廢水氧化處理法

 　　1基本簡(jiǎn)介

　　廢水氧化處理法是廢水化學(xué)處理法之一種。利用強(qiáng)氧化劑氧化分解廢水中污染物，以凈化廢水的方法。強(qiáng)氧化劑能將廢水中的有機(jī)物逐步降解成為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，也能把溶解于水中的污染物氧化為不溶于水、而易于從水中分離出來的物質(zhì)。

　　2氧化劑

　　常用氧化劑

　　①氯類，有氣態(tài)氯、液態(tài)氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣、二氧化氯等;

　?、谘躅悾锌諝庵械难?、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等。

　　氧化劑選擇

　　選擇氧化劑時(shí)應(yīng)考慮到：

　?、賹?duì)廢水中特定的污染物有良好的氧化作用;

　?、诜磻?yīng)后的生成物應(yīng)是無害的或易于從廢水中分離的;

　　③價(jià)格便宜,來源方便;

　?、茉诔叵路磻?yīng)速度較快;

　　⑤反應(yīng)時(shí)不需要大幅度調(diào)節(jié)pH值等。

　　氧化處理法幾乎可處理一切工業(yè)廢水，特別適用于處理廢水中難以被生物降解的有機(jī)物，如絕大部分農(nóng)藥和殺蟲劑，酚、氰化物，以及引起色度、臭味的物質(zhì)等。

　　3氯類氧化劑處理法

　　簡(jiǎn)述

　　簡(jiǎn)稱氯化法,已有100多年應(yīng)用歷史，起初用漂白粉(次氯酸鈣)去臭味，后來用氯消毒。1909年前后，液氯成為商品，用氯處理廢水得到了迅速發(fā)展。1928～1933年，牛奶加工、罐頭食品、肉類加工、毛紡等工業(yè)先后開始用氯處理廢水，以消除臭味，降低BOD(生化需氧量)、色度,促進(jìn)絮凝。1942年開始用氯氧化破壞廢水中的氰化物，并發(fā)展成為處理電鍍工業(yè)廢水最通用的方法。含酚廢水的氯化處理法于1950年開始用于生產(chǎn)。

　　反應(yīng)

　　應(yīng)用氯化處理法時(shí)，液氯或氣態(tài)氯加入水中，迅速發(fā)生水解反應(yīng)而生成次氯酸(HOCl)，次氯酸在水中電離為次氯酸根離子(OCl-)。次氯酸、次氯酸根離子都是較強(qiáng)的氧化劑。分子態(tài)次氯酸的氧化性能比離子態(tài)次氯酸根離子更強(qiáng)。次氯酸的電離度隨pH值的增加而增加，當(dāng)pH值小于2時(shí),水中的氯以分子態(tài)存在;pH值為3～6時(shí),以次氯酸為主;pH值大于7.5時(shí),以次氯酸根離子為主;pH值大于9.5時(shí)，全部為次氯酸根離子。因此,在理論上氯化法在pH值為中性偏低的水溶液中最有效。

　　用各種次氯酸鹽作氧化劑都是利用它在水溶液中電離和水解形成的次氯酸離子和次氯酸的氧化性能。 　氯化法處理含氰廢水是廢水處理中一個(gè)實(shí)用的典型例子。由于氰基是以共價(jià)鍵相結(jié)合,結(jié)合鍵能高達(dá)225千卡/摩爾，所以不易分解，因而常利用強(qiáng)氧化法促使其分解破壞。在實(shí)際應(yīng)用中，一般是采用堿性氯化法。使用液氯或氯氣時(shí)其基本離子反應(yīng)式如下：

　　局部氧化：

　　CN-+HOCl─→CNCl+OH-　(1)

　　CNCl+2OH-─→CNO-+Cl-+H2O　(2)

　　完全氧化：

　　2CNO-+3OCl-+H2O─→2CO2+N2+3Cl-+2OH-　(3)

　　反應(yīng)(1)在任何pH值的條件下發(fā)生,并且?guī)缀跏撬矔r(shí)的。為了使有毒的氯化氰(CNCl)能及時(shí)按反應(yīng) (2)轉(zhuǎn)變成氰酸鹽，需要將廢水的pH值調(diào)整到10.5以上，在這種條件下反應(yīng)可在幾分鐘內(nèi)完成。雖然在局部氧化階段形成的氰酸鹽的毒性僅為原來氰化物的千分之一，但是，通常還要進(jìn)一步按反應(yīng) (3)將氰酸鹽氧化分解為氮和二氧化碳，若保持廢水pH值為7.5～8.0，則完成完全氧化反應(yīng)約需要10～15分鐘。

　　氯化法也廣泛用于處理含酚廢水，但由于氯的消耗量很大，并容易形成氯酚，釋放出強(qiáng)烈的臭味，所以不是完善的處理方法。在低pH值的條件下，酚不能全部破壞，更易形成氯酚。為此，氯化前必須用石灰調(diào)整pH值，使氯化后的水的pH值為7～10。

