沼液MBR 廢水二級催化氧化處理方法的研究和實踐

何 月，閔小熊

（深圳市下坪環(huán)境園，廣東 深圳 518112）

引言

隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，每天產(chǎn)生大量的餐廚垃圾，餐廚垃圾在處理過程中又產(chǎn)生大量的高濃度有機廢水，餐廚有機廢水成分復雜，處理難度大，已成為污水處理行業(yè)的一個難題。

目前，傳統(tǒng)的有機廢水處理方法有吸附法、萃取法、濃縮法、焚燒法、Fenton 氧化法、電化學氧化法、臭氧氧化法和好氧生物膜法。吸附法一般采用活性炭或大孔樹脂吸附污水中的污染物，雖然處理效果較好，但由于吸附材料再生困難，價格昂貴，所以不適合大規(guī)模運用；萃取法是選用難溶或不溶于水的有機溶劑，將廢水中的污染物萃取出來，再對萃取劑進行處理，雖然操作簡單、處理效率較高，但可能會產(chǎn)生二次污染；濃縮法是根據(jù)污染物濃度小的特點，將水蒸發(fā)，使污染物濃縮后分離出去，濃縮法工藝成熟、操作容易，并能實現(xiàn)污染物的資源化利用，但能耗太高，處理成本太高，限制了其在污水處理中的進一步推廣應用；焚燒法是一種快速便捷的處理方法，處理效率較高，又能使污染物最大限度地減量化，但焚燒設備投資大、能耗高，焚燒過程會產(chǎn)生大氣污染，因此，不能廣泛使用；Fenton 氧化法是利用Fenton 試劑與污水中的有機污染物發(fā)生反應，達到降解污染物的目的，但存在的缺點是降解不完全；電化學法是指在電極和電場的作用下，產(chǎn)生了自由基，使有機污染物氧化，此法對五氯化酚的降解效率非常高，但餐廚垃圾廢水有機污染物成分復雜，電化學法并不能達到很好的污水處理效果；臭氧氧化法是指使用臭氧將污水中的有機污染物從大分子物質(zhì)變成小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)容易生化降解，為污水后續(xù)的生化處理帶來幫助，所以，臭氧氧化只能是某個污水處理工藝中的一段工藝，譬如前處理工藝，并不能整個工藝僅采用臭氧氧化工藝；好氧生物膜法，是目前運用比較廣泛的污水處理方法，經(jīng)生物膜處理后的廢水，處理效果好，且處理成本低、占地少，優(yōu)點顯著[1-2]。

綜上所述，采用的傳統(tǒng)的有機廢水處理工藝，問題比較多，有些工藝又有產(chǎn)生濃縮液的問題，濃縮液處理成本高，造成高濃度有機廢水處理的運行企業(yè)處于難以為繼的狀態(tài)，影響高濃度有機廢水處理穩(wěn)定性和長效性。本文采用模塊化有機廢水二級催化氧化替代膜處理工藝，處理方便簡單，不產(chǎn)生濃縮液，解決了行業(yè)的痛點，是有機廢水處理值得大力推廣的一種工藝技術。

1 沼液MBR 廢水二級催化氧化處理技術原理和工藝

餐廚垃圾沼液MBR 出水，COD 為600 mg/L，先進入一級催化氧化塔，在催化氧化塔中加入硫酸水質(zhì)改性劑調(diào)節(jié)pH 值至2～3，加入活性炭攪拌，同時加入雙氧水和硫酸亞鐵，攪拌反應15 min，廢水中的有機物被吸附在活性炭中，同時雙氧水和硫酸亞鐵芬頓鏈式反應產(chǎn)生的羥基自由基（·OH，氧化電位2.8 V）也被吸附在活性炭中，二者耦合，羥基自由基快速將有機物逐步氧化分解為H2O 和CO2，上述過程再重復2 次，整個過程歷時3 h，處理后的廢水加堿調(diào)節(jié)pH值，加PAM，過濾，出水COD 為150 mg/L。

