工業(yè)產(chǎn)業(yè)高濃有機(jī)廢水處理

    高濃有機(jī)廢水的共同特點(diǎn)是成分復(fù)雜多變，色度高，BOD/COD一般均<0.15，可生化性差，治理難度大，屬重污染廢水，文獻(xiàn)中經(jīng)常提及的高濃有機(jī)廢水有：造紙廢液（黑液、中段水及白水），印染廢水、煤化工工業(yè)廢水（焦化廢水、煤氣洗滌廢水），含油廢水（采油廢水、金屬加工廢水、煉油廢水），制藥廢水、食品工業(yè)廢水（味精生產(chǎn)廢水、釀酒工業(yè)廢水、糖精生產(chǎn)廢水等），以及日化、橡膠、合成纖維工業(yè)廢水等。

    高濃有機(jī)廢水的綜合治理是水處理工業(yè)最困難、最繁雜，同時(shí)也是研究最活躍的領(lǐng)域。目前的技術(shù)現(xiàn)狀是物化分離、生化降解并重，活性炭在各個(gè)技術(shù)范疇均有應(yīng)用報(bào)道，在某些方面甚至具有不可替代的重要地位。

    1、活性炭在物化分離技術(shù)中的應(yīng)用

    物化分離技術(shù)用于高濃有機(jī)廢水有以下幾種目的：回收有用成分（如從造紙廢液中回收紙漿和酸析木素，從采油廢水中回收石油烴，從味精生產(chǎn)廢水中回收酵母蛋白，從合成纖維生產(chǎn)廢水中回收生產(chǎn)原料等）；去除廢水中大部分固體懸浮物，降低后繼生化處理工序有機(jī)負(fù)荷；去除廢水中對生化工序微生物有害的化學(xué)物質(zhì)（如抗生素類、多環(huán)芳烴、酚、氰等）；去除水中的有害物質(zhì)，達(dá)標(biāo)排放或回用于生產(chǎn)。

    該技術(shù)方法以分離為目的，著重點(diǎn)并非污染物的降解。常見的分離方法有：機(jī)械過濾（包括機(jī)械格柵、篩網(wǎng)、離心機(jī)、壓濾機(jī)等分離方法，多用于廢水的一級處理工序，一般設(shè)置于工序最前端）；絮凝沉淀或絮凝氣浮，中和沉淀（包括酸析和堿析兩種方法）；吸附過濾（濾料有陶粒或多孔陶板、石英砂、無煙煤、焦炭、合成纖維、核桃殼、粉煤灰、各種類型活性炭等，用于去除膠體狀或溶解性有機(jī)物，多用于一級和三級處理工序）及利用各種工業(yè)廢氣的氣/液相吸收分離技術(shù)等。

    活性炭用于高濃有機(jī)廢水污染物的物化分離，有以下幾種用法。

    （1）在一級處理工序用作絮凝/吸附分離劑

    最典型的應(yīng)用技術(shù)是PACT工藝。在石化、印染、焦化工業(yè)廢水中投加適量粉狀活性炭，可去除廢水中不可降解COD、色度和臭味，避免曝氣池發(fā)泡現(xiàn)象；使混凝絮體或生物絮體迅速增長而沉淀；去除廢水中重金屬離子或其絡(luò)合物。染料生產(chǎn)廢水經(jīng)高效絮凝、煙道灰吸附，再用粒狀活性炭吸附過濾，出水水質(zhì)可達(dá)GB8978-88一級排放標(biāo)準(zhǔn)，回用于生產(chǎn)。利用一級處理工藝達(dá)三級處理效果，這是一項(xiàng)很有前途的印染廢水治理技術(shù)，其中活性炭的作用功不可沒。

    （2）活性炭用作二級生化處理工序的微生物載體

    廢水的二級處理即生化降解是使廢水的COD和BOD分解并被微生物吸收、消化的生物化學(xué)反應(yīng)過程。高濃有機(jī)廢水的生化處理因水質(zhì)波動(dòng)頻繁，水量嚴(yán)重不勻等原因，傳統(tǒng)活性污泥法極少被選用，可抗高負(fù)荷水質(zhì)、水量沖擊的各種形式生物反應(yīng)器是近幾年的研究熱點(diǎn)，載體性能是決定該類反應(yīng)器效能的重要因素。可用作生物載體的材料有各種合成塑料制品、合成樹脂材料、廢橡膠顆粒、焦粒、活性炭等。活性炭用作生物載體時(shí)，它本身只起到載體和吸附富集污染物的作用，故也將這種用法歸于物化分離范疇。

