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处理高浓度有机废水的方法范文1
1高浓度难降解有机废水生化前处理技术
应用生物处理技术、化学处理技术与物化处理技术进行高浓度难降解有机废水处理，其去除率较高，然而其处理成本相对较高。综合应用多种方式，可以提高高浓度难降解有机废水效果及效益。在废水处理前，多通过混凝、中和、过滤、吸附、微电解等进行预处理。
1.1吸附预处理在净水处理中多应用活性炭，然而在高浓度难降解废水处理中应用活性炭其成本较高，难以推广。应研制低成本高效吸附剂，如大孔吸附除酚研究对吸附机理进行了探索，以期可以实现较好的处理效果。
1.2化学絮凝预处理化学絮凝预处理方法在高浓度难降解废水处理中应用十分广泛，表现出去除率高、处理成本低、适用范围广、操作简单等优势。如在废水处理中，按照一定比例投入混凝剂或絮凝剂，可以让废水中大颗粒污染物通过吸附沉淀并去除，从而降低其污染物浓度。
1.3微电解技术微电解技术是通过金属腐蚀原理，以Fe、C形成原电池对废水进行处理，其处理方法效果较好，应用寿命较长，属于当前废水处理技术中研究热点。应用微电解技术，可以有效降低废水有机物浓度，提高可生化性，为后续处理提供良好条件。
1.4超声波技术超声波技术属于高浓度难降解有机废水处理新型技术，其应用超声波的压缩及扩张，在水中形成微小气泡，溶解分子与溶质在气泡中转变为蒸汽。因波压缩，在气泡中产生瞬间的高温与高压，从而在蒸汽中生成OH自由基。有学者应用超声波技术进行废水处理，其COD去除率达到了90%。然而该技术能耗较大，其经济性有待深入研究验证。
2结语
处理高浓度有机废水的方法范文2
关键词 硫酸盐还原菌；产甲烷菌；还原
中图分类号X703 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）33-0175-02
随着现代工业的高速发展，许多工业企业在生产过程中都会排放出大量的高浓度硫酸盐废水，如：化工、造纸、制药、，食品、采矿、制革等行业。高浓度的硫酸盐废水对环境的破坏比较严重，高浓度硫酸盐废水在排放前必须进行处理。现在应用和研究的比较多的是用SRB处理高浓度硫酸盐废水，其工艺比较多，发展也较为成熟。它的主要原理是：硫酸盐还原菌（SRB）将SO42-还原成H2S和S2-，然后用吹脱法将H2S吹脱出来，或者进一步将硫化物氧化成单质硫，提取出来。SRB处理硫酸盐废水的影响因素很多，本文主要介绍了几个关键因素。
1 SO42-浓度
SRB处理硫酸盐废水时，SO42-的进水负荷一定要把握好，SO42-对微生物有毒性作用，SO42-浓度过高会影响SRB与MPB（产甲烷菌）的生长和繁殖，导致SO42-还原率和COD的去除率下降。选择适中的启动负荷，再逐步提高SO42-浓度，一旦微生物适应新的生存环境，SO42-还原率和COD的去除率都会逐渐回升。
李清雪等[1]采用厌氧折流板反应器处理高浓度有机废水。结果表明：过高的硫化物浓度对MPB和SRB都有严重的抑制作用，用折流板反应器SRB法处理高浓度有机废水时，进水SO42-浓度极限值为2 000mg/L左右，然而低硫酸盐负荷启动方式会使MPB取得相对优势，SO42-还原对厌氧过程处理影响较小。所以硫酸盐的启动负荷不能过低。硫酸盐的启动负荷一般为200mg/L~500mg/L为宜。
2 COD/ SO42-
由于SRB属于异养型微生物，所以在SRB法处理硫酸盐废水过程中，需要添加一定量的碳源。当COD/ SO42-比较低时，碳源不足，SRB无法完全将SO42-全部转化为硫化物，SO42-去除率比较低。SRB和MPB存在基质竞争，当COD/ SO42-过高时，不利于SRB在基质竞争中取得优势，SO42-还原率依旧不高。根据动力学和热力学的原理，COD/ SO42-理论值为0.67，碳源全部被SRB优先利用，但实际上并不是所有的碳源都能被SRB优先利用。李清雪等[2]用ABR法处理高浓度硫酸盐有机废水时发现，当COD/ SO42- 值减小到2时反应器发生酸化，运行失败。经李清雪、王志强等人[1，3]实验验证表明COD/ SO42-最佳取值范围为3.3~10，如此能保证高效的去除COD和SO42-，使它们的去除效率均能达到90%以上。
3 pH
pH值是SRB处理硫酸盐废水的重要影响因素之一，微生物的生长需要合适的pH环境， MPB对pH的要求很严格，适宜的pH范围为6.8~7.8。产酸细菌对pH的耐受范围较宽，其适宜的pH范围为4.5~8.0。SRB的最适pH值在中性范围内，pH低于6.0的条件下SRB一般将散失活性。经研究表明[4，5]，中性偏碱的pH值可以使硫酸盐还原菌维持较高的生物活性，有利于SO42-的去除。pH在6.5~7.5为SRB的合适生存范围，在两相厌氧处理工艺中pH为6.8时硫酸盐的还原效果较佳，具体的情况视反应器而定。
4 碱度
