沼液MBR 废水二级催化氧化处理方法的研究和实践

何 月，闵小熊

（深圳市下坪环境园，广东 深圳 518112）

引言

随着城镇化的发展，每天产生大量的餐厨垃圾，餐厨垃圾在处理过程中又产生大量的高浓度有机废水，餐厨有机废水成分复杂，处理难度大，已成为污水处理行业的一个难题。

目前，传统的有机废水处理方法有吸附法、萃取法、浓缩法、焚烧法、Fenton 氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法和好氧生物膜法。吸附法一般采用活性炭或大孔树脂吸附污水中的污染物，虽然处理效果较好，但由于吸附材料再生困难，价格昂贵，所以不适合大规模运用；萃取法是选用难溶或不溶于水的有机溶剂，将废水中的污染物萃取出来，再对萃取剂进行处理，虽然操作简单、处理效率较高，但可能会产生二次污染；浓缩法是根据污染物浓度小的特点，将水蒸发，使污染物浓缩后分离出去，浓缩法工艺成熟、操作容易，并能实现污染物的资源化利用，但能耗太高，处理成本太高，限制了其在污水处理中的进一步推广应用；焚烧法是一种快速便捷的处理方法，处理效率较高，又能使污染物最大限度地减量化，但焚烧设备投资大、能耗高，焚烧过程会产生大气污染，因此，不能广泛使用；Fenton 氧化法是利用Fenton 试剂与污水中的有机污染物发生反应，达到降解污染物的目的，但存在的缺点是降解不完全；电化学法是指在电极和电场的作用下，产生了自由基，使有机污染物氧化，此法对五氯化酚的降解效率非常高，但餐厨垃圾废水有机污染物成分复杂，电化学法并不能达到很好的污水处理效果；臭氧氧化法是指使用臭氧将污水中的有机污染物从大分子物质变成小分子物质，这些小分子物质容易生化降解，为污水后续的生化处理带来帮助，所以，臭氧氧化只能是某个污水处理工艺中的一段工艺，譬如前处理工艺，并不能整个工艺仅采用臭氧氧化工艺；好氧生物膜法，是目前运用比较广泛的污水处理方法，经生物膜处理后的废水，处理效果好，且处理成本低、占地少，优点显著[1-2]。

综上所述，采用的传统的有机废水处理工艺，问题比较多，有些工艺又有产生浓缩液的问题，浓缩液处理成本高，造成高浓度有机废水处理的运行企业处于难以为继的状态，影响高浓度有机废水处理稳定性和长效性。本文采用模块化有机废水二级催化氧化替代膜处理工艺，处理方便简单，不产生浓缩液，解决了行业的痛点，是有机废水处理值得大力推广的一种工艺技术。

1 沼液MBR 废水二级催化氧化处理技术原理和工艺

餐厨垃圾沼液MBR 出水，COD 为600 mg/L，先进入一级催化氧化塔，在催化氧化塔中加入硫酸水质改性剂调节pH 值至2～3，加入活性炭搅拌，同时加入双氧水和硫酸亚铁，搅拌反应15 min，废水中的有机物被吸附在活性炭中，同时双氧水和硫酸亚铁芬顿链式反应产生的羟基自由基（·OH，氧化电位2.8 V）也被吸附在活性炭中，二者耦合，羟基自由基快速将有机物逐步氧化分解为H2O 和CO2，上述过程再重复2 次，整个过程历时3 h，处理后的废水加碱调节pH值，加PAM，过滤，出水COD 为150 mg/L。

经过一级催化氧化处理的废水，COD 为150 mg/L，再进入二级催化氧化塔，在二级催化氧化塔中加入硫酸水质改性剂调节pH 值至2～3，加入活性炭搅拌，同时加入双氧水和硫酸亚铁，搅拌反应15 min，废水中的有机物被吸附在活性炭中，同时双氧水和硫酸亚铁芬顿链式反应产生的羟基自由基（·OH，氧化电位2.8 V）也被吸附在活性炭中，二者耦合，羟基自由基快速将有机物逐步氧化分解为H2O 和CO2，上述过程再重复2 次，整个过程历时3 h，处理后的废水加碱调pH 值，加PAM，过滤，出水COD 为40 mg/L。

为了防止催化剂堵塞、结垢，需对催化氧化塔进行定期反洗、酸洗，以保证催化剂效果。

混凝沉淀池、催化氧化塔底泥定期排出，进入到污泥系统。

工艺流程见图1[3-5]。

图1 工艺流程

2 沼液MBR 废水二级催化氧化处理的应用

催化高级氧化技术是利用双氧水与硫酸亚铁发生的链式反应，产生的羟基自由基（·OH，氧化电位2.8 V）吸附在活性炭中，和同时被吸附在活性炭中废水中的有机物二者耦合，羟基自由基快速将有机物逐步氧化分解为H2O 和CO2，芬顿反应机理如式（1）、式（2）：

在沼液MBR 有机废水治理中，芬顿产生的羟基自由基·OH 氧化有机污染物，最终氧化产物为CO2和H2O。

有机物的去除率的高低与药剂投料量、COD 浓度、pH 环境有关，沼液MBR 有机废水催化氧化处理设计成二段处理，一级催化氧化通过加重投药量，去除大部分有机物，二级催化氧化保证出水的稳定性，同时单一设备的好处是避免大型化带来的工程化难题。

3 沼液MBR 废水二级催化氧化处理的方法

3.1 一级催化高级氧化

MBR 后水量：1 L，COD 值为500 mg/L。

调pH 值：加4 滴H2SO4，pH=2～3。

磁力搅拌机上搅拌，加入0.7 g 活性炭粉，加0.9 mL双氧水，加入0.5 g FeSO4.7H2O。

15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.7 g 活性炭粉，加0.9 mL 双氧水，加入0.5 g FeSO·47H2O。

再过15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.6 g 活性炭粉，加0.9 mL 双氧水，加入0.5 g FeSO·47H2O。

整个过程3 h。

加碱调pH 值，加PAM，过滤，出水COD值为150 mg/L。

3.2 二级催化高级氧化

一级催化氧化后水量：1 L，COD=110 mg/L。

调pH 值：加4 滴H2SO4，pH=2～3。

磁力搅拌机上搅拌，加入0.3 g 活性炭粉，加0.3 mL双氧水，加入0.15 g FeSO·47H2O。

15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.3 g 活性炭粉，加0.3 mL 双氧水，加入0.15 g FeSO·47H2O。

再过15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.3 g 活性炭粉，加0.3 mL 双氧水，加入0.15 g FeSO·47H2O。

整个过程3 h。

加碱调pH 值，加PAM，过滤，出水COD值为30 mg/L。

4 沼液MBR 废水二级催化氧化处理工程案例

以深圳市某餐厨沼液废水处理项目为例。

污水介质：餐厨沼液MBR 出水。

原水水质见表1，处理后的水质见表2。对比表1和表2 可知，处理后的出水水质，COD 的降解率达到了90%以上，污水处理效果良好。另外，出水无明显臭味、颜色也正常。这说明，出水已经达到排放的标准。

表1 原水水质

表2 出水指标

5 结语

采用餐厨沼液MBR 废水二级催化氧化处理，操作简单方便，不产生浓液，污水处理效果好，处理过程稳定可靠，在国内属于首创技术，为我国在餐厨沼液处理探索出了一条新路，本处理技术具有广泛的应用领域，也可以应用在垃圾渗滤液处理行业。