工業有機廢水深度處理系統技術研究

文_周舜 陸宜杰 胡曼曼

1 淮北市環境監察支隊 2 安徽瑞賽生化科技有限公司

在生化醫農藥等生產中，工業有機廢水濃度高、成分復雜，其處理一直是行業的技術難題，不僅給環境帶來嚴重污染，也構成相關行業發展的瓶頸。目前，工業有機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絮凝法、氧化-吸附法、焚燒法、萃取法、濕式催化氧化法、電化學法和膜外分離法等。生物處理法是利用微生物的代謝作用來分解、轉化水中的有毒有害化學物質和其他各種超標組分的生物技術。

另外，采用組合為主的工藝技術在工業有機廢水處理方面取得了良好的成果。金虎等研究了搖動床生物膜反應器和活性污泥法組合處理高濃度有機廢水，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-共沸精餾組合法處理環己醇、環己酮生產裝置產生的甲酸廢水中的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去除率達到96%以上。王理想等所研制的共沸-水蒸汽蒸餾處理有機廢水的方法，通過加入助沸劑和水蒸汽直接加熱，使廢水中的有機物與水形成氣體共沸物，再經冷凝使有機物與水分離，達到廢水處理的目的。馬明超等研究復雜超高濃度有機廢水處理方法，可以處理成分復雜的超高濃度有機廢水，并在工業產品生產中得到了應用。本文采用“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”的系統技術深度處理工業有機廢水，將有機污染物取出再利用，實現有機廢水經深度處理再利用。

1 實驗部分

1.1 廢水的水質

試驗中使用實際工業產品2-（4-溴甲基苯基）丙溴、5-羥甲基糠醛、1,3-二羥基丙酮、擬除蟲菊酯、2-氨基-2-苯基丁酸和阿米酸等幾十種工業有機廢水作為處理對象，經系統深度處理，部分工業有機廢水處理前后的水質情況如表1所示。

表1 工業有機廢水處理前后的水質情況

1.2 工業有機廢水的深度處理過程

“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”系統新技術處理工業有機廢水是采用甲苯、二甲苯和二氯乙烷等有機萃取劑，通過萃取，將有機廢水中不能形成共沸的有機物萃取出來；向有機廢水或經過萃取后的廢水，加入共沸劑，通入直接飽和水蒸汽，使沸水中的有機物和水形成共沸氣體而逸出，再經冷凝得到液體，分離和采出有機物再利用；通過臭氧氧化、高溫和酸性等化學改性，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養條件等生物改性，使活性污泥細菌種群中的目標菌改變成為優勢菌，從而實現去除目的污染物的預期；在上述處理后的有機廢水中，加入亞鐵離子或高氯酸等催化劑，同時加入雙氧水氧化菌類等剩余物，實現廢水深度處理的目的。工業有機廢水深度系統技術處理過程原理邏輯圖見圖1。

圖1 工業有機廢水深度處理技術原理理邏輯圖

實驗中，按照上述技術原理搭建了水處理裝置，取實際工業有機廢水投入裝置進行處理試驗，部分廢水的處理后水質列入表1中。因此，“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”系統新技術是對傳統污水處理技術的顛覆，具有投資少、易操作、效果穩定和可推廣等特性，解決了一直困擾相關行業廢水處理的技術難題，可帶來廣泛的經濟、環境和社會效益。

2 結果與討論

2.1 技術方案的研究

采用“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”構成工業有機廢水深度處理系統技術。用于化工產品生產、醫藥和農藥合成、生物產品制備、材料合成、制膠、制革、塑料合成和其它相關產業有機廢水的深度處理。經深度處理后的廢水，可以作為生產工藝中的一般水使用，實現工業生產廢水的零排放目標。

2.1.1 萃取技術

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萃取劑。通過萃取，將有機廢水中不能形成共沸的有機污染物萃取出來。根據有機廢水中所含污染物的成分，選取適應的萃取劑，通過萃取操作，將所含有機物萃取到萃取劑中，形成萃取混合物。再經精餾萃取混合物回收萃取劑重復利用，并獲得被萃取的物質，可作為有機原料再利用。

2.1.2 共沸-水蒸汽精餾技術

將工業有機廢水或經過萃取后的廢水，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，使沸水中的有機物和水形成共沸氣體而逸出。在熱交換器中，經冷凝成為液體并分層，分離和采出有機物重復利用，實現從廢水中去除有機物的目的。

2.1.3 改性活性污泥處理技術

通過臭氧氧化、高溫和酸性等化學改性；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養條件等生物改性，使活性污泥細菌種群中目標菌成為優勢菌，從而實現去除目的污染物的預期。

2.1.4 芬頓氧化技術

在有機廢水中，加入亞鐵離子或高氯酸等催化劑，同時加入雙氧水氧化硝基苯、萘類等惰性有機物及去除剩余微生物等，實現廢水深度處理的目的。

2.2 實施效果與技術推廣

該工業有機廢水深度處理系統新技術“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、精細化工和材料等行業的工業有機廢水處理技術難題。經小試、中試和工業化等系列研究，獲得了成熟的工藝路線、設備裝置體系和系列技術參數。研究成果已申請中國發明專利6件，其中已授權5件，待授權1件，發表學術論文3篇。研究的關鍵技術在數十家企業推廣應用，都達到了工業有機廢水深度處理的預期，帶來了很好的經濟、環境和社會效益。

3 結語

通過系統研究與技術攻關，形成了“萃取+共沸-水蒸汽精餾+改性活性污泥法+芬頓氧化”的系統新技術，解決了工業有機廢水深度處理的技術難題。該系統新技術已推廣應用數十家生產企業，使用這些企業的工業有機廢水得到深度處理而回用，實現預期的處理效果和很好的經濟效益，解決了企業發展的瓶頸問題。該方法具有處理效果好、易操作、經濟實用和可推廣等特點。