处理高浓度有机废水的方法范例(3篇)
处理高浓度有机废水的方法范文篇1
关键词：MAP法高浓度氨氮废水工艺
据统计，2011年我国化肥的总产量达6027万吨，同比增长了12.14%，大量化肥的生产带来巨大经济效益的同时，也给环境保护工作带来了不小的压力。氨氮作为化肥厂废水中的主要污染物，其中的高浓度氨氮废水（>500mg/L）如果未经处理就直接排入水体中很容易引起水体富营养化，加速水体中的藻类及其他微生物大量繁殖，导致水质下降，被氧化生成的硝酸盐、亚硝酸盐还会影响水生生物，甚至是人们的健康。
一、高浓度氨氮废水处理工艺
氨氮处理技术的选择主要取决于水的性质、要求效果和经济性[1]。近年来在化肥厂氨氮废水尤其是高浓度氨氮废水处理技术研究方面取得了不少成就。当前，常用的脱氮方法主要有生化法、氨吹脱法、折点氧化法、离子交换法和磷酸氨镁沉淀法（MAP）等等。这些工艺各有优点和不足，国内处理高浓度氨氮废水主要选择的是生化法和氨吹脱法（空气吹脱和蒸汽汽提），国外多选择生化法和MAP法。
二、MAP法高浓度氨氮废水处理工艺
磷酸氨镁沉淀法（MangnesiumAmmoniumPhosphate），又叫化学沉淀法，国外于20世纪60年代开始研究，至20世纪90年底便作为一种新的废水脱氮工艺而迅速兴起，进入了一个崭新的应用阶段[3]。该法的基本原理是向含有氨氮的废水中添加磷酸盐和镁盐，反应生成磷酸铵镁（MAP）。这种方法处理高浓度氨氮废水后的产物即为磷酸铵镁（MgNH4PO4·6H2O），俗称为鸟粪石，简称MAP。
1.MAP工艺机理
2.MAP工艺适用对象
2.3影响MAP工艺因素
2.3.1反应时间。MAP法反应时间主要取决于MAP晶体的成核速率和成长速率，因此，MAP法处理氨氮废水选择适宜的搅拌速度和控制适当反应时间可以有效提升药剂效率。研究表明，剩余氨氮浓度随着反应时间变与氨氮去除率成正比，反应时间越长，剩余浓度越低，但这样也增加了处理的费用。应控制在一个合理的时间范围内，一般应在1h以内。
2.3.2pH值。作为无机化学沉淀反应，无论采用何种药剂配及配比，合适的pH都是保证反应能否实现的关键[5]。pH值为9左右时对磷酸铵镁的产生最佳[6]。
2.3.3反应物配比。要促使磷酸铵镁的沉淀，沉淀剂投加的摩尔配比理论应为n（Mg2+）：n（NH4+）：n（PO43-）1：1：1。根据同离子效应，增大Mg2+、PO43-配比会促进反应，从而提升氨氮的去除率和去除速率。具体详见表3。
2.3.4其他因素。MAP法处理高浓度氨氮废水除了以上三种影响因素外，还与沉淀剂的选择、反应温度等等因素有关。
2.4MAP工艺经济效益
MAP法在处理低浓度氨氮废水运行费用较高，而在处理高浓度氨氮废水时优势明显，该法被广泛应用到高浓度氨氮脱氮除磷后生成的磷酸铵镁又可用作缓释性复合肥料，回收利用率较高。
周娟贞[11]等，用MAP法处理垃圾渗滤液中的高浓度氨氮废水可以产生较大经济效益，成本主要是运转费较高，但可以通过高温降解MAP使沉淀剂得到循环利用，产生NH3可以进一步用于烟道气的脱硝。除了作为肥料外，MAP还可以在提纯后用作化学原料，饲料添加剂以及医药建材等行业。
三、展望
MAP法处理高浓度氨氮废水，具有工艺简单，操作简便，反应稳定，不易受到外界环境的影响，而且脱氮效率高，可以回收再利用，解决了氮的回收和二次污染等难题，具有较好的社会效益和经济、环境效益。但MAP法在应用中费用主要用在沉淀剂上，沉淀利用面较窄，如何降低沉淀剂高昂费用或寻找其替代品，拓宽MAP的用途和使用范围进一步提升经济效益是未来该法的发展方向。
参考文献
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处理高浓度有机废水的方法范文
