有机废水的处理

1、JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY有机废水的处理工艺设计学院名称：_ 化工学院_专业：_ 应用化学_班 级：0909 应化 1w1w姓名：_ 花纯_学 号：0 9 3 3 1 1 1 4江苏技术师范学院化学与环境工程学院1目录1水资源状况.22有机废水.32.1有机废水来源 .32.2有机废水水质特点.2.3有机废水危害.43有机废水处理技术 .43.1物化处理技术 .43.1.1萃取法.53.1.2吸附法.53.1.3浓缩法.63.1.4超声波降解.63.2化学处理技术.73.2.1焚烧法.73.2.3臭氧氧化法.83.2.4电化学氧化法.83

2、.3生物处理技术.93.3.1好氧活性污泥法 .93.3.2好氧生物膜法 .104前景.15参考文献.16【摘要】 工业生产中会产生大量的有机废水， 如果不及及时处理将对环境产生 极大的危害。3.3.3厌氧生物处理法13姓名：花纯班级：09应化1W学号：093311142文章就近年来发展起来的污水处理的新技术和新工艺及其各白的 特点、适用范围和局限性.以及它们在工业废水处理中的实际应用进行评述。【关键词】污水处理 工艺设计 催化氧化1水资源状况当前，水资源是世界各国普遍面临急需解决的问题之一。据联合国世界资源研 究所研究报道，世界水资在质和量的方面都面临着比其它资源和比以往都更为严峻 的局面。

3、据统计全球 20062006 年全球工业用水量为 2.072.07 万亿立方米，而这一现象世界 各地状况极不相同，需求量与有限的可以用水资源极不适应，并且全世界每年排向 白然水体的工业和生活废水为 42004200 亿立方米，造成 3535 恕上的淡水资源受到污染， 因而治理水体污染将尤为重要。在一定意义上说世界各地经济发展的快慢将依据可 利用水资源的状况而确定。我国的水资源也面临严重的污染问题。 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

4、威胁。由于全国 8080 哒右的污水未经任何处理直接排入水域，造成全 国 1/31/3 以上的河段受到污染，9090 恕上的城市水域污染严重，近 50%50%勺重点城镇水源 地不符合饮用水标准。我国城市水资源质量也较差，大部分城市和地区地下水位连 续下降，形成了不同规模的地下水降落漏斗，形势相当严峻。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。这些未得充分 利用的废水即污染环境，又浪费资源，迫切需要进行资源化利用。水中的各种有机 污染物中，不仅在水中存在时间长、迁移范围广，而且危害大、处江苏技术师范学院化学与环境工程学院3理难度大，一直 是环保领域的一个重要

5、研究课题。2有机废水2.1有机废水来源有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的 COCO 应 2000mg/L2000mg/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。有机废水按其性质来源可分为三大类 :1 (1)(1)易于生物降解的有机废水；(2)(2)有机物可以降解，但含有害物质的废水；(3)(3)难生物降解的和有害的有机废水。2.2有机废水水质特点有机废水主要具有以下特点：2 有机物浓度高。COOCOO 般在 2000mg/L2000mg/L 以上，有的甚至高达几万乃至几十万 mg/L,mg/L,相对而言,BO,

6、BO 或低，很多废水 BOBO 肉 COCO 剧比值小于 0.30.3。 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。 具有强酸强碱性。工业产生的有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸 或强碱性。（五）不易生物降解有机废水中所含的有机污染物结构复杂， 如蔡环是由 1010 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 BODSC/CBODSC/C 极低，姓名：花纯班级：09应化1W学号：093311144生化性差，且对微生物有毒性，难以用一

7、般的生化方法处理。2.3有机废水危害有机污水主要有以下 3 3 种危害：31需氧性危害。由于生物降解作用，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。2感观性污染。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。3致毒性危害。有机污水中含有大量有毒有机物 ，会在水体、土壤等白然 环境中不断累积、储存，最后进入人体，从而危害人体健康。3有机废水处理技术有机废水处理技术粗略分为 3 3 类：物化处理技术、化学处理技术以及生物处 理技术。3.1物化处理技术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

8、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。一般常用的物化法有 萃取法、吸附法、浓缩法、超声波降解法等。江苏技术师范学院化学与环境工程学院53.1.1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。该法简单

