[发明专利]催化铁还原与厌氧水解酸化协同预处理工业废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术，涉及一种用于难降解工业废水预处理的催化铁还原与厌氧水解酸化协同预处理工业废水的方法。

背景技术

目前我国工业废水不但排放量大、而且成份复杂，其典型特征是BOD₅/COD值很低，含有大量的难生物降解物质和毒害性污染物，难以生物降解处理。而且许多工业废水一般是强酸性或者强碱性，并且具有高浓度、高盐度、高色度等典型难处理特征。在处理难降解工业有机废水的工艺中，生物处理法因其处理成本低、不产生二次污染、适应大水量的处理等优点，仍然是各种难降解工业有机废水的主体工艺。然而这类废水若缺乏有效的预处理直接进入好氧生化工艺，会大大影响其处理效率。所以往往需要进行预处理，目前国内外也根据各种废水的处理特性发展了一系列针对难降解工业废水的预处理技术，比如厌氧水解酸化、铁碳内电解、催化铁还原、混凝沉淀、以及Fenton试剂氧化、臭氧氧化等高级氧化技术。目前，国内外高浓度有机废水的处理方法，基本是以厌氧为主，也可以获得提高废水可生化性的效果，但启动时间较长，受硫酸盐(SO₄^2-)的影响较为严重，操作和运行条件苛刻。因此，近年来研究者开始尝试以厌氧水解(酸化)取代厌氧发酵，然而，该技术的广谱性稍差，对于某些难降解废水，单纯采用水解酸化预处理可能达不到较好的效果。因为有些化工生产过程中产生的微量有机化合物毒性很大，对于仍是依靠微生物代谢来实现污染物降解的水解酸化法而言，显得无能为力，或者需要很长的时间，并且需要辅以其它的物理化学方法。关于厌氧水解酸化的强化或者改进方法目前研究很少，中国专利“微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法”(申请号：200510123100.4)重点是阐述了利用微氧环境下的水解酸化方法，目的是有效减少硫酸盐还原反应的发生，继而消除硫化物对生物处理的影响，但其处理效果仍不理想。

对于难降解废水处理除了进行厌氧处理或者水解酸化预处理之外，还有铁碳内电解以及高级氧化等预处理技术，以提高废水的可生物降解性能。铁碳内电解法是被广泛研究的一项废水预处理技术，该法处理废水是基于金属腐蚀的电化学原理，依靠在导电性的废水中形成原电池，以及由此所引起的系列反应，改变废水性质，达到废水处理目的。但是铁碳内电解工艺本身还存在以下缺陷：①大量曝气，没有充分利用单质铁的还原能力，且耗铁量巨大，经济性差；②处理废水一般在酸性(pH＝2～4)条件下进行，调节废水需要大量的酸，溶出的铁量大，出水pH值一般在5～6左右，为满足后续生物处理要求，必须加碱中和，不仅提高了处理成本，使操作维护也变得烦琐。

化学氧化法通常是以H₂O₂、O₂、Cl₂、O₃等为氧化剂对废水中的有机污染物进行氧化去除的方法。如Fenton法、(催化)湿式氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法等，目前应用最多的是Fenton试剂氧化法。其水处理效果虽好，但由于以下原因造成高级氧化技术不适合处理水量大和浓度低的废水：①处理有机污染物的选择性差，通常是将全部污染物氧化为CO₂和H₂O，但是很多污染物氧化不彻底，即便是控制反应条件使这类技术在难生物降解有机物的生物处理中用作预处理氧化，也是以优先降解容易生物降解的有机污染物为前提，因此，消耗的氧化剂多、不经济，且不能充分发挥生物处理的优势；②反应条件较为苛刻，对操作人员的要求较高，且常需要高温、高压，能耗高、成本高；③对发生装置技术要求高，且价格昂贵，有的还需要特殊的防护措施。目前高级氧化技术还以实验室研究阶段为主，不能适用于大规模大水量污水处理厂。