（1）吹脱与汽提法吹脱与汽提法适用于含有溶解性氨氮有机氮废水，这种方法是在高的pH值情况下，使溶解性氨氮有机氮废水与通入废水中的气体充分接触，最后靠气体中氨的分压与废水中氨浓度的分压差来推动对废水中氨氮的去除。吹脱与汽提法需要溶解性氨氮废水中的氨氮尽可能以氨分子形态存在，去除效果取决于pH值、水温、水力负荷及气水比等。氨吹脱即空气吹脱，汽提法则利用蒸汽进行吹脱，由于汽提法所需能耗较大，而且设备维护复杂，因此主要采取空气吹脱法来去除水中的氨氮。刘文龙等人[1]利用空气吹脱法处理催化剂生产过程中产生的含（NH4）2SO4高浓度氨氮（平均达4300mg/L）废水，当废水pH值为11.5，吹脱温度为80℃，吹脱时间为120min，气液体积比300时，废水中氨氮脱除率可达99.2%，采用吹脱、汽提法容易造成空气二次污染。（2）电渗析法电渗析是一种利用施加在多对阴阳膜对之间的电压来去除含氮废水中氮浓度的方法。在电渗析槽中阴阳渗透膜之间施加直流电压，当含氮废水进入电渗析槽时，通过施加在多对阴阳离子渗透膜的电压，使氨离子从废水中集聚另一侧的高浓度氨废水中，从而使含氮废水中的氨得到去除。电渗析法处理的优点是效果稳定、启动快、操作简便、受来水温度及pH值等条件影响小；但该法易导致浓水和淡水串流，影响最终出水水质，故该法适用于中低浓度的氨氮废水。电渗析技术需要氨氮尽可能以氨分子形态存在，电渗析法可将含NH3-N3000～3200mg/L废水中的氨氮去除85%以上，同时可获得8.9%的浓氨水，此方法在运行过程中消耗的电量与废水中氨氮浓度成正比。（3）化学沉淀法化学沉淀法是通过向废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。目前主要采用向废水中投加MgCl2•6H2O和Na3PO4•12H2O生成磷酸氨镁（MAP）沉淀的方法，以去除含氮废水中的氨氮。徐志高等人利用投加MgCl2•6H2O和Na3PO4•12H2O生成磷酸氨镁的化学沉淀法对处理锆铪萃取分离所产的高浓度氨氮废水进行了研究，研究表明pH值对高浓度氨氮废水中氨氮的去除及磷的残余的影响最大，其次是n（P）∶n（N），而n（Mg）∶n（N）和初始氨氮浓度的影响较小，最终所选工艺条件为pH值=9.5，n（Mg）∶n（N）=1.2∶l，n（P）∶n（N）=0.9∶1，25℃下反应20min，静置30min时，可将锆铪分离所产生的废水中氨氮浓度由3000mg/L降至150mg/L以下，其氨氮的去除率大于95％，磷的残留约1.1mg/L。生成的磷酸铵镁沉淀物是一种很有价值的缓释肥。化学沉淀法是一种技术可行、效率高的方法，很有开发前景，但要广泛应用于工业废水处理，还需要解决经济问题。由于其投加药量大，需要寻找价廉高效的沉淀剂；由于工业废水中会存在一些有毒有害物质，需要开发MAP作为肥料的价值。（4）氧化法在强氧化剂或特殊光照作用下，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质，达到净化的目的。付迎春等人和王颖莉等人分别以催化湿式氧化及光催化氧化法去除氨氮，实验结果表明，在催化氧化法中氨氮去除率可达97%以上，但是在氧化过程中，部分氨氮在氧化过程中部分被氧化成NO3，不利于总氮去除。
2生物法
生物法是指废水中的含氮污染物在多种微生物作用下，通过同化、矿化、硝化、反硝化等一系列反应，最终生成N2，从而达到处理废水中含氮污染物的目的。目前在生物法处理含氮废水的新工艺中主要方法有好氧反硝化法、短程硝化反硝化及厌氧氨氧化等。生物法处理效果稳定，操作简单，适用范围广，不产生二次污染且比较经济；但占地面积大，低温时效率较低，对运行管理要求较高。在所有方法中，对氨氮的去除率均可达到95%以上，但对总氮的去除差异非常大。朱明石等人采用升流式厌氧污泥床（UASB）-生物膜反应器建立厌氧氨氧化工艺来处理高浓度含氮废水，当进水ρ（NH3-N）、ρ（NO2-N）、ρ（TN）分别为340.0mg/L、448.8mg/L、788.8mg/L时，其去除率分别为84.0%、93.0%、85.0%。孙艳波等人对厌氧氨氧化和反硝化的协同脱氮的进行了研究，稳定阶段反应器对氨氮、亚硝氮、TN和COD的去除率分别高达95.3%、99.1%、94.0%和93.2%。结果表明，厌氧氨氧化和反硝化能协同脱氮而且效果很好。与传统生物硝化反硝化技术相比，厌氧氨氧化技术需氧量低，不需外加碳源和中和试剂，同时可大幅度减少污泥产量，是目前已知最经济的生物脱氮工艺；但因厌氧氨氧化的反应速度比较慢，故所需反应器容积大。