矿化处理高浓度有机废水
更新时间：2011-04-01 14:04
来源：北京雷特科技有限公司
作者: 武钦佩 汪鑫
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一、浓度有机废水的产生和特点
当前，水资源是世界各国普遍面临的急需解决的问题之一。大量工业污水不达标排放，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、农药等化学物质，对地表水影响日趋严重。其中工业污水作为污水排放中的重要组成部分，其危害性一直都是大家所关注的，同时这部分污水的处理也是近年来的研究重点。由于工业废水中含有大量有害化学物质，排放之后对人民生活和社会环境的负面影响深远。近年来，工业污水排放造成的水污染事件层出不穷，造成相关居民的健康恶化，癌症病人增加等等问题。大量工业污染事件的频繁出现，说明了工业污水治理的不足。工业废水的综合治理已成为当代环境工作亟待解决的重大问题之一。
工业污水的各种污染物中，有机污染物，尤其是高浓度有机污染物，不仅在水中存在时间长、迁移范围广，而且危害大、处理难度大，一直是环保领域的一个重要研究课题。高浓度有机污染物主要产生于有机合成相关工艺，主要集中在有机化工、制药、农药、染料、印染、造纸、焦化、炸药等行业。由于高浓度有机废水污染物成分复杂，有机物种类多并且浓度高，pH值变化大，SS、COD、NH3-N高，含盐量高，气味重及色度深，而且大多含有生物抑制性物质，具有一定毒性从而导致其可生化性差，使之成为一种较难处理的高浓度难降解的有机废水。2005年我国农药生产总量首次达到173万吨，超过美国一跃成为世界第一的农药生产大国。截止2007年底，我国制药行业共有原料药和制剂生产企业4682家。制药工业作为污染严重企业已被国家环保规划列为重点治理的12个行业之一，制药工业产生的废水也成为环境监测治理的重中之重，严格治理制药行业的污水已刻不容缓。国家对高浓度有机污水产生的相关领域的重视程度也日益加强，国家环保部从2010年7月1日起对于制药、化工、造纸等行业试行新的更加严格的废水排放标准，并从2011年7月1日起正式执行。利用目前国内制药、化工等行业普遍采用的传统的污水处理工艺技术，很难达到新标准规定的排放指标。因此，高浓度有机废水处理和排放问题，已经严重影响和制约了这类行业的生产和发展，有的甚至影响了部分企业的生存。综上所述，针对目前高浓度有机污水处理技术的革新势在必行，这也促使了我们在这一领域的不断前进。
二、矿化处理有机废水技术及其特点
矿化处理有机废水是指有机污染物转化为矿物质，比如水、二氧化碳和无机盐等。矿化处理有机废水技术是一项高新技术，该技术利用添加剂和促进剂等，产生一定的能量破坏污染物分子的化学键，使污染物分子断裂，由大变小，最终把污染物分子中的碳转化为二氧化碳，氮和磷等污染物转化为无机盐，使废水中的有机物质完全降解，从而消除污染物，降低工业废水中的COD和氨氮值，最终提高水质达到排放要求。
工业废水的成分复杂，通常含有大量的有害化学物质，有害污染物的浓度高，盐度高，酸碱度高；这“三高”水排放到河流与湖泊中，增高了原有水系的有机物、盐和酸碱度，也就打破了原有的平衡。危害水系中生物的生存.对于这些“多余”的物质，有的本身就是水系中生物的毒物，有的因为浓度高成为水系中生物的毒物。所以，这“三高”水能够致死自然界中的微生物，难以被自然界降解，严重危害环境，而且可能长期危害环境。矿化降解有机废水技术是根据废水中有机物的种类以及存在方式，结合污水的盐度以及pH值条件，采用不同的方法，有针对性的添加适当的促进剂和添加剂，从而使得水中的有机污染物高效率的矿化降解，减少或者消除污水中的有机污染物，同时也可以把废水中的氨氮以及有机磷等转化为无害的矿物质。通过此项技术，不需要附加其他处理设施，无需对高浓度有机污水无效的生化处理技术一步就可以达到去除大部分有机污染物的效果，使COD达到排放标准。处理后的高浓度有机废水基本上可以达到不再含有有机物或者与国家标准要求相符。
矿化处理技术作为一项高新的处理高浓度有机废水的技术，主要有以下几个特点：
1.矿化处理有机废水技术可以把废水中的有机物分解，不产生淤泥和二次污染物。
2.几乎可以降解废水中的各种有机物，尤其是高浓度的有机废水；还可以处理含有较高浓度盐的有机废水。
3.气温的变化对该技术的处理效果影响较小，炎热的夏天和寒冷的冬季都可以降解废水中的有机物。
4.该方法工艺性能稳定，设备简单，操作方便。工艺流程短, 处理单元少；投资少，具有实用性。
三、矿化处理有机废水实例
3.1 DNT和TNT废水的处理
二硝基甲苯（dinitrotoluene，简称DNT），作为多种化工产品的重要中间体，广泛的应用于医药、染料、炸药以及高分子材料工业中。在二硝基甲苯的制备和精制洗涤过程中，会产生大量的呈碱性有机废水，又称DNT废水，该废水成分异常复杂，废水含有的芳香族硝基化合物结构稳定，在自然界中很难降解，残留时间长，并具有致癌性、生物毒性，且在降解过程中很易产生其它毒性更大的中间产物。鉴于这些问题，国家对DNT碱性废水有着严格的排放标准，规定废水中硝基苯类化合物的含量不得超过5.0mg/L。目前国内外关于此类废水处理的技术有很多，但大多存在处理费用高，处理效率低等问题。而该技术可以有效地降解含有硝基化合物的废水。比如DNT的生产废水，处理结果见表1。由表中可见，DNT的生产废水的COD大约为2410mg/L，通过添加相应的促进剂矿化处理2个小时以后，COD降至50mg/L以下，硝基类化合物的含量由437 mg/L降至0.17 mg/L，两项指标均完全达到国家排放标准，处理前后污水无论是色度还是气味都发生了极大地改变，在处理过后红色的污水完全清澈透明了，并且没有淤泥产生。
表1 矿化降解生产DNT的废水结果（处理量17 Kg）*
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废水
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外观
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COD (mg/L)
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硝基化合物（mg/L）
