高濃度有機(jī)廢水的處理是當(dāng)前世界公認(rèn)的難題污水處理。所謂高濃度廢水，是指一些高濃度、高鹽度、高難降解的廢水。水質(zhì)復(fù)雜，有機(jī)物含量高。COD一般在10000毫克/升以上，甚至高達(dá)幾萬到幾十萬毫克/升。一般含有有毒有害物質(zhì)，含鹽量極高，強(qiáng)酸強(qiáng)堿，不能直接生化處理。這類工業(yè)廢水一般產(chǎn)生于焦化行業(yè)、制藥行業(yè)、石化/石油行業(yè)、紡織/印染行業(yè)、化工、涂料行業(yè)等行業(yè)。這種高濃度有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境污染大，持續(xù)時(shí)間長。如果處理不當(dāng)，不僅會(huì)危害生態(tài)環(huán)境，還會(huì)危害人類?，F(xiàn)在人們的環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)，國家也越來越重視環(huán)境問題。工業(yè)廢水排放的水質(zhì)要求比以前更加嚴(yán)格。因此，選擇合適合理的方法處理工業(yè)廢水，使工業(yè)廢水的水質(zhì)達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要。

1.技術(shù)發(fā)展方向現(xiàn)狀

對(duì)于這種有機(jī)污染物含量高、可生化性差的高濃度有機(jī)廢水，如果單獨(dú)采用物化法或膜法等傳統(tǒng)處理方法，往往難以達(dá)到理想的處理效果。例如，物理和化學(xué)方法有許多缺陷和不足。目前常用的物理化學(xué)處理技術(shù)有微電解、電催化、微波催化、臭氧催化、二氧化氯氧化等傳統(tǒng)技術(shù)。這些技術(shù)大多存在投資大、處理成本高、處理效果非常有限、抗沖擊能力差的缺陷。特別是當(dāng)廢水中有機(jī)污染物濃度高于20000mg/l時(shí)，傳統(tǒng)的物化方法需要加入大量氧化劑，處理成本高，而COD去除率僅為10%-30%，并且會(huì)產(chǎn)生新的物質(zhì)，造成二次污染。普通的膜處理方法也有局限性，常規(guī)的水處理膜處理方法也有相當(dāng)大的缺點(diǎn)。它們對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求極高，投資巨大，回收率低，產(chǎn)生的濃縮液更難處理。前置生化系統(tǒng)對(duì)污染物處理不徹底，會(huì)導(dǎo)致深度處理所需的膜組件被污染，影響處理效果。當(dāng)TDS變高時(shí)，膜處理的脫鹽率會(huì)急劇下降，膜污染、堵塞、腐蝕、使用壽命短等問題亟待解決。同樣，生化處理技術(shù)在處理高濃度廢水時(shí)也存在一定的局限性和缺點(diǎn)。生化處理技術(shù)的應(yīng)用條件受到有機(jī)物濃度的限制，只能處理有機(jī)物濃度在中低水平范圍的有機(jī)廢水。對(duì)于高濃度的焦化廢水和富含油、酚等有機(jī)物的廢水，需要進(jìn)行預(yù)稀釋和預(yù)處理。但在厭氧過程中，微生物繁殖較慢，因此反應(yīng)器啟動(dòng)過程較慢，需要7~13周，增加了工作量和運(yùn)行成本。曝氣池首端有機(jī)物負(fù)荷高，所以耗氧率高。為了避免因缺氧而出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，進(jìn)水中有機(jī)物濃度不能太高，導(dǎo)致曝氣池體積大，占地面積大，基建費(fèi)用高。生物處理技術(shù)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性低，運(yùn)行結(jié)果易受水質(zhì)水量變化的影響，脫氮除磷效果不理想。

2.高濃度難降解有機(jī)廢水處理的未來發(fā)展趨勢

由于高濃度有機(jī)廢水中含有大量難降解有機(jī)污染物，傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)很難達(dá)到效果。有機(jī)污染物得不到有效降解，因此整個(gè)處理過程的結(jié)果達(dá)不到預(yù)期的效果和目標(biāo)。因此，當(dāng)前高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)的研究趨勢主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1資源化處理的研究方向

