工業(yè)有機(jī)廢水深度處理系統(tǒng)技術(shù)研究

文_周舜 陸宜杰 胡曼曼

1 淮北市環(huán)境監(jiān)察支隊(duì) 2 安徽瑞賽生化科技有限公司

在生化醫(yī)農(nóng)藥等生產(chǎn)中，工業(yè)有機(jī)廢水濃度高、成分復(fù)雜，其處理一直是行業(yè)的技術(shù)難題，不僅給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染，也構(gòu)成相關(guān)行業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前，工業(yè)有機(jī)廢水的處理方法主要有物化處理法和生物處理法。物化處理法主要有光化學(xué)絮凝法、氧化-吸附法、焚燒法、萃取法、濕式催化氧化法、電化學(xué)法和膜外分離法等。生物處理法是利用微生物的代謝作用來(lái)分解、轉(zhuǎn)化水中的有毒有害化學(xué)物質(zhì)和其他各種超標(biāo)組分的生物技術(shù)。

另外，采用組合為主的工藝技術(shù)在工業(yè)有機(jī)廢水處理方面取得了良好的成果。金虎等研究了搖動(dòng)床生物膜反應(yīng)器和活性污泥法組合處理高濃度有機(jī)廢水，出水COD平均去除率基本保持在95%以上。張曉娟等采用酯化反應(yīng)-共沸精餾組合法處理環(huán)己醇、環(huán)己酮生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的甲酸廢水中的COD，并從中回收甲酸正丁酯或甲酸異戊酯，回收純度分別為95%和96%，COD去除率達(dá)到96%以上。王理想等所研制的共沸-水蒸汽蒸餾處理有機(jī)廢水的方法，通過(guò)加入助沸劑和水蒸汽直接加熱，使廢水中的有機(jī)物與水形成氣體共沸物，再經(jīng)冷凝使有機(jī)物與水分離，達(dá)到廢水處理的目的。馬明超等研究復(fù)雜超高濃度有機(jī)廢水處理方法，可以處理成分復(fù)雜的超高濃度有機(jī)廢水，并在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。本文采用“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”的系統(tǒng)技術(shù)深度處理工業(yè)有機(jī)廢水，將有機(jī)污染物取出再利用，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水經(jīng)深度處理再利用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 廢水的水質(zhì)

試驗(yàn)中使用實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品2-（4-溴甲基苯基）丙溴、5-羥甲基糠醛、1,3-二羥基丙酮、擬除蟲(chóng)菊酯、2-氨基-2-苯基丁酸和阿米酸等幾十種工業(yè)有機(jī)廢水作為處理對(duì)象，經(jīng)系統(tǒng)深度處理，部分工業(yè)有機(jī)廢水處理前后的水質(zhì)情況如表1所示。

表1 工業(yè)有機(jī)廢水處理前后的水質(zhì)情況

1.2 工業(yè)有機(jī)廢水的深度處理過(guò)程

“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”系統(tǒng)新技術(shù)處理工業(yè)有機(jī)廢水是采用甲苯、二甲苯和二氯乙烷等有機(jī)萃取劑，通過(guò)萃取，將有機(jī)廢水中不能形成共沸的有機(jī)物萃取出來(lái)；向有機(jī)廢水或經(jīng)過(guò)萃取后的廢水，加入共沸劑，通入直接飽和水蒸汽，使沸水中的有機(jī)物和水形成共沸氣體而逸出，再經(jīng)冷凝得到液體，分離和采出有機(jī)物再利用；通過(guò)臭氧氧化、高溫和酸性等化學(xué)改性，添加活性炭、磁粉和靜電處理等物理改性，添加特異性菌種和改變營(yíng)養(yǎng)條件等生物改性，使活性污泥細(xì)菌種群中的目標(biāo)菌改變成為優(yōu)勢(shì)菌，從而實(shí)現(xiàn)去除目的污染物的預(yù)期；在上述處理后的有機(jī)廢水中，加入亞鐵離子或高氯酸等催化劑，同時(shí)加入雙氧水氧化菌類(lèi)等剩余物，實(shí)現(xiàn)廢水深度處理的目的。工業(yè)有機(jī)廢水深度系統(tǒng)技術(shù)處理過(guò)程原理邏輯圖見(jiàn)圖1。