9、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。由清华大学开发的萃取一反萃取体系4,可以应用于多种染料与中间体废母 液资源回收，对染料中间体的回收率达 9090 恕上，脱色效果也达到同样水平，正 在逐步推广于染料废水的治理工程中。3.1.2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。虽然活性炭具有较周的 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

10、，当活性炭的投加浓度为 200mg/L200mg/L 时，色度的去除率 为 77%;77%;而投加质量浓度增加到400mg/L400mg/L 时，色度的去除率达到 86%86%5。姓名：花纯班级：09应化1W学号：0933111463.1.3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。3.1.4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2020 世纪 9090年代兴起的新型水污染控

11、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。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 4000K4000K 和 100M100MP P豹瞬间局部高温高压环境（热点）, ,同时以约 110m/s110m/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

12、白由 基、超氧基等，羟基白由基是目前所发现的最强的氧化剂。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、白由基氧化等反应。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。3.2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。化学氧化法分为两大类，一类是在常温常压下江苏技术师范学院化学与环境工程学院7利用强氧化剂（如过氧化氢、高猛酸钾、次氯酸盐、臭氧等 ）将废水中的有机物 氧化成二氧化碳和水；另一类是在高温高压下分解废水中有机物，包括超临界水 氧化和湿空气氧化工艺，所用的氧化

13、剂通常为氧气或过氧化氢，一般采用催化剂 降低反应条件，加快反应速率。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，而且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、FentonFenton 氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。3.2.1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6。3.2.2Fenton3.2.2Fe

14、nton 氧化法FentonFenton 试剂具有很强的氧化能力，因此 Fen2tonFen2ton 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+Fe2+离子,H2O2H2O2 勺利用率不高， 使有机物降解不完全。后来，人们对传统的 FentonFenton 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,0.5h,溶解性有机碳去除率高达 9090 若 郁志勇等8用 UV+FentorfeUV+Fentorfe 对氯酚混合液进行处理，在 1h1h 内 COC

15、O 区除率达到 83.2%83.2%。3.2.3臭氧氧化法姓名：花纯班级：09应化1W学号：093311148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 BODBOD COCO 芽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。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9。3.2.4电化学氧化法

16、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 用而产生的白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。HwangBHwangB 振道了电化学处理含氯有机物的有效性，并成功地利用 PbO2/PbO2/聚毗咯复合电极去除废水 中的氯离子。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

17、机污染物。3.3生物处理技术生物处理是废水净化的主要工艺，主要用于处理农药、印染、制药等行业 的有机废水。生物处理法是利用微生物的代谢作用来分解、转化水体中的有毒 有害化学物质和其它各种超标组分的生物技术，降解作用的场所主要是含微生 物的活性污泥、生物膜及其相应的反江苏技术师范学院化学与环境工程学院9应器，由此诞生了各类生物处理方法和技 术。微生物法不仅经济、安全，而且处理的污染物阈值低、残留少、无二次污染， 有较好的应用前景。根据反应条件的不同，微生物处理法可分为好氧生物处理和 厌氧生物处理两大类。3.3.1好氧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，它是白然界水体白净的人工

18、 模拟，是对水白净作用的强化， 利用悬浮生长的微生物絮凝体(Floc)(Floc)处理有机污 水。 活性泥法白 1911914 4年在英国曼彻斯特试验厂开创以来，已有 9090 多年的历史，随 着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是近几十年来，在对其生物反应和净化机理进行深入研究探讨的基础上，活性污泥法在反应动力学 以及在工艺方面都得到长足发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。当前，活性污泥法已成为各类有机污水的主体处理技术。根据各种不同运行方式的工艺特征与应用条件可将好氧活性污泥法分为： 普通活性污泥法、减量曝气活性污泥法、分段进水活性污泥法、吸附一再生活 性污泥法、完

19、全混合活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法。以上这些污水处理方法都是对传统活性污泥法在使有机负荷及需氧量提到均衡 提高曝气池对水质、水量、冲击负荷的适应能力，减少污泥产生，缩短曝气时间, 提高氧向混合液中的传递能力及利用率，减少污泥膨胀现象发生等方面进行的 改进,改进的同时又不可避免地出现处理效果差等缺点，尤其是对于有机污水，更具有难处理性333.3.2好氧生物膜法姓名：花纯班级：09应化1W学号：0933111410好氧生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理法。这种方法 的实质是使细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物附着在滤料或某些载体 上生长繁育，并在其上形成膜状生

