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剖析工业废水处理流程-马鲁铭
来源: 臭氧反应器 发布时间:2023-11-14 浏览次数:

剖析工业废水处理流程-马鲁铭
 各位同行:我曾讲过,要做一期工业废水处理单元的分析,确切地说:是工业园区处理流程工艺单元组合的分析,简单地可称之“流程分析”。病疫封控前几年,我参观过几个省的工业园区废水处理厂,曾在一个厂做过我们的深度处理工艺、也就是催化臭氧化工艺的中试研究。由此发现,原厂的工艺问题很大,在此发表个人见解,可供商榷。
  大家请看流程示意图。为了避免侵权、或争议纠纷,我效仿影视作品,先发一免责声明:“本流程纯属虚构,若有雷同,实为巧合”。当然,虚构是虚构,但类似的流程错误,在各地化工区污水厂普遍存在。
  首先,我们认为:对于化工类行业以及一些排放化学物质的行业,如纺织染整、造纸、医药等行业,特别是染料化工、农药化工,这些行业废水污水处理厂,其工艺流程前端,应该是预处理工艺单元,目的是转化毒害有机物,保护后续的生物处理单元;而在生物法后,应该是深度处理单元,目的是弥补生物法的局限,提高难降解有机物的去除效率。一般条件下,预处理,我主张用化学还原的方法;深度处理,我主张用高级氧化的方法。其依据,请参阅我的公众号文章,在此不再赘述。
  好!我们假定这是一个染料化工园区的污水处理厂,废水中的毒害有机物主要为硝基苯类和偶氮化合物,第一个处理单元“铁内电解”,实质上它对毒害有机物是个还原工艺,可有效地还原转化硝基苯类和偶氮化合物,是一个有效的预处理单元。但第二个处理单元“芬顿氧化”就令人费解了,如:硝基苯已被零价铁还原,主要产物是苯胺,苯胺的好氧微生物毒性远小于硝基苯;但在化学氧化的条件下很容易再次氧化为硝基苯。芬顿氧化作为预处理,其设计的氧化能力肯定不是很强,绝大部分有机物很难矿化;事实证明,化工类、特别是精细化工类,初步化学氧化后产生的有机物,其可生物降解性是恶化的。因此,芬顿氧化作为预处理是不合理的。也许原设计者是想充分利用铁内电解段生成的亚铁离子,当然铁内电解段调节pH值为弱酸性,有利于还原转化毒害有机物的效果,可产生更多的亚铁离子。但亚铁盐在市面上根本不值钱,以铁元素计价格都低于废铁屑,何况芬顿法还要使用更贵的双氧水和液碱。随便说一句:我们开发的Cu/Fe双金属还原法,在pH值中性条件下,其还原转化毒害有机物的能力要高于铁碳法。
  第三个处理单元是缺氧好氧,即A/O工艺,生物脱氮除磷是市政污水经典的处理工艺,但注意它所针对初始污染物是氨氮和以无机酸形式存在的磷,既不是硝基苯或苯胺,也不是马拉硫磷。实际上,氮磷在有机物的存在形式,是生活污水与工业废水水质不同的标志之一。在生活污水中存在的含氮磷有机物,一般都是微生物的营养品,极易生化。而精细化工废水中含氮磷的有机物,都是毒害有机物,很难生化。反硝化细菌是好氧的微生物,异养型,它在以硝酸根为电子受体的过程中,必须有易降解的有机物供作为电子供体;市政污水中,反硝化段的停留时间一般为半小时到2小时,也就是说作为碳源的有机物要在如此段的时间被氧化降解;简单地说,精细化工废水中不存在可作为碳源供反硝化的有机物;对于生物除磷更是如此。因此,对于精细化工的含氮磷有机物,首要任务是无机化;之后,才有可能外加碳源反硝化脱氮。由此可见,第三个流程单元也是错的。第四个单元是“水解酸化”,水解酸化是工业废水更常见的通用预处理工艺,但在处理精细化工废水时,不会出现“酸化”现象。这很容易理解,废水中不存在易生化降解的碳水化合物和蛋白质,怎么能很快形成挥发性脂肪酸VFA呢?若是高浓度的食品废水或湿的餐厨垃圾,是很容易酸化的。不容易酸化,并不是说对精细化工没有作用。生命的本质,从化学角度简单地描述:就是氧化还原反应。当有足量的微生物、有机物,又缺少分子态氧的情况下,微生物代谢活动得失电子的都是有机物,在生物化学中称为发酵。可以想象,当废水中存在着有吸电子基团的有机物,如硝基苯,又有较易生物氧化的有机物,如溶解性淀粉,水解酸化过程中肯定是硝基苯得电子、淀粉失电子。因此,按我的观点,水解酸化预处理工业废水,主要机制有二个:对毒害有机物,是生物还原过程;对于高聚物(如PVA,很少工业行业的废水中有高聚物),是生物断链的过程;由此提高了后续好氧生物法的效率。但水解酸化放在好氧生物法后,显然不合理:水中有机物浓度低、可生化性差,当有好氧污泥被带入水解酸化时,会发生细胞的破裂分解,COD浓度反而会提高。第五个单元是接触氧化,它作为深度处理是可以的,虽然都是好氧生物法,但与活性污泥法还存在本质差别。由于微生物可固着生长,系统中可存在着世代时间很长的微生物,而代谢难降解有机物的细菌,世代时间都很长。第六个单元是臭氧氧化,臭氧的直接氧化能力是有定量表示的,就是它的氧化还原电位,2.07V,它甚至不能直接氧化草酸、乙酸、葡萄糖等。大量实践证明:对工业废水生化出水,其COD的去除率很低,一般在10 – 20%左右。若投加合适的催化剂(不包括市面上部分自称的催化剂,应能产生•OH、能满足•OH作用域的要求),形成催化臭氧化机制,COD的去除率大幅提高。我更常鼓吹的东西,在此不多说了。
  废水处理的流程非常重要,否则处理效果有可能相互抵消。我曾在一个厂中做过催化臭氧化中试,我的一个处理单元,就是催化臭氧化,COD去除率胜过他们的一套工艺流程。由此,更增强了我的观念。
 
  更后,给工艺流程的原设计者扣三个大帽子:1、没有弄清好氧生物之前预处理与之后深度处理的区别。预处理目的是转化毒害有机物;深度处理是用物化方法弥补生物法的局限。2、照搬照套市政污水处理工艺,没有弄清工业废水与生活污水有机物中氮磷形态的根本不同。3、没有弄清化学氧化与生物氧化的区别,如:苯胺,化学氧化极易生成硝基苯;而生物氧化则不会。

  文章来源: 马鲁铭 铁基催化剂催化臭氧公众号
 
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