工业有机废水深度处理系统技术研究

文_周舜 陆宜杰 胡曼曼

1 淮北市环境监察支队 2 安徽瑞赛生化科技有限公司

在生化医农药等生产中，工业有机废水浓度高、成分复杂，其处理一直是行业的技术难题，不仅给环境带来严重污染，也构成相关行业发展的瓶颈。目前，工业有机废水的处理方法主要有物化处理法和生物处理法。物化处理法主要有光化学絮凝法、氧化-吸附法、焚烧法、萃取法、湿式催化氧化法、电化学法和膜外分离法等。生物处理法是利用微生物的代谢作用来分解、转化水中的有毒有害化学物质和其他各种超标组分的生物技术。

另外，采用组合为主的工艺技术在工业有机废水处理方面取得了良好的成果。金虎等研究了摇动床生物膜反应器和活性污泥法组合处理高浓度有机废水，出水COD平均去除率基本保持在95%以上。张晓娟等采用酯化反应-共沸精馏组合法处理环己醇、环己酮生产装置产生的甲酸废水中的COD，并从中回收甲酸正丁酯或甲酸异戊酯，回收纯度分别为95%和96%，COD去除率达到96%以上。王理想等所研制的共沸-水蒸汽蒸馏处理有机废水的方法，通过加入助沸剂和水蒸汽直接加热，使废水中的有机物与水形成气体共沸物，再经冷凝使有机物与水分离，达到废水处理的目的。马明超等研究复杂超高浓度有机废水处理方法，可以处理成分复杂的超高浓度有机废水，并在工业产品生产中得到了应用。本文采用“萃取+共沸-水蒸汽精馏+改性活性污泥法+芬顿氧化”的系统技术深度处理工业有机废水，将有机污染物取出再利用，实现有机废水经深度处理再利用。

1 实验部分

1.1 废水的水质

试验中使用实际工业产品2-（4-溴甲基苯基）丙溴、5-羟甲基糠醛、1,3-二羟基丙酮、拟除虫菊酯、2-氨基-2-苯基丁酸和阿米酸等几十种工业有机废水作为处理对象，经系统深度处理，部分工业有机废水处理前后的水质情况如表1所示。

表1 工业有机废水处理前后的水质情况

1.2 工业有机废水的深度处理过程

“萃取+共沸-水蒸汽精馏+改性活性污泥法+芬顿氧化”系统新技术处理工业有机废水是采用甲苯、二甲苯和二氯乙烷等有机萃取剂，通过萃取，将有机废水中不能形成共沸的有机物萃取出来；向有机废水或经过萃取后的废水，加入共沸剂，通入直接饱和水蒸汽，使沸水中的有机物和水形成共沸气体而逸出，再经冷凝得到液体，分离和采出有机物再利用；通过臭氧氧化、高温和酸性等化学改性，添加活性炭、磁粉和静电处理等物理改性，添加特异性菌种和改变营养条件等生物改性，使活性污泥细菌种群中的目标菌改变成为优势菌，从而实现去除目的污染物的预期；在上述处理后的有机废水中，加入亚铁离子或高氯酸等催化剂，同时加入双氧水氧化菌类等剩余物，实现废水深度处理的目的。工业有机废水深度系统技术处理过程原理逻辑图见图1。

图1 工业有机废水深度处理技术原理理逻辑图

实验中，按照上述技术原理搭建了水处理装置，取实际工业有机废水投入装置进行处理试验，部分废水的处理后水质列入表1中。因此，“萃取+共沸-水蒸汽精馏+改性活性污泥法+芬顿氧化”系统新技术是对传统污水处理技术的颠覆，具有投资少、易操作、效果稳定和可推广等特性，解决了一直困扰相关行业废水处理的技术难题，可带来广泛的经济、环境和社会效益。

2 结果与讨论

2.1 技术方案的研究

采用“萃取+共沸-水蒸汽精馏+改性活性污泥法+芬顿氧化”构成工业有机废水深度处理系统技术。用于化工产品生产、医药和农药合成、生物产品制备、材料合成、制胶、制革、塑料合成和其它相关产业有机废水的深度处理。经深度处理后的废水，可以作为生产工艺中的一般水使用，实现工业生产废水的零排放目标。

2.1.1 萃取技术

采用甲苯、二甲苯、二氯乙烷、氯苯、乙酸丁酯、己烷和石油醚等有机萃取剂。通过萃取，将有机废水中不能形成共沸的有机污染物萃取出来。根据有机废水中所含污染物的成分，选取适应的萃取剂，通过萃取操作，将所含有机物萃取到萃取剂中，形成萃取混合物。再经精馏萃取混合物回收萃取剂重复利用，并获得被萃取的物质，可作为有机原料再利用。

2.1.2 共沸-水蒸汽精馏技术

将工业有机废水或经过萃取后的废水，泵入共沸釜中，加入硫酸、纯碱或烧碱等共沸剂，通入直接饱和水蒸汽，使沸水中的有机物和水形成共沸气体而逸出。在热交换器中，经冷凝成为液体并分层，分离和采出有机物重复利用，实现从废水中去除有机物的目的。

2.1.3 改性活性污泥处理技术

通过臭氧氧化、高温和酸性等化学改性；添加活性炭、磁粉和静电处理等物理改性；添加特异性菌种和改变营养条件等生物改性，使活性污泥细菌种群中目标菌成为优势菌，从而实现去除目的污染物的预期。

2.1.4 芬顿氧化技术

在有机废水中，加入亚铁离子或高氯酸等催化剂，同时加入双氧水氧化硝基苯、萘类等惰性有机物及去除剩余微生物等，实现废水深度处理的目的。

2.2 实施效果与技术推广

该工业有机废水深度处理系统新技术“萃取+共沸-水蒸汽精馏+改性活性污泥法+芬顿氧化”，解决了一直困扰生物制药、精细化工和材料等行业的工业有机废水处理技术难题。经小试、中试和工业化等系列研究，获得了成熟的工艺路线、设备装置体系和系列技术参数。研究成果已申请中国发明专利6件，其中已授权5件，待授权1件，发表学术论文3篇。研究的关键技术在数十家企业推广应用，都达到了工业有机废水深度处理的预期，带来了很好的经济、环境和社会效益。

3 结语

通过系统研究与技术攻关，形成了“萃取+共沸-水蒸汽精馏+改性活性污泥法+芬顿氧化”的系统新技术，解决了工业有机废水深度处理的技术难题。该系统新技术已推广应用数十家生产企业，使用这些企业的工业有机废水得到深度处理而回用，实现预期的处理效果和很好的经济效益，解决了企业发展的瓶颈问题。该方法具有处理效果好、易操作、经济实用和可推广等特点。