生物氧化預處理技術精選(九篇)

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第1篇：生物氧化預處理技術范文

關鍵詞：木質纖維素；預處理方法；研究進展

中圖分類號：Q31 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）07－1306-03

Research Advances of Pretreatment Technology of Lignocellulose

ZHANG Zhen，ZANG Zhong－sheng，LIU Ping，CHANG Xiu－lian，WEN Shao－hong

（School of Life Sciences，Yantai University，Yantai 264005，Shandong，China）

Abstract： Some practical pretreatment technologies of lignocellulose were briefly introduced， including the main methods， principles， advantages and disadventages. And the development prospect of pretreatment technology of lignocellulose was put forward.

Key words： lignocellulose； pretreatment method； research progress

隨著世界經濟的不斷發展和石油資源的日益消耗，開發更加長久有效的能源是各國面臨的一個巨大難題。作為一種可再生能源，生物質能源是中國能源可持續發展的必然戰略選擇之一。利用木質纖維素生產生物乙醇、丁醇等生物質燃料是生物質能源開發的重要內容。我國天然纖維素原料非常豐富（包括農作物秸稈、林業副產品、城市垃圾和工業廢棄物等），利用生物技術分解和轉化木質纖維素既是資源利用的有效途徑，對于解決環境污染、食品短缺和能源危機又具有重大的現實意義。

1 木質纖維素的結構

木質纖維素是指以纖維素、半纖維素和木質素為主要成分的原料，3種成分在植物原料中的含量分別為35％～50％、15％～25％和15％～30％。纖維素是聚合度在1 000～10 000的葡萄糖的線性直鏈聚合物，由結晶相和非結晶相交錯形成，結晶相結構致密，阻礙纖維素的分解。半纖維素結構較纖維素簡單，主要是由木糖、阿拉伯糖等戊糖及少量的葡萄糖、甘露糖和半乳糖等己糖形成的直鏈或支鏈聚合物，在適宜的溫度下易于溶解在稀酸溶液中并降解成單糖。木質素是一種由苯丙烷結構單體組成的具有復雜三維結構的芳香族高聚物，在植物結構中發揮膠粘作用，將纖維素和半纖維素緊密結合在一起，增大莖稈的機械強度，起到木質化作用，阻礙微生物對植物細胞的攻擊，同時減小了細胞壁的透水性。纖維素和半纖維素作為可酵解糖類，占原料總重的65％～75％［1］。

2 預處理的目的

木質纖維素的轉化利用可分為原料預處理、酶水解和糖發酵3個階段，主要的技術瓶頸在于預處理技術不夠成熟以及纖維素酶活性較低，造成生產成本過高。通過原料的預處理，可以破壞纖維素的結晶結構，降低木質素的聚合度，提高木質纖維素材料的多孔性，增加酶與底物的接觸面積，從而提高酶解的效率，達到節約時間和降低成本的目的。好的預處理應滿足以下4個條件：①有利于提高糖產量或者促進后續水解反應中單糖的生成；②避免反應體系中單糖的分解；③避免生成有害的副產物；④要有較高的經濟效益。

3 木質纖維素的預處理方法

木質纖維素的預處理方法可分為以下幾種：物理方法，主要是機械粉碎法、蒸汽爆破、超臨界水處理和濕氧化法；化學方法，主要包括堿處理、稀酸處理、濃酸處理、氧化劑處理以及有機溶劑處理；生物方法。或者是將其中的某些方法進行組合使用，以達到較好的處理效果。具有較好經濟前景的預處理方法有以下幾種。

3．1 物理方法

3．1．1 機械粉碎法 通過機械削切和研磨分別將木質纖維處理成粒徑為10～30 mm和0．2～2．0 mm的顆粒，可有效降低木質纖維素的結晶度和消化效率［2］。震動球磨技術能比普通球磨技術更有效地降低木質纖維素的結晶度和消化特性。相對來說，機械粉碎耗時長、耗能高，造成預處理成本太高，無法在工業化生產中廣泛使用［3］。

3．1．2 蒸汽爆破 蒸汽爆破是當今應用最為廣泛的木質纖維素預處理技術。通過將經高壓飽和蒸汽溶解的木質纖維素瞬間降壓，達到破壞木質纖維素結構的目的。通常認為，半纖維素被爆破過程中產生的醋酸和其他的有機酸所溶解，從而導致纖維素暴露出來，增大了微纖維與酶的可及性。木質素的含量變化不大，只有小部分被溶解，但是在溶解過程中木質素發生解聚／再聚合反應，從而使木質纖維素的表面結構發生變化。瞬時爆破使樣品得以破碎降解，從而增大了反應的可接觸面積，這些因素都能夠提高纖維素的水解效率。

影響蒸汽爆理效果的因素主要有以下幾方面：壓力保持時間、溫度、顆粒的粒徑大小和含水量。高溫短時處理（270 ℃、1 min）或者低溫長時間處理都能夠使半纖維素達到最大程度的溶解。相對于機械粉碎，蒸汽爆破法可以節省大約70％的能量，同時對環境不產生污染。近幾年來，通過加入各種催化劑（酸或堿）或者改換不同的蒸汽介質（如氨水），發展出許多新型的爆破技術，有效推動了預處理技術的發展，使蒸汽爆破成為最接近商業化應用的預處理方法。大量不同種類的木質纖維素預處理試驗證明了蒸汽爆破技術的可行性，其使用規模也在不斷擴大。加拿大的Iogen工廠已經建立了一套利用該技術處理木質纖維素的中試裝置。尤其在闊葉樹木及農作物秸稈的處理方面，蒸汽爆破法被看作是最具有經濟價值的預處理技術［1］。

蒸汽爆破法的局限主要包括半纖維素的分解、木質素的不完全降解以及在處理過程中產生的對于后續酶水解和發酵有害的物質。因此，需要用大量的水沖洗預處理產物以去除這些有害物質。但沖洗的同時帶走了可溶性的糖，其中包括一大部分的可溶性半纖維素，降低了總的糖產量。

3．1．3 超臨界水處理 超臨界水處理是指利用處于超臨界狀態（T＞374．2 ℃、P＞22．1 MPa）的水處理木質纖維素的方法，通常與亞臨界水解技術聯合使用。在臨界點（T＝374．2 ℃、P＝22．1 MPa）時，水的溶劑化能力突然增強，電離程度增大，可有效打破木質素的包裹作用同時降低纖維素的結晶度，使纖維素可以很容易地溶解在超臨界的水溶液中，并且迅速分解成低聚糖，低聚糖進而快速分解成葡萄糖。陽金龍等［4］研究了該技術在玉米秸稈預處理中的應用，將40 mg玉米秸稈和2．5 mL水置于380～400 ℃的密閉容器中反應15～35 s，然后對產物進行分析。結果表明，玉米秸稈在388 ℃的超臨界水相中，經21 s的反應時間后，低聚糖轉化率和可檢測轉化率最高，分別為24．1％和43．6％。

相對于傳統預處理技術，超臨界水處理具有反應時間短、水解效率高、資源和環境成本低等優點，但是作為一項新興技術，其理論研究相對不足，尚無法解決葡萄糖分解產物較多、副產物成分復雜、發酵糖產量較低等問題。

3．2 化學法

化學法是用堿、酸、有機溶劑等預處理木質素、纖維素的方法，主要目的是破壞細胞壁中半纖維素與木質素之間的共價鍵，破壞纖維素的結晶結構及纖維素與木質素的連接鍵，從而提高秸稈的消化率。

3．2．1 酸處理 酸處理是利用稀酸、濃酸和無水有機酸等酸性物質水解秸稈中纖維素的方法。酸處理可大致分為無機酸處理和有機酸處理。

無機酸處理主要作用是使半纖維素變成單糖進入溶液中，增大試劑與纖維素的接觸面積，提高可及度。預處理后的原料中木質素含量基本不變，半纖維素含量變少，纖維素的含量和聚合度有一定程度的下降。Silverstein等［5］研究了硫酸、氫氧化鈉、過氧化氫和臭氧在不同條件下預處理的效果。結果表明，這幾種物質都能夠明顯降解木質素或者提高單糖得率，而硫酸預處理時半纖維素降解率最高，在121 ℃、0．1 MPa、2％ H2SO4、90 min的條件下，木質素降解率為95．23％，但是對后續的纖維素水解影響最大，葡萄糖的轉化率最低，為23．85％。唐锘［6］在研究中發現，稀硫酸預處理方法對秸稈各組分降解率最高，在最適水解條件（0．7％稀硫酸、121 ℃、1 h）下，半纖維素、纖維素、木質素的降解率分別為46．15％、43．75％和50．00％。

