A. 什么工艺能够去除废水总氮
总氮去除工复艺方法有很制多,要达到好的脱氮效果,首先对自己的总氮水质情况及脱氮要求有明确的目标,再去选择合适的工艺,如IDN-BMP总氮处理集成装备,核心技术为蒙特利复合杆菌+CFD 仿真模拟+专利脱气装置+超细纤维丝生物巢,脱氮效率高,轻松达到脱氮要求,详情请咨询苏州湛清环保科技有限公司。
B. 垃圾渗滤液处理工艺的工艺现状
垃圾渗滤液处理工艺:生物处理+深度处理+后处理
预处理包括生物法、物理法、化学法等,处理目的主要是去除氨氮和无机杂质,或改善渗沥液的可生化性。
生物处理包括厌氧法、好氧法等,处理对象主要是渗沥液中的有机污染物和氨氮等。
深度处理包括纳滤、反渗透、吸附过滤、高级化学氧化等,处理对象主要是渗沥液中的悬浮物、溶解物和胶体等。深度处理应以膜处理工艺为主,具体工艺应根据处理要求选择。
后处理包括污泥的浓缩、脱水、干燥、焚烧以及浓缩液蒸发、焚烧等,处理对象是渗沥液处理过程产生的剩余污泥以及纳滤和反渗透产生的浓缩液。
C. 工业废水如何有效去除氨氮超标
1 高浓度氨氮废水处理技术
高浓度氨氮废水是指氨氮质量浓度大于500mg/L
的废水。伴随石油、化工、冶金、食品和制药等工业的发展,以及人民生活水平的不断提高,工业废水和城市生活污水中氨氮的含量急剧上升,呈现氨氮污染源多、排放量大,并且排放的浓度增大的特点〔2〕。目前针对高氨氮废水的处理技术主要使用吹脱法、化学沉淀法等。
1.1 吹脱法
将空气通入废水中,使废水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相,使废水得到处理的过程称为吹脱,常见的工艺流程见图 1。
图 2 生物脱氮的途径
用生物法处理含氨氮废水时,有机碳的相对浓度是考虑的主要因素,维持最佳碳氮比也是生物法成功的关键之一。
生物法具有操作简单、效果稳定、不产生二次污染且经济的优点,其缺点为占地面积大,处理效率易受温度和有毒物质等的影响且对运行管理要求较高。同时,在工业运用中应考虑某些物质对微生物活动和繁殖的抑制作用。此外,高浓度的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用,因此当处理氨氮废水的初始质量浓度<300
mg/L 时,采用生物法效果较好。
J. Kim 等〔24〕采用小球藻处理美国俄亥俄州辛辛那提磨溪污水处理厂废水中的氨氮,实验结果表明,小球藻在经历24 h 的迟缓期后,在48 h 内氨氮去除率可达50%。
2.3.1 传统生物硝化反硝化技术
传统生物硝化反硝化脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。硝化过程是指在好氧条件下,在硝酸盐和亚硝酸盐菌的作用下,氨氮可被氧化成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮;再通过缺氧条件,反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原成氮气,从而达到脱氮的目的。
传统生物硝化反硝化法中,较成熟的方法有A/O 法、A2/O 法、SBR
序批式处理法、接触氧化法等。它们具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。但该法也存在一些弊端,如必须补充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除,使运行费用增加;碳氮比较小时,需要进行消化液回流,增加了反应池容积和动力消耗;硝化细菌浓度低,系统投碱量大等。
杨小俊等〔25〕通过A/O 膜生物反应器处理某炼油厂气浮池出水中的氨氮,实验结果表明,当氨氮和COD 容积负荷分别在0.04~0.08、0.30~0.84 kg/(m3·d)时,处理后水中氨氮质量浓度小于5 mg/L。
2.3.2 新型生物脱氮技术
(1)短程硝化反硝化技术。短程硝化反硝化是在同一个反应器中,先在有氧的条件下,利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐,阻止亚硝酸盐进一步氧化,然后直接在缺氧的条件下,以有机物或外加碳源作为电子供体,将亚硝酸盐进行反硝化生成氮气。
短程硝化反硝化与传统生物脱氮相比具有以下优点:对于活性污泥法,可节省25%的供氧量,降低能耗;节省碳源,一定情况下可提高总氮的去除率;提高了反应速率,缩短了反应时间,减少反应器容积。但由于亚硝化细菌和硝化细菌之间关系紧密,每个影响因素的变化都同时影响到两类细菌,而且各个因素之间也存在着相互影响的关系,这使得短程硝化反硝化的条件难以控制。目前短程硝化反硝化技术仍处在人工配水实验阶段,对此现象的理论解释还不充分。
(2)同时硝化反硝化技术。当硝化与反硝化在同一个反应器中同时进行时,即为同时硝化反硝化(SND)。废水中溶解氧受扩散速度限制,在微生物絮体或者生物膜的表面,溶解氧浓度较高,利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖,越深入絮体或膜内部,溶解氧浓度越低,形成缺氧区,反硝化细菌占优势,从而形成同时硝化反硝化过程。
邹联沛等〔26〕对膜生物反应器系统中的同时硝化反硝化现象进行了研究,实验结果表明,当DO 为1mg/L,C/N=30,pH=7.2
时,COD、NH4+-N、TN 去除率分别为96%、95%、92%,并发现在一定的范围内,升高或降低反应器内DO 浓度后,TN 去除率都会下降。
同时硝化反硝化法节省反应器,缩短了反应时间,且能耗低、投资省。但目前对于同步硝化反硝化的研究尚处于实验室阶段,其作用机理及动力学模型需做进一步的研究,其工业化运用尚难实现。
(3)厌氧氨氧化技术。厌氧氨氧化是指在缺氧或厌氧条件下,微生物以NH4+ 为电子受体,以NO2- 或NO3- 为电子供体进行的NH4+、NO2- 或NO3- 转化成N2的过程〔27〕。
何岩等〔28〕研究了SHARON
工艺与厌氧氨氧化工艺联用技术处理“中老龄”垃圾渗滤液的效果,实验结果表明,厌氧氨氧化反应器可在具有硝化活性的污泥中实现启动;
在进水氨氮和亚硝酸氮质量浓度不超过250 mg/L 的条件下,氨氮和亚硝酸氮的去除率分别可达到80%和90%。目前,SHARON
与厌氧氨氧化联合工艺的研究仍处于实验室阶段,还需要进一步调整和优化工艺条件,以提高联合工艺去除实际高氨氮废水中的总氮的效能。
厌氧氨氧化技术可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗,免去反硝化反应的外源电子供体,可节省传统硝化反硝化过程中所需的中和试剂,产生的污泥量少。但目前为止,其反应机理、参与菌种和各项操作参数均不明确。
2.4 膜技术
2.4.1 反渗透技术
反渗透技术是在高于溶液渗透压的压力作用下,借助于半透膜对溶质的选择截留作用,将溶质与溶剂分离的技术,具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。
利用反渗透技术处理氨氮废水的过程中,设备给予足够的压力,水通过选择性膜析出,可用作工业纯水,而膜另一侧氨氮溶液的浓度则相应增高,成为可以被再次处理和利用的浓缩液。在实际操作中,施加的反渗透压力与溶液的浓度成正比,随着氨氮浓度的升高,反渗透装置所需的能耗就越高,而效率却是在下降〔29〕。
徐永平等〔30〕以兖矿鲁南化肥厂碳酸钾生产车间含NH4Cl 的废水为研究对象,利用反渗透法对NH4Cl
废水的处理过程进行了研究,实验装置采用反渗透膜(NTR-70SWCS4)过滤机。结果表明,在用反渗透膜技术处理氨氮废水的过程中,氯化铵质量浓度适宜在60
g/L 以下,在该浓度条件下,设备脱氨氮效率较高,一般大于97%,各项技术指标合格,可以用于实际生产操作。
2.4.2 电渗析法
电渗析是在外加直流电场的作用下,利用离子交换膜的选择透过性,使离子从电解质溶液中分离出来的过程。电渗析法可高效地分离废水中的氨氮,并且该方法前期投入小,能量和药剂消耗低,操作简单,水的利用率高,无二次污染副产物。
唐艳等〔31〕采用自制电渗析设备对进水电导率为2 920 μS/cm,氨氮质量浓度为534.59 mg/L
的氨氮废水进行处理,通过实验得到在电渗析电压为55 V,进水流量为24 L/h
这一最佳工艺参数条件下,可对实验用水有效脱氮的结论,出水氨氮质量浓度为13 mg/L。
3 不同浓度工业含氨氮废水的处理方法比较