SRB处理硫酸盐废水过程中，主要的微生物有SRB、MPB、AB（产酸菌）的存在。碱度能提高反应系统的酸碱平衡，中和AB代谢所产生的酸性末端，使pH维持在生物生长代谢所需要的适宜pH值范围内。实验证明较高的碱度可以提高SO42-去除率。因此，可以向反应器中投加适量的NaHCO3和Na2CO3以维持较高的碱度，起到缓冲系统酸碱度的作用。
5 硫化物
硫酸盐废水中的SO42-被还原成硫化物，以H2S和S2-的形式存在。硫化物具有毒性，对SRB、MPB等细菌的生长均具有抑制作用。研究表明，SRB对硫化物的毒性非常敏感。Reis等[6]采用非竞争性抑制作用模式得出H2S的抑制浓度为547mg/L。而H2S对MPB的抑制作用会使甲烷的产量减少，增加沼气回收利用的难度。
SRB法处理硫酸盐废水过程中不断有H2S和S2-产生。为了减少和消除它们对SRB和MPB的毒害，常用惰性气体吹脱和出水回流等方法及时排出硫化氢气体。
6 反应器
SRB处理硫酸盐废水常见的两个工艺是单相厌氧工艺和两相厌氧工艺。
单相厌氧处理工艺一般会在系统中安装惰性气体吹脱装置，将H2S不断地从反应器中吹脱出来，以减轻其对SRB和MPB的抑制作用。但是单相吹脱厌氧工艺并没有将H2S全部吹出，仍有相当一部分H2S存在于反应器中，抑制SRB和MPB的生长。两相厌氧反应器是由产酸反应器和产甲烷反应器串联而成，硫酸盐还原反应主要是在产酸反应器中完成，这就避免了SRB和MPB的基质竞争，保证了甲烷的产量，便于甲烷的回收利用。而H2S对AB的影响较小，不会影响产酸过程 ，而且SRB可以代谢酸性发酵的中间产物，在一定程度上可以促进有机物的产酸分解。产酸反应器处于弱酸状态，硫酸盐的还原产物大部分以H2S的形式存在，便于用惰性气体吹脱。
两相厌氧处理工艺弥补了单相厌氧处理工艺的不足，提高了硫酸盐的还原效率，使用更为广泛。
7 结论
除了上述影响因素外，还有温度、氧化还原电位、可见光、HRT等均会影响SRB处理硫酸盐废水。在进行科学研究和生产运行时，各种因素必须考虑周全，无论使用何种反应器都应在适宜的条件下运行。
参考文献
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处理高浓度有机废水的方法范文3
关键词：硫酸盐还原菌；产甲烷菌；影响因素；控制对策
通常采用厌氧消化方法处理有机废水，但当废水中含有高浓度硫酸盐时，废水的厌氧处理效果会受到影响。硫酸盐的存在会使厌氧系统出现硫酸盐还原菌（SRB）和产甲烷菌（MPB）的竞争现象，使产甲烷菌活性降低，抑制厌氧消化过程。文章讨论了厌氧消化中硫酸盐还原菌与产甲烷菌之间的竞争、影响竞争的各种影响因素及使厌氧处理体系正常运行的控制策略。
1 硫酸盐还原菌（SRB） 和产甲烷菌（MPB）
硫酸盐还原菌（SRB）是一类以H2、有机物等有机物作为电子供体，在厌氧状态下把硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等还原为硫化氢的细菌总称。产甲烷菌（MPB）是指将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷的微生物。
2 厌氧消化中SRB与MPB的竞争关系
SRB能利用的基质范围广泛，生长速度快，可以适应各种复杂环境，有较强生存能力。当环境中出现了足量的硫酸盐后，SRB则以硫酸根离子为电子受体氧化有机物，通过对有机物的异化作用，获得生存所需的能量，活跃地生长。如果废水处理系统中硫酸盐浓度较低，那么对废水厌氧消化的抑制作用会比较弱，或许会起到促进作用。但当系统中硫酸盐还原菌大量存在时，会影响正常的厌氧消化，致使废水中有机物的去除效果不理想。
2.1 SRB与MPB对基质的竞争
乙酸和H2是SRB与MPB的共同良好基质，因此在厌氧法消化处理含有硫酸盐的有机废水时，会出现SRB与MPB对乙酸和H2的竞争现象。从其他学者得出的动力学和热力学的数据来看，SRB比MPB具有竞争优势[1]。另外，SRB能利用的基质范围广泛，既能利用乙酸和H2，又可利用其它复杂的有机物作为基质进行代谢，而MPB可利用的基质种类较少。但是产甲烷菌具有更大的最大比基质降解速率值，在乙酸或H2浓度较高的环境中，它能更有效地进行物质转化，保持物质代谢平衡，具有竞争优势[2]。
2.2 硫化物对MPB的抑制作用
在废水厌氧消化体系中，SRB将硫酸盐还原转化为硫化物。当体系中硫化物的浓度较高时，将造成废水处理系统中微生物的活性下降、生长率降低、降解有机物的速率变慢，使厌氧体系恶化。对微生物毒性作用最大的硫化物是H2S，原因可能在于细胞一般带负电，只有电中性的H2S分子容易接近并穿透细菌的细胞膜进入内部，破坏蛋白质，还可以通过形成硫链干扰辅酶A和辅酶M[3]。
3 影响SRB和MPB竞争的因素
3.1 COD/SO42-比值