有機酸處理原理與無機酸相似，主要是使原料中半纖維素和木質素溶解，降低二者在原料中的含量，一般在使用時增添無機酸作為催化劑。但是，相對于無機酸，有機酸對容器的腐蝕性小，對后續水解過程的毒性低，具有更大的發展潛力。

3．2．2 堿處理 常見的堿處理試劑有氫氧化鈣、氫氧化鈉、碳酸氫鈉或者過氧化氫等。秸稈堿化的原理在于氫氧根陰離子能削弱半纖維素、纖維素之間的氫鍵，打開木質素和半纖維素之間的醚鍵，皂化木質素和半纖維素之間的酯鍵。堿處理能夠使木質素發生降解以及降低纖維素的結晶度。Silverstein等［5］用2％的NaOH處理棉花秸稈，能夠明顯去除秸稈中的木質素、提高纖維素的轉化率。Wang等［7］研究了百慕大海草在不同濃度的氫氧化鈉預處理后結構和物質的變化，結果發現，在NaOH濃度大于或等于1％的情況下，30 min的處理時間可以起到明顯的去木質化的作用。在整個處理過程中，纖維素的去除率變化很小（在10％之內），而半纖維素的去除率隨著NaOH濃度的增大而增大，而且效果明顯。

堿處理是現在人們普遍采用的方法，但是在用堿處理秸稈時除溶解掉一部分木質素外，也使部分半纖維素被分解，損失較大，同時與用酸處理相同，用堿進行預處理也存在著試劑的回收、中和以及洗滌等問題，這些問題都不可避免地會造成環境污染。隨著技術的發展，酸或堿處理通過與其他的物理或者化學方法（包括球磨法、蒸汽爆破、微波或者氧化技術）進行組合，將形成一些更有效的預處理方法。

3．3 生物方法

微生物方法預處理被認為是目前最有前途的一種處理手段，它具有對環境無污染、降解率高、用途廣、周期短、可再生、成本低等優點，能提高秸稈的綜合利用效率，利于可持續發展。微生物法主要利用菌類產生的一些酶來降解木質素和半纖維素，而對纖維素的降解作用較小。目前常用的真菌有白腐菌、褐腐菌等，如黃孢原毛平革菌、彩絨革蓋菌等，利用這些真菌產生的木質素分解酶系來對物料進行分解。Kurakake等［8］對城市垃圾中辦公室用紙采用兩種菌株（Sphingomonas paucimobilis 和 Bacillus circulans）進行混合預處理，然后再用酶水解。研究表明，混合菌株生物預處理技術能夠有效提高廢棄辦公用紙的酶水解率，糖回收率可達94％，預處理效果顯著。陳合等［9］采用黃孢原毛平革菌固體發酵去除秸稈中的部分木質素，再添加外源纖維素酶、木聚糖酶降解纖維素和半纖維素。經過25 d發酵降解以及6 d的酶解，使秸桿中的纖維素、半纖維素和木質素的降解率分別達到60．4％、33．0％和67．0％。

4 結論

在生物質能源的研發過程中，對木質纖維素原料的預處理非常重要。通過預處理，可以改變木質纖維素的物理和化學結構，有效推動木質纖維素的生物轉化。目前由于對預處理基礎理論研究的不足而限制了該技術的發展，隨著對預處理基礎理論研究的不斷深入，科研人員有望探索到更為合理有效的纖維素預處理方法。

參考文獻：

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第2篇：生物氧化預處理技術范文

1綜合化工廢水處理技術

綜合化工廢水處理的重點就是難降解和毒性、抑制性有機物的去除。目前國內外處理此類工業廢水的方法主要為物理化學法和生物法。由于生物法具有基建投資和運行成本低、有效、無害等特點，是當前理想和主導的方法［8］。

1．1物理化學工藝物理化學工藝廣泛應用于綜合化工廢水的預處理和深度處理中。典型的物理方法如混凝沉淀、氣浮、吸附等常用于綜合化工廢水的預處理單元。此外，高級化學氧化、微電解技術、膜技術在綜合化工廢水的預處理和深度處理中也都有很好的應用。

1．1．1高級化學氧化化學氧化主要是通過氧化劑，將難降解的復雜有機物全部或部分氧化為較易降解的簡單物質，從而達到處理的目的。然而在處理綜合化工廢水時，常用的氧化劑表現出氧化能力不足，同時存在選擇性氧化的缺點。Glaze等在1987年提出了高級氧化法（AOPs），即通過光化學氧化、電化學氧化、聲化學氧化等高級氧化過程，產生比普通化學氧化劑氧化性能更強的羥基自由基（•OH）［9］。Shang等［10］利用O3和O3／UV工藝分別處理含甲基丙烯酸甲酯（MMA）的半導體廢水，結果表明，O3能夠明顯提高MMA的去除率，單獨使用O3反應速度緩慢，聯合UV能提高反應速率，O3／UV工藝能夠完全將MMA及其中間氧化產物礦化。王勇等［11］將酚醛樹脂和光催化劑TiO2混合，經碳化活化處理后制成一種復合性催化材料處理含酚廢水，結果顯示，該材料能夠有效地對廢水中的酚進行光分解和吸附。

1．1．2微電解技術微電解技術根據金屬腐蝕原電池原理，在鐵屑表面構成無數的微小原電池，污染物在電極上發生直接或間接電化學轉化，并且電解可以產生具有消毒作用的•OH和活性氯。微電解技術常用于含有高濃度鹽、高濃度有機物的難降解廢水的預處理。Zhou等［12］利用微電解接觸氧化法處理混合化工廢水，處理后m（BOD5）／m（CODCr）值大于0．6，CODCr的去除率為64．6％，同時對氨氮和鉛有一定的去除。微電解技術有效地利用了固體廢棄物，是一種“以廢治廢”的處理技術。

1．1．3膜技術膜技術是一種物理處理技術，是目前最有發展前景的深度處理技術。常見的膜分離技術有超濾、微濾、納濾、電滲析及反滲透等。Juang等［13］利用超濾和反滲透處理高科技工業園廢水并回用，結果表明，濁度、TOC、電導率的去除率均在95％以上，可以直接排放或用作冷卻水。朱薛妍等［14］采用自制的中空纖維復合納濾膜對含甲基藍的印染廢水進行深度處理，結果表明，廢水的脫色率大于99％，CODCr的去除率大于90％。

1．2生物強化處理工藝針對難降解的綜合化工廢水，特別是高濃度難降解的有機化工廢水，單獨使用物理化學法處理的成本過高，而單獨使用生物法的處理難度很大，工程中多采用物理化學法與生物法相結合的組合工藝或者生物強化技術來提高處理效果。

1．2．1投加高效優勢菌從自然界篩選出的優勢菌種，或由基因工程產生的高效菌種，投加到廢水處理系統中，可以提高降解菌的數量，并能夠加強菌群對特定環境或污染物的適應能力［15-16］。近十幾年來，投加高效優勢菌技術因其快速的處理效果，獲得了研究者的廣泛關注。針對一些難降解的有機污染物，如多氯聯苯、1,4－二氧雜環乙烷等，國外研究人員已經篩選出了一些高效降解菌［17］。

1．2．2固定化生物技術固定化生物技術是一種新型的水處理技術，它是利用物理、化學方法將細胞或酶固定在有限的空間內，保持其活性并且可以重復利用的方法［18-19］。該技術能夠提高反應器內高效菌種濃度和純度，有利于處理含有高濃度NH3-N、CODCr的廢水。趙大傳等［20］以核桃殼為載體，采用固定化生物技術處理印染廢水，CODCr的去除率達到94．5％，脫色率大于99％。Maria等［21］在流化床反應器中，以木屑、聚乙烯醇等作為載體固定紅球菌處理石油廢水，結果表明，此方法具有很高的處理效率，在2～3周后對正構烷烴的去除率達到70％～100％，對多環芳烴類物質的去除率達到70％。

1．2．3共代謝共代謝是一種特殊的微生物代謝途徑，也被稱為協同代謝。一些不能被微生物作為碳源和能源的難降解有機物，能與其它易生物降解有機物形成共基質條件，當與這些易降解有機物共存時就有可能被同時降解。Graves等［22］研究表明，造紙廢水難以被產甲烷菌生物降解，但當提供甲醇、乙醇等易降解的底物時就可以促進廢水中含氯有機物的去除。

1．2．4其它強化技術將活性炭等各類吸附劑或微生物生長素投加到廢水處理系統中均可達到強化生物處理的目的。該方法操作性強，具有普遍適用性，特別適用于綜合化工廢水的生物強化處理過程。王方園等［23］用生物鐵強化活性污泥法處理工業園區綜合化工廢水，結果表明，該法可以將CODCr去除率提高17％，在提高污泥氧化能力的同時，還能將生物鐵作為酶激活劑和絮凝促進劑。

