難降解有機污水處理的研究現狀

張詩萌 付堯(沈陽工學院，遼寧 撫順 113122)

0 引言

目前，中國印刷、制藥、化工等難降解有機污水的排放量都很大，2007年，年排放量超過100t。占總體的30%以上，并以2.2%的速度在增加。

近年來，處理技術一般采用物理法、化學法和生物法[1]。

1 國內外研究現狀

1.1 國內研究現狀

1.1.1 行業現狀

1984年，中國第一座大型城市污水處理廠——紀莊子污水處理廠開始運營，中國污水處理全面啟動。隨著中國對經濟開發和環境保護問題的重視，城市污水處理廠的數量、污水處理技術和效率不斷提高[2]。另外，污水處理廠的投資和運行總體呈上升趨勢，特別是小型污水處理廠(5萬m3/d以下)的投資和運行增長最快。

目前大部分城市的污水處理廠使用的處理工藝包括活性污泥法、氧化溝處理法和SBR法，運行穩定，操作方便，處理費用較低。個別污水處理廠根據實際條件選擇物理或物理化學方法處理污水。但是，城市污水處理廠在運營過程中存在污水處理的運營體系不合理、資金不足等問題。

1.1.2 廢水現狀

中國的難降解有機污水一般來源于印染、石化和焦化廢水。

(1)印染廢水。紡織印染從古到今一直是我國的優勢領域，其工業總產值占全國很大比重，是我國的支柱產業之一。其所帶來的水污染問題也同樣名列各行業前列。據國家環保局統計，印刷和染色廢水總排放量居世界第5位，而其污染物排放量(以COD計)剛剛上升為第二名。由印染過程可知，污染物主要有兩個來源：一是來源于紡織所用的各種纖維原料及其本身的夾帶物，有棉花、羊毛、蠶絲和麻天然纖維，另外還有人造纖維和合成纖維；二是來源于各個生產工序中所用的漿料(如典型難降解PVA漿料)、染料和化學助劑(如柔軟劑、均染劑)等。而目前隨著染整技術的提高，新型助劑的普遍使用，增加了現代紡織廢水的處理難度。

(2)石化廢水。石化廢水難降解污染物主要來源于石油的冶煉工業和以石油為原料生產乙烯、丙烯等化工合成行業。其COD一般在2500～15000mg/L，BOD5約在1000～3000mg/L之間。合成橡膠及合成塑料等化工原料的生產工藝復雜且繁瑣，容易產生副產物，參雜其他物質，因此該工業廢水中會含有原料、產品及副產品。因為石油化學工業的主要原料是石油，天然氣和煤炭，所以其廢水中普遍含油、氨氮、重金屬、大分子有機物、環型難降解有機物以及其他成分，都具有很大毒性，如果沒有處理就排放出去，將會污染環境。

石化工業廠廢水主要來源多樣，由于各種類型廢水不同程度的混合，最終導致其污水水量大、成分駁雜、水質水量波動大等特點。

(3)焦化廢水。焦化廢水即煉鐵、液化氣在高溫干餾、清潔和副產物收購這些過程中，造成帶有揮發酚、苯系物和O、S、N等雜環化合物的化工污水，是沒有辦法解決的一類化工生產的有機污水。在其中含氮化合物為焦化廢水處理中總數比較多而且成分非常復雜的有機化合物；質譜儀器定下的喹啉和一些烷基替代物，被疑似致癌物；酞酸醋類是污水中另一種致癌物，在其中的酞酸二甲酯、酞酸二異辛酯為英國環境保護局首先選擇檢驗的污染物質。總得來說，焦化廢水需要處理的水體水流量轉變大、有機化合物尤其是難降解有機化合物所占的比例高以及NH3—N濃度值高等特點。在其中有很多會引發癌癥和導致胎兒畸形的生物活性化學物質出水量指標值常常沒有達到環保標準的范圍內，因此，尋找高效率而且成本低的解決方式十分重要。

1.1.3 處理方法

目前，中國在處理難降解有機污水時，主要采用生物處理技術和物理化學處理技術這兩種方法。

(1)生物處理技術。為代表的生物強化技術包含下列這些：添加能夠合理溶解的微生物菌種和營養元素相近的化學物質；合理配置不一樣的工藝處理，如增加水停滯時長與污泥年齡等。一般包括：厭氧——好氧工藝、化學預氧化——好氧加工工藝等。

生物處理技術是科學家近幾年主要研究的技術方法，然而因為各種因素，如生化池的維護以及其他難題，對于實用化這條路還要走很久。

(2)物理化學處理技術。物理化學法解決難降解有機化學污水包含：吸咐法、混凝法、萃取法、膜處理以及化學氧化還原反應法等。在其中的吸咐、混凝、萃取以及膜處理技術是運用相分離污染物質的處理技術，成本高，并且廢料排到自然環境里很有可能造成第二次污染。特別是化學氧化法，它在給有害有機化合物改變性質時候，還能將污水化學需氧量的值做一定的下降。在以上的技術方法里，化學氧化方法為應用次數最多、最有前途的一種技術方法。主要的氧化劑有O3和H2O2。

