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難生物降解有機廢水生化前預處理技術

　伴隨著國內社會經濟的迅速發展，制藥、造紙、化工、焦化、制革、印染及紡織等工業取得了較大的進步，所產生的工業廢水的量也隨之逐漸加大，這些工業廢水大多數均含有有毒有害的物質，其BOD5/CODCr低于0.3，類屬難生物降解的有機工業廢水，處理的難度系數相對較大、成本也相對較高，很難與國家有關排放標準相符。怎樣較為高效經濟地處理這些難生物降解有機廢水，不僅是目前該些工業是否能夠健康長遠發展的關鍵所在，而且還是會對水體環境的質量產生影響的關鍵要素。難生物降解的有機工業廢水的處理辦法的種類非常多，但是最終都需要通過生物處理。然而因為其可生化性相對較低，正式展開生物處理之前應當先展開預處理，進而使其可生化性可以取得提升。使難降解的有機工業廢水的可生化性得以提高的預處理辦法有很多，總的來說，能分為物理化學預處理、化學預處理、生物預處理這三類。

　　1、物理化學預處理技術

　　吸附法作為經常使用的物理化學預處理技術，是應用化學吸附、物理吸附或者交換吸附等的辦法，把難降解污染物從工業廢水當中吸附至吸附劑上，從工業廢水當中去除，進而使BOD5/CODCr發生了加大，使工業廢水的可生化性獲得提升。經常使用的吸附劑包括煤灰、硅藻土、活性炭纖維、樹脂以及活性炭等。

　　這種處理辦法的優勢在于占地面積相對較小、處理效果相對較好、設備投資也相對少，針對濃度相對較低的難降解工業廢水的預處理早已在工程方面取得了運用。深圳某制藥工廠在工業廢水的處理工程的設計方面，選用了煤灰吸附的預處理工藝。據有關結果顯示，煤灰吸附預處理技術對于工業廢水當中CODCr的去除率能達到41.4%，使之后的生物處理系統的壓力獲得了較大的減輕。然而因為吸附劑的容量是有限的，并且吸附之后的再生環節的能耗通常很大，廢棄之后的排放極易導致二次污染的發生，因此，這種辦法不適用于濃度較高的難生物降解工業廢水的處理。

　　2、化學預處理技術

　　2.1 電催化氧化法

　　電催化氧化法指的是利用電極的間接與直接氧化作用來對無機或者有機物質進行氧化降解，能夠氧化分解為無毒無害、易降解的物質。相較于普通的化學反應，電催化氧化法的氧化還原的能力更強，所需要消耗的化學藥劑也相對較少，并且其適應性也相對較強，在處理含有染料、酚、醚、醇、醛以及烴等有機廢水的過程中逐步取得應用。比如針對那些應用生物法很難處理的有機硫、磷、氯等印染、合成藥物以及造紙的廢水，應用電催化氧化法處理能夠取得相對較為滿意的成效。其中，不同的氧化劑的氧化還原電位如表1所示。

　　2.2 超聲化學氧化法

　　超聲化學氧化法指的是利用超聲空化效應所產生的高壓與高溫來對工業水當中的難降解的有機污染物進行降解，使工業廢水的可生化性得以提升。其作用原理主要包括以下兩種：其中一種為產生H2O2與·OH自由基展開氧化反應;另一種則為高溫熱解，在超聲空化的過程當中，進入空化泡當中的水蒸氣在高壓與高溫的作用之下產生的分裂以及鏈式反應。國內外已把超聲波化學運用于對于工業廢水當中的有毒的難降解有機污染物的處理上的研究當中，獲得了顯著的成效。

　　2.3 Fenton法

　　Fenton試劑主要由過氧化氫與亞鐵鹽構成，在酸性的條件之下H2O2可以被Fe2+催化分解的同時，生成氧化能力十分強的·OH自由基，其能夠和許多有機物反應同時使其發生降解。在水處理的過程當中Fenton試劑的作用重點包含對有機物的混凝與氧化作用。

　　其中，電-Fenton法自動生成Fe2+、H2O2的體制相對較為健全，進而生成·OH自由基，除了羥基自由基的氧化作用之外，還包括電吸附與陽極氧化等，相較Fenton試劑法氧化而言，電-Fenton法氧化得更快、也更為徹底，所以人們逐漸把研究重點移至電-Fenton法。電-Fenton法主要包括以下幾種：

　　(1)Fe3+循環法，系統主要包含一個把Fe(OH)3還原成Fe2+的電解設備與一個Fenton反應器，能夠將Fe3+向Fe2+的轉化的速度加快，進而使·OH自由基的產出率得以提升。之后通過對其展開改造，減少了一個Fenton反應器，Fenton反應能夠在電解設備當中直接展開。

　　(2)犧牲陽極法，陽極氧化生成的Fe2+和外加的H2O2產生Fenton反應生成·OH自由基，化學反應方程式如以下所示。相較于下列講述的陰極電Fenton法，這種方法的有機物的去除率更高，但是需要再加入H2O2，消耗的能量相對較大，所以成本相對較高。