2綜合化工廢水處理中存在的問題

綜合化工廢水的各種處理方法都有其優點和不足，物理化學方法由于其操作性強、對難降解污染物處理效率高，常用于綜合化工廢水的預處理或深度處理，但其中均存在一定的不足，例如混凝沉淀、活性炭吸附、膜過濾等方法只是污染物相的轉移，并沒有實現污染物的徹底降解；膜分離技術存在著造價高、膜壽命短以及膜污染和膜阻塞等諸多問題；高級氧化法處理效率高、反應快，在處理難降解廢水時效果顯著，但該類反應器的制造和運行成本高、反應條件要求嚴格，不適用于升級改造已有的廢水處理工藝。同樣的，其它多數物理化學方法均存在能源消耗大、投資運行成本高的缺點，制約了其在化工廢水處理中的大規模應用。生物處理技術的成本低，目前仍是主要的處理技術，但由于綜合化工廢水中大量難降解有機物和生物抑制性物質的存在，往往造成了生物處理系統效率低、運行不穩定等問題。為提高生物處理效果，通常會采取延長水力停留時間或稀釋原水以降低生物系統的進水負荷等措施，但這種方式仍然得不到理想的效果，也不經濟，所以工程上通常會采用以生物處理為主體，物理化學方法作為預處理和深度處理的組合工藝，或采取一些生物強化手段來提高綜合化工廢水的處理效果。

3結語

第3篇：生物氧化預處理技術范文

[論文摘要]焦化廢水是一種典型的難降解有機廢水。介紹了預處理技術，二級處理技術的物化法、生物法、化學法和循環利用法的應用和研究進展及優缺點。

焦炭是高耗水產業，每年全國焦化廢水的排放量約為2.85 億t。焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產品精制過程中形成的廢水，水質隨原煤組成和煉焦工藝而變化，是一種典型的難降解有機廢水。其成分復雜，毒性大，它的超標排放對人類、水產、農作物都可構成很大的危害。總之，焦化廢水污染，是工業廢水排放中一個突出的環境問題，也是擺在人們面前的一個急需解決的課題。

目前焦化廢水一般按常規方法先進行預處理，然后再進行生物脫酚二次處理。但往往經上述處理后，外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標仍然很難達標。針對這種狀況，近年來國內外出現了許多比較有效的焦化廢水治理技術。這些方法大致分為物化法、生物法、化學法和循環利用等4類。

一、焦化廢水的預處理技術

焦化廢水中部分有機物不易生物降解，需要采用適當的預處理技術。

常用的預處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝，其作用機理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機物的化學結構發生變化，生成易降解物質。焦化廢水經厭氧酸化預處理后，可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能，為后續的好氧生物處理創造良好條件。

二、焦化廢水的二級處理技術

（一）物理化學法

（1）吸附法

吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質，使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水。

（2）利用煙道氣處理焦化廢水

由冶金工業部建筑研究總院和北京國緯達環保公司合作研制開發的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應生成硫銨。

該方法投資省，占地少，以廢治廢，運行費用低，處理效果好，環境效益十分顯著，是一項十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡，這就在一定程度上限制了方法的應用范圍。

（二）生物處理法

生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法。目前，活性污泥法是一種應用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸；溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產物（主要是CO2）。非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。

生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優點，但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設施規模大，停留時間長，投資費用較高，對廢水的水質條件要求嚴格，這也就對操作管理提出了較高要求。

（三）化學處理法

（1）焚燒法

焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機物在爐內氧化，分解成為完全燃燒產物CO2和H2O及少許無機物灰分。

焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染，但是處理費用昂貴使得多數企業望而卻步，在我國應用較少。

（2）催化濕式氧化技術

催化濕式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優點。但是，由于其催化劑價格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設備要求嚴格，投資費用高，國內很少將該法用于廢水處理。

（3）化學混凝和絮凝

化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續使用。

（4）臭氧氧化法

臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解為氧，不會造成二次污染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應用于廢水的深度處理。在美國已開始應用臭氧氧化法處理焦化廢水。

（5）光催化氧化法

目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發展潛力。但是有時也會產生一些有害的光化學產物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。

（6）電化學氧化技術

電化學水處理技術的基本原理是使污染物在電極上發生直接電化學反應或利用電極表面產生的強氧化性活性物質使污染物發生氧化還原轉變。目前的研究表明，電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術。

（四）廢水循環使用

高濃度的焦化廢水經過脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質焦油后，送往熄焦池以供熄焦，實現酚水的閉路循環。從而減少了排污，降低了運行等費用。但是此時的污染物轉移問題也值得考慮和進一步研究。

三、結語

總之，我們應根據焦化廢水的特點，深入研究先進的處理技術，尋求既高效又經濟的處理方法，降低運行費用，提高達標率，改善環境質量，減輕焦化廢水對各地水體的污染，實現水資源的循環利用。這既是當前經濟建設需要解決的現實問題，也是未來技術攻關所需要面對的的重點。

參考文獻：

第4篇：生物氧化預處理技術范文

【關鍵詞】微污染水源，水處理技術，研究，進展和對策

中圖分類號： S273文獻標識碼：A 文章編號：

一．前言

水保障著人類的生存和發展、社會的文明和進步。我們每個人的生活更是離不開水。隨著工業化快速的發展，城市化進程加快，我國的源水水質的污染已經越來越厲害，水源水受污染更進一步惡化，水中有機物質逐漸增多。從1960年以來，水源水質受污染波及的范圍越來越廣。水的污染客觀上推動了水質分析技術逐漸改進，水源中能夠測得的微量污染物質的種類也不斷增加。與此同時，人們面臨著新的水質進化技術問題。面對源水中出現的污染新問題，人們就開始著手對水質凈化的新技術的研究，且在實際應用中取得了較好的成效

二．常見的處理微污染水源的水處理技術

1．物理技術

（一）吹脫

吹脫的原理是利用水中溶解化合物的實際濃度區別于它的平衡濃度，使揮發性組分由液相擴散進氣相中，其目的是去除揮發性有機物。吹脫法的優點是費用低、操作簡單，但它去除難揮發的有機物效果差。當然，對于溶解有可揮發性化合物的污染原水，用填料塔進行曝氣吹脫是一種行之有效的方法。

（二）吸附

吸附處理技術的工作原理是利用物質強大的吸附性能來去除水中污染物的技術。目前處理水質問題的吸附劑包括：活性炭（AC）、二氧化硅、活性氧化鋁、硅藻土、沸石、離子交換樹脂。在這當中，使用率最高的是疏水性物質—活性炭。

（三）膜過濾技術

膜分離法是新興凈化技術，其特點是：高分離、提純度高、濃縮性能好。膜過濾技術是用天然或人工合成高分子薄膜做介質，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分溶液進行過濾分離、分級提純和富集的物理處理方法。

2．化學技術

（一）預氧化技術

預氧化技術是指往原水中加入強氧化劑，利用強氧化劑的氧化能力，去除水中的有機污染物，提高混凝沉淀效果的一種方法。常用的氧化劑有氯氣、臭氧和高錳酸鉀等。預氧化技術是在水處理中受到普遍關注的氯消毒副產物對人體具有致命危害之后開始重視并廣泛采用的方法。

（二）光化學氧化法

光化學氧化法是在化學氧化和光輻射的共同作用下，使氧化反應在速率和氧化能力上比單獨的化學氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術。光化學氧化法目前尚處于研制階段，由于運行成本較大，尚難大規模的在生產中應用，但該項技術發展很快，在生產上的應用將為期不遠。

3．生物預處理技術

水源水生物處理技術的本質是水體天然凈化的人工化，通過微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在內的可生物降解的有機物及可能在加氯后致突變物質的前驅物和NH3—N，NO2—等污染物，再通過改進的傳統工藝的處理，使水源水水質大幅度提高。

（一）塔式生物濾池

輕質濾料的開發與采用，為塔式生物濾池的應用創造了條件。生物塔濾增加了濾池高度，分層放置填料，通風良好克服了普通生物濾池（非曝氣）溶解氧不足的缺陷。塔式濾池的優點是負荷高、占地面積小、產水量大，對沖擊負荷水量和水質的突變適應性較強。缺點是動力消耗較大，基建投資高，運行管理不便。

（二） 生物轉盤反應器

生物轉盤在污水處理中已廣泛采用，目前在給水處理領域，對某些污染程度較為嚴重的微污染水進行了一些研究。轉盤上生物膜生長面積大，生物量豐富，不存在類似于生物濾池的堵塞情況，有較好的耐沖擊負荷的能力，脫落膜易于清理處置。但存在的不足是生物氧化接觸時間較長，構筑物占地面積大，盤片價格較貴，基建投資高。