COD/SO42-比值是影响厌氧过程的一个重要因素，但由于各研究者采用的废水和反应器类型等条件不同，得出的影响效果也不同。黄瑞敏等学者采用复合式厌氧折流板反应器处理含硫酸盐印染废水，发现当比值大于3时反应器运行良好，COD、硫酸盐的去除率均较高；当比值小于等于3时，反应器处理效能较差，COD、硫酸盐去除率均急剧下降；当比值小于等于0.5时，则反应器运行失败[4]。杨玖贤等在研究硫酸盐对木糖废水厌氧处理的影响时，发现在比值小于1.84时，SRB和MPB对底物的竞争，SRB明显占优；当比值在2.78-11.51之间时，COD的去除率几乎不受比值的影响[5]。
3.2 氧化还原电位（ORP）
ORP对微生物影响较大，生物体细胞内各种生物化学反应都需在特定的ORP范围内完成。MPB要求比SRB更低的氧化还原电位，一般厌氧消化过程中硫酸盐还原反应优先发生。在废水厌氧处理过程中，将反应系统的ORP降低，可提高MPB对SRB的竞争能力。
3.3 温度的影响
SRB有中温菌和嗜热菌两类。中温SRB最适温度一般在30℃左右，嗜热SRB的最佳生长温度为54-70℃。产甲烷菌的较佳生长温度为20-35℃。SRB与MPB在中温条件下都能很好的适应，两者在中温条件下的竞争优势在短时间内不明显；在高温范围内，SRB比MPB更有竞争利用H2和乙酸的优势[6]。
3.4 SRB与MPB初始数量比率
废水处理系统中初始菌种数量比例可影响竞争结果。如果MPB在处理系统初始阶段占绝对优势，即使系统中SO42-浓度比较大，SRB通常不会发展到抑制MPB的程度；但当废水处理系统初始阶段已存在相当数量和比例的SRB时，如果系统中SO42-充足，则SRB会对MPB持续抑制，具有竞争优势，影响产甲烷效果和废水处理效果[1]。
3.5 pH值影响
pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物，会影响MPB和SRB的正常代谢活动。SRB生长的最佳pH值范围为中性偏碱，大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.8-7.2之间。另外，pH值的变化影响消化液中硫化物状态。硫化物对MPB的毒性主要来自游离的H2S，而消化液的pH值将决定游离H2S的浓度。当pH值为6时，90%的硫化物以H2S状态存在；当pH值为7时，约有50%的硫化物以H2S状态存在；当pH值为8时，则硫化物主要以HS-状态存在[7]。可见，当pH升高时，未离解的H2S浓度降低，从而使其毒性也相应降低，影响减小。
4 控制对策
为减轻高浓度硫酸盐对厌氧处理的不利影响，可通过控制进水SO42-浓度、控制适宜的pH和氧化还原电位（ORP）、改进工艺类型、污泥驯化等途径，提高含硫酸盐有机废水的处理效果。
4.1 控制进水SO42-浓度
可将厌氧消化器出水中的H2S脱除后，使出水再循环，以降低进水中SO42-浓度；也可在进水加入其它不含SO42-或含SO42-浓度较低的废水，以降低进水中SO42-的浓度，减少对产甲烷菌的抑制作用。冀滨弘等学者在一定实验条件下，发现进水SO42-浓度由2000mg/L增加到6000mg/L时，产甲烷菌的活性受到的抑制作用增大[8]。但是有的学者则认为硫酸盐的存在对厌氧消化的影响是不确定的。陈立伟等用厌氧反应器处理废水时，发现硫酸盐的浓度范围在200-400mg/L时，厌氧反应器能够稳定运行，且添加的硫酸盐对处理效果具有促进作用；其中硫酸盐添加量为300mg/L时，厌氧反应器运行效果最好[9]。另外，通过稀释反应器进水降低SO42-浓度的同时，COD浓度也会降低，可能影响处理效果，所以要根据具体情况决定稀释程度。
4.2 铁盐预处理法
有研究者采用铁盐预处理硫酸盐有机废水，抑制硫酸盐还原菌对厌氧消化的影响。吴少杰在处理高浓度硫酸盐有机废水时加入适量铁盐，通过生成难溶的硫化物来消除对硫酸盐还原菌和产甲烷细菌生长有抑制作用的厌氧生化反应产物H2S或S2-，提高厌氧消化效果[10]。
4.3 控制适宜的pH和氧化还原电位（ORP）
控制消化液适宜pH，在弱碱性的消化环境下，使溶解的H2S离解成低毒的HS-及S2-，可降低含硫酸盐有机废水厌氧消化产生的H2S的毒性影响，减少对产甲烷菌的影响。通过控制氧化还原电位来也可提高含硫酸盐废水的厌氧处理效果。
4.4 改进工艺类型
硫酸盐有机废水处理中应用较多的工艺有单相厌氧和两相厌氧工艺。单相厌氧工艺不能彻底摆脱SRB对MPB的影响，又因硫酸盐的还原产物H2S的存在而影响生物产气的质量。两相厌氧工艺可将SRB和MPB分开，使它们分别在不同的反应器中生长繁殖，第一相出水经脱硫装置后再进入第二相进行甲烷化处理，可有效控制硫化物的影响，减轻H2S对产甲烷菌的抑制作用，提高系统的处理效率和运行稳定性。李玲等在用两相UASB反应器处理含高浓度硫酸盐废水时，硫酸盐还原率达到90%以上，COD去除率也在94%左右[11]。但由于产生的H2S较多，所需的脱硫成本高。
4.5 污泥驯化