    （3）活性炭在廢水三級深度處理工序中的應(yīng)用

    高濃有機(jī)廢水一般經(jīng)一級物化和二級生化處理即可達(dá)標(biāo)排放，增設(shè)三級深度處理的目的多為使出水符合生產(chǎn)回用水質(zhì)要求。廢水的深度處理回用技術(shù)是未來我國水戰(zhàn)略的重點(diǎn)。廢水的三級深度處理方法有膜過濾、電滲析、離子交換、過濾（砂、陶粒等濾料）、活性炭吸附等，多屬物化法，活性炭在其中有兩種用法，一為普通吸附劑，另一種為O3/生物炭法（活性炭作生物膜載體）。

    2、活性炭用于高濃有機(jī)廢水的化學(xué)降解反應(yīng)單元

    為了降低高濃有機(jī)廢水的生化處理負(fù)荷，近年來基于電化學(xué)反應(yīng)原理的各種污水生化預(yù)處理反應(yīng)器應(yīng)運(yùn)而生。該類反應(yīng)器目前有以下幾種：一、氧化絮凝復(fù)合反應(yīng)器（OFR），有電極板和催化劑，空氣作氧化劑，需耗電能；二、鐵碳微電解反應(yīng)器，空氣作氧化劑，不需外供能源，但要求廢水PH值應(yīng)處于合理范圍；三、粒子群電極電解反應(yīng)器，需耗電能，空氣作氧化劑。

    電化學(xué)法（有時(shí)稱為電解法）處理高濃有機(jī)廢水的原理，是利用電化學(xué)反應(yīng)的氧化還原、電附集、催化、混凝、吸附過濾等綜合效應(yīng)達(dá)到有機(jī)物的降解、絮凝效果。反應(yīng)器中連續(xù)產(chǎn)生的·OH自由基和新生態(tài)H可使大分子斷鏈，提高廢水的可生化性；另外，由于目前電解反應(yīng)器中一般均填充經(jīng)酸活化后的鐵屑或其它含鐵填料，電化學(xué)反應(yīng)生成的新生態(tài)Fe2+離子是活潑混凝劑，也使廢水中一部分有機(jī)物絮凝沉淀而分離。

    鐵碳微電解反應(yīng)器又稱內(nèi)電解反應(yīng)器，由于不耗電能，故研究報(bào)道較多。該類反應(yīng)器多由一定粒度的機(jī)加工廢鐵屑經(jīng)酸煮活化后作主填料，選出用焦炭、石墨、粉煤灰等作床層疏松劑及內(nèi)電解電池的陰極，當(dāng)鐵屑含碳量較高時(shí)，活化后的鐵屑可直接用作內(nèi)電解反應(yīng)器填料。從理論上講，活性炭代替焦炭、石墨等作內(nèi)電解反應(yīng)器的輔助填充劑和陰極材料效果更佳，但迄今尚未見到此方面的報(bào)道。

    3、回顧與展望

    高濃有機(jī)廢水因污染成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化頻繁等特點(diǎn)，是難治理的工業(yè)廢水，很難找到具有普遍適用性的治理工藝方法。各種活性炭吸附劑因其特殊的應(yīng)用性能，在該類廢水治理中得到較廣泛的應(yīng)用。

    在廢水的一級物化處理工序，活性炭主要用于一些難生化降解或?qū)ξ⑸镉卸竞Φ挠袡C(jī)污染物的吸附或協(xié)助絮凝等物化分離過程。

    在二級生化降解處理工序，活性炭多用作各種新型高負(fù)荷生化反應(yīng)器的生物膜載體填料，以富集有機(jī)物，提高生化降解反應(yīng)的速率和最終轉(zhuǎn)化率。究其根本，仍是利用活性炭的物化分離特性。

    在廢水的三級深度處理工序，活性炭多用來吸附水中的殘留有毒有害物，使出水水質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)回用指標(biāo)要求。

    基于電化學(xué)反應(yīng)原理的各種電解反應(yīng)器是專用于一些特殊高濃有機(jī)廢水治理的生化預(yù)處理裝置，活性炭因其高固定碳含量，一定的導(dǎo)電率及巨大的比表面積和吸附能力，在此類反應(yīng)器中應(yīng)用潛力很大，需加強(qiáng)研究開發(fā)。