目前国内在厌氧氨氧化生物脱氮领域开展的研究工作不多，为使这一具有良好应用前景的新型生物脱氮工艺在工业中得到应用，今后应进一步研究确定厌氧氨氧化的反应机理，寻求适于反应微生物的培养条件及反应器系统。虽然许多方法都能有效地去含氮废水中的氮，但大部分目前还处于研究阶段，只有几种方法能真正应用于工业废水的处理，因为它们必须具有应用方便、处理性能稳定可靠、适应于废水水质及较为经济等优点、根据目前的经验，处理含氮废水中的氮的主要技术有：（1）生物硝化法反硝化法除氮，即在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐；然后在缺氧条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出。（2）氨吹脱法。（3）折点氯化法。（4）离子交换法。对于不同性质的废水，无机氮中的氨氮废水处理技术相对比较成熟。根据氨氮浓度的不同，废水可划分为三类：（1）高浓度（＞500mgNH3-N/L）；（2）中等浓度（50~500mgNH3-N/L）；（3）低浓度（＜50mgNH3-N/L）。由于以上几种处理方法原理、影响因素、适用范围等不同，因此，在选择处理方法必须充分利用其特点和优势，做到既“节能减排”又“满足要求”。目前以上几种处理方法中主要采用以下四种处理方法来去除废水中的氮，但各有其特点和适用范围，见表1。
3几点看法
处理高浓度有机废水的方法范文
有机废水无害化处理的首选方法是生物处理。这是由生物处理所具有的处理的相对彻底性（无二次污染或二次污染较小）以及运行费用低廉等优点决定的。
根据有机废水处理方面的特性可以将其划分为以下3类：①废水中的有机物易于生物降解，同时废水中的毒物含量很少。这类废水主要是生活污水和来自以农牧产品为原料的工业废水等；②废水中的有机物易于生物降解，同时废水中的毒物含量较多。这类废水主要来自印染、制革废水等；③废水中所含的有机物难于生物降解（生物降解速度极其缓慢），同时，废水中毒物可能较多、亦可能较少。这类废水主要来自造纸、制药废水等。
第①类废水可直接进行生物处理。第③类废水较为复杂，此处不作讨论。本文主要对第②类废水中的毒物作用机制及应对措施加以讨论。
1、毒物及其作用机制
废水中凡是能延缓或完全抑制微生物生长的化学物质，统称为有毒有害物质，简称毒物。这些毒物，从化学性质上来分可划分为有机物和无机物两大类。从处理的角度又可划分为能被生物处理段去除、转化的物质（如h2s、苯酚等，或称非稳定性毒物）和不能被生物处理段去除、转化的物质（如nacl、汞、铜等，或称稳定性毒物）两大类。
毒物对微生物的作用机制主要有如下方式：
（1）损伤细胞结构成分和细胞外膜。如：70%浓度的乙醇能使蛋白凝固达到杀菌作用；酚、甲酚、表面活性剂作用于细胞外膜，破坏细胞膜的半透性。
（2）损伤酶和重要代谢过程。一些重金属（铜、银、汞等）对酶有潜在的毒害作用，甚至在非常低的浓度下也起作用。这些重金属的盐类和有机化合物能与酶的-sh基结合，并改变这些蛋白质的三级和四级结构。
（3）竞争性抑制作用。当废水中存在一种化学结构与代谢物质相类似的有机物时便会发生。因为二者都能在酶的活性中心与酶相结合，它们的竞争将抑制中间产物的形成，使酶的催化反应速率降低。
（4）对细胞成分合成过程的抑制作用。当某些化学物质的结构类似于细胞成分的结构时，它们便会被细胞吸收并同化，结果是合成无功能的辅酶或导致生长停止。这种作用最典型的例子便是磺胺酸。
（5）抗生素对核酸的抑制作用。不少抗生素能专一地抑制原核生物的蛋白质合成，如链霉素会抑制氨基酸正确结合于多肽上。
（6）抗生素对核酸的抑制作用。如丝裂霉系c会选择性地阻止dna的合成，从而抑制微生物的生长。
（7）对细胞壁合成的抑制作用。如青霉素便是通过干扰细胞壁的合成从而达到抑制微生物生长的效果。
2、菌种承受毒物的能力及菌种驯化法