SRB与MPB在废水处理体系中的初始相对优势会影响竞争结果，影响废水处理效果。反应器污泥驯化MPB成熟后，可以保持稳定的硫酸盐和COD去除率。在处理硫酸盐废水时，要达到预期的目的，驯化污泥是一种非常重要的方法[6]。冀滨弘等学者用间歇式厌氧反应器处理水样时，采用以培养驯化产甲烷菌为主的驯化方法，使初始产甲烷菌占绝对优势，处理过程有效地抑制了硫酸盐还原菌的生长对产甲烷菌的负面影响[8]。
5 结束语
废水中硫酸盐含量达到一定程度后，对废水的厌氧处理有抑制作用，可通过采取一些有效措施消除影响。但是由于工业废水成分比较复杂，所以想取得理想的处理效果，需在废水处理过程中根据实际情况具体分析实施。
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处理高浓度有机废水的方法范文4
Key words：pharmaceutical wastewater，treatment
1.引言
20世纪以来，医药工业的迅速发展，给人类文明带来了飞跃，与此同时，在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧，给人类健康带来了严重的威胁。据文献[1]报道，医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物质，这些物质中有不少属于难生化降解的物质，可在相当长的时间内存留于环境中。特别是对人类健康危害极大的“三致”（致癌、致畸、致突变）有机污染物，即使在水体中浓度低于10-9级时仍会严重危害的人类健康，采用传统的处理工艺很难达标排放[2].对于这些种类繁多，成分复杂的有机废水的处理，仍然是目前国内外水处理的难点和热点。
为了寻找一种更加实用、有效、成本较低的医药废水处理方法，本文将现有的方法做了一番讨论，并从新思想、新技术这一思路出发，提出医药废水的处理方法的发展方向。目前医药废水的处理方法可大致归纳为以下几类。
2.催化氧化法
在催化剂作用下，废水中的有机物可以被强氧化剂氧化分解，有机物结构中的双键断裂，由大分子氧化成小分子，小分子进一步氧化成二氧化碳和水，使COD大幅度下降，BOD／COD值提高，增加了废水的可生化性，经深度处理后可达标排放。用催化氧化法处理医药工业废水，可以克服传统生化处理医药废水效果不明显的不足，有效地破坏有机物分子的共轭体系，达到去除COD、提高可生化性的目的。催化氧化法中，选择催化剂和氧化剂是关键。选择合适的催化剂和氧化剂，在适宜的工艺条件下处理的废水再经过二次处理后可达标排放。如在活性炭载带过渡金属氧化物催化剂的催化作用下，采用Cl02作氧化剂处理医药废水，不但处理成本低，氧化性远高于次氯酸钠，而且不会生成三卤甲烷等致癌物质[3].
3.内电解法
内电解法的原理是利用铁屑中铁与石墨组分构成微电解的负极和正极，以充入的污水为电解质溶液，在偏酸性介质中，正极产生具有强还原性的新生态氢，能还原重金属离子和有机污染物。负极生成具有还原性的亚铁离子。生成的铁离子、亚铁离子经水解、聚合形成的氢氧化物聚合体以胶体形式存在，它具有沉淀、絮凝吸附作用，能与污染物一起形成絮体、产生沉淀。应用内电解法可去除废水中部分色度、部分有机物，并且提高废水的生化处理性能，增加生物处理对有机物的去除效果。
实验证明，在内电解后，废水的可生化性能明显提高，这主要是由于在内电解的过程中产生的新生态氢和亚铁离子具有较强的还原性，能与废水中的难降解的有机物发生氧化还原反应，破坏其化学结构，从而提高了生物降解性能。此外。在电极氧化和还原的同时，废水中某些有色物质也由于参加氧化还原反应而被降解，从而使废水的色度降低。
4.吸附法
吸附法处理废水是通过活性炭、磺化煤等吸附剂和吸附质（溶质）间的物理吸附、化学吸附以及交换吸附的综合作用来达到除去污染物的目的。其具有以下特点[4]：
（1）活性炭对水中有机物吸附性强；
（2）活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力。对同一种有机污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果；
（3）活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运转管理简单；
（4）活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钻等；
（5）饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染；
（6）可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回收酚钠盐。
大量的研究和实践已经证明活性炭是一种优良的吸附剂，它在工业废水处理中有着特殊的处理效果。但是由于生产原料的限制和价格昂贵，导致它的推广应用受到了限制，而以褐煤、焦渣、炉渣和粉煤灰等为吸附剂处理工业废水的研究变得十分活跃[5]，所以吸附剂再生问题能否解决是该方法能否为厂家所接受的关键所在。
