扬中工业一体化废水处理设施优质服务

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　　可生化性是一种评价废水中生物处置难易程度的重要指标，通过分析化工制药废水的可生化性，采取有效的处理工艺，降低废水的毒性和生物抑制性物质，不仅可以保护自然生态环境，而且可以极大地提高化工制药企业的环境效益和经济效益。

　　一、化工制药废水可生化性分析

　　1、BOD

　　BOD是生化需氧量的简称，是指在规定条件下微生物分解存在水中的某些可氧化物质，特别是有机物进行的生物化学过程中消耗的溶解氧的量。此生物氧化过程进行的时间很长，需要100天左右。目前国内外普遍规定20℃培养5天，分别测定样品培养前后溶解氧的差值，二者之差即为BOD5，以氧的mg/L表示。水中的有机物含量越多，消耗的氧也越多，生化需氧量也越高。

　　在测定中要注意以下三个关键环节：一，稀释水的溶解氧要在规定温度条件下达到饱和，如果达不到饱和就要通空气曝气和纯氧曝气达到稳定状态;二，稀释倍数的选择是可生化实验重要一环，它关系到生化试验的成功与否。以CODCr值乘以生化系数来确定稀释倍数，这样只需经过一次实验就能出结果，来确定这股废水能否生化;三，菌种也是可生化实验重要一环，它的活性和加入量的选择直接关系到BOD5能否测定成功。菌种选择很关键，它要求活性强，最好选择在微生物曲线对数增长期阶段的菌种，分解有机物能力强。菌种的加入量要求很严，应使接种稀释水的BOD5值在012～018mg/L之间。

　　2、COD

　　COD是化学需氧量的简称，是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时消耗氧化剂的量，以氧的mg/L表示。它反映了了水中受还原性物质污染的程度，根据二者的所代表的含义，不难知道B/C即废水可生化性探讨的重要意义了。根据有关资料介绍，BOD5/COD>015说明水样容易生化，BOD5/COD在013～015属于可生化，BOD5/COD在012～013属于难生化，BOD5/COD在<012属于不能生化。药厂废水基本上都可以生化处理，大部分制药废水生化性较好，但也不能排除少部分废生化性较差，甚至不能生化处理。生物制药废水比合成制药废水更好生化。

　　二、化工制药废水的处理工艺

　　化工制药废水的处理技术的分类比较复杂，常用的处理方法包括：化学处理法、物理处理法和生物处理法，每种技术方法都有自身的优势和弊端，化工制药废水的成分十分复杂，并具有毒性高、难降解等特点，因此单一的生化处理方式无法处理废水。为此，从业人员就需要根据废水所含物质的实际情况，采用合适的预处理工艺，以此来提高化工制药废水的可降解性。

　　1、物理处理方法

　　物理处理方法包插气浮、过滤、离心分离、沉砂、筛网等技术，这种方法指的是用物理法把化工制药废水中的溶解物质和乳浊物质进行分离的方法，从而达到改变废水成分的目的。这种方法已经成为废水处理技术中的基本操作，在当前来说是比较成熟的技术。但是由于废水具有毒性大、有机物含量高、色度深、含盐量高、成分复杂、生化性差、间歇排放等特点，仍然属于处理难度较高的化工制药废水。

　　2、高级氧化技术法

　　高级氧化技术法(又称深度氧化技术法，简称Fenton法)Fenton法是氧化法的一个延伸，是一种高级氧化技术，其原理是通过氧化剂与有机污染物的反应使有机物的结构破裂从而达到清除目的。目前，有超声波Fenton法、电Fenton法、光Fenton法、微波Fenton法等应用于实际生产中，在处理有机制药废水时效果尤其显著。

　　3、厌氧法

　　利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳。常用的厌氧生物法包括上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧折流板反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器、内循环式反应器等。虽然经过厌氧处理后出水COD值降低到一定程度，但还达不到排放标准，因此尚需进行后续处理。

　　4、生物吸附法

　　生物吸附法是指污染物与生物细胞及细胞膜吸附等的生物化学反应，其主要的生物吸附剂主要是农作物、藻类等，此法的吸附剂与物理吸附法一样也可以采取一些方法，将其的吸附量适当提高，改变吸附量可以通过调节温度、pH值等实现，由于此方法比较方便、成本比较低且吸附量较大等，是一个非常实用的方法。

针对半夏泡制废水中悬浮物含量高，且高CODCr等特点，采用水解酸化+CASS处理工艺，对间歇性排放废水适应强，抗冲击负荷能力强、工艺运行灵活、生化处理效果好，出水水质稳定。水解(酸化)处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。CASS工艺是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺。该工艺流程简单、占地面积小、投资低、生化反应动力强、沉淀效果好、运行灵活、抗冲击负荷能力强、污泥不易膨胀、剩余污泥量少，而且脱氮除磷效果好，已经广泛应用于不同种工业废水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。