需说明的是，微生物中存在不少能耐受常用代谢毒物的菌株，有的甚至能利用它们作为能源。化学物质对微生物的抑制作用与其浓度有直接关系，并随微生物的驯化而发生变化，经过驯化的微生物对有毒物质的适应能力将逐步加强。微生物这种巨大的适应性（变异性）是由它们的小体积决定的。如一个微球细胞仅具有约100000个蛋白质分子所能容纳的空间，如此小的体积决定了那些近期用不着的酶是不能储备的，许多分解代谢酶类只有当存在合适的基质时才会产生。在某些条件下这类可诱导的酶可占蛋白质总含量的10%.正是微生物的这种变异性，才使生物法处理含毒有机废水成为可能。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的极限的（此时的浓度叫极限允许浓度），正是这种极限又要求含毒物有机废水在生物处理前需要一定的预处理。
前已说过，微生物由于其体积的细小，而具有巨大的适应性（变异）。因此可以采用人工改变微生物生活环境的方法进行诱导变异，让微生物直接适应原水中毒物浓度或提高微生物对毒物的去除能力。这种方法对稳定性毒物及非稳定性毒物均适用，是处理含毒有机废水的一种基本方法。
在城市生活污水处理厂中，当进水中酚的浓度突然增加到50mg/l时，便会对生物处理系统产生巨大的破坏作用。严重时，会导致全系统的崩溃。可是，某焦化厂采用适应性变异的方法对菌种进行驯化即菌种驯化法，使微生物内的酶逐步适应了这种毒物的大量存在，便将这种毒物当成其底物而加以分解吸收。实际运行表明，进水中酚的平均浓度为117.5mg/l时，酚的去除率高达99.6%.
含酚废水处理是应对一种不稳定性毒物的例子，当毒物很稳定时，亦可采用这种驯化方法以提高微生物对毒物的承受能力。但须注意，这种毒物的浓度必须满足最终出水排放标准或另外采取其它措施加以控制。
3、预处理方法
前已说过，驯化是生物处理法中应对毒物的一种基本方法。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的极限的，毒物浓度超过极限允许浓度时就需要一定的预处理。目前，预处理法主要有稀释法、转化法和分离法。
3.1稀释法
污水中的毒物之所以成为毒物，是与其浓度有关的。当其浓度超过某一极限允许浓度时，毒物就成为毒物；在极限允许浓度以下时，毒物就不表现出毒性甚至成为营养。当废水中毒物浓度超过生物处理的极限允许浓度时，为保证生物处理的正常进行，可采用简单的稀释法，将废水中毒物浓度降低到极限浓度以下。
根据废水中毒物的稳定或非稳定性质，结合实际情况，可采取3种不同的稀释法：污水稀释法，处理出水稀释法，清水稀释法。
（1）污水稀释法。不同的污水中所含的物质不同，将它们混合起来，彼此稀释，可将毒物浓度降低到极限允许浓度以下，这便是污水稀释法。它最简单、最经济，是首选方法，不论毒物的性质是稳定或非稳定均适用。少量的工业废水混入大量的城市污水中，几乎所有的毒物浓度都会被降低到极限允许浓度以下。但是，少量的工业废水彼此间混合后，毒物浓度仍有可能在极限允许浓度以上，仍需继续采取其它措施。
污水稀释法除了上面所说的不同单位所排废水之间的大稀释外，还有同一工厂不同车间所排废水之间的小稀释。比如，制革工厂中，脱毛工段所排的灰碱废水中s2-的浓度高达1000mg/l以上，但脱毛工段所排的灰碱废水只占全厂总排水量的5%左右，只要建一较大的调节池（停留时间hrt一般在12h左右），不同工段所排废水在此搅拌混合后，总出水中s2-的浓度便可降低到100mg/l以下。这对后续处理非常有利。
（2）处理出水稀释法。这种方法只适用于废水中的毒物为非稳定这一单一情况。处理出水稀释法又有两种：①曝气池池型采用完全混合式；②处理出水回流稀释法。出于经济方面的考虑，方法①应是首选。
