關(guān)于高級氧化后廢水的可生化性問題

發(fā)布時間：2021-06-15人氣：

關(guān)于高級氧化后廢水的可生化性問題

這是一個復(fù)雜的理論與實踐問題，但在實際處理工程中又不可回避。曾有一家國際著名水務(wù)企業(yè)科研機(jī)構(gòu)，通過對各種工業(yè)廢水的預(yù)氧化處理試驗發(fā)現(xiàn)：有近一半種類的廢水可生化性降低了；另一半種類的廢水可生化性提高。將該問題減化：有機(jī)物經(jīng)氧化后的中間產(chǎn)物，是更容易降解、毒性更小了，還是反之。當(dāng)然，這與何種有機(jī)物、使用何種氧化劑、氧化環(huán)境強(qiáng)弱都有關(guān)系。

在給水中，經(jīng)常采用臭氧預(yù)氧化改善有機(jī)物的去除效果，形成臭氧-生物活性炭工藝，經(jīng)臭氧氧化后有機(jī)物可生化性是提高的。因為水源水中有機(jī)物主要是腐殖酸，其特點為分子量特別大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但沒有一個特征官能團(tuán)決定有機(jī)物的主要化學(xué)性質(zhì)（例如硝基苯，硝基決定其化學(xué)和生化性質(zhì)）。這種情況下，氧化就象一把刀，將有機(jī)物切切小，有利于生物降解。類似的，在廢水處理中我們發(fā)現(xiàn)：印染廢水中PVA（分子式(C2H4O)n），經(jīng)水解酸化處理后可生化性提高，且分子量越小，后續(xù)好氧處理可生化性越好。盡管如此，流行在學(xué)生中一句人云亦云的話沒有太大意義：“大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，可生化性提高”。因為一般情況下，只有同類有機(jī)物，分子量越小，可生化性越好；而不同類的有機(jī)物，并不存在明顯的關(guān)系。譬如：可溶性淀粉，分子量不小；硝基苯，分子量不大。前者易于生物降解，而后者生物難降解，毒性很大。

有機(jī)物經(jīng)氧化、而非徹底氧化后，往往有機(jī)分子中O元素比例增加，若是生成醇和有機(jī)酸，自然可生化性改善；但對于一些難降解廢水，有機(jī)污染物分子多含有芳香環(huán)和雜環(huán)，當(dāng)廢水的氧化環(huán)境不強(qiáng)，往往分子結(jié)構(gòu)中的支鏈被氧化，若胺基（-NH2）被氧化成硝基（-NO2）、氫（-H）和烷基（-CH2-）被氧化成醚基（=O），可生化性大大降低、生物毒性增加。所以一般情況下，化學(xué)制藥廢水、染料化工廢水不宜采用氧化法作為預(yù)處理。

目前，在工業(yè)廢水處理工程實踐中，很嚴(yán)重的問題是處理單元亂排。我曾看到很多化工園區(qū)廢水處理廠，將不完全芬頓法（H2O2投加量低、pH高）作為預(yù)處理，這將導(dǎo)致廢水的毒性更大。類似的錯誤還有：將鐵碳法、水解酸化法，放在好氧生物處理單元的后面；廢水沒有除磷問題，仍然采用A2/O工藝。氣得我真想問：處理單元是糖葫蘆？都一樣吃！

現(xiàn)在回到核心問題：經(jīng)催化臭氧氧化，深度處理工業(yè)廢水后，可生化性是否提高？

答案是肯定的，且效果較為顯著。理論上嘗試解釋：從有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)上：生化出水中殘余的有機(jī)物，反應(yīng)較為惰性，很少存在著易于氧化的官能團(tuán)，若殘余有機(jī)物被氧化，可以把惰性有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)改變。從高級氧化與生物氧化規(guī)律差異方面：高級氧化，相對而言對小分子的醛、有機(jī)酸較難氧化；而生物處理，小分子的有機(jī)酸、醇則是微生物很好的有機(jī)基質(zhì)。

我們曾經(jīng)做過某工業(yè)園區(qū)廢水經(jīng)高級氧化深度處理后，再次生物反硝化，因為深度處理后廢水中總氮很高，且主要由硝態(tài)氮組成。由于碳源不足，總氮去除率很低；但卻發(fā)現(xiàn)：廢水COD去除顯著（見下圖）。由此我們提出概念：生化出水經(jīng)高級氧化深度處理后，可再次進(jìn)行生化，以進(jìn)一步提高有機(jī)物去除率，送它名稱——“二次生化”。