不同氨氮废水处理方法优缺点比较见表 4。
通过对以上几种不同方法的论述,可以看出目前针对工业废水中高浓度氨氮的处理方法主要使用物理化学方法做预处理,再选择其他方法进行后续处理,虽能取得较好的处理效果,但仍存在结垢、二次污染的问题。对低浓度的氨氮废水较常用的方法为化学法和传统生物法,其中化学法的一些处理技术还不成熟,未在实际生产中应用,因此还无法满足工业对低浓度氨氮废水深度处理的要求;
生物法能较好地解决二次污染问题,且能达到工业对低浓度氨氮废水深度处理的要求,但目前对微生物的选种和驯化还不完全成熟。
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E. 污水处理都有哪些有效的方法
处理污水,首先要了解清楚污水的类型,污水的水质情况,以及污水的水量及处理要求。
针对于现阶段的污水处理,总结出以下几点方法。
1、物理法
物理法污水处理就是利用物理作用,分离污水中主要呈悬浮状态的污染物,在处理过程中不改变水的化学性质。
⑴沉淀(重力分离)
污水流入池内由于流速降低,污水中的固体物质在中立的作用下进行沉淀,而使固体物质与水分离。
这种工艺分离效果好,简单易行,应用广泛,如污水处理厂的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度较大的固体颗粒物,沉淀池则主要用于去除污水中大量的呈颗粒状的悬浮固体。
⑵筛选(截流)
利用筛滤介质截流污水中的悬浮物。属于砂滤处理的设备有格栅、微滤机、砂滤池、真空滤机、压滤机(后两种主要用于污泥脱水)等。
⑶气浮(上浮)
对一些相对密度接近于水的细微颗粒,因其自重难于在水中下沉或上浮,可采用气浮装置。此法将空气打入污水中,并使其以微小气泡的形势由水中析出,污水中密度
近于水的微小颗粒状污染杂质(如乳化油)黏附到气泡上,并随气泡升至水面,形成泡沫浮渣而去除。根据空气打入方式的不同,气浮设备有加压溶汽气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为提高气浮效果,有时需要向污水中投加混凝剂。
⑷离心与旋流分离
使含有悬浮固体或乳化油的污水,由于悬浮固体和废水的质量不同,受到的离心力也不同,质量大的悬浮固体被抛甩到污水外侧,这样就可使悬浮固体和污水分别通过各自的排出口排出设备之外,从而使污水得以净化。
2.化学法
污水的化学处理方法就是向污水投加化学物质,利用化学反应来分离回收污水中的污染物,或是其转化为无害物质。属于化学处理法的有以下几种。
⑴混凝法
混凝法是向污水中投加一定量的药剂,经过脱稳、架桥等反应过程,使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈胶体状态的污染物质通常带有负电荷,胶体颗粒之间互相排
斥形成稳定的混合液,若水中带有相反电荷的电解质(混凝剂)可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性,并在分子引力作用下,凝聚成大颗粒下沉。
⑵中和法
用化学方法消除污水中过量的酸和碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和法。处理含酸污水以碱作为中和剂,处理含碱污水以酸作为中和剂,也可以吹入含
CO2的烟道气进行中和。酸和碱均指无机酸和无机碱,一般依照“以废制废”的原则,亦可采用药剂中和处理,可以连续进行,也可间歇进行。
⑶氧化还原法
污水中呈溶解状态的有机物和无机物,在投加氧化剂和还原剂后,由于电子的迁移而发生氧化和还原作用形成无害的物质。常用的氧化剂有空气中的氧、纯氧、漂白
粉、臭氧、氯气等,氧化法多用于处理含氰含酚废水。常用的还原剂则有铁屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等,还原法多用于处理含铬、含汞废水。
⑷电解法
在废水中插入电极并通过电流,则在阴极板上接受电子。在水的电解过程中,阳极上产生氧气,阴极上产生氢气。上述综合过程使阳极上发生氧化作用,在阴极上发生还原作用。目前电解法主要用于处理含铬及含氰废水。
⑸吸附法
污水吸附处理主要是利用固体物质表面对污水中污染物质的吸附,吸附可分为物理吸附和生物吸附等。
物理吸附是吸附剂和吸附质之间在分子力作用下产生的,不产生
化学变化,而化学吸附法则使吸附剂和吸附质在化学键力作用下起吸附作用的,因此化学吸附选择性较强。此外,在生物作用下也可产生生物吸附。在污水处理中常
用的吸附剂有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。
⑹化学沉淀法
向污水中投加某种化学药剂,使它和某些溶解物质产生反应,生成难溶盐沉淀下来。多用于处理含重金属离子的工业废水。
⑺离子交换法
离子交换法在污水处理中应用较广。使用的离子交换剂分为无机离子交换法(天然沸石和合成沸石)、有机离子交换树脂(强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强
碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂、鳌和树脂等)。采用离子交换法处理污水时,必须考虑树脂的选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的,这主要取决于各
种离子对该种树脂亲和力的大小,又称选择性的大小,另外还要考虑到树脂的再生方法等。
⑻膜分离法
渗析、电渗析、超滤、微滤、反渗透等通过一种特殊的半渗透膜分离水中的离子和分子的技术,统称为膜分离法。电渗析法主要用于水的脱盐,回收某些金属离子等。
反渗透作用主要是膜表面化学本性所起的作用,他分离的溶质粒径小,除盐率高,所需的工作压力大;超滤所用的材质和反渗透相同,但超滤是筛滤作用,分离溶质
粒径大,透水率高,除盐率低,工作压力小。
3、生物法
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施,创造有利于微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量增殖,以提高微生物氧化、分解有机污染物被降解并转化为无害物质,使污水得以净化。
生物处理法可分为好氧处理法和厌氧处理法两类。前者处理效率高,效果好,使用广泛,是生物处理的主要方法。属于生物处理法的工艺有以下几种。
⑴活性污泥法
是当前应用最广泛的一种生物处理技术。将空气连续鼓入含有大量溶解有机污染物的污水中,经过一段时间,水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝体—活性污 泥,
活性污泥能够吸附水中的有机物,生活污水在活性污泥上的微生物以有机物为食料,获得能量,并不断省长增殖,有机物被分解、去除,使污水得以净化。
一般经曝气池处理的出水是含有大量活性污泥的污水—混合液,经沉淀分离,水被净化排放,沉淀分离后的污泥作为种泥,部分回流到曝气池。活性污泥法自出现以来,经过80多年的演变,出现了各种
活性污泥法的变法,但其原理和工艺过程没有根本性的改变。
(2)普通活性污泥法
这种方法已被广泛使用,是许多污水处理厂的常用工艺。传统活性污泥法是将污水和回流污泥从曝气池首段引入,呈推流式至曝气池末端流出,此法适用于处理要求高、水质较稳定的污水,但对负荷的变动适应性较弱,后来在此基础上产生了一些改良形式。
⑶多点进水法
为了使槽内有机负荷接近一定值,把污水从几个点分开流入,有利于解决超负荷问题。
⑷吸附再生法
接触槽内活化的活性污泥吸附污染物质,污泥与水分离后,在曝气槽内把吸附的污染物质进行氧化。该法有利于增加污水处理量,有一定的抗击冲击负荷能力。
⑸延时曝气法
污水在曝气池内延长曝气时间,有利于完全氧化,污泥量少,该法适用于小型污水处理厂。
⑹厌氧-缺氧
- 好氧活性污泥法
在常规活性污泥法去除有机污染物的同时,为了能有效的去除氮磷等营养物质,人们把厌氧、缺氧、好氧状况组合到活性污泥法中,使厌氧-缺氧-好氧状况在反应曝气池内同时存在或反复周期实现,形成了厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工艺流程采用厌氧-好氧活性污泥法。
⑺间歇式活性污泥法
