近年来,化工行业蓬勃发展,但化工企业在生产过程中产生的高浓度废水处理问题日益严峻。化工老板们频繁咨询高浓度废水处理对策,凸显该问题的紧迫性。
化工废水特性化工废水水质成分极为复杂,包含多环芳烃类、杂环化合物、有机合成化合物等结构复杂、有毒有害且生物难降解物质,污染物含量高,有毒有害物质聚集,色度深,这些特性使得其处理难度远超普通工业废水。
传统处理方式的困境(一)物化处理技术短板
传统物化处理技术在应对化工废水时,难以有效降解复杂有机物,对高浓度废水的 COD 去除效果有限,无法满足达标排放需求。
(二)生化处理技术局限
生化处理技术依赖微生物作用,然而化工废水中的有毒有害物质易抑制微生物活性,导致处理效果不佳。部分企业错误操作,如将高浓度废水直接与低浓度废水混合进入生化处理阶段,使进水 COD 浓度过高,超出厌氧生物处理承受范围,造成出水水质不稳定、不达标。此外,采用焚烧方式虽能氧化有机物,但投资和运行成本高昂,不利于企业可持续发展。
化学处理法的核心在于借助氧化还原反应或中和作用,将有毒有害物质拆解为无毒、无害的成分。具体而言,通过精准添加特定化学物质,诱发诸如中和反应、氧化还原反应以及混凝反应等一系列化学反应。
以中和反应为例,针对酸性或碱性过强的废水,加入适量酸碱调节剂,使其 pH 值趋近中性,降低废水腐蚀性;氧化还原反应能将部分有毒高价态离子转化为低价态无毒物质。该方法具备投资少、成本低、操作简易的优势,适用于各类化工废水工况。但值得注意的是,化学原料的持续消耗不仅增加运营成本,反应后生成的污泥若处置不当,极易引发二次污染,对后续污泥处理环节提出了较高要求。
生物法作为广泛应用的废水处理 “主力军”,以适应性强、经济高效备受青睐。传统活性污泥法通过曝气等手段,促使活性污泥中的微生物群落与污水充分接触,微生物凭借自身代谢机能,将污水中的溶解性、胶体状态的有机物以及悬浮固体逐步分解、转化,实现净化;生物接触氧化法别具一格,利用附着生长在填料表面的生物膜作为微生物载体,废水流经生物膜时,有机污染物被生物膜上的微生物吸附、分解,相较于活性污泥法,它具有污泥生成量少、运行管理便捷、耗能低微等显著优势。
在化工废水处理的众多工艺中,厌氧生物处理法占据着举足轻重的地位,尤其针对化工废水高浓度、难降解的特性,展现出独特优势。
厌氧生物处理法,是在无氧环境下依靠厌氧微生物的代谢活动来净化废水。这些厌氧微生物犹如微观世界里的“清洁卫士”,它们主要分为产酸菌和产甲烷菌等不同群落,分工协作,开启一场废水净化之旅。
首先,产酸菌发挥先锋作用,它们迅速分解废水中的大分子有机物,如蛋白质、多糖等,将其转化为小分子有机酸,像乙酸、丙酸等。这一过程为后续产甲烷菌的工作奠定基础,如同把“大块食物”预先切割成“小块”,方便进一步消化。
接着,产甲烷菌登场,它们利用产酸菌生成的小分子有机酸,以及二氧化碳、氢气等,通过一系列复杂的生化反应产生甲烷气体。这不仅实现了废水中有机污染物的深度转化,还使得废水的化学需氧量(COD)大幅降低,减轻了废水的污染程度。
与其他处理方法相比,厌氧生物处理法优势明显。一方面,能耗极低,无需像好氧处理那样持续曝气供氧,大大节约了运行成本中的能源开支,这对于大规模化工废水处理而言,节能效益十分可观。另一方面,能有效处理高浓度有机废水,一些化工废水 COD 浓度高达数千甚至上万毫克每升,厌氧生物处理法可以将其逐步降解,为后续进一步处理创造有利条件。
常用的厌氧生物处理工艺有多种,如UASB(上流式厌氧污泥床)反应器。废水从底部进入反应器,在上升过程中与反应器内的厌氧污泥充分接触,污泥中的微生物高效分解有机物。由于产生的气体带动污泥与废水的混合,使得反应更为充分,处理效果显著。还有 EGSB(膨胀颗粒污泥床)反应器,相较于 UASB,它具有更高的上升流速,能让污泥颗粒保持更好的悬浮状态,强化传质效率,加快有机物的分解速度。