高浓度有机废水处理技术

高浓度有机废水的处理是当前世界公认的难题污水处理。所谓高浓度废水，是指一些高浓度、高盐度、高难降解的废水。水质复杂，有机物含量高。COD一般在10000毫克/升以上，甚至高达几万到几十万毫克/升。一般含有有毒有害物质，含盐量极高，强酸强碱，不能直接生化处理。这类工业废水一般产生于焦化行业、制药行业、石化/石油行业、纺织/印染行业、化工、涂料行业等行业。这种高浓度有机废水对环境污染大，持续时间长。如果处理不当，不仅会危害生态环境，还会危害人类。现在人们的环保意识越来越强，国家也越来越重视环境问题。工业废水排放的水质要求比以前更加严格。因此，选择合适合理的方法处理工业废水，使工业废水的水质达到规定的排放标准就显得尤为重要。

1.技术发展方向现状

对于这种有机污染物含量高、可生化性差的高浓度有机废水，如果单独采用物化法或膜法等传统处理方法，往往难以达到理想的处理效果。例如，物理和化学方法有许多缺陷和不足。目前常用的物理化学处理技术有微电解、电催化、微波催化、臭氧催化、二氧化氯氧化等传统技术。这些技术大多存在投资大、处理成本高、处理效果非常有限、抗冲击能力差的缺陷。特别是当废水中有机污染物浓度高于20000mg/l时，传统的物化方法需要加入大量氧化剂，处理成本高，而COD去除率仅为10%-30%，并且会产生新的物质，造成二次污染。普通的膜处理方法也有局限性，常规的水处理膜处理方法也有相当大的缺点。它们对进水水质要求极高，投资巨大，回收率低，产生的浓缩液更难处理。前置生化系统对污染物处理不彻底，会导致深度处理所需的膜组件被污染，影响处理效果。当TDS变高时，膜处理的脱盐率会急剧下降，膜污染、堵塞、腐蚀、使用寿命短等问题亟待解决。同样，生化处理技术在处理高浓度废水时也存在一定的局限性和缺点。生化处理技术的应用条件受到有机物浓度的限制，只能处理有机物浓度在中低水平范围的有机废水。对于高浓度的焦化废水和富含油、酚等有机物的废水，需要进行预稀释和预处理。但在厌氧过程中，微生物繁殖较慢，因此反应器启动过程较慢，需要7~13周，增加了工作量和运行成本。曝气池首端有机物负荷高，所以耗氧率高。为了避免因缺氧而出现厌氧状态，进水中有机物浓度不能太高，导致曝气池体积大，占地面积大，基建费用高。生物处理技术对进水水质水量变化的适应性低，运行结果易受水质水量变化的影响，脱氮除磷效果不理想。

2.高浓度难降解有机废水处理的未来发展趋势

由于高浓度有机废水中含有大量难降解有机污染物，传统的生物处理技术很难达到效果。有机污染物得不到有效降解，因此整个处理过程的结果达不到预期的效果和目标。因此，当前高浓度难降解有机废水处理技术的研究趋势主要包括以下几个方面。

2.1资源化处理的研究方向

从目前我国可持续发展战略的趋势来看，仅仅要求处理后的废水达到排放标准是远远不够的。未来成熟有效的技术需要能够更大程度地回收利用废水中有价值的物质。从某种角度来说，高浓度有机废水中含有的大量有机物不仅是大量的资源，还含有大量的有机盐。如果不回收，会造成大量的资源浪费。如果能保证废水处理达标排放，统筹考虑资源回收利用，不仅可以降低处理成本，提高经济效益，还可以为高浓度有机废水处理技术的发展提供新的思路，更好地响应可持续发展战略，为未来的技术趋势提供良好的环境。

