高浓度有机废水处理技术的研究进展

邹蓓蓓，陈义

(1.苏圣科技(无锡)有限公司，江苏 无锡 214177；2.江苏中电创新环境科技有限公司，江苏 无锡 214001)

0 引言

随着近年来我国制造业快速发展，高浓度有机废水排放量在逐年加大，其在我国污水总排放量中占据的比例也在持续攀升。高浓度有机废水中通常含有大量有机污染成分[1]，污染成分的种类多样[2]，如果得不到有效处理会对生态环境和居民生活造成严重威胁。长期以来我国高浓度有机废水处理依赖于传统的物化法和生化法[3-5]，这些传统处理方式的处理效果十分有限，尤其随着高浓度有机废水排放量和污染浓度变得越来越高，污染物成分变得越来越复杂传统的处理技术显得捉襟见肘。

1 我国高浓度有机废水处理技术发展现状

1.1 目前常用处理技术

（1）化学处理。化学处理方式是通过向高浓度有机废水中添加化学反应剂或者化学催化剂与高浓度有机废水当中的污染成分进行化学反应来实现降解处理高浓度有机废水的一种废水处理方式，化学处理方式处理高浓度有机废水具有工艺简单、操作便捷和成本低等优点，因此化学处理方式是最早应用于高浓度有机废水处理的废水处理技术，也正基于化学处理方式的优点目前在企业中应用最为普遍。

(2)物理处理。物理处理方式是指先利用过滤装置中的物理薄膜将高浓度有机废水中的一些颗粒较大的污染成分过滤掉实现对高浓度有机废水的初步净化，再将初步净化后的废水导入物理处理装置中，在处理装置高温和高压条件下让废水中的有机污染物发生氧化反应，使有机污染物质被降解从而实现对废水的处理。物理处理方式相比化学处理方式处理效率更高，处理效果也更彻底，然而物理处理方式对条件的要求较高，只有处理周期够长、处理压力和温度够高才能取得理想的处理效果，而且处理设施建设和设备运行需要较高的成本，这也导致物理处理方式难以大范围推广应用。目前物理处理方式主要应用在大型企业中。

(3)生物处理。生物处理方式是近年来随着生物工程技术发展出现的新型高浓度有机废水处理方式，相比物理和化学处理方式而言生物处理方式起步时间比较晚，实际应用也较少，相比物理和化学处理方式生物处理方式的处理彻底程度更高，对环境也更友好，应用潜力更大。但是由于生物处理方式在我国起步时间晚，目前我国对生物处理方式在高浓度有机废水处理中的研究和应用尚处于探索阶段，对生物处理方式的处理效果、处理成本、技术设备等要素认识还不足，因此目前在实际应用中使用较少。

1.2 当前物理、化学、生物处理方式存在的不足

高浓度有机废水中通常有机物浓度高且可生化性差，单一采用某一种传统的物理、化学或膜处理方式通常处理效果十分有限。现阶段常用的物理和化学处理方式有：电催化法、二氧化氯氧化法、微电解法和臭氧催化法等，这些处理方式都属于传统处理技术范畴，存在处理成本高、处理效果较差和抗冲击性弱等缺陷。当前高浓度有机废水的污染物浓度变得越来越高，成分也变得越来越复杂，污染浓度20000 mg/L以上的有机废水已经变得越来越普遍。传统物理和化学处理方式在面对污染浓度20000 mg/L以上的有机废水时主要采取延长反应周期、扩大反应装置规模和加大氧化剂使用量等措施，这就直接导致处理成本急剧上升，相比之下传统物理和化学处理方式的处理效果显得十分有限。根据数据显示统物理和化学处理方式对污染浓度20000 mg/L以上的有机废水COD处理率不到30%，而且处理过程中还存在二次污染问题。

膜处理法作为新型的物理处理方式同样面临着处理效果有限的问题，而且膜处理法处理装置建设成本高、对废水的选择性高，对处理环境的要求高，膜回收利用率低，处理后的浓缩废水需要进一步处理，所以膜处理法存在处理成本高且无法从根本上处理有机废水的问题。膜处理法通常作为有机废水处理的深度处理环节与其他处理技术搭配使用，如果膜处理前废水处理不当就会导致膜组件被污染，根据实践经验证明当有机废水中TDS明显升高时就会造成膜处理的脱盐率明显降低并导致膜组件被堵塞、腐蚀和污染等，严重影响膜组件的使用寿命。

生化处理法在当前高浓度有机废水处理中同样有着多种弊端，生化处理法对有机废水中有机物含量要求较高，在中低浓度有机物废水处理中效果较为理想，在处理高浓度焦化废水、油脂废水、酚类废水时需要提前对废水进行预处理和吸收才能取得较好的处理效果。在同时，厌氧环境下微生物生产繁殖速度缓慢，所以反应器的启动需要较长一段时间，通常为7～13周，这就直接造成反应器处理效率降低和处理成本升高。此外，在曝气环节，由于曝气池首部有机物浓度高且单位时间需氧量大，为了给微生物提供充足的氧气就需要降低曝气池首部废水的有机物浓度，通常采用的措施是扩大曝气池首部容量，这就导致曝气池的建设面积扩大，直接导致了建设成本升高。在生化处理法中有机废水污染物浓度和进水量发生变化都会导致处理效果受到影响，因此生化处理法抵抗冲击的能力较弱。