污水流至单一反应池中,按时间通过程序控制各过程。在反应池的一个工作周期,运行程序依次为进水、反应、沉淀、出水和待机等过程。该法适用于中小水量和出水水质较高的场合,有利于自动化控制;通过对运行的调整,该法也可进行除磷脱氮和化学处理,有利于污水回用。
近年来,SBR工艺发展很快,尤其随着仪表和自控技术与装备的发展,间歇式活性污泥法新工艺不断涌现,如CASS工艺、CAST工艺、IDEA工艺、MSBR工艺以及UNITANK工艺等。
⑻ AB法
该法是吸附降解工艺的简称,属超高负荷活性污泥法,它是两个活性污泥法的串联系统,两者各有独立的二次沉淀池。该法抗冲击负荷能力强,有利于除磷脱氮和化学处理,特别有利于处理浓度高、水质水量变化大的污水。
⑼氧化沟
氧化沟为连续环形曝气池,其池较长,深度较浅。氧化沟系统是一种成本低廉、构造简单易于维护管理的处理技术,其出水水质好,可进行脱氮,有利于延时曝气。
4、生物膜法
使污水连续流经固体填料,在填料上就能够形成污泥垢状的生物膜,生物膜上繁殖大量的微生物,吸附和降解水中的有机污染物,能起到与活性污泥同样的净化污水作
用。从填料上脱落下来死亡的生物膜随污水流入沉淀池,经沉淀池澄清净化。生物膜有多种处理构筑物,如生物滤料、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。
⑴生物滤池
生物滤池是以土壤自净原理为依据发展起来的,滤池内有固定填料,污水流过时与滤料相接触,微生物在滤料表面形成生物膜。
净化污水装置由提供微生物生长息栖的 滤床、布水系统以及排水系统组成。生物滤池操作简单,费用低,适用于中小城镇和边远地区。生物滤池分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池以及曝 气生物滤池等。
⑵生物转盘
通过传动装置驱动生物转盘以一定的速度在接触反应池内转动,交
替的与空气和污水接触,每一周期完成吸附-吸氧-氧化分解的过程,通过不断转动,使污水中的污染物不断分解氧化。生物转盘流程中除了生物转盘外,还有初次
和二次沉淀池。生物转盘的适应范围广泛,对生活污水和各种工业废水都能适用,同时生物转盘的动力消耗低,抗冲击负荷能力强,管理维护简便。
⑶生物接触氧化
在池内设填料,使已经充氧的污水浸没全部填料,填料上长满生物膜,污水与生物膜接触,水中的有机物被微生物吸附,氧化分解和转化成新的生物膜。从填料上脱落
的生物膜随水流到二沉池后被去除,污水得到净化。生物接触氧化法对冲击负荷有较强的适应能力,污泥产量少,可保证出水水质。
⑷生物流化床
采用相对密度大于1的细小惰性颗粒,如砂、焦炭、活性炭、陶粒等作为载体,微生物在载体表面附着生长,形成生物膜,充氧污水自上而下流动使载体处于流化状体,生物膜与污水充分接触。生物流化床处理效率高,能适应较大冲击负荷,占地小。
5、自然生物处理法
利用自然条件下生长繁殖的微生物来处理污水,形成水体-微生物-植物组成的生态系统,对污染物进行一系列的物理-化学和生物净化,可对污水中的营养物质充分
利用,有利于绿色植物生长,实现污水的资源化、无害化和稳定化。该法工艺简单,建设与运行费用都较低,效率高,是一种符合生态原理的污水处理方式,但容易
受自然条件影响,占地较大。主要有水生植物塘、水生动物塘、土地处理系统以及上述工艺组合系统。稳定塘是利用塘水中自然生长的微生物处理污水,而在塘中生
长的藻类的光合作用和大气氧作用向塘中供氧。在稳定塘内污水停留时间长,其生化过程和自然水体净化过程相似。稳定塘按其微生物反应类型
分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘等。土地处理是以土地净化为核心,利用土壤的过滤截留、吸附、化学反应和沉淀及微生物的分解作用处理污水中的污染物,土地上生长的农作物可充分利用污水中的水分和营养物。如污水农田灌溉就是一种土地处理方式。
6、厌氧生物处理法
利用兼性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物,主要用于处理高浓度难降解的有机工业废水及有机污泥。主要构筑物是消化池,近年来在这个领域有很大的发展,开创
了一系列的新型高效厌氧处理构筑物,如厌氧滤池、厌氧转盘、上流式厌氧污泥床、厌氧流化床等高效反应装置,该法能耗低且能产生能量,污泥量少。
F. 如何去除水中氨氮
以下是去除水中氨氮的一些措施,供参考:
硝化和脱氮
氨(NH3)被亚硝化细菌氧化成亚硝酸,亚硝酸再被硝化细菌氧化成硝酸,称为硝化作用,硝化作用需要消耗氧气,当水中溶氧浓度低于1~2毫克/升时硝化作用速度明显降低。在水中溶氧缺乏的情况下,反硝化细菌能将硝酸还原为亚硝酸、次硝酸、羟胺或氮时,这种过程称为硝酸还原,当形成的气态氮作为代谢物释放并从系统中流失时,就称之为脱氮作用。
G. 污水处理的基本方法
针对于现阶段的污水处理,总结出以下几点方法。
1、物理法
物理法污水处理就是利用物理作用,分离污水中主要呈悬浮状态的污染物,在处理过程中不改变水的化学性质。
⑴沉淀(重力分离)
污水流入池内由于流速降低,污水中的固体物质在中立的作用下进行沉淀,而使固体物质与水分离。
这种工艺分离效果好,简单易行,应用广泛,如污水处理厂的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度较大的固体颗粒物,沉淀池则主要用于去除污水中大量的呈颗粒状的悬浮固体。
⑵筛选(截流)
利用筛滤介质截流污水中的悬浮物。属于砂滤处理的设备有格栅、微滤机、砂滤池、真空滤机、压滤机(后两种主要用于污泥脱水)等。
⑶气浮(上浮)
对一些相对密度接近于水的细微颗粒,因其自重难于在水中下沉或上浮,可采用气浮装置。此法将空气打入污水中,并使其以微小气泡的形势由水中析出,污水中密度 近于水的微小颗粒状污染杂质(如乳化油)黏附到气泡上,并随气泡升至水面,形成泡沫浮渣而去除。根据空气打入方式的不同,气浮设备有加压溶汽气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为提高气浮效果,有时需要向污水中投加混凝剂。
⑷离心与旋流分离
使含有悬浮固体或乳化油的污水,由于悬浮固体和废水的质量不同,受到的离心力也不同,质量大的悬浮固体被抛甩到污水外侧,这样就可使悬浮固体和污水分别通过各自的排出口排出设备之外,从而使污水得以净化。
2.化学法
污水的化学处理方法就是向污水投加化学物质,利用化学反应来分离回收污水中的污染物,或是其转化为无害物质。属于化学处理法的有以下几种。
⑴混凝法
混凝法是向污水中投加一定量的药剂,经过脱稳、架桥等反应过程,使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈胶体状态的污染物质通常带有负电荷,胶体颗粒之间互相排 斥形成稳定的混合液,若水中带有相反电荷的电解质(混凝剂)可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性,并在分子引力作用下,凝聚成大颗粒下沉。
⑵中和法
用化学方法消除污水中过量的酸和碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和法。处理含酸污水以碱作为中和剂,处理含碱污水以酸作为中和剂,也可以吹入含 CO2的烟道气进行中和。酸和碱均指无机酸和无机碱,一般依照“以废制废”的原则,亦可采用药剂中和处理,可以连续进行,也可间歇进行。
⑶氧化还原法
污水中呈溶解状态的有机物和无机物,在投加氧化剂和还原剂后,由于电子的迁移而发生氧化和还原作用形成无害的物质。常用的氧化剂有空气中的氧、纯氧、漂白 粉、臭氧、氯气等,氧化法多用于处理含氰含酚废水。常用的还原剂则有铁屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等,还原法多用于处理含铬、含汞废水。
⑷电解法
在废水中插入电极并通过电流,则在阴极板上接受电子。在水的电解过程中,阳极上产生氧气,阴极上产生氢气。上述综合过程使阳极上发生氧化作用,在阴极上发生还原作用。目前电解法主要用于处理含铬及含氰废水。
⑸吸附法
污水吸附处理主要是利用固体物质表面对污水中污染物质的吸附,吸附可分为物理吸附和生物吸附等。 物理吸附是吸附剂和吸附质之间在分子力作用下产生的,不产生 化学变化,而化学吸附法则使吸附剂和吸附质在化学键力作用下起吸附作用的,因此化学吸附选择性较强。此外,在生物作用下也可产生生物吸附。在污水处理中常 用的吸附剂有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。