5.混凝沉淀法
混凝是水处理中的一道重要工序，通过混凝沉淀过滤，可大幅度降低水中的浑浊度、色度，去除水中的悬浮物和杂质。混凝过程是一个十分复杂的物理化学过程，它是在一定的pH、温度等条件下，向废水中加入一定量的混凝剂，通过搅拌使其与污水中的悬浮状水不溶物和过饱和物等发生反应沉淀下来，使废水由浑浊变得澄清。
混凝效果的好坏与混凝剂种类、水中杂质、浑浊度、PH值、水温、药剂的投加量和水力条件等因素密切相关，其中，混凝处理的关键是投加混凝药剂。性能优越的混凝剂不仅水处理效果好，成本还低。
6.厌氧生物处理
废水厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提高氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物主要包括大量的沼气和水。这种处理方法对于低浓度有机废水，是一种高效省能的处理工艺；对于高浓度有机废水，不仅是一种省能的治理手段，而且是一种产能方式。厌氧生物处理技术现已广泛应用于世界范围内各种工业废水的处理，它的处理工艺主要有普通厌氧消化，厌氧接触工艺，上流式厌氧污泥床（UASB），厌氧流化床，厌氧生物转盘等。该工艺将环境保护、能源回收和生态良性循环有机结合起来，能明显地降低有机污染物，用厌氧处理高浓度有机废水有较高的处理效果，BOD去除率可达90%以上，COD去除率可达70%—90%，并将大部分有机物转化为甲烷。用该法处理废水成本比好氧处理要低[6]，设备负荷高，占地面积少，产生剩余污泥量较少，可直接处理高浓度有机废水，不需要大量稀释水，并可使在好氧条件下难于降解的有机物进行降解，但它仍有不足之处，其初次启动过程较慢，对有毒物质较为敏感，操作控制因素比较复杂，且出水COD浓度高于好氧处理，仍需要后续处理才能达到较高的排水标准。如孙剑辉[7]等研究的用铁屑作填料的UBF酸化反应器与UASB组成的两相厌氧系统能够稳定、高效地处理Zn 5—ASA废水。实验结果表明：此系统在UBF与UASB的HRT分别控制在5.95h和11.43h时，UBF与UASB的OLR（以COD计）分别高达58.44和17.01kg／（m3.d）。对SCOD和BOD5的总去除率分别达90％和95％左右，具有系统运行稳定、处理效率高等优点，系统中UBF反应器所选用的铁屑填料，通过微电解作用，能够有效提高废水的可生化性，且可省去通常的调碱工序，为难降解有机废水的处理开辟了新途径。
7.结束语
根据上面的叙述，我们可以知道，尽管水处理方法经过一百多年的发展，至今已比较成熟，但是在医药废水处理这一领域上，仍存在很多问题，仅靠单一的处理工艺是很难使出水达标排放的，必须对现有的工艺进行集成，采用多种工艺联合处理的方法，才能达标排放，甚至是变废为宝，实现资源综合利用的目的。如吸附—混凝—高级化学氧化法[8]、内电解混凝沉淀—厌氧—好氧法[9]、UBF——UASB两相厌氧法、水解—接触氧化法[10]、气浮—兼氧—CASS法[11]、OFR—SBR法[12]等，医药废水经过这些工艺的处理后均能达标排放。笔者认为医药废水治理的关键在于准确分析出该废水的实际水质特性（特别是对废水内有机物的辨析），以及其在不同温度、酸碱度、厌氧和好氧等条件下各组分的变化情况，如果掌握了以上信息，在现有科学技术的基础上就能找到一种真正工艺简单、操作简便、处理彻底、节省能源且成本低廉的处理方法。
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处理高浓度有机废水的方法范文5
关键词：维生素C；废水；生物法；废渣
中图分类号：F42文献标识码：A
一、引言
维生素C，又称抗坏血酸，是世界上产销量最大、应用范围最广的维生素产品，是具有中国自主知识产权的产品。由于维生素C生产工艺的固有特点，使其生产过程中产生了大量高浓度废水，是环境的严重污染源之一。维生素C生产中的废水处理方法有厌氧生物法、好氧生物法、光合细菌法、中和废水的循环利用及综合处理法等方法。在废渣处理技术方面，开发了一系列用废渣生产有用产品（如饲料、活性炭等产品），变废为宝的技术方法。本文先分析了维生素C生产废水的主要来源及水质特征，然后介绍了维生素C生产废水处理技术和废渣的综合利用技术。
二、生产废水主要来源及水质
工业生产维生素C一般采用二步发酵法，以玉米为原料，经发酵、提取、转化、精制等工序制得产品。生产1吨维生素C时，各工艺点中所排放废水的水量、COD值、pH值及含有的主要成分情况见表1。（表1）由表1可见，维生素C生产废水中主要为高浓度有机污染物，包括乙醇、乙酸、菌丝体蛋白质、古龙酸、Vc等，还含有铵态氮及各种无机盐等，水质总体偏酸性。
三、维生素C生产废水的处理方法
目前，国内主要以生物法对维生素C工业废水进行处理。另外，还有光合细菌法、中和废水循环利用等方法。
