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含毒有机废水生物处理前的预处理

来源:233网校 2008年3月15日

  3、预处理方法

  前已说过,驯化是生物处理法中应对毒物的一种基本方法。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的极限的,毒物浓度超过极限允许浓度时就需要一定的预处理。目前,预处理法主要有稀释法、转化法和分离法。

  3.1 稀释法来源:

  污水中的毒物之所以成为毒物,是与其浓度有关的。当其浓度超过某一极限允许浓度时,毒物就成为毒物;在极限允许浓度以下时,毒物就不表现出毒性甚至成为营养。当废水中毒物浓度超过生物处理的极限允许浓度时,为保证生物处理的正常进行,可采用简单的稀释法,将废水中毒物浓度降低到极限浓度以下。

  根据废水中毒物的稳定或非稳定性质,结合实际情况,可采取3种不同的稀释法:污水稀释法,处理出水稀释法,清水稀释法。

  (1)污水稀释法。不同的污水中所含的物质不同,将它们混合起来,彼此稀释,可将毒物浓度降低到极限允许浓度以下,这便是污水稀释法。它最简单、最经济,是首选方法,不论毒物的性质是稳定或非稳定均适用。少量的工业废水混入大量的城市污水中,几乎所有的毒物浓度都会被降低到极限允许浓度以下。但是,少量的工业废水彼此间混合后,毒物浓度仍有可能在极限允许浓度以上,仍需继续采取其它措施。

  污水稀释法除了上面所说的不同单位所排废水之间的大稀释外,还有同一工厂不同车间所排废水之间的小稀释。比如,制革工厂中,脱毛工段所排的灰碱废水中S2-的浓度高达1 000 mg/L以上,但脱毛工段所排的灰碱废水只占全厂总排水量的5%左右,只要建一较大的调节池(停留时间HRT一般在12 h左右),不同工段所排废水在此搅拌混合后,总出水中S2-的浓度便可降低到100 mg/L以下。这对后续处理非常有利。

  (2)处理出水稀释法。这种方法只适用于废水中的毒物为非稳定这一单一情况。处理出水稀释法又有两种:①曝气池池型采用完全混合式;②处理出水回流稀释法。出于经济方面的考虑,方法①应是首选。

  实例:制革废水中S2-的存在对生物处理具有极大的危害,生物处理的极限允许浓度为30 mg/L.制革废水经调节池调节稀释后,进入曝气池时S2-仍然在50 mg/L 以上。以前,许多设计单位主张采用分隔处理,即先把灰碱废水单独进行脱S预处理,把进水中的S2-降低到30 mg/L以下,再进行综合处理。有经验表明,可采用处理出水稀释法来消除S2-对生物处理的影响,不需要进行分隔处理,而直接进行综合处理。东南大学设计的南京制革厂废水处理站,采用的处理流程为调节池→初沉池→生物处理,生物处理采用的是氧化沟,该氧化沟沟宽6 m,有效水深3 m,沟内水流平均流速0.4 m/s,做如下两个假定:①废水进入氧化沟后经过1周的循环,其中的S2-经曝气氧化后全被去除(被氧化成单体硫或硫代硫酸盐);②废水一进入氧化沟后,横向扩散很好,横断面上各点水质完全相同。按S2- 的极限允许浓度30 mg/L进行计算,理论上可得该氧化沟进水S2-的最大允许浓度为 7776 mg/L.从30 mg/L到7776 mg/L可以看出稀释法的巨大作用。当然,在实际运行中①,②两条假定不可能完全做到,故实际进水最大允许浓度远远不能达到7776 mg /L.根据该厂长达12年的稳定运行经验表明,在调节池出水S2-不超过100 mg/L 的情况下,S2-对氧化沟的稳定运行是完全没有影响的,而且氧化沟出水S2-始终在排放标准1 mg/L以下。这是稀释法成功应用的一个例子。

  (3)清水稀释法。这种方法只有在废水中的毒物为稳定性毒物,不能采用处理出水稀释,工厂内部及其附近又没有其它废水可以用来稀释它,而且这种毒物又不能采用分离法或转化法去除时才能使用。这是由于①这种方法的不经济性。采用清水稀释本身就要花费大量的水费;原水采用大量的清水稀释后,处理投资和运行费都要增加。②随着环境管理的加强,已由浓度排放控制过渡到排放总量控制。

