工業(yè)廢水處理技術(shù)進(jìn)展

劉艷紅，楊舒程，楊炳祺，劉 偉

(1.焦作市生態(tài)環(huán)境局 孟州分局，河南 孟州 454750；2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450052；3.正航水利集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

化學(xué)需氧量是以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量而得出的一個(gè)指標(biāo)。作為水處理的重要指標(biāo)之一，化學(xué)需氧量一定程度上反應(yīng)了水體的污染程度。水體中的有機(jī)污染物組成復(fù)雜，不同方法測(cè)出的測(cè)定值也不同，降低水體中的COD也就降低了水體的污染程度，本文綜述了近幾年降低水體中COD的研究情況。

1 物理法去除COD

吸附法是利用吸附劑比表面積大的特點(diǎn)，將廢水中的COD吸附去除的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，能夠用簡(jiǎn)單的方法去除COD，易于操作，價(jià)格便宜?；钚蕴渴浅Ｓ玫囊环N吸附劑，因其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有巨大的比表面積，一般可高達(dá)1 000～3 000 m2/g?；钚蕴繉?duì)溶液中的無(wú)機(jī)或有機(jī)物質(zhì)及膠體顆粒等都有很強(qiáng)的吸附能力[1]。活性炭主要有粉末、顆粒狀兩種。比表面積大，多孔、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)是活性炭吸附性能好的原因。粉末性活性炭能有效地提高膜通量，防止膜污染。除了粉末活性炭還有顆?；钚蕴?、纖維活性炭等不同形狀的活性炭，每種活性炭具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，不同的活性炭對(duì)不同水質(zhì)有不同效果，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的活性炭進(jìn)行處理。

魏俊起等[2]研究了粉末活性炭在水中不同停留時(shí)間所去除COD的效果。實(shí)驗(yàn)表明隨著時(shí)間增加，COD去除效果有所增加，考慮各種成本，最終確定停留30 min即可。

雷太平等[3]通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別投加1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 g活性炭,放入150 mL水樣中，投加量為3.5 g時(shí)COD去除率并無(wú)明顯提升，得出最佳投加量為20 g/L；調(diào)節(jié)pH值為3～10時(shí)，吸附COD有變化，因此盡可能保持中性、酸性環(huán)境為宜。

2 化學(xué)法去除COD

化學(xué)法去除COD主要有化學(xué)氧化法、光化學(xué)法、電化學(xué)法等。

2.1 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是目前使用較多的污水處理方法之一，化學(xué)氧化法利用氧化劑能氧化有機(jī)物和還原性物質(zhì)，從而達(dá)到降低COD的效果。常用的化學(xué)氧化法有Fenton法、臭氧法等。

芬頓氧化法是一種有效的高級(jí)氧化法，其原理是芬頓試劑在亞鐵離子催化下，將有機(jī)物氧化為水和二氧化碳，降低有機(jī)物含量，降低COD。趙永祥等[4]采用芬頓氧化法去除COD，研究各種條件的影響對(duì)去除效果的影響，確定出最佳操作條件為常溫下投加2次試劑，并保持pH值在3～4。李佳利等[5]通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)得出UV-Fenton體系對(duì)葡萄酒廢水的去除率高于Fenton試劑，并且在反應(yīng)時(shí)間為30 min時(shí)COD去除效果最好。張博雯等[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定Fenton試劑處理焦化廢水的最佳反應(yīng)條件：pH值為3、固態(tài)七水合硫酸亞鐵、七水合硫酸亞鐵投加量7 g/L時(shí)，COD去除效果最好。

由前人的實(shí)驗(yàn)研究可以看出，F(xiàn)enton法具有無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)不同的廢水，最佳處理?xiàng)l件不同。所以在應(yīng)用中，要針對(duì)具體的廢水類(lèi)型，進(jìn)行分析后，運(yùn)用最適合的方法進(jìn)行處理。

臭氧法是利用臭氧強(qiáng)氧化能力，處理水中的有機(jī)物，O3分子在催化作用下產(chǎn)生羥基自由基，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，通過(guò)羥基自由基實(shí)現(xiàn)氧化作用，可將水中的高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子，具有反應(yīng)迅速、便于操作、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。張超等[7]通過(guò)單因素正交實(shí)驗(yàn)確定了臭氧氧化法處理固定床蒸氨脫酚廢水的最佳工藝參數(shù)。臭氧濃度選擇為150～250mg/L，臭氧通氣量選擇1.5～2.5 m3/h。催化劑投加量越大，處理效果與成本就越高，確定催化劑投加量為20～30 kg/t。使用1 t/h臭氧氧化裝置連續(xù)運(yùn)行80 h，可使COD去除率穩(wěn)定在43.5%左右。宋麗華[8]利用臭氧氧化法處理感光廢水，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，反應(yīng)溫度升高，原液稀釋倍數(shù)增加，臭氧通入量增加，COD去除率升高。COD去除率分別達(dá)到61.6%、72.6%。黃攀等[9]利用臭氧氧化法處理萃余廢水，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)影響因素，最終得出在臭氧量為2.88 g/L，反應(yīng)時(shí)間60 min，pH值為11時(shí)，廢水COD去除率較高。