（一）生物法。由于维生素C生产废水属于高浓度有机废水，不含有毒物质，可生化性好，因此国内外常用的处理方法是生物法。根据作用微生物的不同，可分为好氧处理和厌氧处理。
1、厌氧生物法。厌氧生物法是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气、液、固分离，使废水得到净化的一种废水处理方法。
目前，国内的Vc废水处理工程主要采用高效厌氧反应器，主要有UASB、EGSB、Ic等，其主要特点有：有机负荷率高；单位容积反应器的生物量高；污泥与废水混合充分；污泥活性高、沉降性能好、粒径较大、强度较好等。2004年石家庄维生药业采用UASB工艺处理Vc废水时，优化回流量、回流比等技术参数，提高了反应器的水力负荷，减少了因调节进水pH而消耗的碱量，容积负荷提高到5kg COD/（m・d），COD去除率大于85%。
2、好氧生物法。好氧生物处理法可分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地处理法即自然生物处理。氧化塘有好氧塘、兼氧塘、厌氧塘和曝气塘等；土地处理法有灌溉法、渗滤法、浸泡法及毛纫管净化法等。
活性污泥法是利用微生物（细菌、原生动物、后生动物）将废水中一部分有机物降解、分解成CO2和H2O等无害物，一部分有机物作为其自身代谢的营养物质，从而除去有机物。生物接触氧化工艺是好氧活性污泥法的一种，其实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。自1993年起宁波制药厂对于Vc废水的处理采用的即是生物接触氧化工艺，进水COD为1，000～1，500mg/L时，去除率在75%～80%。
（二）光合细菌法。日本自20世纪六十年代起开展利用光合细菌法（缩写为PSB）处理高浓度有机废水的实验研究，先后成功地对食品、淀粉、粪尿、皮革等废水进行处理，并建立了日处理量几十至几千吨废水的大中型实用系统。我国从20世纪五十年代就对PSB进行了基础理论的研究，但应用研究起步较晚。
光合细菌法优点是：处理效果好、无二次污染、工艺流程简单、管理方便、处理成本低、副产品蛋白质含量较高、无毒性、可再利用等。与其他处理方法相比，具有占地少、投资省、工期短等特点。该工艺处理过程中，废水偏碱性，腐蚀较小，设备的使用寿命长。
（三）综合处理法
1、厌氧-好氧生物组合法。由于维生素C工业废水中COD的平均含量在10，000mg/L以上，单独采用厌氧生物法或好氧生物法处理高浓度维生素C废水，往往不能达到国家排放标准，需组合其他处理技术或将两种生物法组合起来对维生素C废水进行处理。先采用UASB技术对COD在5，000～50，000mg/L的高浓度废水进行处理，处理后的废水与低浓度废水混合，再进入生物接触氧化池，最后再由生化处理把关，尽可能降低水中污染物浓度和水的色度，使出水达标排放。利用厌氧-好氧联合工艺处理维生素C废水COD去除率达98.6%，可达到排放标准。江苏一Vc企业于20世纪九十年代对原有废水处理设施进行改造，改造后的组合处理工艺为：过滤中和-UASB-氧化沟工艺，工程运行结果表明，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级标准。
2、厌氧-兼氧-好氧。高浓度废水经集水池，提升到高位配水槽，再由配水槽向管道厌氧消化器配水，进行厌氧消化处理。废水中的有机污染物COD、BOD大部分被除去。厌氧出水经气水分离器后，进入调节池。低浓度废水进入调节池，与厌氧处理出水混合后，提升到兼氧接触曝气池，生物接触氧化池处理，再经二次沉淀池后，出水排入排水总管。二次沉淀池污泥，部分回流到兼氧接触曝气池和厌氧消化池进行分解，剩余污泥经浓缩后，用板框压滤机脱水，干污泥掺入煤中焚烧。管道厌氧消化器处理产生的沼气，经淋洗器、脱硫装置处理后，送入贮气柜，经阻火器供用户使用。
3、循环利用中和废水技术。维生素C生产过程中排放的各股废水中，中和工序产生的废水水量最大，污染严重，应探讨中和废水的回用技术，来保护环境和节约用水。采用“中和-催化氧化-沙滤-吸附”工艺来处理维生素C生产废水，COD可从16，642mg/I降至2，308mg/I，去除率可达86.1%，处理后的废水可以重复灌溉农田，实现了废水的回收利用。
四、结束语
通过分析维生素C生产废水的主要来源及水质特征，可看出维生素C生产中排放出大量高浓度的有机废水及废渣，既严重污染环境，又增加了生产成本，不利于维生素C工业的发展。利用好氧和厌氧生物法、光合细菌法以及综合处理方法来处理生产废水可以达到排放标准；中和废水的循环利用技术可以达到节约用水和保护环境两种目的；利用改进工艺方法可以达到节能效果。另外，解决维生素C生产的污染问题还可以从改进生产工艺，使用清洁生产工艺入手。
（作者单位：华药集团维尔康制药有限公司）
主要参考文献：
[1]李晓娜.维生素C工业废水处理综述 [J].云南环境科学，2006.25（增刊）.