經(jīng)過一級催化氧化處理的廢水，COD 為150 mg/L，再進入二級催化氧化塔，在二級催化氧化塔中加入硫酸水質(zhì)改性劑調(diào)節(jié)pH 值至2～3，加入活性炭攪拌，同時加入雙氧水和硫酸亞鐵，攪拌反應15 min，廢水中的有機物被吸附在活性炭中，同時雙氧水和硫酸亞鐵芬頓鏈式反應產(chǎn)生的羥基自由基（·OH，氧化電位2.8 V）也被吸附在活性炭中，二者耦合，羥基自由基快速將有機物逐步氧化分解為H2O 和CO2，上述過程再重復2 次，整個過程歷時3 h，處理后的廢水加堿調(diào)pH 值，加PAM，過濾，出水COD 為40 mg/L。

為了防止催化劑堵塞、結垢，需對催化氧化塔進行定期反洗、酸洗，以保證催化劑效果。

混凝沉淀池、催化氧化塔底泥定期排出，進入到污泥系統(tǒng)。

工藝流程見圖1[3-5]。

圖1 工藝流程

2 沼液MBR 廢水二級催化氧化處理的應用

催化高級氧化技術是利用雙氧水與硫酸亞鐵發(fā)生的鏈式反應，產(chǎn)生的羥基自由基（·OH，氧化電位2.8 V）吸附在活性炭中，和同時被吸附在活性炭中廢水中的有機物二者耦合，羥基自由基快速將有機物逐步氧化分解為H2O 和CO2，芬頓反應機理如式（1）、式（2）：

在沼液MBR 有機廢水治理中，芬頓產(chǎn)生的羥基自由基·OH 氧化有機污染物，最終氧化產(chǎn)物為CO2和H2O。

有機物的去除率的高低與藥劑投料量、COD 濃度、pH 環(huán)境有關，沼液MBR 有機廢水催化氧化處理設計成二段處理，一級催化氧化通過加重投藥量，去除大部分有機物，二級催化氧化保證出水的穩(wěn)定性，同時單一設備的好處是避免大型化帶來的工程化難題。

3 沼液MBR 廢水二級催化氧化處理的方法

3.1 一級催化高級氧化

MBR 后水量：1 L，COD 值為500 mg/L。

調(diào)pH 值：加4 滴H2SO4，pH=2～3。

磁力攪拌機上攪拌，加入0.7 g 活性炭粉，加0.9 mL雙氧水，加入0.5 g FeSO4.7H2O。

15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.7 g 活性炭粉，加0.9 mL 雙氧水，加入0.5 g FeSO·47H2O。

再過15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.6 g 活性炭粉，加0.9 mL 雙氧水，加入0.5 g FeSO·47H2O。

整個過程3 h。

加堿調(diào)pH 值，加PAM，過濾，出水COD值為150 mg/L。

3.2 二級催化高級氧化

一級催化氧化后水量：1 L，COD=110 mg/L。

調(diào)pH 值：加4 滴H2SO4，pH=2～3。

磁力攪拌機上攪拌，加入0.3 g 活性炭粉，加0.3 mL雙氧水，加入0.15 g FeSO·47H2O。

15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.3 g 活性炭粉，加0.3 mL 雙氧水，加入0.15 g FeSO·47H2O。

再過15 min 后，加4 滴H2SO4，pH=2～3。

加入0.3 g 活性炭粉，加0.3 mL 雙氧水，加入0.15 g FeSO·47H2O。

整個過程3 h。

加堿調(diào)pH 值，加PAM，過濾，出水COD值為30 mg/L。

4 沼液MBR 廢水二級催化氧化處理工程案例

以深圳市某餐廚沼液廢水處理項目為例。

污水介質(zhì)：餐廚沼液MBR 出水。

原水水質(zhì)見表1，處理后的水質(zhì)見表2。對比表1和表2 可知，處理后的出水水質(zhì)，COD 的降解率達到了90%以上，污水處理效果良好。另外，出水無明顯臭味、顏色也正常。這說明，出水已經(jīng)達到排放的標準。

表1 原水水質(zhì)

表2 出水指標

5 結語

采用餐廚沼液MBR 廢水二級催化氧化處理，操作簡單方便，不產(chǎn)生濃液，污水處理效果好，處理過程穩(wěn)定可靠，在國內(nèi)屬于首創(chuàng)技術，為我國在餐廚沼液處理探索出了一條新路，本處理技術具有廣泛的應用領域，也可以應用在垃圾滲濾液處理行業(yè)。