高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

丁愷 周莉 朱宣

（南京中材水務(wù)股份有限公司 江蘇南京 210012）

引言

目前，治理高濃度難降解有機(jī)廢水水污染已經(jīng)成為當(dāng)前全球水資源可持續(xù)利用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)[1]。現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展，環(huán)境污水的種類(lèi)以及排放量越來(lái)越多，成分更加復(fù)雜多變，含有許多難降解的有機(jī)物，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康具有巨大的危害[2]，其中有些有機(jī)物具有致癌、致畸等作用，導(dǎo)致各種遺傳病史[3]。近年處理高濃度難降解有機(jī)廢水技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)外的處理方法主要有氧化法、物化法和生物法等。

1 氧化技術(shù)

氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高濃度難降解有機(jī)廢水的處理中，現(xiàn)代氧化技術(shù)主要包括濕式催化氧化法、電化學(xué)氧化法以及兩種或兩種以上氧化技術(shù)聯(lián)合等手段進(jìn)行處理廢水的技術(shù)[4]。

1.1 濕式催化氧化

濕式氧化主要是對(duì)高濃度難降解有機(jī)物廢水進(jìn)行預(yù)處理的一種方法。其主要原理是在高溫加壓條件下將氧氣變?yōu)榫哂袕?qiáng)氧化性的氧化劑將水中的有機(jī)物充分氧化，使高分子有機(jī)物分解為低分子化合物，或徹底氧化分解成CO2和水[5]。

濕式氧化具有二次污染低、適用范圍廣、可回收能量和有用物料、處理效率高、裝置小等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于工業(yè)廢水的治理中。缺點(diǎn)是該方法需要較高的溫度和壓力，因此需要耐高溫高壓、耐腐蝕的設(shè)備[6]。

1.2 電化學(xué)催化氧化

電化學(xué)氧化法基本原理是使有機(jī)污染物在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)降解為二氧化碳和水的主要作用分為兩種，一種是有機(jī)物直接被電極，另外一種為電極首先與水作用生產(chǎn)具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，隨后羥基自由基與有機(jī)污染物反應(yīng)，達(dá)到降解的目的。研究表明電化學(xué)法處理有機(jī)污染物效果較好，可以對(duì)難生物消化的有機(jī)污染物進(jìn)行預(yù)處理，將其轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機(jī)污染物后進(jìn)行自降解[7]。

該方法發(fā)生在水中，不需要另加催化劑，能有效避免二次污染，具有處理效率高、操作方便、條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有凝聚、殺菌等作用。

2 物化法

常用的物理化學(xué)技術(shù)主要包括吸附法、膜處理技術(shù)等。

2.1 吸附法

根據(jù)吸附的主要原理可將其分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附石通過(guò)分子間作用力進(jìn)行吸附，化學(xué)吸附是通過(guò)電子轉(zhuǎn)移形成化學(xué)鍵或形成配位化合物的方式進(jìn)行吸附[8]。影響吸附效果的因素較多，其中常見(jiàn)的主要包括溫度、吸附劑結(jié)構(gòu)、吸附劑用量以及污染物性質(zhì)等，生產(chǎn)應(yīng)用的常用吸附劑包括活性炭、樹(shù)脂、高分子吸附劑、活性炭纖維等。吸附法的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、處理效果好、成本少，不會(huì)造成二次污染，但由于吸附劑的吸附容量是有限，再生能力弱，這些因素限制了該方法的實(shí)際應(yīng)用[9]。

2.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)主要指通過(guò)借助膜的選擇作用，在外界能量作用下對(duì)污水中的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離的技術(shù)手段，與常規(guī)分離方法相比，膜分離過(guò)程具有不污染環(huán)境，能耗低，效率高，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[10]。膜分離技術(shù)主要包括超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)和電滲析(electrodialysic)等[11]。

已有的研究表明采用殼聚糖超濾膜處理印染廢水能取得較好的處理效果，喻勝飛等人[12]制備了用活性炭填充共混的改性殼聚糖超濾膜，研究表明所制得的殼聚糖活性炭共混超濾膜具有良好的分離脫色效果和良好的滲透性，能應(yīng)用于染料污水處理中去，處理效果顯著，降低率大90%以上[13]。

3 生物法

高濃度難降解有機(jī)廢水的生物處理技術(shù)研究已經(jīng)取得較好的成果，有缺氧反硝化技術(shù)、厭氧水解酸化預(yù)處理技術(shù)等。

3.1 缺氧反硝化技術(shù)

缺氧反硝化技術(shù)是指在缺氧的條件下提供一定濃度的氮源給反硝化菌吸收，提高反硝化菌的降解效率的方法。與好氧條件相比，缺氧條件下污水的降解速率上升，C/N比對(duì)缺氧反硝化的降解效果有很大影響。只有適宜的C/N比，才能得到較好的效果。有研究運(yùn)用缺氧反硝化技術(shù)處理焦化廢水中的難降解有機(jī)物，結(jié)果表明焦化廢水中含有的大量有毒難降解有機(jī)物在經(jīng)過(guò)缺氧反硝化技術(shù)處理后幾乎完全被降解，得到較好的效果。

3.2 厭氧水解酸化預(yù)處理技術(shù)

研究表明厭氧水解酸化預(yù)處理技術(shù)在處理含高濃度難降解有機(jī)物的廢水中的應(yīng)用廣泛。它能將難降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子有機(jī)物，同時(shí)經(jīng)預(yù)處理后水質(zhì)穩(wěn)定，改善廢水的可生化性。有研究通過(guò)厭氧酸化預(yù)處理技術(shù)對(duì)焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果表明焦化廢水中大部分的難降解有機(jī)物可被生物利用，提高了廢水的可生化性。

結(jié)語(yǔ)

水資源決定著人類(lèi)生存和發(fā)展的連續(xù)性，綠色化學(xué)為水處理工程提供了新的思路，持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行原子性經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)和加工，擺脫傳統(tǒng)工藝的思維模式，對(duì)現(xiàn)有水處理行業(yè)的方法進(jìn)行研究，以便實(shí)現(xiàn)資源利用和持續(xù)發(fā)展的和諧統(tǒng)一。以上所有的技術(shù)都不是孤立的，只有在不斷實(shí)踐過(guò)程中將它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使其協(xié)同作用，才能達(dá)到更佳的效果。