[2]唐受印，戴友芝等.食品工业废水处理[M].北京：化学工业出版社，2001.
[3]张景来等.环境生物技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2002.
[4]申立贤.高浓度有机废水厌氧处理技术[M].北京：中国环境科学出版社，1991.
[5]杨景亮，罗人明.UASB+AF处理Vc废水的研究[J].环境科学，1994.15.6.
处理高浓度有机废水的方法范文6
关键词：光催化 生物法 有机废水
中图分类号：TQ02 文献标识码：A 文章编号：100703973(2010)09－073－02
1、引言
近年来。工业废水，如农药、制药、造纸、印染等废水的直接排放，造成了水体严重的有机污染，严重威胁着人类的健康，已成为一个严峻的环境问题。目前全世界已发现的700多万种有机化合物中，地面水体中检出的有机物达到2221种，其中具有致癌、致畸达数百多种。
目前，虽然物理法、化学法、生物处理及高级氧化技术(Ad－vanced oxidation processes，AOPs)应用于难降解有机工业废水的处理，但仍缺乏经济而有效的实用技术。近年来，一些联合处理技术，如光催化氧化联合生物处理技术，应用于低浓度有机废水的处理显示出其独特的优越性，成为废水治理领域的研究热点，引起越来越多学者的关注和研究。
本文简要概述了水体中低浓度有机废水处理技术现状，综述了光催化氧化联合生物处理技术的研究进展。
2、低浓度有机废水处理技术
一般认为，有机废水浓度在1000mg／L以上的为高浓度有机废水，应首先考虑酚的回收利用：浓度在500mg／L以下的为低浓度有机废水，需净化处理后排放或循环使用。有机废水成分复杂、毒性大、有机物含量高，处理起来有极高的难度。目前，有机废水的处理方法主要有物理法、化学法、生物法及高级氧化技术。与物理法、化学法相比，生物法具有经济、高效、处理量大、无二次污染的特点，是目前低浓度有机废水处理应用最为广泛的技术。
近年来。一些学者利用高级氧化技术，如光催化技术，联合生物法处理低浓度有机废水，通过光催化氧化使得那降解有机化合物矿化，转变为易于生物降解的或毒性较小的有机物，一定程度上加速了生物降解速率，降解更彻底，无二次污染，具有突出的优势和广阔的应用前景。
3、光催化联合生物法处理低浓度有机废水技术
3.1 光催化技术
光催化技术以光敏化半导体为催化剂，在紫外光或日光照射下产生电子一空穴对，催化剂表面羟基或水吸附后，形成氧化能力极强的羟基自由基，通过一系列自由基氧化反应降解有机物。该技术在常温常压下降解有机物，甚至完全矿化，经济，无二次污染。光催化剂TiO2以其价廉、稳定、无毒、无腐蚀性，具有广阔的应用前景。主要缺点是光催化剂不易烧制在载体表面，易在运行过程中脱落流失。
3.2 生物法
生物法主要是利用微生物的新陈代谢作用，吸附、氧化、分解有机废水中的酚类化合物，将其转化为稳定的无害物质，使废水得到净化，是我国低浓度有机废水无害化处理的主要方法。生物法处理所用的微生物主要有真菌、细菌和藻类等・生物处理法多采用好氧处理、厌氧－好氧处理、活性污泥和生物膜法。缺点是对有机浓度较高、毒性较强的废水，由于存在毒性物质对微生物活性的抑制作用，处理效率较低。当废水中当生物法处理的废水中含有难降解的酚类化合物时，一般很难降酚类有机物彻底矿化，未充分降解的残余有机物积累或转化后，水体的危害进一步加剧。
3.3 光催化技术联合生物法
光催化联合生物技术处理低浓度有机废水是近年来污水处理的研究热点之一。通过光催化作用，在有机废水中产生强氧化性的羟基自由基，一方面将大分子酚类化合物转化为易于生物降解的或毒性较小的有机物，另一方面将小分子物质直接氧化降解为CO2和H2O，接近完全矿化。通过发挥光催化技术和生物法两种方法各自的优点，低浓度有机废水的降解更彻底，无二次污染，处理效率更高。
3.4 光催化法联合生物法研究现状与进展
李涛等探讨了“磁性颗粒负载型TiO2”用于光催化氧化－生物工艺，处理有机磷农药废水的可行性。试验结果表明，经80rain光催化氧化处理后，难降解废水在生物段的COD去除率可达到85％以上，但在光催化预处理时间为1h时COD去除率仅仅才35％，光催化预处理阶段初期生成的中间产物也是难生物降解物，只有经充分光催化氧化处理后才能达到好的效果。赵梦月等采用光催化－生化－光催化降解的方法处理有机磷农药废水，当农药废水的进水COD为2000mg／L，有机磷90mg／L时，经光催化1h～2h，后经生物降解16h，最再经光催化处理2h后，出水COD小于180mg／L，有机磷含量小于0.5 mg／L，总体有机磷去除率可达99％以上。