实例：制革废水中s2-的存在对生物处理具有极大的危害，生物处理的极限允许浓度为30mg/l.制革废水经调节池调节稀释后，进入曝气池时s2-仍然在50mg/l以上。以前，许多设计单位主张采用分隔处理，即先把灰碱废水单独进行脱s预处理，把进水中的s2-降低到30mg/l以下，再进行综合处理。有经验表明，可采用处理出水稀释法来消除s2-对生物处理的影响，不需要进行分隔处理，而直接进行综合处理。东南大学设计的南京制革厂废水处理站，采用的处理流程为调节池初沉池生物处理，生物处理采用的是氧化沟，该氧化沟沟宽6m，有效水深3m，沟内水流平均流速0.4m/s，做如下两个假定：①废水进入氧化沟后经过1周的循环，其中的s2-经曝气氧化后全被去除（被氧化成单体硫或硫代硫酸盐）；②废水一进入氧化沟后，横向扩散很好，横断面上各点水质完全相同。按s2-的极限允许浓度30mg/l进行计算，理论上可得该氧化沟进水s2-的最大允许浓度为7776mg/l.从30mg/l到7776mg/l可以看出稀释法的巨大作用。当然，在实际运行中①，②两条假定不可能完全做到，故实际进水最大允许浓度远远不能达到7776mg/l.根据该厂长达12年的稳定运行经验表明，在调节池出水s2-不超过100mg/l的情况下，s2-对氧化沟的稳定运行是完全没有影响的，而且氧化沟出水s2-始终在排放标准1mg/l以下。这是稀释法成功应用的一个例子。
（3）清水稀释法。这种方法只有在废水中的毒物为稳定性毒物，不能采用处理出水稀释，工厂内部及其附近又没有其它废水可以用来稀释它，而且这种毒物又不能采用分离法或转化法去除时才能使用。这是由于①这种方法的不经济性。采用清水稀释本身就要花费大量的水费；原水采用大量的清水稀释后，处理投资和运行费都要增加。②随着环境管理的加强，已由浓度排放控制过渡到排放总量控制。
实例：南京某石化公司化工二厂废水处理站，进水cod为6000mg/l，但同时含有cacl250000mg/l，如此高的盐度将会极大地抑制生物处理的正常运行，所以在生物处理之前必须对盐加以适当处理。考虑到生物处理对cacl2无去除或转化作用，其它的分离或转化方法又不经济，该厂地处郊区，附近无其它工厂或本厂的另类废水可利用来稀释，故设计单位与甲方商量后采用了清水稀释法，即将原水加清水稀释10倍，将cacl2浓度降为5000mg/l后，再进行深井曝气法处理，取得了满意的效果。
3.2转化法
化学物质只有在特定的情况下才会表现毒性，比如，硝基苯毒性较大，转化为苯胺后，毒性就大为降低。cr6+的毒性很大，可是被还原为cr3+后，毒性就大为降低。所以，可以通过化学方法，将有机废水中的毒物转化为无毒或毒性较低的物质，以保证生物处理的正常进行。这种方法对稳定性毒物或非稳定性毒物均适用。采用这种方法一定要注意两个问题：①转化后，稳定性毒物的浓度必须在生物处理极限允许浓度以下，非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行；②最终出水中，毒物浓度也应满足排放标准。
实例：化工废水中的硝基苯是一种毒性较大，可生化性较差的物质。直接对它进行生物处理，由于毒物负荷的限制，使得生化曝气池的bod负荷极低，效率不高。故绝大多数工程在废水进入曝气池之前进行预处理，用化学法（比如亚铁还原）将硝基苯转化为苯胺，苯胺与硝基苯相比，其毒性大为降低，而且可生化性大幅提高，使曝气池bod负荷大大提高。
3.3分离法
利用分离的手段，将废水中的毒物转移到气相或固相中去，以保证废水生物处理的正常运转，这便是分离法的原理。此法对稳定性或非稳定性毒物均适用。采用这种方法时应注意如下几点：①分离后，废水中稳定性毒物浓度必须在生物处理的极限允许浓度之下，非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行；②必须保证最终出水各项指项（包括毒物）达到国家排放标准；③转移到气相或固相的毒物必须进行妥善处理，不允许出现二次污染。
实例：制革废水中s2-是一种毒物，我们可以向废水中投加fe2+使之形成fes沉淀去除，出水可以直接进行生物处理而不受s2-的影响，沉淀的fes可以送去制砖或进行填埋处理；亦可以向废水中加酸，将废水中的s2-形成h2s吹脱到空气中去，用naoh吸收后形成na2s再回用于制革生产。
4、结语
为保证生物处理的正常进行，可采用的消除毒物影响的措施是很多的，如何从繁多的方法措施中选择一个最佳方案，是一个全系统优化课题。优化的原则是：①废水中各项指标（包括毒物）必须达到国家排放标准；②必须保证生物处理的正常运行；③在此基础上，应努力追求工艺流程简单、投资省、运行费用低、无二次污染以及管理方便。