2.2 電化學(xué)法

電化學(xué)氧化法是通過(guò)電解產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，使污染物分解，氧化過(guò)程受電極材料影響。曹雯雯[10]使用DSA電極作陽(yáng)極，不銹鋼電極做陰極對(duì)校園廢水進(jìn)行電化學(xué)氧化處理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電流密度600 A/m2，pH值為7時(shí)COD去除率可達(dá)到92%，出水COD值為49 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。沈選舉等[11]使用Ti/PbO2電極作為陽(yáng)極，鈦片作為陰極，二者面積均為10 cm×10 cm，間距4 cm，使用電化學(xué)氧化法對(duì)阿莫西林廢水進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電流密度300 A/m2，電解質(zhì)濃度0.10mol/L，初始濃度100 mg/L，電解120 min時(shí)，COD去除率達(dá)到67.85%。劉珊等[12]用SnO2/Ti作陽(yáng)極，不銹鋼作陰極，對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行電化學(xué)氧化預(yù)處理，采用正交實(shí)驗(yàn)法確定出最佳條件，在電流密度為750 A/m2，電極間距為5 mm時(shí)，COD去除率達(dá)到68.94%。

電絮凝一般使用鋁鐵等金屬作為陽(yáng)極，通過(guò)犧牲陽(yáng)極，陰極產(chǎn)生氫氣，以達(dá)到絮凝與氣浮的效果，從而去除水中的污染物。

畢強(qiáng)等[13]分別采用鋁板、不銹鋼板作犧牲陽(yáng)極，對(duì)蘭炭廢水進(jìn)行電絮凝處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鋁比不銹鋼效果好，電流密度500 A/m2時(shí)，處理效果最好，電解質(zhì)增加也會(huì)提高COD處理效果，Na2SO4濃度為3 g/L時(shí)，在4 h后，COD去除率最高，達(dá)到75%。姚悅等[14]通過(guò)電絮凝法處理制革廢水，以鈦鋁雙陽(yáng)極，石墨陰極為電極材料，在pH值為6，電流密度800 A/m2，反應(yīng)電壓2 V時(shí)，處理30 min，COD去除效果最好，去除率可達(dá)83.4%。

3 生物法去除COD

3.1 活性污泥法

活性污泥法是生物法處理污水的一種重要方法，利用微生物細(xì)菌來(lái)處理水中的污染物，通過(guò)吸附絮凝沉降以達(dá)到降低水中污染的目的，主要包含生物吸附和降解兩個(gè)過(guò)程[15]。

徐克等[16]采用間歇式活性污泥法對(duì)微污染水進(jìn)行處理，污泥體積與水體積比控制在1∶2，實(shí)驗(yàn)間歇式運(yùn)行，最終COD去除率可達(dá)90%左右。段希磊等[17]利用活性污泥來(lái)處理桉木APMP制漿廢水，通過(guò)污泥馴化后進(jìn)行處理，最終COD去除率達(dá)到66.75%。羅立等[18]通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了氯離子鈣離子濃度對(duì)活性污泥處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氯離子<21 000 mg/L，鈣離子<11 800 mg/L時(shí)，COD去除率可達(dá)到70%以上。李曉莉等[19]對(duì)聚甲醛生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行活性污泥處理，通過(guò)對(duì)比不同pH值下活性污泥的處理效果，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為5～7時(shí)，COD去除效果最好，可達(dá)90%以上。

3.2 生物膜法

生物膜法是一種高效低成本的水處理工藝[20]。是一種以附著微生物膜對(duì)污染物進(jìn)行降解的水處理工藝[21]。污水通過(guò)生物膜后有機(jī)物會(huì)被吸附在膜上，從而達(dá)到凈化污水的效果。

劉天祿等[22]采用A/O生物膜法處理樹(shù)脂生產(chǎn)廢水，當(dāng)混合液回流比2～3，HRT為18～24 h時(shí)處理效果較好。鄒海明等[23]對(duì)比了自然掛膜法和接種掛膜法兩種掛膜方法的處理效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在掛膜初期，接種掛膜法COD去除能力強(qiáng)，但成熟后差異不大，可使用自然掛膜法，增加HRT可提高處理效果。

4 結(jié)論

從物理、化學(xué)、生物三個(gè)方面綜述了COD的處理方法。每種方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，需針對(duì)不同的污水使用不同的處理方法、處理?xiàng)l件。此外，采用多種方法聯(lián)合處理會(huì)產(chǎn)生更好的效果?？刹僮餍孕枰M(jìn)一步研究完善。