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      剖析工業廢水處理流程-馬魯銘
      來源: 臭氧反應器 發布時間:2023-11-14 瀏覽次數:

      剖析工業廢水處理流程-馬魯銘
       各位同行:我曾講過,要做一期工業廢水處理單元的分析,確切地說:是工業園區處理流程工藝單元組合的分析,簡單地可稱之“流程分析”。病疫封控前幾年,我參觀過幾個省的工業園區廢水處理廠,曾在一個廠做過我們的深度處理工藝、也就是催化臭氧化工藝的中試研究。由此發現,原廠的工藝問題很大,在此發表個人見解,可供商榷。
        大家請看流程示意圖。為了避免侵權、或爭議糾紛,我效仿影視作品,先發一免責聲明:“本流程純屬虛構,若有雷同,實為巧合”。當然,虛構是虛構,但類似的流程錯誤,在各地化工區污水廠普遍存在。
        首先,我們認為:對于化工類行業以及一些排放化學物質的行業,如紡織染整、造紙、醫藥等行業,特別是染料化工、農藥化工,這些行業廢水污水處理廠,其工藝流程前端,應該是預處理工藝單元,目的是轉化毒害有機物,保護后續的生物處理單元;而在生物法后,應該是深度處理單元,目的是彌補生物法的局限,提高難降解有機物的去除效率。一般條件下,預處理,我主張用化學還原的方法;深度處理,我主張用高級氧化的方法。其依據,請參閱我的公眾號文章,在此不再贅述。
        好!我們假定這是一個染料化工園區的污水處理廠,廢水中的毒害有機物主要為硝基苯類和偶氮化合物,第一個處理單元“鐵內電解”,實質上它對毒害有機物是個還原工藝,可有效地還原轉化硝基苯類和偶氮化合物,是一個有效的預處理單元。但第二個處理單元“芬頓氧化”就令人費解了,如:硝基苯已被零價鐵還原,主要產物是苯胺,苯胺的好氧微生物毒性遠小于硝基苯;但在化學氧化的條件下很容易再次氧化為硝基苯。芬頓氧化作為預處理,其設計的氧化能力肯定不是很強,絕大部分有機物很難礦化;事實證明,化工類、特別是精細化工類,初步化學氧化后產生的有機物,其可生物降解性是惡化的。因此,芬頓氧化作為預處理是不合理的。也許原設計者是想充分利用鐵內電解段生成的亞鐵離子,當然鐵內電解段調節pH值為弱酸性,有利于還原轉化毒害有機物的效果,可產生更多的亞鐵離子。但亞鐵鹽在市面上根本不值錢,以鐵元素計價格都低于廢鐵屑,何況芬頓法還要使用更貴的雙氧水和液堿。隨便說一句:我們開發的Cu/Fe雙金屬還原法,在pH值中性條件下,其還原轉化毒害有機物的能力要高于鐵碳法。
        第三個處理單元是缺氧好氧,即A/O工藝,生物脫氮除磷是市政污水經典的處理工藝,但注意它所針對初始污染物是氨氮和以無機酸形式存在的磷,既不是硝基苯或苯胺,也不是馬拉硫磷。實際上,氮磷在有機物的存在形式,是生活污水與工業廢水水質不同的標志之一。在生活污水中存在的含氮磷有機物,一般都是微生物的營養品,極易生化。而精細化工廢水中含氮磷的有機物,都是毒害有機物,很難生化。反硝化細菌是好氧的微生物,異養型,它在以硝酸根為電子受體的過程中,必須有易降解的有機物供作為電子供體;市政污水中,反硝化段的停留時間一般為半小時到2小時,也就是說作為碳源的有機物要在如此段的時間被氧化降解;簡單地說,精細化工廢水中不存在可作為碳源供反硝化的有機物;對于生物除磷更是如此。因此,對于精細化工的含氮磷有機物,首要任務是無機化;之后,才有可能外加碳源反硝化脫氮。由此可見,第三個流程單元也是錯的。第四個單元是“水解酸化”,水解酸化是工業廢水最常見的通用預處理工藝,但在處理精細化工廢水時,不會出現“酸化”現象。這很容易理解,廢水中不存在易生化降解的碳水化合物和蛋白質,怎么能很快形成揮發性脂肪酸VFA呢?若是高濃度的食品廢水或濕的餐廚垃圾,是很容易酸化的。不容易酸化,并不是說對精細化工沒有作用。生命的本質,從化學角度簡單地描述:就是氧化還原反應。當有足量的微生物、有機物,又缺少分子態氧的情況下,微生物代謝活動得失電子的都是有機物,在生物化學中稱為發酵??梢韵胂?,當廢水中存在著有吸電子基團的有機物,如硝基苯,又有較易生物氧化的有機物,如溶解性淀粉,水解酸化過程中肯定是硝基苯得電子、淀粉失電子。因此,按我的觀點,水解酸化預處理工業廢水,主要機制有二個:對毒害有機物,是生物還原過程;對于高聚物(如PVA,很少工業行業的廢水中有高聚物),是生物斷鏈的過程;由此提高了后續好氧生物法的效率。但水解酸化放在好氧生物法后,顯然不合理:水中有機物濃度低、可生化性差,當有好氧污泥被帶入水解酸化時,會發生細胞的破裂分解,COD濃度反而會提高。第五個單元是接觸氧化,它作為深度處理是可以的,雖然都是好氧生物法,但與活性污泥法還存在本質差別。由于微生物可固著生長,系統中可存在著世代時間很長的微生物,而代謝難降解有機物的細菌,世代時間都很長。第六個單元是臭氧氧化,臭氧的直接氧化能力是有定量表示的,就是它的氧化還原電位,2.07V,它甚至不能直接氧化草酸、乙酸、葡萄糖等。大量實踐證明:對工業廢水生化出水,其COD的去除率很低,一般在10 – 20%左右。若投加合適的催化劑(不包括市面上部分自稱的催化劑,應能產生•OH、能滿足•OH作用域的要求),形成催化臭氧化機制,COD的去除率大幅提高。我最常鼓吹的東西,在此不多說了。
        廢水處理的流程非常重要,否則處理效果有可能相互抵消。我曾在一個廠中做過催化臭氧化中試,我的一個處理單元,就是催化臭氧化,COD去除率勝過他們的一套工藝流程。由此,更增強了我的觀念。
       
        最后,給工藝流程的原設計者扣三個大帽子:1、沒有弄清好氧生物之前預處理與之后深度處理的區別。預處理目的是轉化毒害有機物;深度處理是用物化方法彌補生物法的局限。2、照搬照套市政污水處理工藝,沒有弄清工業廢水與生活污水有機物中氮磷形態的根本不同。3、沒有弄清化學氧化與生物氧化的區別,如:苯胺,化學氧化極易生成硝基苯;而生物氧化則不會。

        文章來源: 馬魯銘 鐵基催化劑催化臭氧公眾號
       
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