20、物污泥-生物膜。与传统法处理污水相比，膜生物反应器具有以下几个方面的特征：1出水水质好用超微滤膜组件取代二次沉淀池可以使生物反应器获得比普通活性污泥法更高的生物浓度，提高了生物降解能力，处理效果好；同时膜分离后出水质量高，当处理对象为生活污水时，可满足建设部生活回用水水质标准 C(J25.1C(J25.1 一89)89)。2工艺参数易于控制膜生物反应器内可以实现 STFHTRSTFHTR 勺完全分离。通过控制较长的 STRSTR 使世代时间较长的硝化菌得以富集，提高硝化效果；同时膜分离也使废水中那些大分子、颗粒状难降解的成分在有限体积的生物反应器中有 足够的停留时间，从而达到较高去除率。3设备

21、紧凑，占地少由于生物反应器内污泥浓度高，容积负荷可大大提高，生物反应器体积大大减小；从形式上看，一体式膜生物反应器可使设备更加紧 凑。4污泥产率低同传统活性污泥法相比，膜生物反应器的污泥产率很低如表1-11-1表 1-11-1 膜生物反应器与传统活性污泥法的污泥产率比较图表 1 1SRT(d)SRT(d)(KgMLSS/KgBOD5(KgMLSS/KgBOD5 ) )江苏技术师范学院化学与环境工程学院11传统活性污泥102010200.71.00.71.0法传统活性污泥33330.60.6法膜生物反应器25250.50.5膜生物反应器25250.30.3膜生物反应器50500.20.25抗冲击

22、负荷能力强膜生物反应器中维持着的 MLSSMLSS 使它比传统生物法具 有高得多的抗冲击负荷能力。6易于白动控制管理膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响，易于设计成白动控制系统，便于管理。通常提到的膜生物反应器，实际上是三类反应器的总称，它们分别是 膜一曝气生物反应器) )；(2)(2)萃取膜生物反应器 E;(3)E;(3)膜分离生物反应器 膜一曝气生物反应器无泡曝气 MBFMBF早见于 Co.etPCo.etP 等于 19881988 年的报道。它采用透气性致密膜(如 硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压 低于泡点 b bt t的情况下，可实现向生物反应

23、器的无泡曝气。 由于传递的气体含在膜系 统中，因此提高了接触时间，极大地提高了传氧效率。同时由于气液两相被膜分开，有利于曝气工艺的更好控制，有效地将曝气和混合功能分开。因为供氧面积一定， 所以该工艺不受传统曝气系统中气泡大小及其停留时间等因素的影响。姓名：花纯班级：09应化1W学号：0933111412(2)(2)萃取膜生物反应萃取 MBMB 涎结合膜萃取和生物降解，利用膜将有毒工业废水中有毒的、溶解性差的优先污染物从废水中萃取出来，然后用专性菌对其进行单独的生化降解， 从而使专性菌不受废水中离子强度和 pHpH 值的影响，生物反应器的功能得到优化。目 前膜一曝气生物反应器和萃取膜生物反应器还

24、处在实验室阶段，尚无实际的工程应 用。(3)(3)膜分离生物反应器膜分离生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池，利用膜组件进行固液分离，截流的污泥回流至生物反应器中，透过水外排。按膜组件和生物 反应器的相对位置，膜分离生物反应器又可以分为一体式膜生物反应器、分置式膜 生物反应器、复合式膜生物反应器三种。在分置式 MBMB 即，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜过滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留，并回流到生物 反应器内。分置式 MBFMBF 过料液循环错流运行，其特点是：运行稳定可靠，操作管理 容易，易于膜的清洗、更换及增设。但为了减少污染