2.2低成本技术的研究方向

随着科技的不断发展，污水处理技术也日趋成熟。但是很多新技术看似很美，实际加工成本很高，令人望而却步。一些比较有效的技术也因加工成本较高而使企业运营负担较重，制约了企业的发展。因此，如何在保证水质达标的同时降低废水处理的成本，已成为目前工业废水处理技术发展的最重要方向之一。要实现低成本治疗，既可以简化治疗流程，也可以优化治疗方案，但最主要的是改善和更新治疗技术和方法。例如，催化氧化技术在催化剂的存在下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水。催化氧化作为一种新型污水处理工艺，可以加速有机污染物与氧化剂的化学反应，在降解反应过程中生成氧化作用更强的新基团，不仅可以有效处理水中的有机污染物，还可以有效催化活化臭氧分子。通过向反应装置中通入臭氧等气体，在填料表面生成具有强氧化性的羟基自由基，可以有效地催化氧化臭氧，在提高臭氧利用率的同时，更大程度地去除有机污染物。解决了有机污染物降解不彻底的问题。随着研究的深入，催化氧化将是一种很有竞争力的处理技术，对高浓度有机废水的处理将有所帮助和有效。

2.3组合加工技术的研究方向

对于物理化学法、生化法等传统处理方法无法奏效的问题，强调预处理技术，研究物理化学处理与生物处理等几种方法的耦合，是解决此类高浓度有机废水污染问题的重要突破方向。常见的工艺组合主要有:物化预处理+生化处理、厌氧酸化处理+好氧生化处理、电催化氧化预处理+生化处理、物化预处理+生化处理+深度处理。研究组合处理技术，努力降低处理成本，是目前解决这类高浓度有机废水污染问题的有效途径。

3.多元组合加工技术介绍

介绍了一种高浓度有机废水处理新技术，该技术综合了多种处理方法，充分发挥了各单元技术的优势，将预处理技术、无害化技术和资源化技术有效结合。该组件包括预处理单元、超滤膜元件功能膜单元和蒸发单元。反渗透膜装置结构包括圆管承压外壳、金属密封片、法兰盘、流体换向板、密封圆管承压内壳、布水器、内拉杆、支撑导流板、隔膜、进液管和出液管。

3.1高浓度有机废水新处理工艺流程介绍

预处理单元包括废水调节池、水泵和过滤系统，可以是以下几种:超滤过滤系统、微滤过滤系统和砂滤系统。工业废水经过预处理单元去除胶体和悬浮颗粒，成为预处理废水，然后进入超滤膜元件的功能膜单元进行第二步处理。

第二步超滤膜元件的功能膜单元包括水泵和反渗透膜装置。水泵的作用是将预处理后的废水泵入反渗透膜装置进行反渗透处理。处理后的浓缩液和透过液从反渗透膜装置排出，透过液直接排放或深度处理回用。浓缩液进入蒸发单元进行第三步处理。

第三步，蒸发单元采用机械蒸汽再压缩技术和多效蒸发对浓缩液中的水和污染物进行再处理。机组对第一次产生的蒸汽进行机械压缩，加热后再作为加热热源，或者直接将第一次产生的蒸汽作为第二级热源，再将第二次产生的蒸汽作为第三级热源。这样，浓缩液反复蒸发分离，使浓缩液中大部分水分进入冷凝液，大量盐分和有机物沉淀成残渣，从而完成各种高浓度污染物与水相的彻底分离，普通冷凝液直接排放或深度处理回用，含有挥发性溶质的冷凝液。

3.2反渗透膜装置结构介绍

反渗透膜装置包括圆管承压壳体，圆管承压壳体的上下两端分别设有金属密封板和法兰；圆管承压壳体的上下两端靠近金属密封板和法兰的位置分别设有流体换向盘；圆管承压壳与两个流体换向盘之间设有密封的圆管承压内壳；密封圆管承压内壳内设有支撑导流盘和隔板。密封圆管承压内壳的下端还设有布水器，布水器的中心位置设有贯穿支撑导流板、隔膜、上流体换向盘和金属密封片的内拉杆，内拉杆的两侧分别设有进液管和出液管， 从而可以一起使用至少两个导流盘和一个隔板，导流盘包括导流器主体，导流器主体是在导流盘的中心位置具有孔的盘。 导流盘中空的内径与内拉杆相匹配，导流盘主体表面还设有凸台，凸台上设有两条导流裂纹，膜片上设有两条与导流裂纹相匹配的定向裂纹。