  实例:南京某石化公司化工二厂废水处理站,进水COD为6 000 mg/L,但同时含有CaCl 250 000 mg/L,如此高的盐度将会极大地抑制生物处理的正常运行,所以在生物处理之前必须对盐加以适当处理。考虑到生物处理对CaCl2无去除或转化作用,其它的分离或转化方法又不经济,该厂地处郊区,附近无其它工厂或本厂的另类废水可利用来稀释,故设计单位与甲方商量后采用了清水稀释法,即将原水加清水稀释10倍,将CaCl2浓度降为5 000 mg/L后,再进行深井曝气法处理,取得了满意的效果。

  3.2 转化法

  化学物质只有在特定的情况下才会表现毒性,比如,硝基苯毒性较大,转化为苯胺后,毒性就大为降低。Cr6+的毒性很大,可是被还原为Cr3+后,毒性就大为降低。所以,可以通过化学方法,将有机废水中的毒物转化为无毒或毒性较低的物质,以保证生物处理的正常进行。这种方法对稳定性毒物或非稳定性毒物均适用。采用这种方法一定要注意两个问题:①转化后,稳定性毒物的浓度必须在生物处理极限允许浓度以下,非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行;②最终出水中,毒物浓度也应满足排放标准。

  实例:化工废水中的硝基苯是一种毒性较大,可生化性较差的物质。直接对它进行生物处理,由于毒物负荷的限制,使得生化曝气池的BOD负荷极低,效率不高。故绝大多数工程在废水进入曝气池之前进行预处理,用化学法(比如亚铁还原)将硝基苯转化为苯胺,苯胺与硝基苯相比,其毒性大为降低,而且可生化性大幅提高,使曝气池BOD负荷大大提高。

  3.3 分离法

  利用分离的手段,将废水中的毒物转移到气相或固相中去,以保证废水生物处理的正常运转,这便是分离法的原理。此法对稳定性或非稳定性毒物均适用。采用这种方法时应注意如下几点:①分离后,废水中稳定性毒物浓度必须在生物处理的极限允许浓度之下,非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行;②必须保证最终出水各项指项(包括毒物)达到国家排放标准;③转移到气相或固相的毒物必须进行妥善处理,不允许出现二次污染。

  实例:制革废水中S2-是一种毒物,我们可以向废水中投加Fe2+使之形成FeS沉淀去除,出水可以直接进行生物处理而不受S2-的影响,沉淀的FeS可以送去制砖或进行填埋处理;亦可以向废水中加酸,将废水中的S2-形成H2S吹脱到空气中去,用NaOH吸收后形成Na2S再回用于制革生产。

  4、结语

  为保证生物处理的正常进行,可采用的消除毒物影响的措施是很多的,如何从繁多的方法措施中选择一个最佳方案,是一个全系统优化课题。优化的原则是:①废水中各项指标(包括毒物)必须达到国家排放标准;②必须保证生物处理的正常运行;③在此基础上,应努力追求工艺流程简单、投资省、运行费用低、无二次污染以及管理方便。

  实例一:制革工厂中,灰碱废水中含有大量的S2-.为消除S2-的影响,可采用的措施有如下几条:①采用分隔处理,向废水中投加MnSO4,曝气,将废水中的S2- 氧化成单体硫或硫代硫酸盐;②采用分隔处理,向废水中投加Fe2+,使之形成FeS沉淀而去除;③采用分隔处理,向废水中投加酸,使之形成H2S,再用NaOH吸收;④综合处理,向废水中投加MnSO4,曝气,将废水中的S2-氧化成单体硫或硫代硫酸盐;⑤综合处理,向废水中投加Fe2+,使之形成FeS沉淀而去除;⑥其它方法。在这么多的方法中,东南大学经过多年的探索,最终总结出一条最佳工艺方案:不进行分隔处理,直接进行综合处理,调节池的HRT延长到12 h,搅拌混合后,可将废水中的S2-降低到100 mg/L以下,初沉后,曝气池采用完全混和型的氧化沟,可直接消除S2-的影响并将其去除。国内数十项此类工程的实际运行经验表明:这套综合措施是完全可行的。

  实例二:南京某炼油厂某股废水中,COD为3000 mg/L,NH3-N 200 mg/L,S2-150 mg/L.S2-的浓度已经超过生物处理的极限允许浓度,故在进行生物处理之前必须先解决好S2-的问题。在确定废水处理工艺流程.这种方法就本段来看是完全可行的,但因该废水中HN3-N浓度较高,必须采用A/O法进行处理,被氧化过的S进入A/O段后,处理池中的厌氧环境又会将S还原为S2-,其毒性又恢复释放出来,必将破坏生物处理的正常运行。故采用这种方法从全流程上来看是不行的。最终选定的方案是采用投加Fe盐沉淀去除的方法。

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