圖1 工業(yè)有機(jī)廢水深度處理技術(shù)原理理邏輯圖

實(shí)驗(yàn)中，按照上述技術(shù)原理搭建了水處理裝置，取實(shí)際工業(yè)有機(jī)廢水投入裝置進(jìn)行處理試驗(yàn)，部分廢水的處理后水質(zhì)列入表1中。因此，“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”系統(tǒng)新技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的顛覆，具有投資少、易操作、效果穩(wěn)定和可推廣等特性，解決了一直困擾相關(guān)行業(yè)廢水處理的技術(shù)難題，可帶來(lái)廣泛的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

2 結(jié)果與討論

2.1 技術(shù)方案的研究

采用“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”構(gòu)成工業(yè)有機(jī)廢水深度處理系統(tǒng)技術(shù)。用于化工產(chǎn)品生產(chǎn)、醫(yī)藥和農(nóng)藥合成、生物產(chǎn)品制備、材料合成、制膠、制革、塑料合成和其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)有機(jī)廢水的深度處理。經(jīng)深度處理后的廢水，可以作為生產(chǎn)工藝中的一般水使用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)廢水的零排放目標(biāo)。

2.1.1 萃取技術(shù)

采用甲苯、二甲苯、二氯乙烷、氯苯、乙酸丁酯、己烷和石油醚等有機(jī)萃取劑。通過(guò)萃取，將有機(jī)廢水中不能形成共沸的有機(jī)污染物萃取出來(lái)。根據(jù)有機(jī)廢水中所含污染物的成分，選取適應(yīng)的萃取劑，通過(guò)萃取操作，將所含有機(jī)物萃取到萃取劑中，形成萃取混合物。再經(jīng)精餾萃取混合物回收萃取劑重復(fù)利用，并獲得被萃取的物質(zhì)，可作為有機(jī)原料再利用。

2.1.2 共沸-水蒸汽精餾技術(shù)

將工業(yè)有機(jī)廢水或經(jīng)過(guò)萃取后的廢水，泵入共沸釜中，加入硫酸、純堿或燒堿等共沸劑，通入直接飽和水蒸汽，使沸水中的有機(jī)物和水形成共沸氣體而逸出。在熱交換器中，經(jīng)冷凝成為液體并分層，分離和采出有機(jī)物重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)從廢水中去除有機(jī)物的目的。

2.1.3 改性活性污泥處理技術(shù)

通過(guò)臭氧氧化、高溫和酸性等化學(xué)改性；添加活性炭、磁粉和靜電處理等物理改性；添加特異性菌種和改變營(yíng)養(yǎng)條件等生物改性，使活性污泥細(xì)菌種群中目標(biāo)菌成為優(yōu)勢(shì)菌，從而實(shí)現(xiàn)去除目的污染物的預(yù)期。

2.1.4 芬頓氧化技術(shù)

在有機(jī)廢水中，加入亞鐵離子或高氯酸等催化劑，同時(shí)加入雙氧水氧化硝基苯、萘類(lèi)等惰性有機(jī)物及去除剩余微生物等，實(shí)現(xiàn)廢水深度處理的目的。

2.2 實(shí)施效果與技術(shù)推廣

該工業(yè)有機(jī)廢水深度處理系統(tǒng)新技術(shù)“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”，解決了一直困擾生物制藥、精細(xì)化工和材料等行業(yè)的工業(yè)有機(jī)廢水處理技術(shù)難題。經(jīng)小試、中試和工業(yè)化等系列研究，獲得了成熟的工藝路線、設(shè)備裝置體系和系列技術(shù)參數(shù)。研究成果已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利6件，其中已授權(quán)5件，待授權(quán)1件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文3篇。研究的關(guān)鍵技術(shù)在數(shù)十家企業(yè)推廣應(yīng)用，都達(dá)到了工業(yè)有機(jī)廢水深度處理的預(yù)期，帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)系統(tǒng)研究與技術(shù)攻關(guān)，形成了“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”的系統(tǒng)新技術(shù)，解決了工業(yè)有機(jī)廢水深度處理的技術(shù)難題。該系統(tǒng)新技術(shù)已推廣應(yīng)用數(shù)十家生產(chǎn)企業(yè)，使用這些企業(yè)的工業(yè)有機(jī)廢水得到深度處理而回用，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的處理效果和很好的經(jīng)濟(jì)效益，解決了企業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。該方法具有處理效果好、易操作、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和可推廣等特點(diǎn)。