（三）生物接觸氧化法

生物接觸氧化工藝利用填料作為生物載體，在曝氣充氧的條件下微生物迅速生長繁殖，且聚集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相當的豐富，有細菌、絲狀菌、真菌、原生動物、后生動物等組成相對穩定的生態系統，溶解性的有機污染物在與生物膜融合中被吸附、被分解和被氧化，氨氮轉化或被氧化成高價形態的硝態氮。現有生物接觸氧化法在生物填料、曝氣充氧方式上都有所改進。國內填料已從最初的蜂窩管式填料、半軟性填料、經軟性填料，發展到最近一段時間的YDT彈性立體填料；曝氣充氧方式也有變化，從最初的單一穿孔管式向微孔曝氣頭直接充氧和穿孔管中心導流筒曝氣循環式發展。這種改進，大大的促進了膜的更新，并且使傳質效果更好。

（四）電生物反應器

電生物反應器，簡單地說，就是電極裝置與生物反應器組合的結合體。顯然，通電解水，陰極提供電子，產生氫的氫氣與硝酸鹽發生了一定的化學反應，從而大大提高了生化反應速率及去除率，近而減少了水中硝酸鹽的比例。其實，原理上講，這種方法不僅可以實現反硝化處理，還可以去除水體中的溶解的有機物，但目前這種方法尚處于基礎理論研究階段，尚不能夠應用到實際生產中。

三．對各種處理技術的分析

筆者認為，物理、化學法處理效率較高。尤其是各種聯用技術的開發，能有效的去除一些難降解有機物，經過高效氧化，水中的絕大部分的有機物被去除，能有效地降低飲用水致突變的活性。但這種方法也有其弊端，主要表現在設備都相對復雜，操作條件要求高，成本較高。經過權衡比較，生物預處理技術算得上經濟有效且比較安全的方法。主要表現為:

1.通過降解BOM，它降低了輸水管網中菌群的生長的可能性，從而很少的消耗消毒劑.

2.降低THMs的形成提供便利。

3.通過降低Zeta電位，有效地減少對混凝劑的消耗。

4.其對NH3—N有比較好的處理效果，尤其在它與傳統工藝的混合使用后，對降低飲用水致突變活性很有利。

總之，該該方法具有投資少，見效快的特點，特別適合我國國情，因此，在目前我國的水廠改善出水水質的方法中，最好的是生物預處理技術與傳統工藝的組合。但是，有研究表明，生物預處理技術處理微量難生物降解的優先污染物的作用不明顯；只能少量的除去THMS；Ames試驗不能使陽變成陰；運行效果受到很多的因素的影響；相交與常規工藝，需要很長的時間來發展，并馴化生物。

由于生物處理是利用微生物新陳代謝的規律來吸收利用水中的污染物，故而，會使微生物本身以及各種代謝產物進入水中，其中大多數生物的特性當前研究還很少。不斷研究新的凈水技術，增加新的治理措施，是當前的水質技術人員亟需解決的問題。縱觀當前的水質研究方向和研究結果，增加生物預處理和加強出水的深層次處理能夠有效改善飲用水水質。

四．結束語

水是萬物之源，上至國家下至個人都離不開水。然而伴隨著經濟的發展社會的進步，水大量的被污染。盡管現階段我國的微污染水源水處理技術有所發展，但遠遠不能滿足社會的要求，這要求國家、社會、水處理技術人員，要加大這方面的技術的研究。

參考文獻

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[2] 賈瑞寶，文閔英。應用水源微污染現狀及其深度處理技術。山東環境，1999

[3] 莫罹，黃霞。微濾膜處理微污染源水研究。中國給水排水，2002，18（4）：

[4] 羅建中，孫國勝。微污染水處理技術進展。過濾與分離，2002，12（3）：4-9

第5篇：生物氧化預處理技術范文

【關鍵詞】制藥廢水尾水；預處理；工藝

1、制藥廢水的特點及危害

制藥廢水主要來源于制藥廠的提前廢水、洗滌廢水以及其他廢水，主要成分為蛋白質、糖類以及各種無機鹽類。還包括化工原料、有機溶劑以及酸等。

制藥廢水中主要污染物有化學需氧量（COD）、懸浮物（SS）、生化需氧量（BOD）、氰化物以及氨氮等有毒物質。（1）抗生素制藥廢水；它主要是有機廢水含S與N及毒性物質較多，廢水中參與抗菌素較多，ph值浮動大，治理難度大。（2）中成藥廢水；中成藥廢水主要含有糖類、有機色素類、鞣質體、纖維素、生物堿以及木質素等有機物，它具有懸浮物（藥渣、泥沙）多、化學需氧量濃度變化大，色度高且水溫在25～60℃。（3）化學制藥廢水；廢水的成分較為復雜，含有抗生素殘余以及未反應的原理，化學需氧量濃度較大。化學制藥廢水具有成分復雜、無機鹽濃度高以及含有生物毒性物質。（4）生物制藥廢水；生物制藥廢水的成分也非常復雜，含毒及生物抑制物，氣味重及泡沫。具有這些特點：化學需氧量濃度高、懸浮物濃度高，抗生素殘留較多使得難降解，同時含有抑菌物質SO42-濃度高，還有一個特點就是成分非常復雜。

制藥廢水由于藥劑種類繁多也使得其水質也都不相同，其毒性高且含有有機污染物等特點，屬于破壞性較為嚴重的廢水，如果不對其進行處理的話，對環境能造成不可估計的危害。它具有以下的危害性：（1）消耗水中的溶解氧；有機物分解時需要耗費水中的溶解氧，如果有機物含量高的話會造成水體缺氧使得水中的好氧生物滅亡，厭氧生物繁殖，使得水體發出臭味。（2）影響生態平衡；制藥廢水中通常含有抗生素等殺菌成分，會影響水中微生物的生存，嚴重的會破壞生態平衡。

2、傳統的制藥廢水處理方法

2.1、物化處理法

制藥廢水物化處理的方法主要有5種：（1）混凝法，這種方法使用較為廣泛，其關鍵在于混凝劑的選擇及投加；（2）吸附法，常見的吸附劑主要有活性炭、吸附樹脂以及活性煤，效果也較為明顯；（3）氣浮法，其效果較前兩種要差些，主要有溶氣、充氣以及電解等幾種氣浮法；（4）電解法，其特點為易操作、效率高以及脫色好等特點；（5）膜分離法，主要是反滲透膜，它能回收部分有用的物質。

2.2、化學處理法

化學處理法是存在弊端的，如果藥劑加入量超過一定的量，則會對水體造成污染，采用化學處理法時必須要提前進行實驗，確定藥劑的用量。常見化學處理方法有：（1）鐵碳法，其預處理方法采用的是鐵加碳的方式，這樣能提高廢水的可生化性；（2）臭氧氧化法，這種方法能提高化學需氧量的去除率，同時提高廢水的可生化性；（3）Fenton試劑處理法，這種試劑是由亞鐵鹽與H2 O2組成的，它能夠有效的去除制藥廢水中的難降解物質，近年來引進了紫外光以及草酸鹽等；（4）高級氧化技術，也叫做深度氧化技術，這種技術對化學需氧量的去除率能達到96%，主要有紫外光以及超聲波等氧化技術，它具有高效以及無選擇性等特點，應用較為廣泛。

2.3、生化處理法

制藥廢水生化處理主要有這么幾種方式：（1）好氧生物處理法；制藥廢水濃度高且多含有機物，在對原液進行稀釋時消耗的動力大，處理后一般都不能直接排放，需要對其進行預處理。常見的好氧生物處理法有：活性污泥法、接觸氧化法、深井曝氣法、吸附生物降解法等。（2）厭氧生物處理法，目前高濃度的制藥廢水處理大都是采用的厭氧處理方法，但是經過這種方法處理后仍然存在化學需氧量較高的缺點，還需要對水體進行后期處理。常見的厭氧生物處理法有上流式厭氧污泥床、厭氧折流板反應器以及水解法等。（3）組合處理法，單一的制藥廢水處理方法往往都不能滿足排放要求，于是厭氧―好氧等工藝組合起來使用就用在了廢水處理中，它能有效的結合兩者的優點，處理結果也符合要求，在實踐中得到了較為廣泛的使用。

