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关于高级氧化后废水的可生化性问题

2021-06-21 12:09:26

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 这是一个复杂的理论与实践问题,但在实际处理工程中又不可回避。曾有一家国际***水务企业科研机构,通过对各种工业废水的预氧化处理试验发现:有近一半种类的废水可生化性降低了;另一半种类的废水可生化性提高。将该问题减化:有机物经氧化后的中间产物,是更容易降解、毒性更小了,还是反之。当然,这与何种有机物、使用何种氧化剂、氧化环境强弱都有关系。
        在给水中,经常采用臭氧预氧化改善有机物的去除效果,形成臭氧-生物活性炭工艺,经臭氧氧化后有机物可生化性是提高的。因为水源水中有机物主要是腐殖酸,其特点为分子量特别大,结构复杂,但没有一个特征官能团决定有机物的主要化学性质(例如硝基苯,硝基决定其化学和生化性质)。这种情况下,氧化就象一把刀,将有机物切切小,有利于生物降解。类似的,在废水处理中我们发现:印染废水中PVA(分子式(C2H4O)n),经水解酸化处理后可生化性提高,且分子量越小,后续好氧处理可生化性越好。尽管如此,流行在学生中一句人云亦云的话没有太大意义:“大分子有机物转化为小分子有机物,可生化性提高”。因为一般情况下,只有同类有机物,分子量越小,可生化性越好;而不同类的有机物,并不存在明显的关系。譬如:可溶性淀粉,分子量不小;硝基苯,分子量不大。前者易于生物降解,而后者生物难降解,毒性很大。
        有机物经氧化、而非彻底氧化后,往往有机分子中O元素比例增加,若是生成醇和有机酸,自然可生化性改善;但对于一些难降解废水,有机污染物分子多含有芳香环和杂环,当废水的氧化环境不强,往往分子结构中的支链被氧化,若胺基(-NH2)被氧化成硝基(-NO2)、氢(-H)和烷基(-CH2-)被氧化成醚基(=O),可生化性大大降低、生物毒性增加。所以一般情况下,化学制药废水、染料化工废水不宜采用氧化法作为预处理。
目前,在工业废水处理工程实践中,***严重的问题是处理单元乱排。我曾看到很多化工园区废水处理厂,将不完全芬顿法(H2O2投加量低、pH高)作为预处理,这将导致废水的毒性更大。类似的错误还有:将铁碳法、水解酸化法,放在好氧生物处理单元的后面;废水没有除磷问题,仍然采用A2/O工艺。气得我真想问:处理单元是糖葫芦?都一样吃!
        现在回到核心问题:经催化臭氧氧化,深度处理工业废水后,可生化性是否提高?
        答案是肯定的,且效果较为显著。理论上尝试解释:从有机物分子结构上:生化出水中残余的有机物,反应较为惰性,很少存在着易于氧化的官能团,若残余有机物被氧化,可以把惰性有机物分子结构改变。从高级氧化与生物氧化规律差异方面:高级氧化,相对而言对小分子的醛、有机酸较难氧化;而生物处理,小分子的有机酸、醇则是微生物***的有机基质。
        我们曾经做过某工业园区废水经高级氧化深度处理后,再次生物反硝化,因为深度处理后废水中总氮很高,且主要由硝态氮组成。由于碳源不足,总氮去除率很低;但却发现:废水COD去除显著(见下图)。由此我们提出概念:生化出水经高级氧化深度处理后,可再次进行生化,以进一步提高有机物去除率,送它名称——“二次生化”。
        芬顿法处理后,残余有机物的可生化性同样改善,但废水中增加了约500ppm在硫酸盐,不利于“二次生化”。


关于高级氧化后废水的可生化性问题

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 这是一个复杂的理论与实践问题,但在实际处理工程中又不可回避。曾有一家国际***水务企业科研机构,通过对各种工业废水的预氧化处理试验发现:有近一半种类的废水可生化性降低了;另一半种类的废水可生化性提高。将该问题减化:有机物经氧化后的中间产物,是更容易降解、毒性更小了,还是反之。当然,这与何种有机物、使用何种氧化剂、氧化环境强弱都有关系。
        在给水中,经常采用臭氧预氧化改善有机物的去除效果,形成臭氧-生物活性炭工艺,经臭氧氧化后有机物可生化性是提高的。因为水源水中有机物主要是腐殖酸,其特点为分子量特别大,结构复杂,但没有一个特征官能团决定有机物的主要化学性质(例如硝基苯,硝基决定其化学和生化性质)。这种情况下,氧化就象一把刀,将有机物切切小,有利于生物降解。类似的,在废水处理中我们发现:印染废水中PVA(分子式(C2H4O)n),经水解酸化处理后可生化性提高,且分子量越小,后续好氧处理可生化性越好。尽管如此,流行在学生中一句人云亦云的话没有太大意义:“大分子有机物转化为小分子有机物,可生化性提高”。因为一般情况下,只有同类有机物,分子量越小,可生化性越好;而不同类的有机物,并不存在明显的关系。譬如:可溶性淀粉,分子量不小;硝基苯,分子量不大。前者易于生物降解,而后者生物难降解,毒性很大。
        有机物经氧化、而非彻底氧化后,往往有机分子中O元素比例增加,若是生成醇和有机酸,自然可生化性改善;但对于一些难降解废水,有机污染物分子多含有芳香环和杂环,当废水的氧化环境不强,往往分子结构中的支链被氧化,若胺基(-NH2)被氧化成硝基(-NO2)、氢(-H)和烷基(-CH2-)被氧化成醚基(=O),可生化性大大降低、生物毒性增加。所以一般情况下,化学制药废水、染料化工废水不宜采用氧化法作为预处理。
目前,在工业废水处理工程实践中,***严重的问题是处理单元乱排。我曾看到很多化工园区废水处理厂,将不完全芬顿法(H2O2投加量低、pH高)作为预处理,这将导致废水的毒性更大。类似的错误还有:将铁碳法、水解酸化法,放在好氧生物处理单元的后面;废水没有除磷问题,仍然采用A2/O工艺。气得我真想问:处理单元是糖葫芦?都一样吃!
        现在回到核心问题:经催化臭氧氧化,深度处理工业废水后,可生化性是否提高?
        答案是肯定的,且效果较为显著。理论上尝试解释:从有机物分子结构上:生化出水中残余的有机物,反应较为惰性,很少存在着易于氧化的官能团,若残余有机物被氧化,可以把惰性有机物分子结构改变。从高级氧化与生物氧化规律差异方面:高级氧化,相对而言对小分子的醛、有机酸较难氧化;而生物处理,小分子的有机酸、醇则是微生物***的有机基质。
        我们曾经做过某工业园区废水经高级氧化深度处理后,再次生物反硝化,因为深度处理后废水中总氮很高,且主要由硝态氮组成。由于碳源不足,总氮去除率很低;但却发现:废水COD去除显著(见下图)。由此我们提出概念:生化出水经高级氧化深度处理后,可再次进行生化,以进一步提高有机物去除率,送它名称——“二次生化”。
        芬顿法处理后,残余有机物的可生化性同样改善,但废水中增加了约500ppm在硫酸盐,不利于“二次生化”。


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