煉化污水難降解有機(jī)物深度處理新技術(shù)

針對(duì)煉化污水有機(jī)物成分復(fù)雜、可生化性差的關(guān)鍵科學(xué)問題，為應(yīng)對(duì)提標(biāo)改造和節(jié)能減排的國(guó)家重大需求，本課題提出“源頭氧化減排、生化過程強(qiáng)化、深度精制處理”的研究思路，實(shí)現(xiàn)污水的高效、深度脫碳除氮。對(duì)煉化廢水中難降解特征污染物（含硫/氮有機(jī)物）賦存形態(tài)及濃度水平的理論模型預(yù)測(cè)和濃度測(cè)定，通過設(shè)計(jì)三維電極材料構(gòu)建高級(jí)氧化新工藝實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)物的高效低耗去除，采用高級(jí)氧化-生化耦合新方法對(duì)污水進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)煉化污水的達(dá)標(biāo)排放和回用。揭示煉化廢水中典型難降解污染在物化-生化強(qiáng)化-后物化/生化深度處理工藝中的交互作用、轉(zhuǎn)化途徑，確定污染物結(jié)構(gòu)、模型框架與處理效率間的定量關(guān)系，通過研究成果的部分工程應(yīng)用，為我國(guó)煉化污水深度處理提供重要的理論參考及主導(dǎo)性技術(shù)。

污水深度處理形態(tài)分

a、液體聚合氯化鋁 未干燥的形態(tài)，有不用稀釋，裝卸使用方便，價(jià)格相對(duì)便宜的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是運(yùn)輸需要罐車，單位運(yùn)輸成本增加（每噸固體相當(dāng)于2-3噸液體）

b、固體聚合氯化鋁 干燥后的形態(tài)，有運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)，不需要罐車，缺點(diǎn)是使用時(shí)還需要稀釋，增加工作強(qiáng)度.

污水深度處理工藝分類

a，滾筒式聚（合）氯化鋁 鋁含量一般，水不溶物高，多用于污水處理。

b，板框式聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，用于污水處理和飲用處理。

c，噴霧干燥聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，溶解速度快.用于飲用水及更高標(biāo)準(zhǔn)水處理。

污水深度處理用途

⒈城市給排水凈化：河流水、水庫水、地下水。

⒉工業(yè)給水凈化。

⒊城市污水處理。

⒋工業(yè)廢水和廢渣中有用物質(zhì)的回收、促進(jìn)洗煤廢水中煤粉的沉降、淀粉制造業(yè)中淀粉的回收。

⒌各種工業(yè)廢水處理：印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水、污水處理。

⒍造紙施膠。

⒎糖液精制。

⒏鑄造成型。

⒐布匹防皺。

⒑催化劑載體。

⒒醫(yī)藥精制

⒓水泥速凝。

⒔化妝品原料。噴霧干燥聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，溶解速度快.用于飲用水及更高標(biāo)準(zhǔn)水處理。2100433B

第1章 緒論

1.1　水危機(jī)與污水回用

1.1.1　水危機(jī)

1.1.2　污水回用的意義

1.1.3　污水回用的途徑

1.1.4　我國(guó)污水回用的歷程

1.2　污水深度處理工藝

1.2.1　污水深度處理的概念

1.2.2　污水深度處理的要求

1.2.3　懸浮物的去除

1.2.4　氮和磷的去除

1.2.5　難降解有機(jī)物的去除

1.2.6　溶解性無機(jī)鹽類的去除

1.3　污水深度處理技術(shù)的發(fā)展

第2章　傳統(tǒng)污水深度處理技術(shù)及發(fā)展

2.1　傳統(tǒng)污水深度處理技術(shù)概述

2.1.1　混凝

2.1.2　沉淀、澄清、氣浮

2.1.3　過濾

2.2　過濾技術(shù)的新發(fā)展

2.2.1　纖維過濾技術(shù)

2.2.2　曝氣生物濾池

第3章　污水生物脫氮

3.1　污水生物脫氮原理與工藝

3.1.1　生物脫氮過程

3.1.2　三級(jí)活性污泥法

3.1.3　兩級(jí)活性污泥法

3.1.4　前置反硝化脫氮

3.1.5　氧化溝工藝

3.2　污水生物脫氮新技術(shù)

3.2.1　短程硝化反硝化

3.2.2　SHARON工藝

3.2.3　厭氧氨氧化工藝

3.2.4　好氧反硝化

第4章　污水除磷技術(shù)

4.1　化學(xué)沉淀法除磷

4.2　污水生物除磷原理

4.2.1　生物除磷過程

4.2.2　生物除磷的影響因素

4.3　污水生物除磷工藝

4.3.1　厭氧"para" label-module="para">

4.3.2　Phostrip除磷工藝

第5章　污水同步脫氮除磷技術(shù)

5.1　污水同步脫氮除磷工藝

5.1.1　Bardenpho工藝

5.1.2　A2O工藝

5.1.3　UCT工藝

5.1.4　反硝化除磷

5.2　提高除磷效率的措施

5.2.1　改進(jìn)的UCT工藝

5.2.2　改進(jìn)型SBR

5.2.3　改進(jìn)型氧化溝

5.3　污水同步脫氮除磷工程實(shí)例

5.3.1　A2O工藝工程實(shí)例

5.3.2　昆明蘭花溝污水處理廠

第6章　膜分離技術(shù)