　　氯在許多種工業(yè)廢水處理中不僅是氧化劑，而且能影響膠體微粒的電荷，促進(jìn)絮凝作用，提高顆粒沉淀和油類漂浮的效率。羊毛漂洗廢水用氯化法處理可以破壞廢水中的乳化劑，使懸浮固體和乳化的脂肪酸沉淀。經(jīng)氯化預(yù)處理后,羊毛油脂乳化液被迅速分離,可去除80～90%的BOD,95%的懸浮固體和油脂。這種方法投氯量大，費(fèi)用較高，但可回收70%的油脂。

　　工業(yè)廢水中如含有大量的氨或蛋白質(zhì)、氨基酸等有機(jī)氮化合物，用氯化法處理會(huì)形成氯胺或相應(yīng)的有機(jī)衍生物，使氯的消耗量很大。這樣，氯化法就不經(jīng)濟(jì)了。

　　在城市污水處理中，常常用少量的氯對(duì)污水進(jìn)行預(yù)氯化。對(duì)污水處理廠的出水進(jìn)行后氯化。預(yù)氯化可防止沉淀池和其他處理設(shè)備腐蝕,促進(jìn)絮凝和沉淀,抑制采用活性污泥法處理污水過程中的絲狀菌和真菌的繁殖，避免污泥膨脹，并可阻止硫化氫的形成，控制整個(gè)處理廠的臭味。此外，還可防止在消化池中形成酸和泡沫，從而有助于污泥消化。后氯化可以殺菌和減少BOD。這種處理對(duì)工業(yè)廢水往往也起作用。

　　二氧化氯(ClO2)是亞氯酸鈉和氯氣或鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物。

　　2NaClO2+Cl2─→2ClO2+2NaCl

　　5NaClO2+4HCl─→4ClO2+5NaCl+2H2O為使反應(yīng)完全，鹽酸和氯氣的用量必須分別超過理論值的2.5倍和1.0～1.5倍。二氧化氯在酸性溶液中氧化能力超過氯氣，它與氯氣相比，能在較寬的pH值范圍內(nèi)快速反應(yīng),對(duì)殺滅芽孢最為有效,適宜處理醫(yī)院污水;廢水中如含有酚和含氮化合物，不會(huì)形成氯酚、氯胺和其他衍生物。二氧化氯在水中保持殘留量的時(shí)間比氯短，比臭氧長(zhǎng)。它對(duì)酚有很強(qiáng)的氧化降解能力，可用于處理含酚廢水。

　　注意事項(xiàng)

　　應(yīng)用二氧化氯必須注意安全，謹(jǐn)防爆炸事故。它在空氣中的含量超過10%，就有爆炸危險(xiǎn)。在配制時(shí)，原液濃度不宜過高，切忌使兩種較濃的原液直接混和反應(yīng)。

　　4氧類氧化劑處理法

　　簡(jiǎn)述

　　空氣中的氧(O2)是最廉價(jià)的氧化劑，但只能氧化易于氧化的污染物，如硫化物。空氣氧化法脫硫已得到廣泛應(yīng)用。煉油廠含硫廢水中的含硫量在1000～2000毫克/升以下、無回收價(jià)值時(shí)，利用空氣氧化，可使硫化物氧化為無毒的硫代硫酸鹽或硫酸鹽。

　　過氧化氫

　　(H2O2)是一種穩(wěn)定的、具有強(qiáng)氧化能力的氧化劑。過氧化氫適合于處理多種含有毒和有氣味化合物的廢水，以及含硫化物、氰化物、苯酚等的廢水。過氧化氫又可用來增加溶解氧濃度，從而避免廢水中的硫酸鹽還原為硫化物。過氧化氫的輕微滅菌性能還可以有選擇性地殺滅某些引起活性污泥膨脹的微生物，而對(duì)活性污泥法中正常的生物不產(chǎn)生有害影響。過氧化氫性能穩(wěn)定，通?？煞胖脭?shù)年，濃度不會(huì)顯著下降。某些國家已將應(yīng)用這種氧化劑列為處理多種廢水的可供選擇的方案之一。

　　臭氧

　　(O3)是一種強(qiáng)氧化劑，對(duì)各種有機(jī)基團(tuán)都有較強(qiáng)的氧化能力。它的氧化反應(yīng)迅速，?？伤矔r(shí)完成。但由于O3不穩(wěn)定，須現(xiàn)制現(xiàn)用，成本較高(見廢水臭氧氧化處理法)。