1.2 國外研究現狀

1.2.1 行業現狀

目前，美國是全球擁有最多污水處理廠的國家，平均每5000人1座，78%是二級生物處理廠；英國約有8000家污水處理廠，平均每7000人1座，基本都為二級生物處理廠；日本約有630家污水處理廠，平均每200000人1座，二級和高級處理廠占98.6%；瑞典是污水處理廠最普及的國家，平均每5000人1座，90%以上是二級生物處理廠。由此可見，大力興建污水處理廠能夠有效的改善污水現狀。日本沒達標的水域，已經由0.6%縮小到0.05%；歐洲的有機廢水也被控制了，生物復生，之前在泰吾士河滅絕100多年的魚類又被發現了，共有110多種。

1.2.2 廢水現狀

目前，對于各種難降解有機廢水，世界各國的科學研究集中化于石油化工污水、造紙污水、制藥業污水、印染污水等的解決。共有特點是污染物質濃度值高，可生化能力差、副作用大，并可能會有造成癌變、導致胎兒畸形、引起基因突變等的隱患。從環境污染化學物質的類型來看，這種污水里關鍵難以降解的污染物質包括苯的同系物、芳香烴、酚類、總氰等化學物質。它們之所以難降解主要因為這種污水的可生化性比較差(BOD5/COD<0.4)。因此，通常把BOD5/COD<0.4的有機污水稱作難降解有機污水。目前，這種類型廢水的處理的關鍵是從加強污水的可生化性、減少處理處置成本、改善現有的處理方法和研究開發新技術等方面著手。

1.2.3 處理方法

A2/O工藝，即厭氧—缺氧—好氧的組合工藝，這種工藝是通過3個生物處理設備所構成的。生物池根據曝氣設備、助推器和回流渠道的布局劃分為厭氧段、缺氧段、好氧段。

COD、SS、N、P在這個過程中被去除。在A2/O生物脫N除P系統的活性污泥中，菌群包括硝化細菌、反硝化細菌和聚磷細菌。當好氧階段時，硝化細菌通過生物硝化作用把NH3-N轉化為硝酸鹽。當缺氧階段時，反硝化細菌通過生物反硝化把硝酸鹽以N2的形式排放到空氣中，從而達到脫N。當厭氧階段時，聚磷菌釋放P，吸收低級脂肪酸和其他容易降解的有機物。當好氧階段時，P被聚磷菌過量吸收，通過剩余污泥的排放，將P去除。

2 幾種典型工藝介紹

2.1 A2/O工藝

A2/O，生物池根據曝氣設備、助推器和回流渠道的布置分成厭氧、缺氧和好氧三個階段。

COD、N、P在這個過程中被去除。好氧階段時，硝化細菌通過生物硝化作用把NH3—N轉化為硝酸鹽。缺氧階段時，反硝化細菌通過生物反硝化把硝酸鹽以N2的形式排放到空氣中來脫N。厭氧階段時，聚磷菌釋放P，吸收低級脂肪酸和其他容易降解的有機物。當好氧階段時，P被聚磷菌過量吸收，通過剩余污泥的排放，將P去除。

2.2 氧化溝工藝

氧化溝由溝體、進水設備、出水設備、曝氣設備等設備構成，它的俯視圖一般是環狀、矩形或其他形。由于它的水力停留時間比較長、有機負荷較低等因素。因此，與活性污泥法相比，能夠省去調節池、一級沉淀池、污泥消化池，有些也可能省去二次沉淀池。

2.3 SBR工藝

SBR(序批式活性污泥法)，一種通過間歇曝氣原理運作的活性污泥廢水處理方法，在中國被廣泛運用。當運作時，能夠有序與間歇操作是它的主要特點，這個方法的核心是SBR反應池，尤其適合間歇性排污和流量變化大的情況，SBR反應池能夠將初沉池、生物降解池、二沉池的作用匯聚在在一個反應池里，沒有淤泥回流裝置。只需這一個池便可以進行脫N除P，通過電動閥、液位計、自動計時器等自動控制儀表，會讓這個工藝過程全程自動化，全部通過中心控制室控制，并且運作井然有序。當增加池深度的時候，對于同樣的BOD-SS負荷中別的方法來說，占地面積小、耐沖擊負荷，對高濃度有機廢水的處理能力強。

3 結語

研究難降解有機廢水的處理問題十分嚴峻。在研究中，我們要秉著提升創新管理水準以及提高經濟收益的目標，依照具體的生產制造規定、工藝的合理化以及機器設備供貨狀況，加強大都市對難降解有機化學廢水處理的水平，開辟經濟、有效的難降解廢水處理方法勢在必行。