　　因此半夏泡制废水中生物碱、有机酸、多糖、甾醇、半夏蛋白、氨基酸、挥发油等大分子有机物先在水解酸化池中分解成小分子有机物，然后进入CASS反应池，再经好氧—缺氧系统处理，有机物最终被氧化为二氧化碳和水，有机氮和无机氮经过硝化—反硝化生物作用还原为氮气释放。

　　3、主要处理构筑物及设计参数

　　3.1 调节池调节池为钢筋砼结构，采用地埋式建造。尺寸5.0m×3.0m×3.0m，有效容积为36m3，HRT为3.6d，不仅起到调节水质作用，同时作为事故应急池。调节池安装2台潜污提升泵进水(1用1备)，流量6m3/h，扬程10m，功率0.75kW。

　　3.2 水解酸化池

　　水解酸化池同CASS反应池合建，钢筋砼结构，采用地下2m地上3m建造方式。水解酸化池尺寸2m×3m×5m，有效容积24m3。水力停留时间为2.4d，表面负荷为1.0m3/(m2·h)，容积负荷为0.5kg/(m3·d)，水解酸化池中安装1台潜水搅拌器，功率为1.5kw。CASS反应池尺寸为4m×3.0m×5m，有效水深4.0m，有效容积为48m3，其中缺氧区容积为12m3，好氧区容积36m3，容积负荷为0.26kg/(m3·d)，采用浮筒式滗水器，滗水深度0.8～1.2m，滗水体积9.6m3～14.4m3。空气扩散采用旋曝气头，鼓风机为回转式低噪音风机2台(1用1备)，型号HD-501S，风量1.4m3/min，风压50kPa，功率2.2kW。

　　4、工程调试

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　　为了快速启动水解酸化池及CASS反应池，污泥接种采用投加城市污水处理厂厌氧消化脱水污泥，投加量约为0.5t，直接一次性分别投加到水解酸化池和CASS反应池。在启动初期，废水进入水解酸化池后，每天间歇启动潜水搅拌器，以保证污泥充分悬浮，快速培养厌氧菌群。等废水进入CASS反应器后，采用间歇曝气方式，曝气2～4h，沉淀2h，继续曝气2～4h。废水达到CASS反应池滗水水位后，将上清液排放。整个系统稳定调试15d后，系统稳定运行，活性污泥性能良好，活性污泥表现为絮凝体较大，沉降性好，污泥沉降比SV在30～40，污泥浓度3000～4000mg/L，出水水质清澈。镜检观察出现的生物有钟虫属、盖虫属、有肋木盾纤虫属、独缩虫属、聚缩虫属、各类吸管虫属、轮虫类、累枝虫属、寡毛类等固着型种属或匍匐型种属。

　1894年，H.J.Fenton发现采用Fe2+/H2O2体系能氧化多种有机物。后人为纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂。1964年加拿大学者H.R.Eisenhaner用Fe2+和H2O2氧化废水和烷基废水中的各种有机物，将Fenton试剂成功地应用到废水处理上。

　　Fenton试剂法具有操作简单、反应物易得、无复杂设备等优点。Fenton试剂及各种改进系统在废水处理中的应用可分为两个方面，一是单独作为一种处理方法氧化有机废水;二是与其他方法联用，如混凝沉降法、活性炭法、生物处理法等。在处理成分复杂的造纸废水时，一般是将Fenton试剂法与其他方法联用，以达到较好的处理效果。在Fenton氧化工艺的应用中，反应完毕后增加相应的脱气措施，可有效提高絮体的沉淀性能。Fenton氧化技术对废水COD具有理想的处理效果，但出水仍有一定的色度，这也是需要解决的问题。目前国内已有多家造纸企业采用了Fenton技术。

　　1.2 湿式氧化技术

　　湿式氧化又称湿式燃烧，是处理高浓度有机废水的一种行之有效的方法，其基本原理是在高温高压条件下通入空气，使废水中的有机污染物被氧化。按处理过程有无催化剂可将其分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化两类。湿式氧化法是在高温(150～350℃)、高压(5～20MPa)下用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物，或还原态的无机物使之生成CO2和H2O的一种处理方法。一般认为湿式氧化是自由基反应，经历诱导期、增殖期、退化期以及结束期四个阶段。在诱导期，分子氧与有机物反应形成烃基自由基R·。在增殖期，烃基自由基继续与分子氧反应，产生的酯基自由基ROO·，还可以与有机物作用生成低分子酸和羟基自由基·OH。在退化期，低分子酸分解形成醚基自由基RO·、羟基自由基·OH、以及烃基自由基R·，烃基自由基有强氧化性，可以再去氧化有机废物。在结束期，自由基之间结合，能量湮灭，反应停止。