從目前我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的趨勢來看，僅僅要求處理后的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。未來成熟有效的技術(shù)需要能夠更大程度地回收利用廢水中有價(jià)值的物質(zhì)。從某種角度來說，高濃度有機(jī)廢水中含有的大量有機(jī)物不僅是大量的資源，還含有大量的有機(jī)鹽。如果不回收，會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。如果能保證廢水處理達(dá)標(biāo)排放，統(tǒng)籌考慮資源回收利用，不僅可以降低處理成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以為高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)的發(fā)展提供新的思路，更好地響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為未來的技術(shù)趨勢提供良好的環(huán)境。

2.2低成本技術(shù)的研究方向

隨著科技的不斷發(fā)展，污水處理技術(shù)也日趨成熟。但是很多新技術(shù)看似很美，實(shí)際加工成本很高，令人望而卻步。一些比較有效的技術(shù)也因加工成本較高而使企業(yè)運(yùn)營負(fù)擔(dān)較重，制約了企業(yè)的發(fā)展。因此，如何在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時(shí)降低廢水處理的成本，已成為目前工業(yè)廢水處理技術(shù)發(fā)展的最重要方向之一。要實(shí)現(xiàn)低成本治療，既可以簡化治療流程，也可以優(yōu)化治療方案，但最主要的是改善和更新治療技術(shù)和方法。例如，催化氧化技術(shù)在催化劑的存在下，利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水。催化氧化作為一種新型污水處理工藝，可以加速有機(jī)污染物與氧化劑的化學(xué)反應(yīng)，在降解反應(yīng)過程中生成氧化作用更強(qiáng)的新基團(tuán)，不僅可以有效處理水中的有機(jī)污染物，還可以有效催化活化臭氧分子。通過向反應(yīng)裝置中通入臭氧等氣體，在填料表面生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，可以有效地催化氧化臭氧，在提高臭氧利用率的同時(shí)，更大程度地去除有機(jī)污染物。解決了有機(jī)污染物降解不徹底的問題。隨著研究的深入，催化氧化將是一種很有競爭力的處理技術(shù)，對(duì)高濃度有機(jī)廢水的處理將有所幫助和有效。

2.3組合加工技術(shù)的研究方向

對(duì)于物理化學(xué)法、生化法等傳統(tǒng)處理方法無法奏效的問題，強(qiáng)調(diào)預(yù)處理技術(shù)，研究物理化學(xué)處理與生物處理等幾種方法的耦合，是解決此類高濃度有機(jī)廢水污染問題的重要突破方向。常見的工藝組合主要有:物化預(yù)處理+生化處理、厭氧酸化處理+好氧生化處理、電催化氧化預(yù)處理+生化處理、物化預(yù)處理+生化處理+深度處理。研究組合處理技術(shù)，努力降低處理成本，是目前解決這類高濃度有機(jī)廢水污染問題的有效途徑。

3.多元組合加工技術(shù)介紹

介紹了一種高濃度有機(jī)廢水處理新技術(shù)，該技術(shù)綜合了多種處理方法，充分發(fā)揮了各單元技術(shù)的優(yōu)勢，將預(yù)處理技術(shù)、無害化技術(shù)和資源化技術(shù)有效結(jié)合。該組件包括預(yù)處理單元、超濾膜元件功能膜單元和蒸發(fā)單元。反滲透膜裝置結(jié)構(gòu)包括圓管承壓外殼、金屬密封片、法蘭盤、流體換向板、密封圓管承壓內(nèi)殼、布水器、內(nèi)拉桿、支撐導(dǎo)流板、隔膜、進(jìn)液管和出液管。

3.1高濃度有機(jī)廢水新處理工藝流程介紹

預(yù)處理單元包括廢水調(diào)節(jié)池、水泵和過濾系統(tǒng)，可以是以下幾種:超濾過濾系統(tǒng)、微濾過濾系統(tǒng)和砂濾系統(tǒng)。工業(yè)廢水經(jīng)過預(yù)處理單元去除膠體和懸浮顆粒，成為預(yù)處理廢水，然后進(jìn)入超濾膜元件的功能膜單元進(jìn)行第二步處理。