3、制藥廢水生化前預處理的分析

3.1、制藥廢水的處理方法

一般制藥廠的廢水處理站的工作流程如下：原水初沉池調節池復合水解酸化池交替流生物反應器雙流向曝氣生物濾池出水（尾水）。

其處理處理技術原理為：

（1）調節池；曝氣調節池的工作原理為使用壓縮空氣攪拌制藥廢水，起到防止沉淀均勻水質的作用，同時，它可以將廢水中的易揮發物質去除掉，對廢水進行初期的處理。

（2）復合水解酸化池；水解酸化池可以將廢水中的毒性物質及有機物進行水解，能夠有效的抑制甲烷的產生，并且處理后的水ph值在6.0～7.5作用。

（3）交替流生物反應器；這道工藝的特點變現為深層曝氣，保證了氧氣的提供，同時加強了氧轉移的工作效率，處理高濃度及高鹽度的制藥廢水效果較為明顯。需要注意的是，交替流生物反應器需要進行保溫處理，以保證冬季時能正常運行。

（4）雙流向曝氣生物濾池；這種系統的應用大大提高了水資源的利用率，同時，對制藥廢水進行了深度的處理，最后的出水能達到排放及回用標準。

3.2、制藥廢水處理后分析

制藥廢水處理分析主要是采用下面幾個指標來進行分析：（1）BOD5/COD指標，它是判斷廢水能否使用生物方法進行處理，該比值越大可生化的性能越好，一般達到0.3才能采用生化處理；（2）BOD5/TN指標，它是判斷廢水能否使用生物脫氨技術的方法，國家規范要求改比值需要大于4，反應才能徹底；（3）BOD5/TP指標，它是判斷生物除磷的一個必須指標，我們要求該比值要大于20才能采用生物除磷的方法。

總 結：

制藥廢水的生化前預處理必須要將處理效果放在第一位，必須要保證出水能夠滿足排放要求及工業用水回水使用的要求，其次還要考慮到經濟性的要求，注意對設備進行維護，盡量對設備進行簡單化，既能滿足我們的制藥廢水處理需要，還能降低工作的成本，提高企業的效益。最后一點，還需要注意處理工藝的適用性，選擇一種可以處理復雜廢水且經濟的工藝，適用范圍廣，經濟性較好，這才是最佳的處理工藝。

參考文獻

[1] 潘志彥，陳朝霞，王泉源等. 《制藥業水污染防治技術研究進展》[J].《水處理技術》，2004，28（2）：68-71.

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第6篇：生物氧化預處理技術范文

關鍵詞：污染水源水水處理技術 對策

中圖分類號： U664.9+2文獻標識碼：A 文章編號：

微污染水源水是指有機物、氨氮等指標超過《地表水環境質量標準》(GB 3838－2002)中Ⅲ類水體標準、且存在微量有毒有害化學污染及病原微生物污染的水源水。面對水源水質的變化，常規工藝(混凝一沉淀一過濾一消毒)己經顯得力不從心。本文將根據我國微污染水源水的特點，探討了近年來微污染水源水處理技術，并就如何做好微污染水源水的處理工藝提出了相應的對策。

1微污染水源水處理技術研究現狀

1.1物理技術

1)吸附技術。吸附處理技術是指利用物質強大的吸附性能來去除水中污染物的技術。目前用于水源水處理的吸附劑有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化鋁、沸石、離子交換樹脂，其中用得最多的是對水中有機污染物和臭味有較強吸附作用的疏水性物質—活性炭。

2)膜過濾技術。膜分離法是指用高分子薄膜作介質，以附加能量為推動力，對雙組分或多組分溶液進行表面過濾分離的物理處理方法。目前常見的膜法有：微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透蒸發、液膜及剛出現的毫微濾技術等。從膜濾法的功能上看，反滲透能有效的去除水中的農藥、表面活性劑、消毒副產物、THMs、腐殖酸和色度等。

3)吹脫技術。吹脫是利用水中溶解化合物的實際濃度與平衡濃度之間的差異，將揮發性組分不斷由液相擴散到氣相中，達到去除揮發性有機物的目的。吹脫法具有費用低、操作簡單的優點，但對難揮發的有機物去除效果差。

1.2化學技術

1）預氧化技術。預氧化技術是指向原水中加入強氧化劑，利用強氧化劑的氧化能力，去除水中的有機污染物，提高混凝沉淀效果。氯氣會和水中某些有機物反應產生大量的鹵代烷和氯化有機物，且不易被后續的常規處理工藝去除。通過預臭氧化不但可以使得難降解有機物轉化為可生化降解有機物，還可以使得不溶性有機物轉化為可溶性有機物，從而為后續生物處理提供有利條件。高鐵酸鉀是近年來研究較多的氧化劑，它是一種優良的預處理藥劑，在水處理過程中可以發揮氧化、殺菌、吸附等多功能的協同作用。

2）光化學氧化技術。光化學氧化法是在化學氧化和光輻射的共同作用下，使氧化反應在速率和氧化能力上比單獨的化學氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術。光激發氧化法是以臭氧、過氧化氫、氧和空氣等作為氧化劑，將氧化劑的氧化作用和光化學輻射相結合，可產生氧化能力很強的自由基。光催化氧化技術是以N形半導體為催化劑的一種光催化氧化。起光催化作用的N形半導體有TiO2，WO3，Fe2O3，TiO3等，TiO2因光化學穩定性和催化活性都很好，反應前后性質不變而被普遍采用。

1.3生物技術

1）生物接觸氧化法。生物接觸氧化法，在池內設置人工合成的填料，經過充氧的水，以一定的速度循環流經填料，通過填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中可生化利用的污染物基質得到降解去除。生物接觸氧化法的主要優點是處理能力大，對沖擊負荷有較強的適應性，污泥生成量少;缺點是填料間水流緩慢，水力沖刷小，另外填料價格較貴，加上填料的支承結構，投資費用較高。

2）新型的生物反應器處理技術。膜生物反應器是膜處理和生物處理相結合的一種新工藝，它是指以超濾膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設備，并與生物反應器組合構成的一種新型生物處理裝置。由于超濾膜能很好地截流來自生物反應器混合液中的微生物絮體、分子量較大的有機物及固體懸浮物質，并使之重新返回到生化反應器中，這就使反應器內的活性污泥濃度得以大大提高，從而能有效的提高有機物的去除率。

2微污染水源水處理對策

2.1做好微污染水源水的預處理

預處理通常指在常規處理工藝前采用適當物理、化學或生物的處理方法將水中的污染物進行初級去除的過程。預處理可使常規處理更好地發揮作用, 減輕常規處理及深度處理負擔, 改善和提高飲用水水質。化學氧化預處理技術是指依靠氧化劑的氧化能力, 分解破壞水中污染物的結構, 達到轉化或分解污染物的目的的技術。目前采用的氧化劑主要有高錳酸鉀、氯氣、臭氧、過氧化氫、過碳酸鈉、氧化偶合絮凝劑等。生物氧化法是一種借助微生物群體的新陳代謝作用, 有效去除或減少可能在加氯后生成致突變物質的前體, 如一些可生物降解的有機物、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和金屬等的處理技術。生物處理單元可設在傳統凈水工藝的不同位置, 以發揮不同的作用。吸附預處理技術常用的吸附劑有活性炭、黏土等。活性炭吸附最能有效去除水中的有機物, 并且可使致突變活性從陽性轉為陰性。研究表明: 當粉末活性炭的投放質量濃度為20 mg/L時, 可使常規處理工藝的 COD 去除率增加 20.8%～39.6%。

2.2改善混凝劑和混凝工藝

強化混凝技術主要是通過改善混凝劑性能和優化混凝工藝條件，提高混凝沉淀工藝對有機污染物的去除效果。強化混凝主要方式有：提高混凝劑投加量使水中膠體脫穩、凝聚沉降；增加投設絮凝劑或助凝劑，增強吸附和架橋作用，使有機物絮凝下沉；投加新型高效的混凝 / 絮凝藥劑；改善混凝/ 絮凝條件，如優化水力學條件、調整工藝pH等。其中，增投助凝劑和采用新型高效處理藥劑是強化混凝技術的主要措施和發展方向。以高錳酸鉀作助凝劑、鐵鹽作混凝劑可以強化對微污染水源水的處理效果。采用新型高錳酸鹽復合藥劑可以強化混凝效果，同時發揮高錳酸鹽的氧化作用，有效提高水源水中的有機污染物的去除效率。

2.3強化沉淀，提高過濾

沉淀分離是常規給水處理工藝的重要組成部分，沉淀分離的效果對后續處理工藝和最終出水水質有較大影響。加強沉淀主要可以通過以下幾種方式：投加高效新型高分子絮凝劑，提高絮凝體的沉降特性；優化改善沉淀池的水力學條件，提高沉淀效率；提高絮凝顆粒的有效濃度，當水進入沉淀區后，在水中很快形成懸浮狀態的整體網狀結構過濾層，進池原水通過該過濾層以自下而上的分離清水和自上而下濃縮絮凝泥渣的過程，實現對原水中有機物進行連續性網捕、掃裹、吸附、共沉等從而提高其沉淀分離效果。強化過濾技術可以通過在不預加氯的條件下，在濾料表面培養繁育微生物，利用微生物的生長繁殖活動去除水中的有機物；也可以通過采用新型、改性濾料等的使用提高過濾工藝對濁度、有機物等的去除效果。