进一步地，密封圆管承压内壳具有内壁和外壁，内壁和外壁之间的空间形成空腔，空腔的下内壁设有开口，开口通过布水器与孔连通，进液管依次穿过金属密封片、流体换向盘和密封圆管承压内壳的外壁与密封圆管承压内壳的空腔连接。出液管依次穿过金属压块、流体反向盘和密封圆管承压内壳，并与密封圆管承压内壳的内部空间连通；内拉杆包括设置在轴心位置的内实心杆；在内实心杆的外面设有外空心管；外空心管的内径大于内实心杆的直径；内实心杆和外空心管之间还设有加强筋；外空心管的管壁上还设有与密封圆管承压内壳内部空间相通的小孔。

进一步地，上述支撑导向盘的数量至少为两个，它们重叠在密封圆管承压内壳的内部空间中，每两个相邻的支撑导向盘之间还设置有隔膜，两个导向槽对称设置在导向盘主体上，两个导向槽在导向盘主体的同一直径上，导向槽的长度与导向盘主体的半径相同。导流缺口为倾斜范围为30-60度的倾斜滑道，径向从上部向下部延伸，轴向向相反方向突出。上滑道和下滑道分别位于导流盘体的上侧和下侧，导流缺口上垂直设置有至少一个支撑骨，即导流缺口被支撑骨分隔成至少两个通道部分，支撑骨的突出部分抵靠在隔膜定向裂缝的边缘部分。隔板通过支撑骨固定在两个导流板体的中间，导流板缺口的外侧还设有定位结构，定位结构包括分别位于导流板体上下两侧的卡槽和卡块，导流板内的孔的外侧设有一圈沿半径方向排列的凸齿， 凸齿固定在导流板本体的内缘，凸齿之间有间隙，该间隙为导流板间隙。 凸齿的上下表面分别高于导流板主体的上下表面，以更好地定位导流板主体，导流板中的孔的外侧相邻位置设有O型圈固定槽，O型圈固定槽有两个，分别位于导流板主体的上下两侧，O型圈固定槽的外侧还设有用于更好地固定O型圈的突起。

该装置的凸台为凸点，凸点按一定弧度依次排列在导流板本体的两侧。凸台为凸条，凸条按一定弧度依次设置在导流板本体的两侧。另外，膜片为圆形或正多边形，膜片的中间位置还设有与导流板上的孔直径相同的膜片中间孔。膜片由上下两层过滤片和中间的支撑片组成，过滤片和支撑片的边缘接触处相互融合形成除膜片中间孔外的膜边缘。本发明通过设置两条导流缝，将整个导流盘分为左右两部分，在左右两侧分别形成半圆形的液体流道，减少了污水在流动过程中的压力损失，提高了污水净化的效率，也提高了使用效果；装置中设有凸条，进一步降低了污水在流动过程中的压力损失，更好地利用了生产资源。降低了生产损耗，同时凸条与膜片的接触面积更大，进一步降低了膜片表面的应力，更好地防止了膜片在使用过程中的损坏，提高了膜片的使用寿命，进一步减少了使用过程中的维修次数，大大提高了使用效果。支撑导流板采用凸线代替现有技术中的凸点，使水流呈旋涡螺旋运动时螺旋间的转折处更加平缓，减少了水流转折时的局部水力损失，进一步提高了污水处理的效率和经济效益。

经测试，多单元组合技术处理废液后，有机污染物和无机盐的去除率可高达99%以上，保证污水处理系统的出水水质能真正达到处理标准排放，大大减少了浓缩废水量和大量产水，从而减少了后期浓缩液处理的投资，总投资减少20%以上，吨水处理成本仅为传统物理化学法的20%-30%，且稳定。

4.结论

高浓度难降解有机废水对水环境的影响很大，且影响时间相当长，实际处理也比较困难。然而，传统的处理工艺存在成本高、效率低等诸多问题。解决高浓度废水问题，需要深入分析和了解高浓度难降解有机废水的水质，加强高浓度有机废水处理技术的应用研究。(来源:武汉轻工大学)

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