2 高浓度有机废水处理技术展望

传统的物理、化学和生物处理方式在高浓度有机废水处理中都存在明显弊端，且处理效果也难以达到预期目标，因此近年来我国相关人员研究在挖掘和探索新型的高浓度有机废水治理方式。

2.1 组合化发展方向

目前传统物化法和生化法在处理高浓度有机废水中各自存在一些弊端，例如：处理效果有限、处理成本高和存在二次污染等，导致我国高浓度有机废水处理水平整体偏低，所以将现有物化法和生化法进行组合搭配是未来高浓度有机废水处理技术非常具有潜力的发展方向。组合化发展思路是将现有的物化法、生化法及其他处理技术组合搭配起来应用，利用不同处理方式的优势达到理想的处理效果并有效节约处理成本。例如：物化预处理加生化处理组合法，生化法虽然处理成本低且处理效果比较彻底但是处理效率偏低，通过物理薄膜预处理可实现对有机废水的初步净化，然后运用生化法进一步对有机废水进行降解，如此可以大幅提升处理工艺的效率并有效节约处理成本。目前其他组合搭配方式还有：物理化学预处理加生化处理加深度处理组合法，厌氧酸化处理加好氧生化处理组合法，电催化氧化预处理加生化处理组合法等。这些组合搭配方式能有效弥补单一处理方式存在的不足，将有力推动我国高浓度有机废水处理技术水平整体提升。

2.2 资源化发展方向

高浓度有机废水中往往富含大量的有机物成分，例如有机盐等，从资源层面来看这些有机物成分就是具有回收再利用的资源，这些物质倘若得不到有效回收再利用，不但加大了废水处理工作的难度，处理工作量和处理成本，也会造成资源的浪费。如果能够在保证高浓度有机废水处理达标的基础上实现对有机废水中有价值成分的回收再利用就能在高浓度废水处理中做到环境效益、经济效益和社会效益的有机融合。近年来这一理念在高浓度有机废水处理领域得到了普遍认可，随着科技发展和污水处理技术换代升级，在实现对高浓度有机废水处理达标的同时实现对废水中有用成分的资源化再利用是未来高浓度有机废水处理方式一个新的发展思路。

2.3 低成本化发展方向

无论何种高浓度有机废水处理方式，处理效率是衡量其有效性的关键指标，处理成本则是决定其能否得到有效应用和推广的要素，如果一种处理方式的处理效果很好但是处理设施建设投入成本很高，设备运行费用高那么该技术难以得到有效应用和推广。尤其是近年来随着科技发展出现了一些新型的处理技术，这些技术虽然处理效果很好但是在实际工程化应用中需要投入的建设成本和运行管理成本很高，巨额的费用对于一般企业而言是难以承受的，因此导致处理技术在企业中得不到有效应用，严重制约了新型处理技术的有效应用与推广。近年来，我国在各个行业中倡导节约型发展理念，对于高浓度有机废水处理领域而言亦是如此。因此低成本化是未来高浓度有机废水处理技术在保证有机废水处理效果和效率的同时，需要面临的一个重要发展方向，高浓度有机废水处理技术低成本化的实现一方面可以对现有处理技术的处理方案和操作流程进行简化和优化，对现有处理技术进行优化升级。

2.4 多元化发展方向

当今社会处在一个科技快速发展的多元化时代，互联网、云计算、大数据等先进科技手段快速发展，依托于多元化的科技手段为高浓度有机废水处理发展提供了新的思路，借助大数据技术强大的数据处理分析能力可以帮助相关人员对高浓度有机废水污染物成分和处理结果等相关数据进行高效分析和深入解读，可以实现对高浓度有机废水处理工作的精准化控制管理，如此在保证高浓度有机废水处理效果的基础上能够避免无谓的浪费。同时，利用多元化科技手段能够有效拓展高浓度有机废水处理的宽度做到全局考虑，扭转以前处理单纯是降解的局限性，借助大数据技术手段可以实现在有效处理有机废水的同时实现对设备管理、处理成本、资源化利用等要素的兼顾考虑从而有效提升高浓度有机废水处理的全面性。多元化科技手段将有效推进我国高浓度有机废水处理整体迈向新的高度。

3 结语

我国高难度有机废水处理技术应用和研究起步时间较晚，目前相比世界发达国家存在较大的差距。未来我国高浓度有机废水处理技术的发展应着眼于组合化、低成本化、资源化和多元化发展思路不断提升我国高浓度有机废水处理水平从而为我国水环境安全稳定奠定坚实的基础。