2.4聯用處理

實驗表明：臭氧 - 活性炭聯用工藝先進行臭氧氧化再進行活性炭吸附，能夠同時發揮臭氧、活性炭的優勢，揚長避短。臭氧的加入能夠將大分子有機物氧化分解為小分子有機物，提升活性炭的去除效果；炭表面或炭層中的有機物也能被氧化分解，減輕了活性炭的負擔。采用臭氧- 生物活性炭深度處理工藝進行改造，砂濾池出水經臭氧活性炭后 COD 去除率明顯上升，該系統對NH3-N 和 CODMn的去除率比常規處理工藝可分別提高 27.9%和 32.8%，經過臭氧活性炭后，出水色度、嗅和味等感官指標也有大幅度改善。

3結語

微污染水源水的處理必須突破常規處理工藝的局限以實現人們對飲水安全性的需求。常規處理工藝是成熟的技術，而深度處理技術能夠有效去除常規工藝不能去除的有機物和消毒副產物，常規處理工藝聯合深度處理能夠有效提高和保障飲用水水質，該技術受到廣泛關注，并具有廣闊的發展和應用前景。

參考文獻

[1]齊魯, 劉帥, 張建福, 等. 高錳酸鹽復合藥劑預氧化處理低濁高藻水庫水[J].工業用水與廢水,2009,40(1):18-21.

第7篇：生物氧化預處理技術范文

關鍵詞：污水處理廠；除臭；方法

污水處理廠在運行過程中會伴隨臭氣產生，不僅危害人體健康，還對生態環境造成破壞。環保部在《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中，對污水處理廠的廠界廢氣規定了明確排放標準，并以氨、硫化氫、臭氣、甲烷為控制因子對最高允許排放濃度做出明確限制，見表1。污水處理廠為使臭氣達標排放會采取針對性除臭措施。

1物理方法

物理除臭法可根據除臭原理不同進行區分。

1.1阻斷原理除臭

1.1.1設置綠化隔離帶法設置綠化隔離帶法是在污水處理廠內部和園區周圍種植綠色植物來阻斷臭氣擴散。該方法可將臭氣阻斷在一定區域內，改善廠內工人和周邊居民的生活環境，綠色植物本身也能吸收一定的臭氣。

1.1.2隔斷材料密封法隔斷材料密封法是利用隔斷材料將進水泵房、粗細格柵、污泥堆貯場等地的臭氣隔斷在一定范圍內。該法不能從根本上減少臭氣的總量，但可改善廠內工人的工作環境，可作為臭氣處理的輔助措施。

1.2吸收原理除臭

1.2.1水洗滌法用水吸收硫化氫、氨、有機硫等易溶于水的臭氣。缺點是僅對特定臭氣有效，產生的清洗廢液易造成二次污染。優點是成本低廉、操作簡單。該方法可用于低濃度臭氣的主處理階段或高濃度臭氣的預處理階段。

1.2.2物理吸附法用吸附能力強的物質吸附臭氣。最常用的是活性炭吸附法，傳統活性碳吸附法的優點是操作簡單，多用于風量較小、濃度低的臭氣處理，以及其他除臭方法的后處理。缺點是系統風壓損失大、吸附劑容量有限、飽和點難掌握。美國卡岡碳素（calgon Carbon）公司設計完成了CENTAURHSV催化活性碳除臭系統。該系統通過控制氣流、濕度和停留時間，把臭氣氧化成易溶于水的物質，達到除臭目的。總體來說，物理吸附法的優點是二次污染小、除臭效果好、適用范圍廣。缺點是除臭成本高，多用于臭氣的主處理階段。

1.3其他方法

物理除臭法還有液化分離法、納米分解法、掩蔽法、稀釋擴散法等。液化分離法是將臭氣液化后分離出來達到除臭目的；納米分解法是用納米材料分解臭氣。這兩種方法都處于研發階段，正在不斷完善。掩蔽法是用其它更強烈氣體與臭氣混合達到掩蔽目的；稀釋擴散法是將惡臭氣體排放高空進行稀釋，這兩種方法不建議使用。

2化學方法

化學除臭法根據原理不同可分為兩類。

2.1中和反應除臭

將臭氣通入吸收液中，與之發生酸堿中和反應達到除臭目的。優點是成本低、操作簡單；缺點是效果不穩定，難溶于水的揮發性有機化合物去除困難，易造成二次污染。相比水洗滌法，該法更適合用于高濃度臭氣的預處理和主處理階段，但還需要深度處理。

2.2氧化還原反應除臭

2.2.1熱破壞法通過燃燒的方法破壞臭氣的分子結構達到除臭目的。該法應用廣泛，是研究的熱門，主要包括熱力燃燒法、直接燃燒法和催化燃燒法，可用于臭氣的深度處理階段。

2.2.2水中氧化法水中氧化法是在污水中添加強氧化劑如液氯、漂白粉、臭氧等物質來氧化水中的有機臭氣。投入水中的氧化劑是在殺滅水中細菌的同時，起到除臭作用。

3物理和化學結合法

離子除臭法是物理和化學相結合的除臭方法。設備通過高壓電場產生大量強氧化性的正、負氧離子并能在極短的時間內氧化、分解甲硫醇、氨、硫化氫、醚類、胺類等臭氣因子，生成二氧化碳和水等穩定無害小分子。該技術是瑞典的高新技g，在歐洲主要應用于醫院、辦公樓、公眾大廳等，近些年逐步開發應用于污水處理廠和污水提升泵房的脫臭方面。優點是技術運行成本低、工藝簡單、無明顯二次污染。缺點是與臭氣接觸時間不長、高能離子衰減速率過快、使用壽命短。在我國，該技術正在不斷完善，可用于臭氣的深度處理。

4生物方法

4.1微生物除臭法

利用特定微生物在一定條件下將臭氣降解為二氧化碳和水等物質的方法。根據微生物的附著條件不同，可分為多種方法：生物濾池法是將增濕后的臭氣通過微生物填料層進行除臭；生物洗滌法是將微生物循環液從洗滌塔塔頂噴入，與下部上升的臭氣接觸進行除臭；生物滴濾池法是將臭氣加濕后通入附有生物膜的填料層進行除臭；活性污泥法是將臭氣通入附有微生物的活性污泥進行除臭；土壤除臭法是將臭氣通入土壤中進行除臭。微生物除臭法的缺點是占用空間較大，微生物的生長環境不易控制；優點是污染小、成本低、除臭徹底。該法可作為臭氣的主處理階段。

4.2植物除臭法

種植綠色植物不僅能阻斷臭氣，還能吸收臭氣。植物中也能提取出天然除臭劑，優點是無二次污染，并且有關研究顯示，該法對甲硫醇、三甲胺以及硫化氫的去除率已超過了90%，缺點是提取流程復雜，對設備的操作要求較高，需要資金量大。植物提取液可噴淋在提升泵房、污泥脫水車間等不宜收集臭氣的地方除臭。

5結論

污水處理廠在除臭方案的選擇上要考慮社會、環境、經濟效益相統一。通過分析比較結論如下。

預處理階段：污水處理廠應按照環保部要求，設置綠化隔離帶隔離吸收臭氣。在工作人員出入較多的區域，可用密封法阻斷臭氣。水洗滌法和化學吸收法可分別用于處理低濃度和高濃度臭氣的預處理。

主處理階段：規模較小的污水處理廠，建議采用活性炭吸附法。該方法操作簡單，使用靈活，除臭效果較好，如果條件允許也可考慮CENTAUR HSV催化活性碳除臭系統。規模較大的污水處理廠可考慮生物除臭法。該方法往往占據空間大、處理周期長，但是除臭徹底、無二次污染，其中生物滴濾法和活性污泥法好控制，可優先考慮。條件一般的污水廠可采用化學吸收法除臭，該方法一次性投資小、操作簡單，但處理效率較低、操作不穩定、易造成二次污染。

第8篇：生物氧化預處理技術范文

關鍵詞：畜禽養殖；廢水處理；技術

前言：近年來，隨著我國經濟的不斷發展和農業結構的調整，規模化畜禽養殖業發展迅速，并已成為我國農村經濟發展中的重要支柱。規模化畜禽養殖具有許多優點，它可以縮短畜禽養殖的生長周期、提高產量、節約成本、便于管理； 但是，規模化畜禽養殖產生大量畜禽廢水，帶來一系列的環境污染問題，且污染相對集中，處理困難。畜禽養殖廢水的直接排放不僅會污染地表水體，引起水體富營養化，還會對地下水和農田生態系統造成破壞，甚至危害人體健康。國內外已開發出多種禽養殖廢水處理技術，對這些技術進行分析和總結，對于推動我國畜禽養殖廢水處理技術的進步非常重要。

