生物氧化预处理技术精选(九篇)

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第1篇：生物氧化预处理技术范文

关键词：木质纤维素；预处理方法；研究进展

中图分类号：Q31 文献标识码：A 文章编号：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

随着世界经济的不断发展和石油资源的日益消耗，开发更加长久有效的能源是各国面临的一个巨大难题。作为一种可再生能源，生物质能源是中国能源可持续发展的必然战略选择之一。利用木质纤维素生产生物乙醇、丁醇等生物质燃料是生物质能源开发的重要内容。我国天然纤维素原料非常丰富（包括农作物秸秆、林业副产品、城市垃圾和工业废弃物等），利用生物技术分解和转化木质纤维素既是资源利用的有效途径，对于解决环境污染、食品短缺和能源危机又具有重大的现实意义。

1 木质纤维素的结构

木质纤维素是指以纤维素、半纤维素和木质素为主要成分的原料，3种成分在植物原料中的含量分别为35％～50％、15％～25％和15％～30％。纤维素是聚合度在1 000～10 000的葡萄糖的线性直链聚合物，由结晶相和非结晶相交错形成，结晶相结构致密，阻碍纤维素的分解。半纤维素结构较纤维素简单，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链或支链聚合物，在适宜的温度下易于溶解在稀酸溶液中并降解成单糖。木质素是一种由苯丙烷结构单体组成的具有复杂三维结构的芳香族高聚物，在植物结构中发挥胶粘作用，将纤维素和半纤维素紧密结合在一起，增大茎秆的机械强度，起到木质化作用，阻碍微生物对植物细胞的攻击，同时减小了细胞壁的透水性。纤维素和半纤维素作为可酵解糖类，占原料总重的65％～75％［1］。

2 预处理的目的

木质纤维素的转化利用可分为原料预处理、酶水解和糖发酵3个阶段，主要的技术瓶颈在于预处理技术不够成熟以及纤维素酶活性较低，造成生产成本过高。通过原料的预处理，可以破坏纤维素的结晶结构，降低木质素的聚合度，提高木质纤维素材料的多孔性，增加酶与底物的接触面积，从而提高酶解的效率，达到节约时间和降低成本的目的。好的预处理应满足以下4个条件：①有利于提高糖产量或者促进后续水解反应中单糖的生成；②避免反应体系中单糖的分解；③避免生成有害的副产物；④要有较高的经济效益。

3 木质纤维素的预处理方法

木质纤维素的预处理方法可分为以下几种：物理方法，主要是机械粉碎法、蒸汽爆破、超临界水处理和湿氧化法；化学方法，主要包括碱处理、稀酸处理、浓酸处理、氧化剂处理以及有机溶剂处理；生物方法。或者是将其中的某些方法进行组合使用，以达到较好的处理效果。具有较好经济前景的预处理方法有以下几种。

3．1 物理方法

3．1．1 机械粉碎法 通过机械削切和研磨分别将木质纤维处理成粒径为10～30 mm和0．2～2．0 mm的颗粒，可有效降低木质纤维素的结晶度和消化效率［2］。震动球磨技术能比普通球磨技术更有效地降低木质纤维素的结晶度和消化特性。相对来说，机械粉碎耗时长、耗能高，造成预处理成本太高，无法在工业化生产中广泛使用［3］。

3．1．2 蒸汽爆破 蒸汽爆破是当今应用最为广泛的木质纤维素预处理技术。通过将经高压饱和蒸汽溶解的木质纤维素瞬间降压，达到破坏木质纤维素结构的目的。通常认为，半纤维素被爆破过程中产生的醋酸和其他的有机酸所溶解，从而导致纤维素暴露出来，增大了微纤维与酶的可及性。木质素的含量变化不大，只有小部分被溶解，但是在溶解过程中木质素发生解聚／再聚合反应，从而使木质纤维素的表面结构发生变化。瞬时爆破使样品得以破碎降解，从而增大了反应的可接触面积，这些因素都能够提高纤维素的水解效率。