⑹化学沉淀法
向污水中投加某种化学药剂,使它和某些溶解物质产生反应,生成难溶盐沉淀下来。多用于处理含重金属离子的工业废水。
⑺离子交换法
离子交换法在污水处理中应用较广。使用的离子交换剂分为无机离子交换法(天然沸石和合成沸石)、有机离子交换树脂(强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强 碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂、鳌和树脂等)。采用离子交换法处理污水时,必须考虑树脂的选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的,这主要取决于各 种离子对该种树脂亲和力的大小,又称选择性的大小,另外还要考虑到树脂的再生方法等。
⑻膜分离法
渗析、电渗析、超滤、微滤、反渗透等通过一种特殊的半渗透膜分离水中的离子和分子的技术,统称为膜分离法。电渗析法主要用于水的脱盐,回收某些金属离子等。 反渗透作用主要是膜表面化学本性所起的作用,他分离的溶质粒径小,除盐率高,所需的工作压力大;超滤所用的材质和反渗透相同,但超滤是筛滤作用,分离溶质 粒径大,透水率高,除盐率低,工作压力小。
3、生物法
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施,创造有利于微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量增殖,以提高微生物氧化、分解有机污染物被降解并转化为无害物质,使污水得以净化。
生物处理法可分为好氧处理法和厌氧处理法两类。前者处理效率高,效果好,使用广泛,是生物处理的主要方法。属于生物处理法的工艺有以下几种。
⑴活性污泥法
是当前应用最广泛的一种生物处理技术。将空气连续鼓入含有大量溶解有机污染物的污水中,经过一段时间,水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝体—活性污 泥,
活性污泥能够吸附水中的有机物,生活污水在活性污泥上的微生物以有机物为食料,获得能量,并不断省长增殖,有机物被分解、去除,使污水得以净化。 一般经曝气池处理的出水是含有大量活性污泥的污水—混合液,经沉淀分离,水被净化排放,沉淀分离后的污泥作为种泥,部分回流到曝气池。活性污泥法自出现以来,经过80多年的演变,出现了各种
活性污泥法的变法,但其原理和工艺过程没有根本性的改变。
(2)普通活性污泥法
这种方法已被广泛使用,是许多污水处理厂的常用工艺。传统活性污泥法是将污水和回流污泥从曝气池首段引入,呈推流式至曝气池末端流出,此法适用于处理要求高、水质较稳定的污水,但对负荷的变动适应性较弱,后来在此基础上产生了一些改良形式。
⑶多点进水法
为了使槽内有机负荷接近一定值,把污水从几个点分开流入,有利于解决超负荷问题。
⑷吸附再生法
接触槽内活化的活性污泥吸附污染物质,污泥与水分离后,在曝气槽内把吸附的污染物质进行氧化。该法有利于增加污水处理量,有一定的抗击冲击负荷能力。
⑸延时曝气法
污水在曝气池内延长曝气时间,有利于完全氧化,污泥量少,该法适用于小型污水处理厂。
⑹厌氧-缺氧
- 好氧活性污泥法 在常规活性污泥法去除有机污染物的同时,为了能有效的去除氮磷等营养物质,人们把厌氧、缺氧、好氧状况组合到活性污泥法中,使厌氧-缺氧-好氧状况在反应曝气池内同时存在或反复周期实现,形成了厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工艺流程采用厌氧-好氧活性污泥法。
⑺间歇式活性污泥法
污水流至单一反应池中,按时间通过程序控制各过程。在反应池的一个工作周期,运行程序依次为进水、反应、沉淀、出水和待机等过程。该法适用于中小水量和出水水质较高的场合,有利于自动化控制;通过对运行的调整,该法也可进行除磷脱氮和化学处理,有利于污水回用。
H. 制药厂污水排放化学需氧量和总氮超标如何处理
一、制药废水的处理方法
制药废水的处理方法可归纳为以下几种:物化处理、化学处理 、生化处理 以及多种方法的组合处理等,各种处理方法具有各自的优势及不足。下面就来为大家详细介绍各种处理方法以及工艺的选择。
物化处理
根据制药废水的水质特点,在其处理过程中需要采用物化处理作为生化处理的预处理或后处理工序。目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等。
(1) 混凝法
该技术是目前国内外普遍采用的一种水质处理方法,它被广泛用于制药废水预处理及后处理过程中,如硫酸铝和聚合硫酸铁等用于中药废水等。高效混凝处理的关键在于恰当地选择和投加性能优良的混凝剂。近年来混凝剂的发展方向是由低分子向聚合高分子发展,由成分功能单一型向复合型发展[3]。刘明华等[4]以其研制的一种高效复合型絮凝剂F-1处理急支糖浆生产废水,在 pH为6.5, 絮凝剂用量为300 mg/L时,废液的COD、SS和色度的去除率分别达到69.7%、96.4%和87.5%,其性能明显优于PAC(粉末活性炭)、聚丙烯酰胺(PAM)等单一絮凝剂。
(2) 气浮法
气浮法通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。新昌制药厂采用CAF涡凹气浮装置对制药废水进行预处理,在适当药剂配合下,COD的平均去除率在25%左右。
(3) 吸附法
常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等。武汉健民制药厂采用煤灰吸附-两级好氧生物处理工艺处理其废水。结果显示, 吸附预处理对废水的COD去除率达41.1%,并提高了BOD5/COD值。
(4) 膜分离法
膜技术包括反渗透、纳滤膜和纤维膜,可回收有用物质,减少有机物的排放总量。该技术的主要特点是设备简单、操作方便、无相变及化学变化、处理效率高和节约能源。朱安娜等采用纳滤膜对洁霉素废水进行分离实验,发现既减少了废水中洁霉素对微生物的抑制作用,又可回收洁霉素。
(5) 电解法
该法处理废水具有高效、易操作等优点而得到人们的重视,同时电解法又有很好的脱色效果。李颖[8]采用电解法预处理核黄素上清液,COD、SS和色度的去除率分别达到71%、83%和67%。
化学处理
应用化学方法时,某些试剂的过量使用容易导致水体的二次污染,因此在设计前应做好相关的实验研究工作。化学法包括铁炭法、化学氧化还原法(fenton试剂、H2O2、O3)、深度氧化技术等。
(1) 铁炭法
工业运行表明,以Fe-C作为制药废水的预处理步骤,其出水的可生化性可大大提高。楼茂兴等采用铁炭—微电解—厌氧—好氧—气浮联合处理工艺处理甲红霉素、盐酸环丙沙星等医药中间体生产废水,铁炭法处理后COD去除率达20%,最终出水达到国家《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。
(2) Fenton试剂处理法
亚铁盐和H2O2的组合称为Fenton试剂,它能有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐(C2O42-)等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大加强。以TiO2为催化剂,9 W低压汞灯为光源,用Fenton试剂对制药废水进行处理,取得了脱色率100%,COD去除率92.3%的效果,且硝基苯类化合物从8.05 mg/L降至0.41 mg/L。
(3)氧化法
采用该法能提高废水的可生化性,同时对COD有较好的去除率。如Balcioglu等对3种抗生素废水进行臭氧氧化处理,结果显示,经臭氧氧化的废水不仅BOD5/COD的比值有所提高,而且COD的去除率均为75%以上。
(4) 氧化技术
又称高级氧化技术,它汇集了现代光、电、声、磁、材料等各相近学科的最新研究成果,主要包括电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法和超声降解法等。其中紫外光催化氧化技术具有新颖、高效、对废水无选择性等优点,尤其适合于不饱合烃的降解,且反应条件也比较温和,无二次污染,具有很好的应用前景。与紫外线、热、压力等处理方法相比,超声波对有机物的处理更直接,对设备的要求更低,作为一种新型的处理方法,正受到越来越多的关注。肖广全等[13]用超声波-好氧生物接触法处理制药废水,在超声波处理60 s,功率200 w的情况下,废水的COD总去除率达96%。