1.畜禽養殖廢水特點與污染現狀

畜禽養殖廢水處理難度大"其特點主要如下：

①COD、SS、NH、-N含量高；②可生化性好，沉淀性能好；③水質水量變化大；④含有致病菌并有惡臭。

畜禽養殖業發展迅速。僅以四川省為例，據相關資料顯示，2010年四川省生豬等主要畜禽規模化養殖比重達到45%，預計2020年將提高到80%以上.目前，我國每年產生畜禽糞便約45億噸，其化學需氧量 （COD） 超過我國工業廢水和生活污水之和。因此畜禽養殖污染已經是繼工業污染、生活污染之后的第三大污染源"而畜禽養殖廢水的處理則是其中的重點。

2.畜禽養殖廢水處理技術

為控制畜禽養殖廢水直接外排對環境的破壞，目前畜禽養殖廢水的處理技術可分為物化處理技術和生物處理技術兩大類。

2.1 物化處理技術

2.1.1常用的物化處理技術有吸附法、磁絮凝沉淀、電化學氧化、fenton氧化等。

吸附法。該法的關鍵是吸附介質的選取，目前常用沸石等作為介質。錢鋒等采用吸附―過濾法對實際養豬廢水進行預處理，以稻草―沸石雙層濾料為過濾介質，在 5m/h的濾速下，COD、NH、-N和磷的最高去除率分別達47.9%、72.9%和50.1%，還能去除一定量的小分子有機物和臭味，同時附著有大量固體有機物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石，經過處理后可作為土壤改良劑或肥料，但該法對于吸附飽和的過濾介質必須嚴格處理，避免造成二次污染。梁文婷等采用氧化鎂改性沸石，在最佳作用時間4h下，得到豬場廢水中NH、-N、總磷的去除率分別為88.6%和76.2% ，該法的改性沸石使用微波制成，能耗和技術要求較高，且吸附劑達到飽和時必須脫附，故只能間歇處理廢水。

2.1.2磁絮凝沉淀。崔麗娜等通過投加磁種和絮凝劑進行磁絮凝分離反應，處理豬場廢水，實驗條件下，COD為3232mg/L的豬場廢水樣，去除率最高可達61.2%。該技術工藝流程簡單、沉降性好、處理周期短，但會產生大量的化學污泥。

2.1.3電化學氧化"電化學氧化對氨氮的去除率較高。歐陽超等對實際養豬廢水進行電化學氧化處理，在180min內，NH-N、的去除率可達98.22% ，但COD 的去除率僅14.04% 。

3.畜禽養殖廢水的預處理

畜禽養殖廢水無論以何種工藝或綜合措施進行處理， 都要采取一定的預處理措施。通過預處理可使廢水污染物負荷降低， 同時防止大的固體或雜物進入后續處理環節， 造成設備的堵塞或破壞等。針對廢水中的大顆粒物質或易沉降的物質， 畜禽養殖業采用過濾、離心、沉淀等固液分離技術進行預處理， 常用的設備有格柵、沉淀池、篩網等。格柵是污水處理的工藝流程中必不可少的部分， 其作用是阻攔污水中粗大的漂浮和懸浮固體， 以免阻塞孔洞、閘門和管道， 并保護水泵等機械設備。沉淀法是在重力作用下將重于水的懸浮物從水中分離出來的處理工藝， 是廢水處理中應用最廣的方法之一。目前， 凡是有廢水處理設施的養殖場基本上都是在舍外串聯 2至3個沉淀池， 通過過濾、沉淀和氧化分解將糞水進行處理。篩網是篩濾所用的設施， 廢水從篩網中的縫隙流過， 而固體部分則憑機械或其本身的重量， 截流下來， 或推移到篩網的邊緣排出。常用的畜禽糞便固液分離篩網有固定篩、振動篩和轉動篩。此外， 還有常用的機械過濾設備如自動轉鼓過濾機、轉輥壓濾機、離心盤式分離機等。

4.畜禽養殖廢水自然處理法技術

自然處理法是利用天然水體、土壤和生物的物理、化學與生物的綜合作用來凈化污水。其凈化機理主要包括過濾、截留、沉淀、物理和化學吸附、化學分解、生物氧化以及生物的吸收等。其原理涉及生態系統中物種共生、物質循環再生原理、結構與功能協調原則， 分層多級截留、儲藏、利用和轉化營養物質機制等。這類方法投資省、工藝簡單、動力消耗少， 但凈化功能受自然條件的制約。自然處理的主要模式有氧化塘、土壤處理法、人工濕地處理法等。

氧化塘又稱為生物穩定塘，是一種利用天然或人工整修的池塘進行污水生物處理的構筑物。其對污水的凈化過程和天然水體的自凈過程很相似，污水在塘內停留時間長，有機污染物通過水中微生物的代謝活動而被降解，溶解氧則由藻類通過光合作用和塘面的復氧作用提供，亦可通過人工曝氣法提供。作為環境工程構筑物，氧化塘主要用來降低水體的有機污染物，提高溶解氧的含量，并適當去除水中的氮和磷，減輕水體富營養化的程度。

土壤處理法不同于季節性的污水灌溉， 是常年性的污水處理方法。將污水施于土地上， 利用土壤- 微生物- 植物組成的生態系統對廢水中的污染物進行一系列物理的、化學的和生物凈化過程， 使廢水的水質得到凈化， 并通過系統的營養物質和水分的循環利用，使綠色植物生長繁殖， 從而實現廢水的資源化、無害化和穩定化。

人工濕地可通過沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途徑去除廢水中的懸浮物、有機物、氮、磷和重金屬等。近年來， 人工濕地的研究越來越受到重視， 葉勇等利用紅樹植物木欖和秋茄處理牲畜廢水營養鹽 N、P， 結果表明兩種植物對N、P 的去除效果較好。廖新，駱世明分別以香根草和風車草為植被，建立人工濕地， 隨季節不同， 對污染物的去除率不同， CODCr去除率可達 90% 以上， BOD5可達 80%以上。它是一種較為經濟的處理方

法， 特別適宜于小型畜禽養殖場的廢水處理。

5.結語

畜禽養殖廢水污染控制是目前環保行業關注的重點，應從“防”、“治”兩方面著手，關閉小型養殖場，建立集約化、規模化畜禽養殖場，建成有效、經濟的畜禽養殖場廢水處理系統，加大政策的推行和實施力度，促進高效低耗的厭氧-好氧組合處理技術的應用，為解決畜禽養殖廢水污染提供有效可行的途徑。

參考文獻

[1]田寧寧，王凱軍， 李寶林等. 畜禽養殖場糞污的治理技術[J ]. 中國給水排水，2002， 18 （2）： 71- 73.

第9篇：生物氧化預處理技術范文

關鍵詞:焦化廢水;生化法;超臨界水氧化;傳統生化處理技術;新型焦化廢水處理技術

中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0121-02

一、當前國內外焦化廢水的治理技術及其存在問題

(一)焦化廢水的處理技術主要分為生化法、化學氧化法和物理化學方法

生化法方面主要有活性污泥法,SBR法,A-O(缺氧-好氧)法,以及新興的生物強化技術、生物膜、生物流化床技術和各種生物脫氮組合工藝。化學氧化法主要有催化濕式氧化法、光化學氧化法、化學藥劑氧化、臭氧氧化法等,因焦化廢水處理量大,這些方法處理工業廢水目前更多的是實驗研究或者處理中試階段,尚未真正投入工業運用。物理化學方面有混凝、萃取、活性炭吸附、膜分離以及超聲波聲化學法等,一般作為生化法的預處理或后處理方法。

(二)焦化廢水的處理方式雖然很多,但目前各國應用最廣泛的還是生化法

1.它利用微生物的新陳代謝使廢水中的有機物分解。然而,生化處理法雖然有處理量大,適用范圍廣,維護費用低等優點,但也因焦化廢水水質水溫波動較大而處理效果受到影響。如細菌等微生物對廢水的溫度要求特別高,一般水溫需控制在10℃～40℃之間,而地處我國南方的夏季進水水溫通常在50℃左右。也同時受廢水的pH值,污染物濃度的影響,所以對操作條件要求比較嚴格。

