工業產業高濃有機廢水處理

    高濃有機廢水的共同特點是成分復雜多變，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，文獻中經常提及的高濃有機廢水有：造紙廢液（黑液、中段水及白水），印染廢水、煤化工工業廢水（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、食品工業廢水（味精生產廢水、釀酒工業廢水、糖精生產廢水等），以及日化、橡膠、合成纖維工業廢水等。

    高濃有機廢水的綜合治理是水處理工業最困難、最繁雜，同時也是研究最活躍的領域。目前的技術現狀是物化分離、生化降解并重，活性炭在各個技術范疇均有應用報道，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中的應用

    物化分離技術用于高濃有機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，從味精生產廢水中回收酵母蛋白，從合成纖維生產廢水中回收生產原料等）；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負荷；去除廢水中對生化工序微生物有害的化學物質（如抗生素類、多環芳烴、酚、氰等）；去除水中的有害物質，達標排放或回用于生產。

    該技術方法以分離為目的，著重點并非污染物的降解。常見的分離方法有：機械過濾（包括機械格柵、篩網、離心機、壓濾機等分離方法，多用于廢水的一級處理工序，一般設置于工序最前端）；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?；蚨嗫滋瞻?、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物，多用于一級和三級處理工序）及利用各種工業廢氣的氣/液相吸收分離技術等。

    活性炭用于高濃有機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

    最典型的應用技術是PACT工藝。在石化、印染、焦化工業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，避免曝氣池發泡現象；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合物。染料生產廢水經高效絮凝、煙道灰吸附，再用粒狀活性炭吸附過濾，出水水質可達GB8978-88一級排放標準，回用于生產。利用一級處理工藝達三級處理效果，這是一項很有前途的印染廢水治理技術，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、消化的生物化學反應過程。高濃有機廢水的生化處理因水質波動頻繁，水量嚴重不勻等原因，傳統活性污泥法極少被選用，可抗高負荷水質、水量沖擊的各種形式生物反應器是近幾年的研究熱點，載體性能是決定該類反應器效能的重要因素?？捎米魃镙d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?；钚蕴坑米魃镙d體時，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用

    高濃有機廢水一般經一級物化和二級生化處理即可達標排放，增設三級深度處理的目的多為使出水符合生產回用水質要求。廢水的深度處理回用技術是未來我國水戰略的重點。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廢水的化學降解反應單元

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

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

    鐵碳微電解反應器又稱內電解反應器，由于不耗電能，故研究報道較多。該類反應器多由一定粒度的機加工廢鐵屑經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電解電池的陰極，當鐵屑含碳量較高時，活化后的鐵屑可直接用作內電解反應器填料。從理論上講，活性炭代替焦炭、石墨等作內電解反應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道。

    3、回顧與展望

    高濃有機廢水因污染成分復雜，水質水量變化頻繁等特點，是難治理的工業廢水，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用性能，在該類廢水治理中得到較廣泛的應用。

    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對微生物有毒害的有機污染物的吸附或協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荷生化反應器的生物膜載體填料，以富集有機物，提高生化降解反應的速率和最終轉化率。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，使出水水質達到生產回用指標要求。

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