第二步超濾膜元件的功能膜單元包括水泵和反滲透膜裝置。水泵的作用是將預(yù)處理后的廢水泵入反滲透膜裝置進(jìn)行反滲透處理。處理后的濃縮液和透過液從反滲透膜裝置排出，透過液直接排放或深度處理回用。濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)單元進(jìn)行第三步處理。

第三步，蒸發(fā)單元采用機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)和多效蒸發(fā)對(duì)濃縮液中的水和污染物進(jìn)行再處理。機(jī)組對(duì)第一次產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行機(jī)械壓縮，加熱后再作為加熱熱源，或者直接將第一次產(chǎn)生的蒸汽作為第二級(jí)熱源，再將第二次產(chǎn)生的蒸汽作為第三級(jí)熱源。這樣，濃縮液反復(fù)蒸發(fā)分離，使?jié)饪s液中大部分水分進(jìn)入冷凝液，大量鹽分和有機(jī)物沉淀成殘?jiān)瑥亩瓿筛鞣N高濃度污染物與水相的徹底分離，普通冷凝液直接排放或深度處理回用，含有揮發(fā)性溶質(zhì)的冷凝液。

3.2反滲透膜裝置結(jié)構(gòu)介紹

反滲透膜裝置包括圓管承壓殼體，圓管承壓殼體的上下兩端分別設(shè)有金屬密封板和法蘭；圓管承壓殼體的上下兩端靠近金屬密封板和法蘭的位置分別設(shè)有流體換向盤；圓管承壓殼與兩個(gè)流體換向盤之間設(shè)有密封的圓管承壓內(nèi)殼；密封圓管承壓內(nèi)殼內(nèi)設(shè)有支撐導(dǎo)流盤和隔板。密封圓管承壓內(nèi)殼的下端還設(shè)有布水器，布水器的中心位置設(shè)有貫穿支撐導(dǎo)流板、隔膜、上流體換向盤和金屬密封片的內(nèi)拉桿，內(nèi)拉桿的兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)液管和出液管， 從而可以一起使用至少兩個(gè)導(dǎo)流盤和一個(gè)隔板，導(dǎo)流盤包括導(dǎo)流器主體，導(dǎo)流器主體是在導(dǎo)流盤的中心位置具有孔的盤。 導(dǎo)流盤中空的內(nèi)徑與內(nèi)拉桿相匹配，導(dǎo)流盤主體表面還設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有兩條導(dǎo)流裂紋，膜片上設(shè)有兩條與導(dǎo)流裂紋相匹配的定向裂紋。

進(jìn)一步地，密封圓管承壓內(nèi)殼具有內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁和外壁之間的空間形成空腔，空腔的下內(nèi)壁設(shè)有開口，開口通過布水器與孔連通，進(jìn)液管依次穿過金屬密封片、流體換向盤和密封圓管承壓內(nèi)殼的外壁與密封圓管承壓內(nèi)殼的空腔連接。出液管依次穿過金屬壓塊、流體反向盤和密封圓管承壓內(nèi)殼，并與密封圓管承壓內(nèi)殼的內(nèi)部空間連通；內(nèi)拉桿包括設(shè)置在軸心位置的內(nèi)實(shí)心桿；在內(nèi)實(shí)心桿的外面設(shè)有外空心管；外空心管的內(nèi)徑大于內(nèi)實(shí)心桿的直徑；內(nèi)實(shí)心桿和外空心管之間還設(shè)有加強(qiáng)筋；外空心管的管壁上還設(shè)有與密封圓管承壓內(nèi)殼內(nèi)部空間相通的小孔。