生化处理
生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术,包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧-厌氧等组合方法。
(1) 好氧生物处理
由于制药废水大多是高浓度有机废水,进行好氧生物处理时一般需对原液进行稀释,因此动力消耗大,且废水可生化性较差,很难直接生化处理后达标排放,所以单独使用好氧处理的不多,一般需进行预处理。常用的好氧生物处理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法(AB法)、接触氧化法、序批式间歇活性污泥法(SBR法)、循环式活性污泥法(CASS法)等。
1.1深井曝气法
深井曝气是一种高速活性污泥系统,该法具有氧利用率高、占地面积小、处理效果佳、投资少、运行费用低、不存在污泥膨胀、产泥量低等优点。此外,其保温效果好,处理不受气候条件影响,可保证北方地区冬天废水处理的效果。东北制药总厂的高浓度有机废水经深井曝气池生化处理后,COD去除率达92.7%,可见用其处理效率是很高的,而且对下一步的治理极其有利,对工艺治理的出水达标起着决定性作用。
1.2AB法
AB法属超高负荷活性污泥法。AB工艺对BOD5、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规活性污泥法。其突出的优点是A段负荷高,抗冲击负荷能力强,对pH和有毒物质具有较大的缓冲作用,特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水。杨俊仕等采用水解酸化-AB生物法工艺处理抗生素废水,工艺流程短,节能,处理费用也低于同种废水的化学絮凝-生物法处理方法。
1.3生物接触氧化法
该技术集活性污泥和生物膜法的优势于一体,具有容积负荷高、污泥产量少、抗冲击能力强、工艺运行稳定、管理方便等优点。很多工程采用两段法,目的在于驯化不同阶段的优势菌种,充分发挥不同微生物种群间的协同作用,提高生化效果和抗冲击能力。在工程中常以厌氧消化、酸化作为预处理工序,采用接触氧化法处理制药废水。哈尔滨北方制药厂采用水解酸化-两段生物接触氧化工艺处理制药废水,运行结果表明,该工艺处理效果稳定、工艺组合合理。随着该工艺技术的逐渐成熟,应用领域也更加广泛。
1.4SBR法
SBR法具有耐冲击负荷强、污泥活性高、结构简单、无需回流、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高、脱氮除磷效果好等优点,适合处理水量水质波动大的废水。用SBR工艺处理制药废水的试验表明:曝气时间对该工艺的处理效果有很大影响;设置缺氧段,尤其是缺氧与好氧交替重复设计,可明显提高处理效果;反应池中投加PAC的SBR强化处理工艺,可明显提高系统的去除效果。近年来该工艺日趋完善,在制药废水处理中应用也较多,采用水解酸化-SBR法处理生物制药废水,出水水质达到GB8978-1996一级标准。
(2)厌氧生物处理
目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主,但经单独的厌氧方法处理后出水COD仍较高,一般需要进行后处理(如好氧生物处理)。目前仍需加强高效厌氧反应器的开发设计及进行深入的运行条件研究。在处理制药废水中应用较成功的有上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UBF)、厌氧折流板反应器(ABR)、水解法等。
2.1UASB法
UASB反应器具有厌氧消化效率高、结构简单、水力停留时间短、无需另设污泥回流装置等优点。采用UASB法处理卡那霉素、氯酶素、VC、SD和葡萄糖等制药生产废水时,通常要求SS含量不能过高,以保证COD去除率在85%~90%以上。二级串联UASB的COD去除率可达90%以上。
2.2UBF法
买文宁等将UASB和UBF进行了对比试验,结果表明,UBF具有反应液传质和分离效果好、生物量大和生物种类多、处理效率高、运行稳定性强的特征,是实用高效的厌氧生物反应器。
2.3水解酸化法
水解池全称为水解升流式污泥床(HUSB),它是改进的UASB。水解池较之全过程厌氧池有以下优点:不需密闭、搅拌,不设三相分离器,降低了造价并利于维护;可将污水中的大分子、不易生物降解的有机物降解为小分子、易生物降解的有机物,改善原水的可生化性;反应迅速、池子体积小,基建投资少,并能减少污泥量。近年来,水解-好氧工艺在制药废水处理中得到了广泛的应用,如某生物制药厂采用水解酸化-二段式生物接触氧化工艺处理制药废水,运行稳定,有机物去除效果显著,COD、BOD5和SS的去除率分别为90.7%、92.4%和87.6%。
(3) 厌氧-好氧及其他组合处理工艺
由于单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足要求,而厌氧-好氧、水解酸化-好氧等组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能,因而在工程实践中得到了广泛应用。如某制药厂采用厌氧-好氧工艺处理制药废水,BOD5去除率达98%,COD去除率达95%,处理效果稳定;采用微电解-厌氧水解酸化-SBR工艺处理化学合成制药废水,结果表明,整个串联工艺对废水水质、水量的变化具有较强的耐冲击能力,COD去除率可达86%~92%,是处理制药废水的一种理想的工艺选择;在对医药中间体制药废水的处理中采用水解酸化-A/O-催化氧化-接触氧化工艺,当进水COD为12 000 mg/L左右时,出水COD达300 mg/L以下;采用生物膜-SBR法处理含生物难降解物的制药废水,COD的去除率能达到87.5%~98.31%,远高于单独的生物膜法和SBR法的处理效果。
此外,随着膜技术的不断发展,膜生物反应器(MBR)在制药废水处理中的应用研究也逐渐深入。MBR综合了膜分离技术和生物处理的特点,具有容积负荷高、抗冲击能力强、占地面积小、剩余污泥量少等优点。采用厌氧-膜生物反应器工艺处理COD为25 000 mg/L的医药中间体酰氯废水,系统对COD的去除率均保持在90%以上;利用专性细菌降解特定有机物的能力,首次采用了萃取膜生物反应器处理含3,4-二氯苯胺的工业废水,HRT为2 h,其去除率达到99%,获得了理想的处理效果。尽管在膜污染方面仍存在问题,但随着膜技术的不断发展,将会使MBR在制药废水处理领域中得到更加广泛的应用。
二、制药废水的处理工艺及选择
制药废水的水质特点使得多数制药废水单独采用生化法处理根本无法达标,所以在生化处理前必须进行必要的预处理。一般应设调节池,调节水质水量和pH,且根据实际情况采用某种物化或化学法作为预处理工序,以降低水中的SS、盐度及部分COD,减少废水中的生物抑制性物质,并提高废水的可降解性,以利于废水的后续生化处理。
预处理后的废水,可根据其水质特征选取某种厌氧和好氧工艺进行处理,若出水要求较高,好氧处理工艺后还需继续进行后处理。具体工艺的选择应综合考虑废水的性质、工艺的处理效果、基建投资及运行维护等因素,做到技术可行,经济合理。总的工艺路线为预处理-厌氧-好氧-(后处理)组合工艺。采用水解吸附—接触氧化—过滤组合工艺处理含人工胰岛素等的综合制药废水,处理后出水水质优于GB8978-1996的一级标准。气浮-水解-接触氧化工艺处理化学制药废水、复合微氧水解-复合好氧-砂滤工艺处理抗生素废水、气浮-UBF-CASS工艺处理高浓度中药提取废水等都取得了较好的处理效果。
三、制药废水中有用物质的回收利用
推进制药业清洁生产,提高原料的利用率以及中间产物和副产品的综合回收率,通过改革工艺使污染在生产过程中得到减少或消除。由于某些制药生产工艺的特殊性,其废水中含有大量可回收利用的物质,对这类制药废水的治理,应首先加强物料回收和综合利用。针对其医药中间体废水中含量高达5%~10%的铵盐,采用固定刮板薄膜蒸发、浓缩、结晶、回收质量分数为30%左右的(NH4)2SO4、NH4NO3作肥料或回用,具有明显经济效益;某高科技制药企业用吹脱法处理甲醛含量极高的生产废水,甲醛气体经回收后可配成福尔马林试剂,亦可作为锅炉热源进行焚烧。通过回收甲醛使资源得到可持续利用,并且4~5年内可将该处理站的投资费用收回,实现了环境效益和经济效益的统一。但一般来说,制药废水成分复杂,不易回收,且回收流程复杂,成本较高。因此,先进高效的制药废水综合治理技术是彻底解决污水问题的关键。