第7章　膜生物反應(yīng)器

第8章　難降解有機(jī)物的去除

第9章　污水消毒技術(shù)

第10章　污水回用技術(shù)

參考文獻(xiàn)2100433B

污水深度處理常見的方法有以下幾種：

活性炭吸附法

活性炭是一種多孔性物質(zhì)，而且易于自動(dòng)控制，對(duì)水量、水質(zhì)、水溫變化適應(yīng)性強(qiáng)，因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應(yīng)用前景的污水深度處理技術(shù)?；钚蕴繉?duì)分子量在500～3000的有機(jī)物有十分明顯的去除效果，去除率一般為70%～86.7%，可經(jīng)濟(jì)有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產(chǎn)物、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、放射性有機(jī)物等。

常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆?；钚蕴?GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。近年來，國(guó)外對(duì)PAC的研究較多，已經(jīng)深入到對(duì)各種具體污染物的吸附能力的研究。根據(jù)水污染的程度，在水處理系統(tǒng)中，投加粉末活性炭去除水中的COD，過濾后水的色度能降底1～2度;臭味降低到0度。GAC在國(guó)外水處理中應(yīng)用較多，處理效果也較穩(wěn)定，美國(guó)環(huán)保署(USEPA)飲用水標(biāo)準(zhǔn)的64項(xiàng)有機(jī)物指標(biāo)中，有51項(xiàng)將GAC列為最有效技術(shù)。

GAC處理工藝的缺點(diǎn)是基建和運(yùn)行費(fèi)用較高，且容易產(chǎn)生亞硝酸鹽等致癌物，突發(fā)性污染適應(yīng)性差。如何進(jìn)一步降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，降低活性炭再生成本將成為今后的研究重點(diǎn)。BAC可以發(fā)揮生化和物化處理的協(xié)同作用，從而延長(zhǎng)活性炭的工作周期，大大提高處理效率，改善出水水質(zhì)。不足之處在于活性炭微孔極易被阻塞、進(jìn)水水質(zhì)的pH適用范圍窄、抗沖擊負(fù)荷差等。歐洲應(yīng)用BAC技術(shù)的水廠已發(fā)展到70個(gè)以上，應(yīng)用最廣泛的是對(duì)水進(jìn)行深度處理。

膜分離法

膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù)。它的最大特點(diǎn)是分離過程中不伴隨有相的變化，僅靠一定的壓力作為驅(qū)動(dòng)力就能獲得很高的分離效果，是一種非常節(jié)省能源的分離技術(shù)。

微濾可以除去細(xì)菌、病毒和寄生生物等，還可以降低水中的磷酸鹽含量。

超濾用于去除大分子，對(duì)二級(jí)出水的COD和BOD去除率大于50%。

反滲透用于降低礦化度和去除總?cè)芙夤腆w，對(duì)二級(jí)出水的脫鹽率達(dá)到90%以上，COD和BOD的去除率在85%左右，細(xì)菌去除率90%以上。

納濾介于反滲透和超濾之間，其操作壓力通常為0.5～1.0MPa，納濾膜的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有離子選擇性，它對(duì)二價(jià)離子的去除率高達(dá)95%以上，一價(jià)離子的去除率較低，為40%～80%。潘巧明等人采用膜生物反應(yīng)器-納濾膜集成技術(shù)處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結(jié)果，出水COD小于100mg/L，廢水回用率大于80%。

我國(guó)的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。今后的研究重點(diǎn)是開發(fā)、制造高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、抗污染、高通量的膜材料，著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關(guān)鍵問題。

高級(jí)氧化法

工業(yè)生產(chǎn)中排放的高濃度有機(jī)污染物和有毒有害污染物，種類多、危害大，有些污染物難以生物降解且對(duì)生化反應(yīng)有抑制和毒害作用。而高級(jí)氧化法在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基(如·OH等)，使難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成易降解小分子物質(zhì)，甚至直接生成CO2和H2O，達(dá)到無害化目的。

濕式氧化法

濕式氧化法(WAO)是在高溫(150～350℃)、高壓(0.5～20MPa)下利用O2或空氣作為氧化劑，氧化水中的有機(jī)物或無機(jī)物，達(dá)到去除污染物的目的，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O。

濕式催化氧化法

濕式催化氧化法(CWAO)是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應(yīng)能在更溫和的條件下和更短的時(shí)間內(nèi)完成，也因此可減輕設(shè)備腐蝕、降低運(yùn)行費(fèi)用。建于昆明市的一套連續(xù)流動(dòng)型CWAO工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置，已經(jīng)體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)性。

濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復(fù)合氧化物3類?？紤]經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。采用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產(chǎn)生及資金的浪費(fèi)。

超臨界水氧化法

超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點(diǎn)以上，該狀態(tài)的水就稱為超臨界水。