進(jìn)一步地，上述支撐導(dǎo)向盤的數(shù)量至少為兩個(gè)，它們重疊在密封圓管承壓內(nèi)殼的內(nèi)部空間中，每兩個(gè)相鄰的支撐導(dǎo)向盤之間還設(shè)置有隔膜，兩個(gè)導(dǎo)向槽對(duì)稱設(shè)置在導(dǎo)向盤主體上，兩個(gè)導(dǎo)向槽在導(dǎo)向盤主體的同一直徑上，導(dǎo)向槽的長度與導(dǎo)向盤主體的半徑相同。導(dǎo)流缺口為傾斜范圍為30-60度的傾斜滑道，徑向從上部向下部延伸，軸向向相反方向突出。上滑道和下滑道分別位于導(dǎo)流盤體的上側(cè)和下側(cè)，導(dǎo)流缺口上垂直設(shè)置有至少一個(gè)支撐骨，即導(dǎo)流缺口被支撐骨分隔成至少兩個(gè)通道部分，支撐骨的突出部分抵靠在隔膜定向裂縫的邊緣部分。隔板通過支撐骨固定在兩個(gè)導(dǎo)流板體的中間，導(dǎo)流板缺口的外側(cè)還設(shè)有定位結(jié)構(gòu)，定位結(jié)構(gòu)包括分別位于導(dǎo)流板體上下兩側(cè)的卡槽和卡塊，導(dǎo)流板內(nèi)的孔的外側(cè)設(shè)有一圈沿半徑方向排列的凸齒， 凸齒固定在導(dǎo)流板本體的內(nèi)緣，凸齒之間有間隙，該間隙為導(dǎo)流板間隙。 凸齒的上下表面分別高于導(dǎo)流板主體的上下表面，以更好地定位導(dǎo)流板主體，導(dǎo)流板中的孔的外側(cè)相鄰位置設(shè)有O型圈固定槽，O型圈固定槽有兩個(gè)，分別位于導(dǎo)流板主體的上下兩側(cè)，O型圈固定槽的外側(cè)還設(shè)有用于更好地固定O型圈的突起。

該裝置的凸臺(tái)為凸點(diǎn)，凸點(diǎn)按一定弧度依次排列在導(dǎo)流板本體的兩側(cè)。凸臺(tái)為凸條，凸條按一定弧度依次設(shè)置在導(dǎo)流板本體的兩側(cè)。另外，膜片為圓形或正多邊形，膜片的中間位置還設(shè)有與導(dǎo)流板上的孔直徑相同的膜片中間孔。膜片由上下兩層過濾片和中間的支撐片組成，過濾片和支撐片的邊緣接觸處相互融合形成除膜片中間孔外的膜邊緣。本發(fā)明通過設(shè)置兩條導(dǎo)流縫，將整個(gè)導(dǎo)流盤分為左右兩部分，在左右兩側(cè)分別形成半圓形的液體流道，減少了污水在流動(dòng)過程中的壓力損失，提高了污水凈化的效率，也提高了使用效果；裝置中設(shè)有凸條，進(jìn)一步降低了污水在流動(dòng)過程中的壓力損失，更好地利用了生產(chǎn)資源。降低了生產(chǎn)損耗，同時(shí)凸條與膜片的接觸面積更大，進(jìn)一步降低了膜片表面的應(yīng)力，更好地防止了膜片在使用過程中的損壞，提高了膜片的使用壽命，進(jìn)一步減少了使用過程中的維修次數(shù)，大大提高了使用效果。支撐導(dǎo)流板采用凸線代替現(xiàn)有技術(shù)中的凸點(diǎn)，使水流呈旋渦螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)螺旋間的轉(zhuǎn)折處更加平緩，減少了水流轉(zhuǎn)折時(shí)的局部水力損失，進(jìn)一步提高了污水處理的效率和經(jīng)濟(jì)效益。

經(jīng)測試，多單元組合技術(shù)處理廢液后，有機(jī)污染物和無機(jī)鹽的去除率可高達(dá)99%以上，保證污水處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)能真正達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)排放，大大減少了濃縮廢水量和大量產(chǎn)水，從而減少了后期濃縮液處理的投資，總投資減少20%以上，噸水處理成本僅為傳統(tǒng)物理化學(xué)法的20%-30%，且穩(wěn)定。

4.結(jié)論

高濃度難降解有機(jī)廢水對(duì)水環(huán)境的影響很大，且影響時(shí)間相當(dāng)長，實(shí)際處理也比較困難。然而，傳統(tǒng)的處理工藝存在成本高、效率低等諸多問題。解決高濃度廢水問題，需要深入分析和了解高濃度難降解有機(jī)廢水的水質(zhì)，加強(qiáng)高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)的應(yīng)用研究。(來源:武漢輕工大學(xué))

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