　　1.3 光催化氧化技术

　　光催化氧化是以型半导体如n型半导体(如TiO2、ZnO、WO3、Cd等)作催化剂的氧化过程。当催化剂受到紫外光照射时，表面的价带电子就会被激发到导带，同时在价带产生空穴，形成电子空穴对。这些电子和空穴迁移到粒子表面后，由于空穴有很强的氧化能力，使水在半导体表面形成氧化能力的·OH，羟基自由基再与水中有机污染物发生氧化反应，最终生成CO2及无机盐等物质。光催化氧化法处理造纸废水工艺过程简单、节能、设备少，将具有一定的应用前景。

　　1.4 超临界水氧化技术

　　水的临界点在相图上是气体——液体共存曲线的终点，它由一个具有固定不变的温度、压力和密度的点来表示，在该点气相和液相之间的差别刚好消失。当体系的温度和压力超过临界点值时，体系中的水就被称作“超临界"的水。在高温、高压下，利用分子氧作为氧化剂，以超临界水作为溶剂，把有机物氧化分解为CO2和H2O的高级氧化技术，称为超临界水氧化(SCWO)法。超临界水具有溶解有机化合物的能力。在足够压力下它与有机物和氧或空气互溶，发生氧化反应。在超临界水氧化过程中，有机物、空气(或氧)和水在25MPa的压力和400℃以上的温度下互溶。在这种条件下，有机物开始自发氧化，所产生的反应热使温度升高到550～650℃。不到1min的反应停留时间内，使99.99%以上的有机物被迅速氧化成CO2、H2O和N2等物质。超临界水氧化技术具有处理、节能、高效、选择性可调等特点，有良好的工业应用前景。

　　1.5 声化学氧化技术

　　声化学(Sonochemistry)，或超声波化学，是指利用超声波辐射以加速化学反应，提高化学产率的一门新兴的交叉学科。超声波氧化技术主要是利用声空化理论和自由基理论，利用频率超过20kHz的声波在水中的正负半周期幅值与液体空化核的内外压差的不同，使得空化核从迅速膨胀到绝热受压破裂，而在液体内局部产生的高温高压(5000K和100MPa)环境的同时发出速率为110m·s-1的强冲击微射流，使得液体内有机物受自由基氧化、热解、机械剪切和絮凝作用等而被降解。

　　超声波降解污染物今后主要着重以下几个方面：

　　(1)使用催化剂。添加催化剂来进一步提高反应速度;

　　(2)与其他技术耦合。开发超声波与其他技术相耦合的新工艺，提高降解速度，降低费用;

　　(3)采用连续操作。在实现连续化操作上进行必要探索，加大处理量，减少成本。

　　1.6 电催化氧化技术

　　电催化高级氧化法(AEOP)是最近发展起来的处理有毒难降解污染物的新型有效技术。电催化氧化过程中，电极材料的性质及其表面积在电化学氧化还原反应动力学中起着主要的作用，电流效率不仅取决于有机物的性质，在很大程度上也与电极材料有关。在电催化氧化应用中二维反应器是最常见的电解反应器，但是二维电极的有效面积小，电流效率低，所以越来越多的研究者开始转向三维电极的开发研制。三维电有比表面积大，粒子电极间距小，传质效果好等优点。无论是单纯的还是各种联合的电催化氧化技术要能在未来实现大规模工业化，都必须在电极催化材料、电解反应装置上做进一步的研究改进。通过电催化材料和工艺技术的研究有可能在不久的将来实现电催化氧化技术的产业化。

　　2、制浆造纸废水高级氧化技术的展望

　　近20年来新兴的水处理技术，与传统的水处理方法相比，高级氧化技术具有氧化能力强、氧化过程无选择性、反应可连续操作及占地面积小等优点，特别是对成分复杂、深度处理要求高的制浆造纸工业废水的处理具有极大的应用价值。Fenton及O3氧化等技术已有很多工程实践，在此基础上还要加强高级氧化和其他技术的联合应用，集中精力进行相关设备和工艺的研究，积累实践工程经验并不断改进，以降低运行成本和工程投资。在我国积极开展高级氧化技术的研究与应用，不仅对解决我国制浆造纸行业很多企业废水出水水质不达标等问题具有现实意义，而且对发展我国环境保护行业的高新技术具有更加深远的影响。推广高级氧化技术实现新形势新标准下的达标排放不仅是满足企业正常生产的需求，更是减少环境污染，增加经济效益和社会效益的长远举措。