在此狀態(tài)下水的密度、介電常數(shù)、粘度、擴(kuò)散系數(shù)、電導(dǎo)率和溶劑化學(xué)性能都不同于普通水。較高的反應(yīng)溫度(400～600℃)和壓力也使反應(yīng)速率加快，可以在幾秒鐘內(nèi)對(duì)有機(jī)物達(dá)到很高的破壞效率。

美國(guó)德克薩斯州哈靈頓首次大規(guī)模應(yīng)用超臨界水氧化法處理污泥，日處理量達(dá)9.8t。系統(tǒng)運(yùn)行證明其COD的去除率達(dá)到99.9%以上，污泥中的有機(jī)成分全部轉(zhuǎn)化為CO2、H2O以及其他無害物質(zhì)，且運(yùn)行成本較低。

光化學(xué)催化氧化法

研究較多的光化學(xué)催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。

Fenton試劑法由Fenton在20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)，如今作為廢水處理領(lǐng)域中有意義的研究方法重新被重視起來。Fenton試劑依靠H2O2和Fe2 鹽生成·OH，對(duì)于廢水處理來說，這種反應(yīng)物是一個(gè)非常有吸引力的氧化體系，因?yàn)殍F是很豐富且無毒的元素，而且H2O2也很容易操作，對(duì)環(huán)境也是安全的。Fenton試劑能夠破壞廢水中諸如苯酚和除草劑等有毒化合物。國(guó)內(nèi)對(duì)于Fenton試劑用于印染廢水處理方面的研究很多，結(jié)果證明Fenton試劑對(duì)于印染廢水的脫色效果非常好。另外，國(guó)內(nèi)外的研究還證明，用Fenton試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物質(zhì)的廢水。

類Fenton試劑法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在處理有毒有害難生物降解有機(jī)廢水中極具應(yīng)用潛力。該法實(shí)際應(yīng)用的主要問題是處理費(fèi)用高，只適用于低濃度、少量廢水的處理。將其作為難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理或深度處理方法，再與其他處理方法(如生物法、混凝法等)聯(lián)用，則可以更好地降低廢水處理成本、提高處理效率，并拓寬該技術(shù)的應(yīng)用范圍。

光催化法是利用光照某些具有能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發(fā)強(qiáng)氧化自由基·OH，使許多難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)能在常規(guī)條件下進(jìn)行。銳鈦礦中形成的TiO2具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)良和成本低等特征。在全世界范圍內(nèi)開展的最新研究是獲得改良的(摻入其他成分)TiO2，改良后的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產(chǎn)生率。

電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化又稱電化學(xué)燃燒，是環(huán)境電化學(xué)的一個(gè)分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機(jī)物氧化。除可將有機(jī)物徹底氧化為CO2和H2O外，電化學(xué)氧化還可作為生物處理的預(yù)處理工藝，將非生物相容性的物質(zhì)經(jīng)電化學(xué)轉(zhuǎn)化后變?yōu)樯锵嗳菪晕镔|(zhì)。這種方法具有能量利用率高，低溫下也可進(jìn)行;設(shè)備相對(duì)較為簡(jiǎn)單，操作費(fèi)用低，易于自動(dòng)控制;無二次污染等特點(diǎn)。

超聲輻射降解法

超聲輻射降解法主要源于液體在超聲波輻射下產(chǎn)生空化氣泡，它能吸收聲能并在極短時(shí)間內(nèi)崩潰釋放能量，在其周圍極小的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生1900～5200K的高溫和超過50MPa的高壓。進(jìn)入空化氣泡的水分子可發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生高氧化活性的·OH，誘發(fā)有機(jī)物降解;此外，在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水，有利于化學(xué)反應(yīng)速度的提高。

超聲波對(duì)含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著，氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機(jī)物最終的降解產(chǎn)物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對(duì)硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進(jìn)一步增強(qiáng)超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是研究熱點(diǎn)，如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學(xué)法。超聲輻射降解水體污染物的研究仍處于試驗(yàn)探索階段。

輻射法

輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對(duì)化合物的破壞作用所開發(fā)的污水輻射凈化法。一般認(rèn)為輻射技術(shù)處理有機(jī)廢水的反應(yīng)機(jī)理是由于水在高能輻射的作用下產(chǎn)生·OH、H2O2、·HO2等高活性粒子，再由這些高活性粒子誘發(fā)反應(yīng)，使有害物質(zhì)降解。

輻射法對(duì)有機(jī)物的處理效率高、操作簡(jiǎn)便。該技術(shù)存在的主要難題是用于產(chǎn)生高能粒子的裝置昂貴、技術(shù)要求高，而且該法的能耗大、能量利用率較低;此外為避免輻射對(duì)人體的危害，還需要特殊的保護(hù)措施。因此該法要投入運(yùn)行，還需進(jìn)行大量的研究探索工作。

臭氧法

臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，對(duì)許多有機(jī)物或官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，有效地改善水質(zhì)。臭氧能氧化分解水中各種雜質(zhì)所造成的色、嗅，其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度，起到良好的絮凝作用，提高過濾濾速或者延長(zhǎng)過濾周期。由于國(guó)內(nèi)的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后，所以運(yùn)行費(fèi)用過高，推廣有難度。