廢水中的COD可以分為不溶于水和溶于水的,下面將按照這兩個分類分別敘述COD在廢水處理過程中如何降低。
1 不溶于水的膠體、油類和懸浮物
不溶于水的COD可以通過物化方法直接分離后去除,也可以通過化學或生化手段分解后再進一步處理。此外這一部分不溶于水的COD,當濃度很低時還是可以溶于水,這部分則在水溶性COD部分闡述。
(1)直接分離
①混凝沉淀/氣浮。廢水中不溶于水的一些COD可以通過混凝沉淀工藝進行去除,采用混凝劑產生小礬花,之后采用絮凝劑捕集生產大礬花,再通過沉淀或氣浮把礬花富集后去除,清液即為處理后的出水。本過程主要能去除油類、懸浮物、膠體物質等。
②過濾法。廢水中懸浮物濃度較大時,可以通過過濾法直接去除廢水中的懸浮物,也可以通過壓濾機直接把廢水中的懸浮物去除,從而降低廢水中的COD。此過程可以去除養殖廢水中的糞便類懸浮物,也可以去除生產廢水中的菌渣等懸浮物。
(2)分解溶于水
①高級氧化。高級氧化工藝可以把一些不溶于水的膠體等有機物水解為小分子溶于水的物質,之后再通過其他工藝手段進行進一步處理。
②生物法處理。一部分不溶于水的物質可以在微生物發酵、氧化分解過程中被降解為水溶性的物質,之后再進一步處理。例如化糞池、水解酸化池、厭氧系統等。
(3)低濃度后溶于水的,則參照下一小節介紹處理。
2 廢水中溶于水的COD
廢水中水溶性的COD的去向有污泥端(生化污泥、物化污泥等)、排水端和尾氣端,可以通過生化處理降解,也可以通過物化工藝進行轉或降。
(1)生化處理
生化處理工藝是指各種各樣的微生物通過自身的呼吸代謝、氧化還原過程把一些有機物分解為二氧化碳、水等小分子物質,而降解廢水中COD的過程。對于生化處理降解的COD,根據毒性和可生化性可以分為以下四種。
①有毒性不好吃的。此類污染物有生物毒性,且在廢水處理過程中無法被生物降解,因此此類污染物在廢水中的毒性必須要借助其他手段才能接觸廢水的毒性。例如多氯聯苯類污染物,其對大部分微生物有較大毒性,并且活性污泥短時間內無法降解多氯聯苯類,所以只能通過污泥吸附-排泥(或者化學沉淀法去除)解除廢水毒性。
②有毒性好吃的。此類污染物有生物毒性,但其可以在廢水處理過程中被生物降解,而降解之后其毒性也會降低,進而變為無毒性廢水,因此處理過程中第一步需要降解有毒性的物質。例如抗生素類污染物,其對很大一部分微生物有毒性,但活性污泥經過長期馴化即可培養出降解抗生素的活性污泥。這類廢水可以采用生物預處理工藝進行處理,解除了微生物毒性之后再采用常規活性污泥進行進一步處理。
③沒有毒性好吃的。此類屬于生化處理過程中最好處理的污染物,其在一定濃度下對微生物無毒性,且很容易被微生物降解。例如廢水中的乙醇、乙酸等低分子有機物,其是微生物的良好碳源,很容易被微生物利用從而被降解。這類廢水可以簡單通過厭氧、好氧工藝進行處理達標。
④沒有毒性不好吃的。此類污染物在廢水中屬于比較難處理的一類,其雖然對微生物沒有明顯的不利影響,但微生物無法分解這類污染物,導致此類污染物很難通過生物降解過程進行去除。例如廢水中的無機磷、叔丁醇等污染物,其中無機磷類只能通過生物富集、物理吸附、化學沉淀等方式去除;而叔丁醇這類污染物只能考慮高級氧化預處理分解后再通過微生物分解進行進一步降解。
(2)物化處理
①酸/堿析。通過一些有機物在酸性或者堿性條件下溶解度變化的原理,可以通過酸/堿析把廢水中的有機物去除。
②高級氧化工藝。是通過氧化性極強的物質將有機物氧化分解為小分子,從而降解為氨氮的過程。這類工藝主要有Fenton、類Fenton、臭氧氧化、濕式氧化等,其中濕式氧化是高溫高壓氧化工藝效果較好,但運行成本和安全風險較高;Fenton、類Fenton、臭氧氧化工藝則通過自由基或臭氧氧化,這類氧化過程為非特異性氧化,導致有機物的氧化效果不穩定。并且高級氧化工藝對于高濃度COD廢水處理的運行成本也比較高。
③蒸發工藝。是通過蒸發設備把水蒸餾出來,把一些高沸點的有機化合物留在釜底從而去除有機物,蒸發工藝適用于廢水鹽分高且沸點高的有機物去除,可以做到同步脫除鹽分、降低有機氮、降低總磷、去除氨氮、去除COD的目的,但蒸發設備運行費用偏高(一般≥200元/噸)。
④吸附工藝。是把有機化合物通過吸附的方式去除,主要有吸附劑吸附(沸石、活性炭)和離子交換樹脂,這類工藝涉及到吸附劑的再生以及再生液的處置問題,運行成本也比較高;
⑤膜過濾工藝。是通過納濾膜、反滲透膜等膜過濾工藝將廢水中的有機物進行截流的過程。例如DTRO膜工藝用于處理垃圾滲濾液,是利用反滲透的技術原理,施加較大的壓力使滲濾液中的水分子透過反滲透膜,而截留氨氮、有機物等1nm以上的分子和顆粒等污染物,從而達到降低廢水中COD、氨氮的目的。
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