影响蒸汽爆理效果的因素主要有以下几方面：压力保持时间、温度、颗粒的粒径大小和含水量。高温短时处理（270 ℃、1 min）或者低温长时间处理都能够使半纤维素达到最大程度的溶解。相对于机械粉碎，蒸汽爆破法可以节省大约70％的能量，同时对环境不产生污染。近几年来，通过加入各种催化剂（酸或碱）或者改换不同的蒸汽介质（如氨水），发展出许多新型的爆破技术，有效推动了预处理技术的发展，使蒸汽爆破成为最接近商业化应用的预处理方法。大量不同种类的木质纤维素预处理试验证明了蒸汽爆破技术的可行性，其使用规模也在不断扩大。加拿大的Iogen工厂已经建立了一套利用该技术处理木质纤维素的中试装置。尤其在阔叶树木及农作物秸秆的处理方面，蒸汽爆破法被看作是最具有经济价值的预处理技术［1］。

蒸汽爆破法的局限主要包括半纤维素的分解、木质素的不完全降解以及在处理过程中产生的对于后续酶水解和发酵有害的物质。因此，需要用大量的水冲洗预处理产物以去除这些有害物质。但冲洗的同时带走了可溶性的糖，其中包括一大部分的可溶性半纤维素，降低了总的糖产量。

3．1．3 超临界水处理 超临界水处理是指利用处于超临界状态（T＞374．2 ℃、P＞22．1 MPa）的水处理木质纤维素的方法，通常与亚临界水解技术联合使用。在临界点（T＝374．2 ℃、P＝22．1 MPa）时，水的溶剂化能力突然增强，电离程度增大，可有效打破木质素的包裹作用同时降低纤维素的结晶度，使纤维素可以很容易地溶解在超临界的水溶液中，并且迅速分解成低聚糖，低聚糖进而快速分解成葡萄糖。阳金龙等［4］研究了该技术在玉米秸秆预处理中的应用，将40 mg玉米秸秆和2．5 mL水置于380～400 ℃的密闭容器中反应15～35 s，然后对产物进行分析。结果表明，玉米秸秆在388 ℃的超临界水相中，经21 s的反应时间后，低聚糖转化率和可检测转化率最高，分别为24．1％和43．6％。

相对于传统预处理技术，超临界水处理具有反应时间短、水解效率高、资源和环境成本低等优点，但是作为一项新兴技术，其理论研究相对不足，尚无法解决葡萄糖分解产物较多、副产物成分复杂、发酵糖产量较低等问题。

3．2 化学法

化学法是用碱、酸、有机溶剂等预处理木质素、纤维素的方法，主要目的是破坏细胞壁中半纤维素与木质素之间的共价键，破坏纤维素的结晶结构及纤维素与木质素的连接键，从而提高秸秆的消化率。

3．2．1 酸处理 酸处理是利用稀酸、浓酸和无水有机酸等酸性物质水解秸秆中纤维素的方法。酸处理可大致分为无机酸处理和有机酸处理。

无机酸处理主要作用是使半纤维素变成单糖进入溶液中，增大试剂与纤维素的接触面积，提高可及度。预处理后的原料中木质素含量基本不变，半纤维素含量变少，纤维素的含量和聚合度有一定程度的下降。Silverstein等［5］研究了硫酸、氢氧化钠、过氧化氢和臭氧在不同条件下预处理的效果。结果表明，这几种物质都能够明显降解木质素或者提高单糖得率，而硫酸预处理时半纤维素降解率最高，在121 ℃、0．1 MPa、2％ H2SO4、90 min的条件下，木质素降解率为95．23％，但是对后续的纤维素水解影响最大，葡萄糖的转化率最低，为23．85％。唐锘［6］在研究中发现，稀硫酸预处理方法对秸秆各组分降解率最高，在最适水解条件（0．7％稀硫酸、121 ℃、1 h）下，半纤维素、纤维素、木质素的降解率分别为46．15％、43．75％和50．00％。

有机酸处理原理与无机酸相似，主要是使原料中半纤维素和木质素溶解，降低二者在原料中的含量，一般在使用时增添无机酸作为催化剂。但是，相对于无机酸，有机酸对容器的腐蚀性小，对后续水解过程的毒性低，具有更大的发展潜力。

