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难生物降解有机废水生化前预处理技术

　伴随着国内社会经济的迅速发展，制药、造纸、化工、焦化、制革、印染及纺织等工业取得了较大的进步，所产生的工业废水的量也随之逐渐加大，这些工业废水大多数均含有有毒有害的物质，其BOD5/CODCr低于0.3，类属难生物降解的有机工业废水，处理的难度系数相对较大、成本也相对较高，很难与国家有关排放标准相符。怎样较为高效经济地处理这些难生物降解有机废水，不仅是目前该些工业是否能够健康长远发展的关键所在，而且还是会对水体环境的质量产生影响的关键要素。难生物降解的有机工业废水的处理办法的种类非常多，但是最终都需要通过生物处理。然而因为其可生化性相对较低，正式展开生物处理之前应当先展开预处理，进而使其可生化性可以取得提升。使难降解的有机工业废水的可生化性得以提高的预处理办法有很多，总的来说，能分为物理化学预处理、化学预处理、生物预处理这三类。

　　1、物理化学预处理技术

　　吸附法作为经常使用的物理化学预处理技术，是应用化学吸附、物理吸附或者交换吸附等的办法，把难降解污染物从工业废水当中吸附至吸附剂上，从工业废水当中去除，进而使BOD5/CODCr发生了加大，使工业废水的可生化性获得提升。经常使用的吸附剂包括煤灰、硅藻土、活性炭纤维、树脂以及活性炭等。

　　这种处理办法的优势在于占地面积相对较小、处理效果相对较好、设备投资也相对少，针对浓度相对较低的难降解工业废水的预处理早已在工程方面取得了运用。深圳某制药工厂在工业废水的处理工程的设计方面，选用了煤灰吸附的预处理工艺。据有关结果显示，煤灰吸附预处理技术对于工业废水当中CODCr的去除率能达到41.4%，使之后的生物处理系统的压力获得了较大的减轻。然而因为吸附剂的容量是有限的，并且吸附之后的再生环节的能耗通常很大，废弃之后的排放极易导致二次污染的发生，因此，这种办法不适用于浓度较高的难生物降解工业废水的处理。

　　2、化学预处理技术

　　2.1 电催化氧化法

　　电催化氧化法指的是利用电极的间接与直接氧化作用来对无机或者有机物质进行氧化降解，能够氧化分解为无毒无害、易降解的物质。相较于普通的化学反应，电催化氧化法的氧化还原的能力更强，所需要消耗的化学药剂也相对较少，并且其适应性也相对较强，在处理含有染料、酚、醚、醇、醛以及烃等有机废水的过程中逐步取得应用。比如针对那些应用生物法很难处理的有机硫、磷、氯等印染、合成药物以及造纸的废水，应用电催化氧化法处理能够取得相对较为满意的成效。其中，不同的氧化剂的氧化还原电位如表1所示。

　　2.2 超声化学氧化法

　　超声化学氧化法指的是利用超声空化效应所产生的高压与高温来对工业水当中的难降解的有机污染物进行降解，使工业废水的可生化性得以提升。其作用原理主要包括以下两种：其中一种为产生H2O2与·OH自由基展开氧化反应;另一种则为高温热解，在超声空化的过程当中，进入空化泡当中的水蒸气在高压与高温的作用之下产生的分裂以及链式反应。国内外已把超声波化学运用于对于工业废水当中的有毒的难降解有机污染物的处理上的研究当中，获得了显著的成效。

　　2.3 Fenton法

　　Fenton试剂主要由过氧化氢与亚铁盐构成，在酸性的条件之下H2O2可以被Fe2+催化分解的同时，生成氧化能力十分强的·OH自由基，其能够和许多有机物反应同时使其发生降解。在水处理的过程当中Fenton试剂的作用重点包含对有机物的混凝与氧化作用。

　　其中，电-Fenton法自动生成Fe2+、H2O2的体制相对较为健全，进而生成·OH自由基，除了羟基自由基的氧化作用之外，还包括电吸附与阳极氧化等，相较Fenton试剂法氧化而言，电-Fenton法氧化得更快、也更为彻底，所以人们逐渐把研究重点移至电-Fenton法。电-Fenton法主要包括以下几种：

　　(1)Fe3+循环法，系统主要包含一个把Fe(OH)3还原成Fe2+的电解设备与一个Fenton反应器，能够将Fe3+向Fe2+的转化的速度加快，进而使·OH自由基的产出率得以提升。之后通过对其展开改造，减少了一个Fenton反应器，Fenton反应能够在电解设备当中直接展开。

　　(2)牺牲阳极法，阳极氧化生成的Fe2+和外加的H2O2产生Fenton反应生成·OH自由基，化学反应方程式如以下所示。相较于下列讲述的阴极电Fenton法，这种方法的有机物的去除率更高，但是需要再加入H2O2，消耗的能量相对较大，所以成本相对较高。