2.國內外所采用的生化處理技術大體相同,只不過國外在二級生化處理之前采取了更為復雜的預處理和其他方法控制進入生化系統的水質,防止有毒污染物濃度過高,并在生化處理流程之后采取三級凈化系統。如美國美鋼聯的加里公司煉焦廠將生產的焦化廢水收集后,再用等量的湖水稀釋。該系統包括脫焦油、游離蒸氨、后蒸氨、調節槽、廢水調節儲存槽以及活性污泥處理系統等。加拿大Dofasco和Stelco公司的焦化廠采用經蒸氨去除游離氨和加堿去除固定銨后進行生化處理與深度處理。日本大部分焦化廠的廢水使用活性污泥法,由于日本特有的排海優勢,因此在焦化廢水處理時,首先考慮降低廢水中的有毒物質,在調節池中先加3～4倍稀釋水,以降低NH4+-N和COD濃度。在進入曝氣池之前,再進行pH值調整,加入磷酸鹽,然后進行約10h的曝氣,再經沉淀后的水排入海洋水體。歐洲的焦化廢水處理工藝普遍采用以預處理去除油與焦油,氣提法除氨,生物法去除酚、氰化物、硫氰化物、硫化物,并進行深度處理后排放。

3.當前國內對焦化廢水的處理普遍采用預處理加生化處理的二級處理工藝,國外進一步利用活性炭、生物膜技術等進行三級的深化處理。我國在20世紀60年代末,冶金部冶金研究總院環境保護研究所開展了焦化廢水生化處理研究,而后在馬鋼、武鋼等工程中得到了應用,至今仍為大多數鋼鐵企業在焦化廢水中所采用。20世紀70年代末與80年代初,寶鋼從日本全部引進焦化廢水三級處理技術。所謂三級處理,是采取脫酚、蒸氨、生物處理和活性碳吸附等組成的以生物處理為中心的多種物理化學方法組成的工藝流程。目前,國內大多數廢水處理系統都是采用一級處理和二級處理工藝。一級處理是指高濃度廢水中污染物的回收利用,其工藝包括氨水脫酚、氨水蒸餾、終冷水脫氰等。二級處理主要是指一級預處理后的出水與其他焦化廢水混合,將酚氰廢水無害化處理,進入以生化法為主的處理系統,如活性污泥法,A-O池,SBR池等。三級深度處理是指生化處理后的排水仍不能達到排放標準時采用再次深度凈化。其主要工藝有活性碳吸附法、炭生物膜法、混凝沉淀法和氧化塘法。

4.作為生化法處理焦化廢水的代表,活性污泥法是一種應用最為廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術,占地小,處理效率高,工藝流程如圖1所示。該方法采用曝氣池活性污泥與廢水中的有機物充分接觸,溶解性的有機物被微生物細胞吸附、降解,最終形成代謝產物(主要是CO2、H2O);非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物,然后被代謝和利用。但是,對于焦化廢水中的難降解有機物,如多環芳烴和雜環化合物,其處理效果并不理想,出水CO濃度較高,難以滿足排放標準對COD的要求。因而各廢水站采用延長曝氣池水力停留時間來提高處理效果,tHRT分別延至24h、36h甚至48h。由于焦化廢水中多環芳烴和雜環化合物結構復雜,其降解過程需要較長時間,延長水力停留時間對處理效果起到了一定的改善作用,但出水水質仍難以達到廢水排放標準對COD的要求。此外,常規生物處理對氨氮無明顯去除作用,無法滿足廢水排放標準對氨氮的控制要求。

現有的生化處理工藝對當中酚、氰、油類等物質的脫除較為有效,但對氨氮和CODCr的去除效果非常有限。國內絕大多數焦化廠外排廢水CODCr均未能達標排放。我國焦化廢水通常所占比例最大的為苯酚及其衍生物,約占總質量的60%以上,而雜環化合物、多環芳烴、喹啉、苯類等難降解的毒性物質占1/3以上。難降解性有機物的比例越高,越難于實現好的生化處理效果。

二、傳統生化處理技術進展

近年來,人們從微生物、反應器及工藝流程幾方面著手,研究開發了生物強化技術、生物流化床、固定化生物處理技術及A/O/O、O/A/O等包含生物脫氮技術的工藝流程等。這些技術的發展使得大多數有機物質實現了生物降解,出水水質得到了改善。

生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優點,改進后的新工藝在一定程度上提高了焦化廢水的外排水質,因而也在國內外得到廣泛使用。但是生物法對進水污染物含量有嚴格要求,稀釋水用量大,廢水的pH值、溫度、營養、有毒物質濃度、進水有機物濃度、溶解氧量等多種因素都會影響到細菌的生長和出水水質,這也就對操作管理提出了較高要求。另一方面,生化處理設施規模大,停留時間長,投資費用較高等方面的缺點也使人們急切地尋找合適的替代方法。于是一些新的方法應運而生。其中包括以超臨界水氧化法,濕式氧化法為代表的新型氧化技術,微波與超聲波法、芬頓試劑處理法、光催化納米材料處理等高級氧化技術,藥劑絮凝的新物化法、電化學法氧化技術、等離子體處理技術以及一些以廢治廢的方法如煙道氣處理剩余氨水或者焦化廢水等。

三、新型焦化廢水處理技術

(一)超臨界水氧化技術概述

超臨界水氧化(super crtical water oxidation,SCWO)是一項新興的有機廢水處理技術,它利用超臨界水表現出的極性或者非極性有機溶劑的特性,與氧化物反應,將廢水中的有機物分解成完全氧化的產物如二氧化碳等。在水的臨界點(Tc=374.3℃,Pc=22.1MPa)以上,水的密度、黏度、介電常數、離子積的降低,水分子間的氫鍵網絡結構消失,水的介電常數降低到與有機溶劑近似,此狀態下的超臨界水具有一系列特殊性質。通過調整超臨界水體系溫度和壓力,可以控制體系中所進行的反應的速度和反應進行的程度。

超臨界水的這些特性使超臨界水氧化反應與生化處理法、濕式空氣氧化法、燃燒法等傳統的廢水處理技術相比具有一些獨特的優勢。例如,在有機污染物的處理過程中,超臨界水特殊的溶解性能使得本來在液相和(或)固相中有機物與氣體(通常為氧氣)之間發生的多相反應,轉化為超臨界水中的均相反應,消除了相間的傳質阻力;超臨界水特殊的傳質、傳熱和擴散性質,使得超臨界水氧化過程的反應速度比較快,通常在幾秒到幾分鐘內,反應的轉化率就可達到100%小分子氣體。超臨界水氧化并不針對某種或某類有機物,而是對幾乎所有的有害有機物均有效,因而是一種常用的有機物處理技術,尤其適合于高毒性、難降解的污水、污泥處理。經處理后的污水可達標排放或零排放,無二次污染,處理時間短,運轉費用低。相對于傳統方法難以處理的廢水體系,超臨界水氧化技術已成為一種具有很大潛在優勢的環保新技術。美國國防部和能源部已用SCWO 技術處理化學武器、火箭推進劑、炸藥等高能廢物。此外,廢水產生的余熱還可用于發電和供熱。超臨界水氧化處理廢水的工藝最早是由Modell提出的,1985年由Modar公司建成超臨界水氧化的中試裝置,其流程如圖2所示:

超臨界水氧化處理過程如下:首先,用廢水泵將廢水壓入反應器,在此與一般循環反應物直接混合而加熱,提高溫度。其次,用壓縮機將空氣增壓,通過循環用噴射器把上述循環反應物一并帶入反應器。有害有機物與氧在超臨界水相中迅速反應,使有機物完全氧化,氧化釋放出的熱量足已將反應器內的所有物料加熱至超臨界狀態,在均相條件下,使有機物和氧進行反應。離開反應器的物料進入旋風分離器,在此將反應中生成的無機鹽等固體物料從流體相中沉淀析出。離開旋風分離器的物料一分為二,一部分循環進入反映器,另一部分作為高溫高壓流體先通過蒸汽發生器,產生高壓蒸汽,再通過高壓氣液分離期,在此氮氣與大部分二氧化碳以氣體物料離開分離器,進入透平機,為空氣壓縮機提供動力。液體物料經排出減壓閥,進入低壓氣液分離器,分出的氣體進行排放,液體則為潔凈水,而作為補充水進入水槽。

(二)超臨界水氧化法的特點

1.氧化效率高,水溶液中有機物的去除率可達到99.9%以上。

2.水溶液中有機物濃度達到 5%以上時,有機物氧化釋放出的反應熱可以維持反應所需熱量,在正常運行中無需外界供熱,實現自燃。

3.反應在密閉容器中進行,密封條件極好,有利于有毒、有害物質的氧化處理,不會對環境帶來二次污染。

4.有機物氧化徹底,處理后的排水可以直接排放,不需要后續處理過程。

5.幾乎對所有有機污染物均可進行氧化分解。

6.由于均相反應停留時間短,反應器結構簡單,使用較小體積的反應器就可以處理較大流量的有機污染物,有利于工業實際運行。

參考文獻

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