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有机物废水降解工艺对比

有机物废水降解工艺对比

有机物废水处理一直是污水处理中的难点,常见的有有机物废水处理方法有:微电解、UV-AOP、臭氧氧化、芬顿、湿式氧化法等诸多工艺都是依靠反应所生成的羟基自由基进行氧化作用,将废水中的难降解大分子物质氧化降解成为小分子,提高废水可生化性,降低毒性。

1、微电解:印染废水,皮革废水,造纸废水,木材加工废水,这些废水在脱色方面都有很好的应用前景,同时对COD和氨氮也有很高的去除效率。染料、化工、制药废水;焦化、石油废水;对上述废水进行处理后,B/C值大幅提高,可显著改善其可再生性。电镀废水、印刷废水、采矿废水等可除去上述废水中的重金属,并具有破络合作用。有机磷农业废水、有机氯农业废水,可大大提高上述废水的可生化性,并具有除磷除硫等作用。利用铁-碳颗粒之间的点位差形成无数个原电池,细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳作为阳极,加入含酸性溶液腐蚀铁使之成为二价铁离子,铁离子与氢氧根离子反应成为氢氧化铁,大分子被碳粒吸附或被铁离子絮凝从而减少。加入过氧化氢可以使铁碳床有分解大分子能力,酸性废水与铁离子反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢反应生成芬顿试剂,生成羟基自由基,将大部分的难降解大分子有机物转化成小分子有机物。

微电解氧化的优点:微电解法是很好的处理方法,效果稳定可靠,操作管理简单,设备占地面积小,在氧化还原方面几乎是万能的,废水水和重金属离子也能通过电解有所降低。其缺点:需要消耗电能,消耗钢材,运行费用较高,维护管理复杂,沉渣综合利用问题有待进一步研究解决。

2、UV-AOP紫外高级氧化还原:紫外高级氧化利用紫外光对水中溶解物质进行直接光解作用,光化学辅助催化过程,利用过氧化氢的氢氧根离子于水中的大分子物质进行氧化反应,使难降解大分子氧化成小分子,以达到高浓度难降解废水,提高其可生化性,降低毒性,对大多数污染物有效,可同步实现脱色。废水处理后的生物利用率能得到很大的提高(高达99.9%)。应用范围:适用于高难工业废水、高色度废水处理、各类高毒性工业废水、是由黄河精细化工行业、制药行业、各类农药造纸行业,氰化物和络合物降解等。


UV-AOP紫外高级氧化优点:1).无垃圾生产方式(无二次污染)高度可靠性,可实现自动控制和远程监控,较大的节省人力成本;2).占地面积小,节省土建的费用,安装设计灵活并且易于扩展及搬迁;3).紫外反应器模块化,系统预装,易于更换处理后无异味,不产生恶臭气体;4).较低的运行成本可以有效处理高色度;5).废水系统运行不受天气和温度影响紫外氧化反应不受高盐负荷影响。

3、臭氧氧化:化工废水、印染废水、印刷油墨废水、喷漆喷油废水、电镀废水治理工艺到现在已有很多成熟的工艺了,氧化反应器在废水治理中为做出很大的贡献。常规工艺是化学混凝沉淀、气浮和生化处理工艺,但废水中各种成分的污染物都有,废水有机物浓度高,盐类含量高,有的成分对微生物有毒害作用,生化处理效果不是很理想。且很多有机物是溶于水中,用物理方法如沉淀、气浮工艺处理效果也不佳,可以利用臭氧氧化技术可以有效降解难降解的有机物。臭氧是氧气的同位异性体,易溶于四氯化碳或碳氟化合物。催化臭氧技术是依靠紫外线为能源,臭氧为氧化剂,利用臭氧在紫外线照射下分解产生活泼的次生氧化剂有机物,利用光催化法氧化法处理难降解的有机废水,部分难降解有机物在紫外线的照射下,提高了能级,处于激发状态,与羟基自由基发生羟基化或羧基化反应,从而改变这些物质的分子结构,生成易于生物降解的新生物。臭氧的气态和液态存在很大的安全隐患,易发生爆炸,臭氧在废水治理领域还有除臭、脱色、杀菌、降解等作用。
臭氧催化氧化的优点:1)催化效率高,反应速率快,cod可降低到30,20,15;2)高级氧化技术,cod和氨氮可以同时去除,吨水成本低;3)臭氧投加量低,高效混合,利用率高,运营成本低;4)集成一体化设备及工艺,占地面积小,投资成本低;5)催化剂、活性炭使用寿命长,种类齐全适应于各种复杂污水;6)无二次污染,不产生剩余污泥,对有机污染物的降解几乎无选择性。

4、芬顿:芬顿工艺是利用硫酸亚铁离子与氢氧根离子发生反应,从而生成大量的羟基自由基,有较强的氧化作用,可以将稳固的大分子氧化分解断链成小分子有机物。其缺点在于铁离子容易流失,其处理污水会带有颜色,后端需要在进行二次脱色工艺,不能使用高浓度过氧化氢,反应效果剧烈,氧化效果不会提高,存在安全隐患。芬顿氧化法是在亚铁离子存在下,H2O2在酸性条件下生成强氧化能力的羟基自由基(·OH),并产生更多的其他活性氧,以对难降解有机物进行降解,反应过程为链式反应。反应彻底,效果较好。其中以·OH产生为链的开始,而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点,各活性氧被消耗,反应链终止。芬顿氧化工艺适用于难降解废水的前处理、后端深度处理,如印染废水、造纸废水、医药化工废水、农药生产废水、陈年垃圾渗滤液废水等。常与磁混凝沉淀、滤布滤池等工艺配套使用。经典芬顿工艺产生铁泥较多,目前研究开发了多相芬顿技术、多金属非均相芬顿反应技术、电芬顿、光芬顿技术等,适用于不同的工况条件。
芬顿工艺的优点:Fenton试剂是一种常用的高级氧化技术,相对其他氧化剂而言,其在黑暗中就能破坏有机物,具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点。

5、湿式氧化法:湿式氧化技术的特点是应用范围广,几乎可以无选择地有效氧化各类高浓度有机废水,处理效果好,在合适的温度和压力条件下,COD处理率可达90%以上;同时,它对有机污染物的氧化速率快,一般只需30~60min。除此之外,湿式氧化技术二次污染少的特点。湿式氧化法适用于小流量的工业废水,对污染物的氧化反应速率,一般只需要30-60min,二次污染少的特点。
湿式氧化过程有两个主要步骤:1、气体中的氧从气相向液相传质过程;2、溶解氧与基质之间的化学反应。若传质过程影响整体的反应速率,可以通过搅拌来消除。湿式氧化去除有机物所发生的氧化反应主要属于自由基反应,共经历诱导期、增殖期、退化期及结束期四个阶段。在诱导期和增殖期分子态氧参与了各种自由基的形成。
湿式氧化法一般要求在高温高压下进行,其中间产物往往为有机酸,故对设备材料的要求较高,需对耐高温高压,并耐腐蚀,因此,设备费用高,系统的一次性投入大。由于湿式氧化反应需要维持高温高压的条件下进行,故仅适合小流量高浓度的废水处理,对于低浓度大水量的废水则不经济。即使在很高的温度下,对某些有机物如多氯联苯,小分子羧酸的去除效果也不理想,难以做到完全氧化。湿式氧化过程中可能会产生毒性强的中间产物。由于反应器属于压力容器,因此操作不当易造成安全隐患或安全事故。


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