四、结语
关于处理制药废水的研究已有不少报道,但由于制药行业原料及工艺的多样性,排放的废水水质千差万别,所以制药废水并没有成熟统一的治理方法,具体选择哪种工艺路线取决于废水的性质。根据该废水的特点,一般应通过预处理以提高废水的可生化性并初步去除污染物,再结合生化处理。目前,开发经济、有效的复合水处理单元是亟待解决的问题。同时,应加强清洁生产的研究,并在处理前期考虑废水是否有回收利用的价值和适当的途径,以达到经济效益和环境效益的统一。
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I. 对垃圾渗滤液的治理有哪些影响因素
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说,其pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5从60~45000mg/L,重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接排入环境,会造成严重的环境污染。以保护环境为目的,对渗滤液进行处理是必不可少的。�
1 渗滤液处理工艺的现状
��垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法,在COD为2000~4000�mg/L时,物化方法的COD去除率可达50%~87%。和生物处理相比,物化处理不受水质水量变动的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD5/COD比值较低(0.07~0.20)难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高,不适于大水量垃圾渗滤液的处理,因此目前垃圾渗滤液主要是采用生物法。
��生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘。�
2 渗滤液处理介绍
��垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点:BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等。在渗滤液的处理方法中,将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇,因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难,往往不得不自己单独处理。常用的处理方法如下。�
2.1 好氧处理
��用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗滤液都有成功的经验,好氧处理可有效地降低BOD5、COD和氨氮,还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以延时曝气法用得最多,还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。下面将分别予以介绍。�
2.1.1 活性污泥法�
2.1.1.1 传统活性污泥法
�渗滤液可用生物法、化学絮凝、炭吸附、膜过滤、脂吸附、气提等方法单独或联合处理,其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。美国和德国的几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷,活性污泥法可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。例如美国宾州Fall Township污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的CODCr为�6000~21000�mg/L,BOD5为�3000~13000�mg/L,氨氮为200~2000�mg/L。曝气池的污泥浓度(MLVSS)为�6000~12000mg/L,是一般污泥浓度的3~6倍。在体积有机负荷为1.87kgBOD5/(m3·d)时,F/M为0.15~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d),BOD5 的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kgBOD5/(m3·d)时,F/M为0.03~0.05kg BOD5/(kgMLSS·d),BOD5的去除率为92%。该厂的数据说明,只要适当提高活性污泥法浓度,使�F/M在0.03~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之间(不宜再高),采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液。
�许多学者也发现活性污泥能去除渗滤液中99%的BOD5,80%以上的有机碳能被活性污泥去除,即使进水中有机碳高达1000mg/L,污泥生物相也能很快适应并起降解作用。在低负荷下运行的活性污泥系统,能去除渗滤液中80%~90%的COD,出水BOD5<20mg/L。对于COD� 4000~13000�mg/L、BOD51600~11000mg/L、NH3-N 87~590mg/L的渗滤液,混合式好氧活性污泥法对COD的去除率可稳定在90%以上。众多实际运行的垃圾渗滤液处理系统表明,活性污泥法比化学氧化法等其它方法的处理效果更佳。�
2.1.1.2 低氧�好氧活性污泥法
�低氧�好氧活性污泥法及SBR法等改进型活性污泥流程,因其具有能维持较高运转负荷,耗时短等特点,比常规活性污泥法更有效。同济大学徐迪民等用低氧�好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液,试验证明:在控制运行条件下,垃圾填埋场渗滤液通过低氧�好氧活性污泥法处理,效果卓越。最终出水的平均CODCr、BOD5、SS分别从原来的�6466� mg/L、3502�mg/L以及239.6mg/L相应降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均为13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均为27.8mg/L)。总去除率分别为CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
�处理后的出水若进一步用碱式氯化铝进行化学混凝处理,可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
�两段法处理渗滤液的氮、磷也均较一般生物法为佳。磷的平均去除率为90.5%;氮的平均去除率为67.5%。此外该法运行弥补厌氧�好氧两段生物处理法第一段形成NH3-N较多,导致第二段难以进行和两次好氧处理历时太长的不足。�
2.1.1.3 物化活性污泥复合处理系统
�由于渗滤水中难以降解的高分子化合物所占的比例高,存在的重金属产生的抑制作用,所以常用生物法和物理�化学法相结合的复合系统来处理垃圾渗滤液。对于BOD5�1500m g/L、Cl-800mg/L、硬度(以CaCO3计)800mg/L、总铁600mg/L、有机氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的渗滤液,有学者采用该方法进行处理,发现效果很好,其BOD5 、COD、NH3-N、Fe的去除率分别达99%、95%、90%、99.2%。该系统中的进水通过调节池后,可以避免毒性物质出现瞬时的高浓度而对活性污泥生物产生抑制作用;在澄清池中加入石灰,可去除重金属和部分有机质;气提池(进行曝气,温度低时加入NaOH)能去除进水NH3-N的50%,从而使NH3的浓度处于抑制水平之下;由于废水中磷被加入的石灰所沉淀,且 pH值过高,因而需添加磷和酸性物质;活性污泥系统可以串联或并联使用,运行时可通过调节回流污泥比来选用常规法或延时曝气法处理,具有较大的操作灵活性。�
2.1.2 曝气稳定塘
�与活性污泥法相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解进度较慢,但由于其工程简单,在土地不贵的地区,是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小试、中试及生产规模的研究都表明,采用曝气稳定塘能获得较好的垃圾渗滤液处理效果。
�例如英国在Bryn Posteg Landfill投资60000英镑建立一座1000m3的曝气氧化塘,设2台表面曝气装置,最小水力停留时间为10d,氧化塘出水经沉淀后流经3km长的管道入城市下水道。此系统1983年开始运行,渗滤液最大CODCr为24000mg/L,最大BOD5为�10000�mg/L,F/M=0.05~0.3kgCOD/(kgMLSS·d),水量变化范围0~150m3/d,出水BOD5平均为 24mg/L,但偶然有超过50mg/L的时候,COD去除率达97%,但在运行过程中需投加P,考虑到日常运行费用,投资偿还及其利息,与渗滤液直接排至市政管网相比,每年可节约750英镑。
�英国水研究中心(Water Research Center)对东南部New Park Landfill的CODCr> 15000mg/L的渗滤液也做了曝气稳定塘的中试,当负荷为0.28~0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者说为0.04~0.64kgCOD/(kgMLSS·d),泥龄为10d时,COD和BOD5去除率分别为98%和91%以上。在运行过程中也需要投加磷酸。�
2.1.3 生物膜法
�与活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点,而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物,如硝化菌之类。加拿大British Columbia大学的C.Peddie和J.Atwater用直径0.9m的生物转盘处理CODCr<�1 000�mg/L,NH3-N<50m g/L的弱性渗滤液,其出水BOD5<25mg/L,当温度回升,微生物的硝化能力随即恢复。但是应当指出,这种渗滤液的性质与城市污水相近,对于较强的渗滤液此方法是否适用还待研究。�
2.2 厌氧生物处理
�厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史。但直到近20年来,随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累,不断开发出新的厌氧处理工艺,克服了传统工艺的水力停留时间长,有机负荷低等特点,使它在理论和实践上有了很大进步,在处理高浓度(BOD5 ≥2000�mg/L)有机废水方面取得了良好效果。
�厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,因此投资及运行费用低廉,而且由于产生的剩余污泥量少,所需的营养物质也少,如其BOD5/P只需为4000∶1,虽然渗滤液中P的含量通常少于1mg/L,但仍能满足微生物对P的要求。用普通的厌氧硝化,35℃ 、负荷为1kgCOD/(m3·d),停留时间10d,渗滤液中COD去除率可达90%。
�近年来,开发的厌氧生物处理方法有:厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧硝化等。�
2.2.1 厌氧生物滤池
�厌氧滤池适于处理溶解性有机物,加拿大Halifax Highway101填埋场渗滤液平均COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7,pH为5.6。将此渗滤液先经石灰水调节至pH=7.8,沉淀1h后进厌氧滤池(此工序还起到去除Zn等重金属的作用),当负荷为4kgCOD/(m3·d)时,COD去除率可达92%以上;当负荷再增加时,其去除率急剧下降。
�加拿大Toronto大学的J.G.Henry等也在室温条件下成功地用厌氧滤池分别处理年龄为1.5 年和8年的填埋场渗滤液,它们的COD各为14000mg/L和4000�mg/L,BOD5/COD各为0.7和0.5,当负荷为1.26~1.45kgCOD/(m3·d),水力停留时间为24~96h时,COD去除率均可达90%以上。当负荷再增加,其去除率也急剧下降。由此可见,虽然厌氧滤池处理高浓度有机污水时负荷可达5~20kgCOD/(m3·d),但对于渗滤液其负荷必须保持较低水平才能得到理想的处理效果。�
2.2.2 上向流式厌氧污泥床
�英国的水研究中心报道用上向流式厌氧污泥床(UASB)处理COD>10000mg/L的渗滤液,当负荷为3.6~19.7kgCOD/(m3·d),平均泥龄为1.0~4.3d,温度为30℃时COD和BOD5的去除率各为82%和85%,它们的负荷比厌氧滤池要大得多。
�在厌氧分解时,有机氮转为氨氮,且存在NH4+�NH3+H�+反应。若pH>7时,平衡中的NH3占优势,可用吹脱法去除。但厌氧分解时pH近似等于7,因此出水中可能含有较多的NH4+,将会消耗接纳水体的溶解氧。�
2.3 厌氧与好氧的结合方式
�虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性,但单独采用厌氧法处理渗滤液也很少见。对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧�好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高。COD和BOD的去除率分别达86.8%和97.2%。�
2.3.1 厌氧�好氧生物氧化工艺(厌氧硝化和生物氧化塘)
�西南师大生物系对pH为8.0~8.6,COD为16124mg/L,BOD5为214~406mg/L、NH3- N为475mg/L的渗滤液采用厌氧�好氧生物化学法处理,取得出水pH为7.1~7.9,COD为170.33~314.8mg/L,BOD5为91.4mg/L、NH3-N为29.1mg/L的良好效果。�
2.3.2 厌氧�氧化沟�兼性塘工艺
�下面结合广州市李坑垃圾填埋场作以下说明及分析。李坑垃圾填埋场污水处理厂按流量300m3/d设计,进水BOD5为2500�mg/L、CODCr为4000mg/L、NH3-N 为�1000mg/L、SS为600mg/L、色度为�1000倍;出水BOD5为30mg/L、CODCr为80mg/L 、NH3-N为10mg/L、SS为70mg/L、色度为40倍。选用工艺流程为:厌氧�氧化沟�兼性塘�絮凝沉淀。当进水水质较好,兼性塘出水达标时,即可直接将兼性塘水向外排放;而当进水水质较差,兼性塘出水达不到排放标准时,则启用混凝沉淀系统,再排放沉淀池上清液。
�从目前该套工艺的运行情况来看,当进水的COD较高时,出水水质良好;一旦COD 降低,特别是冬季低温少雨,COD降低到不利于生化处理时,出水各水质成分均偏高难以达标,出水呈棕褐色,尽管启用絮凝沉淀系统,效果仍不理想。由此可见,对于渗滤液的色度和NH3-N的有效去除,对生化处理将产生有利影响。�
2.3.3 厌氧�气浮�好氧工艺
�大田山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是此工艺。根据广州市环境卫生研究所对类似垃圾填埋场渗滤液检测资料及模拟试验,结合本场实际情况定出渗滤液污水处理设计参数。进水水质CODCr为8000mg/L、BOD5为5000mg/L、SS为700mg/L、pH值为7.5 ;出水水质CODCr为100mg/L、BOD5为60mg/L、SS为500mg/L、pH值为6.5~7.5。�针对该场远离市区的特点,为便于管理和节省能耗,经比较后选用厌氧和好氧联合处理工艺。厌氧段为上向流式厌氧污泥床反应器,好氧段为生物接触氧化法,加化学混凝沉淀和生物氧化塘,净化处理达标后排放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处理。
�考虑到渗滤液水质变幅较大的特点,在厌氧段后加入气浮工艺,提高处理能力以应付进水水质偏高的情况。目前深圳下坪垃圾填埋场设计采用厌氧�气浮�好氧工艺处理渗滤液。�
2.3.4 UASB�氧化沟�稳定塘
�福州市于1995年建成全国最大的现代化的城市垃圾综合处理场--福州市红庙岭垃圾卫生填埋场。处理垃圾渗滤液水量为1000m3/d;垃圾渗滤液水质(入口)为CODCr为 8000mg/L、BOD5为5500mg/L;处理水质要求(出口)为CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
�设计采用上向流式厌氧污泥床�奥贝尔氧化沟�稳定塘工艺流程。垃圾填埋场的垃圾渗滤液集中到贮存库,依靠库址的较高地形,自流到集水池、格栅,经巴式计量槽计量后,靠势能流至配水池,再依靠静水头压至上向流式厌氧污泥床。经厌氧处理后的污水流至一沉池进行固液分离,上清液自流到奥贝尔氧化沟,沉淀污泥靠重力排至污泥池,污泥定期用罐车送到垃圾填埋场或堆肥利用。
�污水在奥贝尔氧化沟进行好氧生化处理,奥贝尔氧化沟采用三沟式A/O工艺,具有先进的污水脱氮处理效果。该工艺突出的优点是在第一沟中既能对氨氮进行硝化,又能以BOD为碳源对硝酸盐进行反硝化,总氮去除率可达80%,由于利用了污水中BOD作碳源,导致污水中的 BOD5被去除,减少了污水中的需氧量。为了提高氧化沟脱氮效果,把第三沟的出水用潜水泵再抽至第一沟进行内回流,在第一沟中进行反硝化。
�经氧化沟处理的污水流入二沉池进行固液分离,澄清水自流至稳定塘进行生物处理。二沉池的剩余污泥靠重力排至浓缩池。浓缩池中的上清液回流至氧化沟处理,其浓缩后的污泥用潜水泵抽至罐车输送到垃圾填埋场填埋,或进行堆肥处理。�
2.4 土地处理
�土地处理法亦即土壤灌溉法,是人类最早采用的污水处理法,但是土地处理系统的应用多见于城市污水处理。对于渗滤液的处理方法,将渗滤液收集起来,通过喷灌使之回流到填埋场。循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度,从而提高了生物活性,加速甲烷生产和废物分解。其次由于喷灌中的蒸发作用,使渗滤液体积减小,有利于废水处理系统的运转,且可节约能源费用。北英格兰的Seamer Carr垃圾填埋场,有一部分采用渗滤液再循环,20个月后再循环区渗滤液的COD值降低较多,金属浓度有较大幅度下降,而NH3 -N、Cl-浓度变化较小。说明金属浓度的下降不仅是由于稀释作用引起的,也可能是垃圾中无机成分对其吸附造成的。
�由于再循环渗滤液具有诸多优点,所以设计填埋场时顶部不要全部封闭,而应设立规则性排列的沟道以免对周围水源的污染。低浓度渗滤液不能直接排放,因NH3-N、Cl-浓度仍较高,温度较低季节,蒸发少,生物活性弱,再循环渗滤液的效果有待进一步研究。�
2.5 硝化和反硝化
�"老"的填埋场往往处于甲烷发酵阶段,其渗滤液中氨氮含量较高,通常为100~1000mg /L。去除氨氮主要有两种方法:一是硝化和反硝化;另一种是提高pH值至9以上,再用空气吹脱。Robinson和Maris将年龄为20年的填埋场渗滤液在温度为10℃,泥龄为60d的条件下曝气(实际上此与氧化塘运行条件相仿),可完全硝化。其它用生物转盘等好氧方法也都取得了成功,因此普遍认为渗滤液的硝化是不成问题的。�
2.6 英Rochem's反渗透处理厂
�在英国垃圾渗滤液处理厂使用Rochem's专利圆盘管反渗透系统对初级渗滤液进行处理。这种处理技术是由南亨伯赛德郡温特顿填埋场所设计和生产的Rochem's离析膜系统。
�这个系统的心脏是Rochem's专利圆盘管。这个圆柱体的组成包括板片、八角型钢和一个圆管内的耐磨膜垫层,它能处理那些快速堵塞普通的反渗透膜系统的渗滤液。在膜的压力下渗滤液进入Rochem's处理系统进行曝气和pH校正。当含有污染物的渗滤液流经圆柱体内膜表面时,渗滤液中的污染物质由于反渗透作用而分离出来并经膜排出。整个系统清理的操作是自动化的,当需要对该系统进行化学清洗时,控制指示器就会显示出信息来,同时自动清洗系统就会用已经程式化的化学制剂对该系统进行内部清洗,使其恢复到最初的功能。因为渗滤液在封闭情况下,在膜的表面形成湍流,减少氧化,产生恶臭,所以到一定时间要进行内部清洗,但这种清洗的间隔时间较长,Rochem's 离析膜系统能够去除重金属、固体悬浮物、氨氮和有害的难降解的有机物,处理后的水满足严格的排放标准。
�现在德国的Ihlenbery填埋场安装投入使用的Rochem's处理系统,其处理能力的污水量为50m3/h,水的回收率为90%。�
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3 处理工艺的分析比较
��与好氧方法相比,厌氧生物处理具有以下优点。
��(1)好氧方法需消耗能量(空气压缩机、转刷等),而厌氧处理却可产生能量(产生甲烷气) 。COD浓度越高,好氧方法耗能越多;厌氧方法产能越多,两者的差异就越明显。
��(2)厌氧处理时有机物转化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)远小于好氧处理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr),因此污泥处理和处置的费用大为降低。
��(3)厌氧处理时污泥的生长量小,对无机营养元素的要求远低于好氧处理,因此适于处理磷含量比较低的垃圾渗滤液。
��(4)根据报道,许多在好氧条件下难于处理的卤素有机物在厌氧时可以被生物降解。
��(5)厌氧处理的有机负荷高,占地面积比较小。
��但是,厌氧处理出水中的COD浓度和氨氮浓度仍比较高,溶解氧很低,不宜直接排放到河流或湖泊中,一般需要进行后续的好氧处理。另外,世界上大多数垃圾渗滤液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5~7.0)。pH在7以下,产甲烷菌将会受到抑制甚至死亡,不利于厌氧处理,而好氧处理对pH的要求就没有这么严格。再者,厌氧处理的最适温度是35℃,低于这个温度时,处理效率迅速降低。比较而言,好氧处理对温度要求不高,在冬季时即使不控制水温,仍能达到较好的出水水质。
��鉴于以上原因,目前对COD浓度在�50 000�mg/L以上的高浓度垃圾渗滤液建议采用厌氧方法 (后接好氧处理)进行处理,对COD浓度在�5 000�mg/L以下的垃圾渗滤液建议采用好氧生物处理法。对于COD在�5 000�~�50 000�mg/L之间的垃圾渗滤液,好氧或厌氧方法均可,选择工艺时主要考虑其它因素。�
4 结论和建议
��通过对上述几种处理方法及处理工艺的分析比较可得以下结论,并提出水质、水量等方面的建议和意见:
��(1)垃圾渗滤液具有成分复杂,水质水量变化巨大,有机物和氨氮浓度高,微生物营养元素比例失调等特点,因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分,分析其特点,以便采取相应的对策。还应通过小试和中试,取得可靠优化的工艺参数,以获得理想的处理效果。
��(2)多种方法应用于渗滤液的处理是可行的。在有条件的地方修筑生物塘,同时采用水生植物系统处理渗滤液,不仅投资省,而且运行费用低。土地处理也受到人们的重视,但在渗滤液的处理中选用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的运行管理经验,近年来结合采用厌氧�好氧工艺生物处理渗滤液较多。但修建专用的渗滤液处理厂投资大,运行管理费用高,而且随着填埋场的关闭,最终使水处理设施报废,故应慎重选用。
��(3)我国目前真正能满足卫生填埋标准的填埋场并不多,许多填埋场因为投资所限无法按设计要求建造能达到环境保护要求的渗滤液收集系统。因此,宜发展投资省,效果好的渗滤液处理技术。垃圾填埋场渗滤液向填埋场回灌,利用土地吸附,土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解,具有投资省、效果好,无需专门处理设施投资等特点。而且渗滤液的回灌可使垃圾保持湿润,加速填埋场的稳定。回灌法目前采用较少,可作深入研究,以明确回灌法的使用条件,处理效率及回灌处理的工程设计参数。
��(4)对垃圾填埋场渗滤液进行处理是问题的一个方面,另一方面应当考虑减少渗滤液产生量。宜发展可减少渗滤液产生量的填埋技术,如好氧填埋或准好氧填埋。
��(5)对垃圾渗滤液的处理,我国尚处于研究探索阶段,为了建设标准化的城市垃圾卫生填埋场,对其渗滤液的处理应作更深入的研究。