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|||
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处理前
|
处理后
|
处理前
|
处理后
|
处理前
|
处理后
|
|
|
DNT酸性废水
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红橙色
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无色透明
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2410
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47.8
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437
|
0.17
|
|
综合DNT废水
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红色
|
无色透明
|
1260
|
70
|
-
|
0.9
|
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DNT碱性废水
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深红色
|
无色透明
|
3840
|
85
|
688
|
0.7
|
注：废水与相应数据采集自**兵工厂
3.2传统石油化工行业污水
石化行业作为国民经济发展的风向标企业，它的快速发展直接影响着人民的日常生活，也关系着国家的经济发展。石油化工及其下游化工产业由于其分布广，产品类型多，产生的工业污水也各不相同，有较易通过生化技术处理的，也有难处理的高浓度有机污水。我们从中海油天津下属的企业采集了三种不同的水样，W1污水（主要污染物聚丙烯酸），W2污水（主要污染物氨基磺酸），二沉池水，（包含了W1、W2以及食堂的污水)，分别是根据各种不同类型的废水中的主要污染物组分采用相对应的矿化处理技术，三种污水的处理方法和处理结果如下：
表2 矿化处理W1、W2和二沉池废水的结果
|
废水类型
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外观
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COD (mg/L)
|
处理时间/h
|
处理成本（元/吨）
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||
|
处理前
|
处理后
|
处理前
|
处理后
|
|||
|
W1废水
|
浑浊
|
无色透明
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956
|
62.5
|
2
|
—3.5
|
|
W2废水
|
黑色，有悬浮物
|
无色透明
|
415
|
53.7
|
2
|
—5.0
|
|
二沉池废水
|
浑浊
|
无色透明
|
154
|
27.3
|
< 1.0
|
< 1.0
|
注：结果采集自中海油天津下属化工企业
3.3超高浓度有机废水
在羟乙基纤维素生产废水和树脂生产废水中有机物的浓度均很高，污水整体呈粘稠状，COD均在12万mg/L左右，矿化处理该类废水，在处理工艺，处理时间和吨水处理成本上都有很大的优势。使用该项技术，采用一步工艺或结合一定的预处理手段即可完成处理过程。在矿化处理体系中，随着时间的延续，废水的COD数值不断下降，最终COD的去除率均可以达到99%以上。
表3 羟乙基纤维素生产废水，树脂生产废水处理结果
|
|
羟乙基纤维素生产废水COD(mg/L)
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羟乙基纤维素生产废水稀释10倍COD (mg/L)
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树脂废水COD(mg/L)
|
||
|
130,000
|
13,000
|
120,000
|
|||
|
第一次
|
第二次
|
第一次
|
第二次
|
第一次
|
|
|
一段时间后
|
210
|
110
|
78
|
88
|
130
|
|
去除率
|
99.80%
|
99.90%
|
99.40%
|
99.30%
|
99.00%
|
注:废水数据来自杭州某化工厂
3.4制药行业废水
化学原料药产品的生产特点是流程长，反应复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，使得废水中污染物组分繁杂，含量高、COD值高、有毒有害物质多，生物难降解物质多，这类废水往往治理难度大且处理成本高，是废水治理中的难点和重点。医药行业尤其是原料药生产企业的废水排放情况甚至关系到企业的生死存亡。寻求有效的废水处理技术已成为制药和环保企业攻克的重要课题。
由于制药产品种类繁多，生产工艺和管理水平差别较大，使得污水处理方法各不相同，也要求利用不同的处理工艺利用各自的特点来解决实际的问题。本技术针对不同类型的高浓度有机制药废水，不断调整促进剂以及相关处理参数，使得废水处理效率、能耗以及费用大大降低，为经济、有效的处理制药废水开辟了新途径。
表4 矿化降解生产制药综合废水结果*
|
废水成分
|
外观
|
COD (mg/L)
|
PH
|
NH3-N(mg/L)
|
||||
|
处理前
|
处理后
|
处理前
|
处理后
|
处理前
|
处理后
|
处理前
|
处理后
|
|
|
硅醇、甲醇、N-N-二甲基乙烯胺等
|
黄黑色，粘稠状
|
无色透明
|
160,000
|
850
|
4-5
|
7-8
|
800-900
|
58
|
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水洗原母（紫脲酸、亚硝酸钠、醋酸钠等）
|
棕黑色
|
无色透明
|
47,000
|
960
|
1.99
|
7-8
|
763
|
42
|
注：废水数据来自河北某制药厂
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