　　高錳酸鉀

　　(KMnO4)也是一種強(qiáng)氧化劑。它在氧化反應(yīng)的過程中，本身被還原為二氧化錳(MnO2)或水合氧化錳【MnO(OH)2】沉淀下來。如果廢水中含有二價(jià)錳也會(huì)被氧化成二氧化錳或水合氧化錳沉淀下來。沉淀物構(gòu)成凝絮，引起膠體物質(zhì)的沉淀。通過氧化、沉淀以及形成水合氧化錳的離子交換等多種作用，能有效地去除鐵、錳和某些有機(jī)污染物以及放射性廢水中的鐳、鍶等多種放射性離子。在處理含錳廢水時(shí)，水合氧化錳又進(jìn)一步通過離子交換作用使二價(jià)錳形成的三氧化二錳，可用高錳酸鉀稀溶液再生，將它重新氧化成水合氧化錳。高錳酸鉀易于溶解，性能穩(wěn)定，可以干式或濕式投加,設(shè)備簡(jiǎn)單,裝置費(fèi)用較低，溶解時(shí)無氣味,不形成有毒氣體,對(duì)鋼鐵無腐蝕性，因而在給水中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但價(jià)格較貴。

　　5氧化法處理?xiàng)l件控制

　　生物接觸氧化法以其處理效率高，動(dòng)力消耗少，有機(jī)負(fù)荷承受能力強(qiáng)，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，正廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廢水的處理工藝中，成為好氣性生物處理的主要方法之一。它利用固著在填料(也稱載體)上的生物膜吸附廢水中的有機(jī)物，并加以氧化分解，從而使污水凈化。目前國內(nèi)采用的填料主要是軟性填料或半軟性填料，供氣方式一般采用填料下多孔曝氣或微孔曝氣。接觸氧化法較傳統(tǒng)的活性污泥法管理方便，污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生少，耐有機(jī)負(fù)荷沖擊力較強(qiáng)，但是，遠(yuǎn)行中不等于不要管理。

　　目前接觸氧化法處理工業(yè)廢水運(yùn)行較正常的不多，其原因有二，其一是設(shè)計(jì)方面的失誤，其二是缺乏管理技術(shù)。有些單位在運(yùn)轉(zhuǎn)中無原始記錄，無監(jiān)測(cè)手段;有些單位供氣量是固定的，流量不調(diào)整，營養(yǎng)物質(zhì)不分折;有些單位掛膜，脫膜情況不檢查，沖氣堵塞無人管，有些單位開機(jī)是“三天打魚，兩天曬網(wǎng)”，總之一句話是不會(huì)管理，結(jié)果是水質(zhì)處理效果差甚至無效果，相反地浪費(fèi)能耗，挫傷積極性。因此，加強(qiáng)接觸氧化池的管理是十分重要的。

　　要使它真正發(fā)揮效能,必須抓好以下幾項(xiàng)工作：

　　掛膜必須成功

　　填料掛膜是首要環(huán)節(jié)，如果掛膜不成功，水處理就無效果。掛膜好，微生物生長(zhǎng)繁殖快，新陳代謝良性循環(huán)，水處理就會(huì)有效果。所謂掛膜就是使載體上形成生物膜。生物膜是由微生物群體組合的粘狀物，主要是由垂絲狀菌膠團(tuán)和較多的絲狀菌組成。掛膜前必須選好菌種，一般均采用接種方法，可引進(jìn)同類型水質(zhì)處理的菌種。這種方法掛膜周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，成本低。引進(jìn)的菌種一般可為池容積的1/30(菌種含水率98%)，池中再加入池容積的1/4工業(yè)廢水，然后注滿清水或河水，以小風(fēng)量先悶曝?cái)?shù)小時(shí)，測(cè)其COD，DO，NH3桸，pH，檢鏡，池中COD保持在300～400Mg/1左右，NH3保持在10mg/1左右，營養(yǎng)不足可加入工業(yè)葡萄糖(含C量40%)，尿素(含N量46.7%)，使C：N：P=100：5：1左右，DO保持在3-4mg/1，根據(jù)DO的情況隨時(shí)調(diào)整曝氣量。但風(fēng)量不宜過大，以防止掛膜困難。

　　一般在24小時(shí)后，可適當(dāng)排掉上清液1/5左右加入工業(yè)廢水，目的是降低成本，同時(shí)使微生物逐漸適應(yīng)水質(zhì)(每天可換水1～次)，然后再悶曝，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)補(bǔ)充營養(yǎng)，當(dāng)填料上生成極薄的生物膜時(shí)，取下在顯微鏡下就可看到透明稀薄的菌膠團(tuán)和游離細(xì)菌，還可觀察到少量原生動(dòng)物為豆形蟲，蓋纖蟲等;隨著營養(yǎng)的不斷提供，生物膜不斷增厚，(一般5天)，這時(shí)可向池中連續(xù)小流量進(jìn)工業(yè)廢水，并做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測(cè)試(每班不得少于兩次分析)，當(dāng)生物膜厚度增長(zhǎng)到300～400微米時(shí)，原生動(dòng)物的種類和數(shù)量急劇增加，并以纖毛類為主，絲狀菌也大量出現(xiàn)，這時(shí)流量可逐漸增加到設(shè)計(jì)要求，COD的去除率達(dá)到50%左右，進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。