，電化學法和催化氧化法等都是化學處理技術，而濕式催化氧化法在20世紀90年代就已經達到了工業水平。濕式催化氧化法，英文簡稱WACO，是以加入催化劑的方法來降低反應能力，使得反應可以在比較溫和的環境下和短時間內完成的一種方法。它可以用于治理染料、農藥和化石工業中產生的含有高濃度COD或高濃度難生物降解化合物的有機廢水，是用于處理高濃度降解廢水最為有效的方法之一。

1.4 物化處理技術

物化處理技術，即物理化學處理技術，目的是要通過相轉移的變化在廢水污染物處理過程中所達到的，包括萃取、吸附、膜技術和離子交換等單元操作。下面以萃取單元操作中的“酸化-萃取法”為例，簡單介紹高濃度有機廢水物化處理技術中的物化處理技術。該方法是將水樣和與水不相溶的有機溶劑進行混合振蕩，各異的物質在不一的溶劑中有著不同的分配系數，部分組分進入到有機相中，其余則保留在水相之中，之后做靜置分離，達到分離和富集。極性化合物容易溶解到極性溶劑中，而非極性化合物則容易溶解到非極性溶劑中，我們把這一規律稱為“相似相溶原則”。酸化-萃取法是借用濃硫酸酸化廢水，使有機酸納有所變化并轉化成有機酸，之后用萃取劑萃取廢水中的有機物，并對萃取相進行回收，然后再排入污水系統中。

四類處理技術方法的優缺點匯總如表1所示。

2 高濃度有機廢水處理技術的發展前景

隨著仿生技術的不斷發展，未來生物膜技術會得到更廣泛的應用，因此在處理高濃度廢水領域，膜技術的發展必然會促進污水處理工藝的發展。受濃度的限制，傳統的生物處理技術在高濃度有機廢水的處理領域不具備理想的效果，針對這一點，高濃度的有機廢水需要首先經過微生物處理，因而合適的微生物將是今后生物處理技術領域研究的方向。而WACO是迄今為止最為有效的高濃度有機廢水的處理方法，但目前只有少數發達國家擁有該項技術。20世紀90年代后期，我國開始研究濕式催化氧化法，然而只有少數高校和研究機構能夠達到濕式催化氧化法工業的應用水平，所以，我國將會把WCAO作為高濃度有機廢水處理技術領域的主要研究對象。利用萃取法治理高濃度有機廢水需要研究合適的萃取劑和配置比例，這是萃取法技術發展的必要條件。

3 結束語

經濟的發展和社會的進步使高濃度有機廢水污染物的種類和排放量不斷增多，無論使用哪一種處理技術都存在一定的不足之處，因此使用單一的污水處理技術無法解決高要求的污水處理問題，而混合式處理工藝的研究和新工藝的研發將會是今后污水處理技術重點研究的對象。我國在高濃度有機廢水處理技術方面的研發尚處于落后的狀態，需要投入更多的科研力量去開發和研究此項技術，以滿足我國經濟發展和社會進步的需求。

參考文獻

[1]肖利平，李勝群，周建勇，等.微電解—厭氧水解酸化—SBR串聯工藝處理制藥廢水試驗研究[J].工業水處理，2000（11）.

[2]劉紅，周志輝，吳克明.Fenton試劑催化氧化——混凝法處理焦化廢水的實驗研究[J].環境科學與技術，2004（02）.

[3]陸正禹，劉志杰，胡紀萃，等.UASB反應器常溫下處理啤酒廢水的生產性啟動研究[J].中國給水排水，1995（03）.

[4]吳海，張朝紅，張志瓊，等.印染廢水處理技術[G]//中國環境科學學會2006年學術年會優秀論文集（下卷）， 2006.

[5]李建政，任南琪，劉艷玲，等.中藥廢水高效生物處理技術的研究[G]//2001全國工業用水與廢水處理技術交流會論文集暨水處理技術匯編，2001.

[6]劉秀華，李捍東，李霽.城市生活垃圾處理技術發展新趨勢[G]//中國毒理學會環境與生態毒理學專業委員會第二屆學術研討會暨中國環境科學學會環境標準與基準專業委員會2011年學術研討會會議論文集，2011.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The present situation from the perspective of a variety of processing high concentration organic wastewater treatment technologies discussed a study of work were different processes for specific applications， advantages and disadvantages are discussed and research status， explore high concentration organic wastewater treatment technologies and trends and proposed to adapt to new technology in the future of high concentration organic wastewater treatment.

Key words： high concentration organic wastewater； treatment technology； microorganisms； fermentation engineering

3 結束語

經濟的發展和社會的進步使高濃度有機廢水污染物的種類和排放量不斷增多，無論使用哪一種處理技術都存在一定的不足之處，因此使用單一的污水處理技術無法解決高要求的污水處理問題，而混合式處理工藝的研究和新工藝的研發將會是今后污水處理技術重點研究的對象。我國在高濃度有機廢水處理技術方面的研發尚處于落后的狀態，需要投入更多的科研力量去開發和研究此項技術，以滿足我國經濟發展和社會進步的需求。

參考文獻

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[6]劉秀華，李捍東，李霽.城市生活垃圾處理技術發展新趨勢[G]//中國毒理學會環境與生態毒理學專業委員會第二屆學術研討會暨中國環境科學學會環境標準與基準專業委員會2011年學術研討會會議論文集，2011.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The present situation from the perspective of a variety of processing high concentration organic wastewater treatment technologies discussed a study of work were different processes for specific applications， advantages and disadvantages are discussed and research status， explore high concentration organic wastewater treatment technologies and trends and proposed to adapt to new technology in the future of high concentration organic wastewater treatment.

Key words： high concentration organic wastewater； treatment technology； microorganisms； fermentation engineering

3 結束語

經濟的發展和社會的進步使高濃度有機廢水污染物的種類和排放量不斷增多，無論使用哪一種處理技術都存在一定的不足之處，因此使用單一的污水處理技術無法解決高要求的污水處理問題，而混合式處理工藝的研究和新工藝的研發將會是今后污水處理技術重點研究的對象。我國在高濃度有機廢水處理技術方面的研發尚處于落后的狀態，需要投入更多的科研力量去開發和研究此項技術，以滿足我國經濟發展和社會進步的需求。

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[6]劉秀華，李捍東，李霽.城市生活垃圾處理技術發展新趨勢[G]//中國毒理學會環境與生態毒理學專業委員會第二屆學術研討會暨中國環境科學學會環境標準與基準專業委員會2011年學術研討會會議論文集，2011.

〔編輯：王霞〕

Abstract： The present situation from the perspective of a variety of processing high concentration organic wastewater treatment technologies discussed a study of work were different processes for specific applications， advantages and disadvantages are discussed and research status， explore high concentration organic wastewater treatment technologies and trends and proposed to adapt to new technology in the future of high concentration organic wastewater treatment.

Key words： high concentration organic wastewater； treatment technology； microorganisms； fermentation engineering