　　化學反應方程式：Fe²⁺+H2O2→Fe³⁺+(OH)^-+·OH

　　(3)陰極電Fenton法，便是把氧氣噴至電解池的陰極處使之還原成過氧化氫，生成的過氧化氫和外加的二價鐵離子進行Fenton反應產生·OH自由基。這種方法不必另外加入H2O2，有機物降解較為徹底，且不容易生成中間的有害物質，然而因為受到目前所應用的陰極材料的限制，產生的電流相對小，H2O2的產量相對不高，因此在高濃度難生物降解有機廢水的處理當中不太適宜。

　　2.4 臭氧氧化法

　　這種方法主要使用強氧化劑O3，能夠對普通氧化劑沒辦法破壞的有機物進行氧化，并且不易發生二次污染的現象，對廢水可生化性提升、COD/BOD降低方面有促進作用，比如運用臭氧混凝法對造紙中段廢水進行處理，有機物的去除率能夠高達99%，水能夠進行循環利用。對于焦化廢水展開臭氧氧化能夠讓水中的聚環芳烴(PAH)S降到0.02цg·L-1。由于成本較低的臭氧發生器的產出，為臭氧氧化法預處理技術的運用提供了較為廣泛的前景。

　　2.5 化學絮凝預處理

　　以在工業廢水當中投入既定比例的混凝劑或者絮凝劑的方式，能夠經過橋連與凝聚物網捕—共沉淀等的作用去除工業廢水當中的膠體污染物。運用化學絮凝方法能夠將廢水當中的許多種類的高分子有機物去除，從而使BOD5/CODCr獲得提升、生物的毒性與污染物的濃度發生降低。因為該方法具備操作管理方便、成本低、效率高、適用范圍相對較廣等優勢，所以，化學絮凝是難降解工業有機廢水預處理方法當中最為常見的一種。

　　2.6 酸堿中和預處理

　　當工業有機廢水當中的酸堿性超出既定界限的時候，影響到水中生物的分解效果的同時，還會對生化處理方法產生某種的作用，所以若想讓生化處理的效果達到最佳，應當提前對工業廢水當中的酸堿性展開相應的處理。按照工業廢水當中的pH值向其中加入一定的堿性物質或者酸性物質，盡可能地使廢水呈中性，避免會對生化處理當中的微生物活性造成不良的影響，確保處理的成效。從圖1能夠了解到，pH值對于工業廢水當中的CODCr的去除率存在較大的影響。CODCr的去除率一開始隨著pH值的加大而呈現上升的趨勢，當pH值為0.8的時候，取得最大值40.1%，然后伴隨著pH值的上升而呈現下降的趨勢，然而下降的趨勢不夠顯著，這是因為工業有機廢水的pH值超出某一數值之后，再加大pH值，對CODCr的去除率的影響相對不大，所以應當使廢水的pH值保持在0.8最佳，如圖1所示。

　　3、生物預處理技術

　　水解酸化法作為生物預處理技術當中主要的一種，利用兼性厭氧的水解與產酸細菌把工業廢水當中難生物降解有機物進行水解，使之成為可溶性的有機物，讓很難降解的大分子物質轉變成容易降解的小分子物質。水解酸化的生化反應必須在厭氧發酵的第二環節完成前完成，但相較于厭氧發酵而言，其氧化還原的優勢菌群不一樣、pH值不一樣、電位也不相同。

　　相較于好氧降解而言，水解酸化對于難降解有機物具備更好的降解效果。工業廢水當中包含硫、氮、氧等的鹵代烴與雜環化合物等在好氧環境之下降解的速度相對較慢或者不能發生降解，然而在缺氧的環境之下卻可以被高效降解。不同環境之下的工業廢水通過水解酸化反應之后，出水當中的BOD5/CODCr比值都存在提升的現象，20%～50%不等，所以水解酸化出水更容易被好氧菌進行降解，讓之后的好氧處理技術的選擇范圍更加靈活多變。這種方法不僅效果好、成本低，而且不會發生二次污染的現象，在難降解有機工業廢水的處理當中被普遍應用。

　　4、結束語

　　綜上所述，伴隨著工業的發展會生出許多的高濃度的難降解有機工業廢水，這些廢水會導致水環境及水質發生污染，甚至于危害到人體的健康。化學處理技術、物化處理技術以及生物處理技術都類屬處理高濃度難生物降解的有機工業廢水常用技術，其廢水去除率相對較高，但是其處理成本都比較高，提出多種有機工業廢水的生化前預處理工藝，經過很多種的處理工業的交叉耦合，能夠較為高效地對高濃度的難降解有機工程廢水的處理成效進行提升。希望伴隨著科技的持續推進，會出現成本更為低下、也更加先進的處理工藝，使工業廢水的處理目標得以切實實現。

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