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精细化工废水处理技术--水质水量特征

精细化工废水是染料、医药、化学纤维及农药等精细化工产品生产过程中产生的有机废水,具有污染物浓度高、成分复杂、色度高及毒性大等特点,对自然环境和人类健康均存在严重的危害。
对精细化工废水的处理,目前我国大多采用传统的物化/生化组合工艺,但处理效果不理想,出水达标率不高,主要表现为出水COD、NH4+ -N及色度等指标的超标。究其原因,认为目前的废水处理工艺普遍缺乏对精细化工废水中有机成分的准确全面分析,缺乏基于有机污染物生物活性与其分子结构之间关系理论方面的深入研究,不能从生物处理过程中有毒/难降解有机物对微生物的抑制或毒害作用方面寻找精细化工废水难以达标排放的本质原因,从而影响了高效、稳定的精细化工废水处理技术体系的建立。

  • 水量特征
    精细化工废水的水量与生产水平、管理水平有很大关系。通常情况下,洗涤废水排放量较大。另外,当管理水平较差时,地面冲洗水水量也较大。
  • 水质特征
    1.COD浓度高,氨氮浓度较高
    在精细化工产品生产过程中,由于原料反应不完全造成大量的副产品和原料在生产过程中使用大量的溶剂介质进入废水中,从而表现为较高的COD值。
    精细化工废水中氨氮浓度高主要归因于在某些精细化工产品生产过程中作为原料、沉淀剂或洗涤剂等用途的氨水的大量使用及苯胺等含氮有机物的转化,高浓度的氨氮(特别是游离氨)会对生物系统产生毒性作用。有研究表明,当游离氨浓度随进水氨氮浓度升高而增加至8mg/L时,生物系统内的硝化效果开始降低。当游离氨浓度达到40mg/L时,就会对硝酸细菌产生严重的抑制作用。同时,在好氧工艺段中,由于DO的限制,可能会使NH4+的氧化停留在NO2-阶段,而NO2-具有还原性,对出水的COD也有一定的贡献。
    2.色度高
    精细化工废水的色度构成主要来自染料生产过程排放的废水中含有各种染料及其中间产物,这些物质含有各种助色基团(如-CH3、-N H2、-SH、-NHR、-NR2、-OR等)和生色基团(如-CHO-、-CH=CH-、-NO2、-COOH、-CNH2O等)。有些还含有S2-、CN-等易与Fe+、Cu2+等金属离子发生沉淀或络合反应而显色的离子团。染料及其分解产物的色度除了影响水体感观外还会干扰日光的渗透,并且对水生生物构成毒害作用。
    3.常见离子和重金属离子含量高
    精细化工废水中的F-、Cl-、Br-浓度较高,尤其是F-的浓度超出《污水综合排放标准》中规定限值的3倍多。外排水的NO4^2-、NO3-均比原水有所增加,这是由氨氮经硝化作用而造成的;SO4^2-浓度在2000mg/L。过高的SO4^2-离子会在厌氧阶段被微生物还原成HS-、S-或H2S气体,从而对生物系统产生毒害作用。
    碱金属的浓度均较高,外排水的总Cr、总Cu和总Se超标。废水中的Na、K、Ca、Mg、Mn、Cu等元素适量存在时,对微生物的生长具有酶催化作用以及调节渗透压的作用,在氧化还原过程中起传递电子作用;但当其浓度超过一定的阈值时,则会对微生物产生毒性效应。此外,由于大部分企业在预处理工艺中投加铁盐作为絮凝剂,从而使废水中的铁离子含量较高,过多的铁盐不但会破坏污泥的稳态絮凝,同时会与废水中的某些染料或其中间体形成金属络合物,进一步加深处理出水的色度。
    4.有毒、难降解有机物含量高
    精细化工废水中可检测出苯胺类、硝基苯类、甲氧基苯系物、腈、酚、酸、醇、酯、苯乙烯、壬烷、吲哚、喹啉、四氢呋喃等有机物,其中氯代苯胺、氯代硝基苯及杂环有机物属于有毒/难降解有机污染物。这些有机物大多含有稳定的苯环(杂环)结构,有些还含有卤原子、硝基等强吸电子基团,化学性质相当稳定,而且一般具有低水溶性、高亲脂性等特点,容易在生物机体内富集,对生化池中微生物的生长具有较强的抑制作用,表现为PoPs(持久性有机物)或ECDs(外因性内分泌干扰物)性质,所以在出水中仍有大量的苯胺类、硝基苯类及杂环有机物被检出,是构成出水COD的主要组分。由此可见,精细化工废水中含有大量的有毒/难降解有机物,其对生物系统中微生物的毒害或抑制作用是造成出水难以达标的主要原因。

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