Hess等采用光催化，生化联合法处理TNT炸药废水得出结论，当只用生化法处理100 mg／LTNT废水时。其矿化率为14％，如果用光催化法先预处理2h，其矿化率则为23％，若预处理6h，则TNT矿化率为32％。Parra等用光催化－生化联合法处理异丙隆废水。对于经光催化预处理1h后的异丙隆废水(0.2mM)，BOD5／COD比值由O增至0.65，增加了可生化性。王怡中等采用光催化－生物法联合法处理100ppm的甲基橙废水，实验结果表明先生物法、后光催化氧化是一种比较好的组合方法，光催化氧化和生物氧化对甲基橙都有去除作用，24h生物氧化，溶液COD去除达69.68％，色度去除达22.39％，随后光催化氧化1h，COD去除达84.65％，色度去除达到91.31％。 Gomez等采用光催化，生物复合反应器降解Z,－－胺四乙酸铁氨(EDTA－Fe)溶液(2.5mM)，结果表明，2.5h光催化氧化后，50％的EDTA－Fe溶液被降解，与此同时，BOD5／COD的比例增加了4倍，明显增加了对EDTA－Fe溶液的可生化性。Mohanty等研究了H酸的光催化－生化降解过程。对于1000mg／LH酸溶液，经生化降解后，COD仅脱除了3.5％；经光催化预处理30 min后(此过程COD脱除了13.7％)，再经生化处理，COD总脱除率为46％；经光催化预处理1h后(此过程COD脱除了27.5％)，再经生化处理，COD总脱除率为61.3％。
邢核等将多相光催化氧化法与生物氧化法组合，探讨了在太阳光条件下负载型催化剂降解染料化合物(50ppm的活性艳红K－2G溶液)的可行性，实验表明，光催化法对色度的去除作用明显，生物氧化法对溶液COD的去除作用明显。经24h生物氧化后，溶液的COD去除最高可达82.92％，经5h光催化氧化，色度的去除保持在20％－30％之间。谢翼飞等采用光催化与生化组合工艺处理印染模拟废水(活性艳红X－3B和阳离子艳红5GN)，脱色率达到94％，COD去除率为94％，远比单独用光催化或生化处
理优越。Balcioglu等采用光催化，生化联合法处理制浆漂白废水，该废水经光催化预处理后，其生物降解性能大大提高。
李川等采用三相内循环式流化床光反应器和固定床生物反应器联合处理难生物降解的对氯酚废水。固定床生物反应器处理效果及废水的COD／BOD5证实，光催化预处理能明显的增强对氯酚的可生化性，使之更易彻底矿化。刘虹通过将光催化与生物膜组合成一体处理苯酚废水，苯酚被光催化降解后立即被生物降解，在反应器中重复循环被降解的效果，难降解与可降解有机物同时得到转化与降解，大大提高了含苯酚废水的处理效率。研究表明，单独生物降解苯酚比单独紫外光辐射降解苯酚时速率较快：苯酚在紫外光与生物膜协同作用下，其去除负荷相比单独紫外辐射和生物膜降解要高；通过生物膜和紫外辐射共同作用，虽然苯酚的降解速率与单独采用生物膜降解时一样，但苯酚的矿化程度要比单独生物降解高。Zhang Y等采用光催化－生物复合反应器对苯酚的降解情况，单独经10h光催化仅能降解部分苯酚，矿化率也不是很高：单独生物降解虽然能几乎完全去除苯酚，但苯酚的矿化率不超过74％，光催化与生物氧化同时进行，能更迅速的去除苯酚，苯酚的矿化率接近92％。
Marsolek MD等人研究了一种新型光催化复合生物膜的循环床(PCBBR)，利用醋酸纤维做光催化剂和微生物的共同载体，载体表层负载浆液形式的Degussa P25 TiO2，微生物负载在载体内部大孔道中，避免了紫外光辐射及羟基自由基等有毒害物质杀死微生物，使光催化和生物法密切联系。实验结果表明，单独光催化作用下，TCP和COD去除率分别为32％和26％，载体负载微生物后，TCP和COD去除率分别提高到98％和96％，而单独生物降解不能去除TCP。
4、前景展望
光催化氧化联合生物法处理难降解有机废水作为一种新型的处理方法，通过光催化氧化处理和生物降解处理之间协同耦合作用，使难降解有机物，经过光催化氧化后转变为易于被微生物所利用或分解的中间产物，使难降解有机废水矿化程度进一步提高，两级联合处理废水后效率大幅度提高。与传统有机废水处理方法相比，光催化联合生物法，弥补了二者的缺点，在未来低浓度有机废水处理中，具有更广阔的发展和应用推广潜力。
5、结语
光催化氧化联合生物法处理有机废水，目前仍存在许多问题。需进一步深入研究。第一，光催化氧化协同生物降解的作用机理尚未完善，如反应器的组合式、分体式、组合的先后顺序等对处理效果的影响，及光催化氧化阶段对微生物生长及分布规律的影响等，都需做大量研究工作；第二，目前，光催化剂的负载、成型方式仍不太理想，有待提高，在实际应用中必须考虑，使得光催化剂具有良好的催化特性、经济型及耐用性。
参考文献：
