廢水的化學需氧量(COD)是衡量水中有機物含量的一個重要指標。降低廢水COD的方法有很多,以下是一些常見的方法:
一、物理方法
沉淀和過濾
混凝沉淀:通過向廢水中加入混凝劑,如硫酸鋁、聚合氯化鋁(PAC)等,使廢水中的膠體物質和微小懸浮物脫穩(wěn),聚集成較大的顆粒,然后通過沉淀去除。例如,在處理含有機物的工業(yè)廢水時,混凝沉淀可以去除部分有機物,從而降低COD。一般來說,混凝沉淀對于分子量較大的有機物去除效果較好。
過濾:包括砂濾、活性炭過濾等。砂濾可以去除廢水中的部分懸浮物和有機物,而活性炭過濾則主要通過吸附作用去除有機物?;钚蕴烤哂芯薮蟮谋缺砻娣e,能夠有效吸附廢水中的有機物,如苯系化合物、酚類等。經(jīng)過活性炭過濾后,廢水的COD可以顯著降低。不過,活性炭需要定期更換或再生。
氣浮
溶氣氣浮:將空氣溶解于廢水中,然后在減壓的環(huán)境下,空氣以微小氣泡的形式析出,這些氣泡會附著在廢水中的有機物和懸浮顆粒上,使其浮到水面形成浮渣,然后通過刮渣裝置將浮渣去除。這種方法對于密度接近于水的有機物,如油脂、蛋白質等去除效果較好。例如,在處理食品加工廢水時,溶氣氣浮可以有效去除廢水中的油脂,降低COD。
吸附法(除活性炭外)
樹脂吸附:利用離子交換樹脂或吸附樹脂對廢水中的有機物進行吸附。離子交換樹脂主要用于去除帶電荷的有機物,如有機酸、有機堿等;吸附樹脂則可以吸附各類有機物,包括非離子型的有機物。例如,在處理印染廢水時,吸附樹脂可以吸附廢水中的染料分子,降低COD。
硅藻土吸附:硅藻土具有多孔結構,能夠吸附廢水中的有機物和重金屬離子。它的吸附效果與硅藻土的粒度、表面性質等因素有關。在一些輕度污染的廢水處理中,硅藻土吸附可以作為預處理方法,降低廢水的COD。
萃取
溶劑萃取:利用有機物在水相和有機相(萃取劑)中溶解度的差異,將有機物轉移到有機相中,從而達到分離的目的。例如,在處理含酚廢水時,可以用苯、甲苯等有機溶劑作為萃取劑,將酚從廢水中萃取出來,降低廢水的COD。不過,萃取后需要對有機相進行進一步處理,以避免造成二次污染。
超臨界萃取:利用超臨界流體(如二氧化碳)對有機物進行萃取。在超臨界狀態(tài)下,流體具有類似液體的密度和類似氣體的擴散性能,能夠更有效地萃取廢水中的有機物。這種方法適用于處理難降解的有機物,但設備成本和技術要求較高。
膜分離
微濾和超濾:微濾可以去除廢水中的細菌、部分有機物膠體等,超濾則可以進一步去除相對分子質量較大的有機物。它們主要是通過物理篩分的作用,將大于膜孔徑的有機物截留。例如,在處理含有大分子有機物的廢水(如淀粉廢水)時,超濾可以將淀粉等大分子有機物截留,降低COD。
納濾和反滲透:納濾可以去除二價及以上的離子和相對分子質量在200 - 1000之間的有機物,反滲透則幾乎可以去除所有的離子和有機物。這些方法通常用于深度處理廢水,能夠得到高質量的出水,但運行成本相對較高,且對預處理要求較高。
二、化學方法
氧化法
芬頓氧化:通過向廢水中加入過氧化氫和硫酸亞鐵,產生具有強氧化性的羥基自由基(·OH),羥基自由基可以氧化廢水中的有機物,將其分解為二氧化碳和水等無害物質。芬頓氧化對于難降解的有機物,如農藥、印染染料等有較好的處理效果。例如,在處理含有偶氮染料的印染廢水時,芬頓氧化可以破壞染料的發(fā)色基團,降低COD。
臭氧氧化:臭氧是一種強氧化劑,能夠直接氧化廢水中的有機物,也可以將大分子有機物分解為小分子有機物,提高廢水的可生化性。臭氧氧化的反應速度快,無二次污染。在一些飲用水源的保護和廢水的深度處理中應用廣泛。不過,臭氧的發(fā)生成本較高,且臭氧在水中的溶解度有限。
電化學氧化:通過電極反應產生具有強氧化性的活性物質,如羥基自由基、過氧化氫等,這些活性物質可以氧化廢水中的有機物。電化學氧化可以在常溫常壓下進行,對難降解的有機物有較好的處理效果。例如,在處理含酚廢水時,電化學氧化可以將酚氧化為二氧化碳和水。但是,電化學氧化存在能耗較高、電極材料容易腐蝕等問題。
還原法
鐵屑還原:利用鐵屑的還原性,將廢水中的一些有機物還原為更容易處理的物質。例如,對于含有硝基苯等難降解有機物的廢水,鐵屑還原可以將硝基苯還原為苯胺,再通過其他方法進行處理。同時,鐵屑還原還可以提高廢水的pH值,有利于后續(xù)的處理。
亞鐵鹽還原:亞鐵鹽(如硫酸亞鐵)可以與廢水中的一些有機物發(fā)生還原反應。在一些酸性廢水中,亞鐵鹽可以與有機物反應生成沉淀或其他易于分離的物質,從而降低COD。
三、生物方法
好氧生物處理
活性污泥法:通過培養(yǎng)活性污泥中的微生物,利用微生物的代謝作用將廢水中的有機物分解為二氧化碳和水。活性污泥中的微生物主要包括細菌、原生動物和后生動物等,它們在充足的氧氣供應下,對有機物進行吸附、氧化和分解。例如,在城市污水處理中,活性污泥法是常用的處理方法之一。影響活性污泥法處理效果的因素包括溶解氧濃度、污泥齡、水溫等。
生物膜法:使微生物附著在固體載體(如填料)表面形成生物膜,廢水與生物膜接觸過程中,有機物被微生物分解。生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法等多種形式。例如,生物接觸氧化法結合了活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點,在處理生活污水和一些有機工業(yè)廢水方面有較好的效果。
厭氧生物處理
厭氧消化:在無氧條件下,微生物將廢水中的有機物分解為甲烷、二氧化碳和硫化氫等氣體。厭氧消化分為水解酸化、產氫產乙酸和產甲烷三個階段。該方法可以有效去除廢水中的有機物,降低COD,并且能夠產生沼氣等可再生能源。例如,在處理高濃度有機廢水(如酒精釀造廢水)時,厭氧消化可以實現(xiàn)資源的回收利用。
厭氧氨氧化:這是一種新型的厭氧生物處理技術,主要用于處理含有高濃度氨氮和有機物的廢水。在厭氧條件下,微生物將氨氮和有機物直接轉化為氮氣和二氧化碳等物質,減少了后續(xù)處理的負荷。
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