25、物在膜面的沉积，由循环泵提 供的料液流速很高，为此动力消耗较高。一体式 MBRMBR 艮据生物处理的工艺要求，可分为两种组成形式：第一种有两个生物反应器，其中一个为硝化池，另一个为反硝化池。膜组件浸没于硝化反应器中， 两池之间通过泵来更新要过滤的混合液。第二种组合最简单，直接将膜组件置于生物反应器内，通过真空泵或其它类型的泵抽吸，得到过 滤液。为减少膜面污染，延长运行周期，一般泵的抽吸是间断运行的。3.3.3厌氧生物处理法江苏技术师范学院化学与环境工程学院13早在一百多年前，人们就开始采用厌氧工艺处理生活污水污泥 .1860.1860 年，法 国工程师MourasMouras 首次采用厌氧方法

26、处理沉淀池的固定物质，后来德国的 KarllmhoffKarllmhoff 将其发展为目前仍然在使用的腐化池和双层沉淀池（又称 ImhoffImhoff 池）. .在 19101910 年19501950 年间，高效的、可加温和搅拌的污泥消化池得到了进一步地发展 ， 如厌氧接触工艺，这些反应器被称为第一代厌氧反应器.由于第一代厌氧反应器 无法将污泥停留时间和水力停留时间分开 , ,污泥中温消化池的 HRHR 於达 20d20d30d,30d, 这就大大增加了消化池的容积和占地面积，提高了建设费用.为了提高厌氧反应 系统的处理效率，人们成功地研究和开发了第二代厌氧反应器，例如厌氧滤池 （AFAF

27、）、升流式厌氧污泥床反应器（UASBUASB）、厌氧流化床（AFBAFB）和厌氧接触膜膨胀床 反应器（AAFEBAAFEB）等。它们共同的特点就是可以将固体停留时间和水力停留时间相 分离,这使得反应器内固体停留时间可以长达上百天，而水力停留时间可以从过 去的几十天缩短为几天，甚至几小时。在已经开发的这些高效厌氧处理系统 中,UASEE,UASEE 广泛用于实际生产中。UASBUASB 即上流式厌氧污泥床。工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微 生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于 60%,60%,可作为能源再 次利用，如用于锅炉燃烧、发电等。这样，既去除了有机污染

28、物又回收了能源。上流 式厌氧污泥床反应器主体是内装颗粒厌氧污泥的容器，在其上部设置专用的气、液、固分离系统 （即三相分离器） ,它可使反应器中保持较高活性及良好沉淀性能的厌氧 微生物，工艺上较一般厌氧装置的效率更高，同时还节省了投资与占地面积。其技术 关键为三相分离器、布水系统及工艺条件，特别是形成颗粒污泥的工艺条件是UASBUASB装置发挥高效的技术关键。使用 UASUAS 鼬理污废水，UASBUASB 勺容积负荷可高达 10kg/m310kg/m3 - - d d50kg/m350kg/m3 - - d d（好 氧最高为 5kg/m35kg/m3 d d10kg/m310kg/m3 d d

29、）,HRT,HRT 可缩短为 10h10h12h,12h,这与污泥床中保留有 大量厌氧姓名：花纯班级：09应化1W学号：0933111414颗粒污泥是分不开的。厌氧颗粒污泥大多呈卵“，”形，直径 015mm5mm,015mm5mm, 具有良好的沉降性和生物活性.UAS.UAS 阪应器中颗粒污泥的形成往往需要几个月 的时间，但向反应器中加入惰性载体、颗粒活性碳，及向碳水中加入甲醇都可以 缩短颗粒的形成时间。三相分离器分离效果的好坏也是决定UASBcUASBc 功的关键。同时,人们在使用厌氧工艺过程中开发了水解（酸化）工艺。水解酸化的目的是把 废水中的不溶物转变为可溶物，将微生物难降解物质转变为生物易降解物质。研究证实, ,厌氧消化过程中的水解酸化段，不但能降低 CODcr,CODcr,而且还可以提高废水 的可生化性，利用这一特点，人们设计并开发了多种类型的水解酸化反应器 ，在 生活废水、印染废水、食品废水、化工废水等治理工作中发挥了重要作用，获得了满意的效果。虽然第二代厌氧处理工艺在应用中取得了很大成功，但在进一步扩大其应用范围时,仍然遇到了不少问题，迫使人们在此基础上继续进行研究和开发 ，这样相继开 发了第三代和新型厌氧反应器。主要包括膨胀颗粒污泥床 (EG