　　化学反应方程式：Fe²⁺+H2O2→Fe³⁺+(OH)^-+·OH

　　(3)阴极电Fenton法，便是把氧气喷至电解池的阴极处使之还原成过氧化氢，生成的过氧化氢和外加的二价铁离子进行Fenton反应产生·OH自由基。这种方法不必另外加入H2O2，有机物降解较为彻底，且不容易生成中间的有害物质，然而因为受到目前所应用的阴极材料的限制，产生的电流相对小，H2O2的产量相对不高，因此在高浓度难生物降解有机废水的处理当中不太适宜。

　　2.4 臭氧氧化法

　　这种方法主要使用强氧化剂O3，能够对普通氧化剂没办法破坏的有机物进行氧化，并且不易发生二次污染的现象，对废水可生化性提升、COD/BOD降低方面有促进作用，比如运用臭氧混凝法对造纸中段废水进行处理，有机物的去除率能够高达99%，水能够进行循环利用。对于焦化废水展开臭氧氧化能够让水中的聚环芳烃(PAH)S降到0.02цg·L-1。由于成本较低的臭氧发生器的产出，为臭氧氧化法预处理技术的运用提供了较为广泛的前景。

　　2.5 化学絮凝预处理

　　以在工业废水当中投入既定比例的混凝剂或者絮凝剂的方式，能够经过桥连与凝聚物网捕—共沉淀等的作用去除工业废水当中的胶体污染物。运用化学絮凝方法能够将废水当中的许多种类的高分子有机物去除，从而使BOD5/CODCr获得提升、生物的毒性与污染物的浓度发生降低。因为该方法具备操作管理方便、成本低、效率高、适用范围相对较广等优势，所以，化学絮凝是难降解工业有机废水预处理方法当中最为常见的一种。

　　2.6 酸碱中和预处理

　　当工业有机废水当中的酸碱性超出既定界限的时候，影响到水中生物的分解效果的同时，还会对生化处理方法产生某种的作用，所以若想让生化处理的效果达到最佳，应当提前对工业废水当中的酸碱性展开相应的处理。按照工业废水当中的pH值向其中加入一定的碱性物质或者酸性物质，尽可能地使废水呈中性，避免会对生化处理当中的微生物活性造成不良的影响，确保处理的成效。从图1能够了解到，pH值对于工业废水当中的CODCr的去除率存在较大的影响。CODCr的去除率一开始随着pH值的加大而呈现上升的趋势，当pH值为0.8的时候，取得最大值40.1%，然后伴随着pH值的上升而呈现下降的趋势，然而下降的趋势不够显著，这是因为工业有机废水的pH值超出某一数值之后，再加大pH值，对CODCr的去除率的影响相对不大，所以应当使废水的pH值保持在0.8最佳，如图1所示。

　　3、生物预处理技术

　　水解酸化法作为生物预处理技术当中主要的一种，利用兼性厌氧的水解与产酸细菌把工业废水当中难生物降解有机物进行水解，使之成为可溶性的有机物，让很难降解的大分子物质转变成容易降解的小分子物质。水解酸化的生化反应必须在厌氧发酵的第二环节完成前完成，但相较于厌氧发酵而言，其氧化还原的优势菌群不一样、pH值不一样、电位也不相同。

　　相较于好氧降解而言，水解酸化对于难降解有机物具备更好的降解效果。工业废水当中包含硫、氮、氧等的卤代烃与杂环化合物等在好氧环境之下降解的速度相对较慢或者不能发生降解，然而在缺氧的环境之下却可以被高效降解。不同环境之下的工业废水通过水解酸化反应之后，出水当中的BOD5/CODCr比值都存在提升的现象，20%～50%不等，所以水解酸化出水更容易被好氧菌进行降解，让之后的好氧处理技术的选择范围更加灵活多变。这种方法不仅效果好、成本低，而且不会发生二次污染的现象，在难降解有机工业废水的处理当中被普遍应用。

　　4、结束语

　　综上所述，伴随着工业的发展会生出许多的高浓度的难降解有机工业废水，这些废水会导致水环境及水质发生污染，甚至于危害到人体的健康。化学处理技术、物化处理技术以及生物处理技术都类属处理高浓度难生物降解的有机工业废水常用技术，其废水去除率相对较高，但是其处理成本都比较高，提出多种有机工业废水的生化前预处理工艺，经过很多种的处理工业的交叉耦合，能够较为高效地对高浓度的难降解有机工程废水的处理成效进行提升。希望伴随着科技的持续推进，会出现成本更为低下、也更加先进的处理工艺，使工业废水的处理目标得以切实实现。

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