3．2．2 碱处理 常见的碱处理试剂有氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸氢钠或者过氧化氢等。秸秆碱化的原理在于氢氧根阴离子能削弱半纤维素、纤维素之间的氢键，打开木质素和半纤维素之间的醚键，皂化木质素和半纤维素之间的酯键。碱处理能够使木质素发生降解以及降低纤维素的结晶度。Silverstein等［5］用2％的NaOH处理棉花秸秆，能够明显去除秸秆中的木质素、提高纤维素的转化率。Wang等［7］研究了百慕大海草在不同浓度的氢氧化钠预处理后结构和物质的变化，结果发现，在NaOH浓度大于或等于1％的情况下，30 min的处理时间可以起到明显的去木质化的作用。在整个处理过程中，纤维素的去除率变化很小（在10％之内），而半纤维素的去除率随着NaOH浓度的增大而增大，而且效果明显。

碱处理是现在人们普遍采用的方法，但是在用碱处理秸秆时除溶解掉一部分木质素外，也使部分半纤维素被分解，损失较大，同时与用酸处理相同，用碱进行预处理也存在着试剂的回收、中和以及洗涤等问题，这些问题都不可避免地会造成环境污染。随着技术的发展，酸或碱处理通过与其他的物理或者化学方法（包括球磨法、蒸汽爆破、微波或者氧化技术）进行组合，将形成一些更有效的预处理方法。

3．3 生物方法

微生物方法预处理被认为是目前最有前途的一种处理手段，它具有对环境无污染、降解率高、用途广、周期短、可再生、成本低等优点，能提高秸秆的综合利用效率，利于可持续发展。微生物法主要利用菌类产生的一些酶来降解木质素和半纤维素，而对纤维素的降解作用较小。目前常用的真菌有白腐菌、褐腐菌等，如黄孢原毛平革菌、彩绒革盖菌等，利用这些真菌产生的木质素分解酶系来对物料进行分解。Kurakake等［8］对城市垃圾中办公室用纸采用两种菌株（Sphingomonas paucimobilis 和 Bacillus circulans）进行混合预处理，然后再用酶水解。研究表明，混合菌株生物预处理技术能够有效提高废弃办公用纸的酶水解率，糖回收率可达94％，预处理效果显著。陈合等［9］采用黄孢原毛平革菌固体发酵去除秸秆中的部分木质素，再添加外源纤维素酶、木聚糖酶降解纤维素和半纤维素。经过25 d发酵降解以及6 d的酶解，使秸杆中的纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到60．4％、33．0％和67．0％。

4 结论

在生物质能源的研发过程中，对木质纤维素原料的预处理非常重要。通过预处理，可以改变木质纤维素的物理和化学结构，有效推动木质纤维素的生物转化。目前由于对预处理基础理论研究的不足而限制了该技术的发展，随着对预处理基础理论研究的不断深入，科研人员有望探索到更为合理有效的纤维素预处理方法。

参考文献：

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［3］ GALBE M， ZACCHI G． Pretreatment of lignocellulosic materials for efficient bioethanol production［J］． Adv Biochem Eng Biotechnol，2007，108：41－65．

［4］ 阳金龙，赵 岩，陆文静，等． 玉米秸秆超临界预处理与水解［J］． 清华大学学报（自然科学版），2010（9）：1408－1411．

［5］ SILVERSTEIN R A， CHEN Y， SHARMA－SHIVAPPA R R， et al． A comparison of chemical pretreatment methods for improving saccharification of cotton stalks［J］． Bioresource Technology，2007，98（16）：3000－3011．

［6］ 唐 锘． 秸秆预处理方法的筛选［J］．化工时刊，2008（7）：22－26．

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第2篇：生物氧化预处理技术范文

1综合化工废水处理技术

综合化工废水处理的重点就是难降解和毒性、抑制性有机物的去除。目前国内外处理此类工业废水的方法主要为物理化学法和生物法。由于生物法具有基建投资和运行成本低、有效、无害等特点，是当前理想和主导的方法［8］。

1．1物理化学工艺物理化学工艺广泛应用于综合化工废水的预处理和深度处理中。典型的物理方法如混凝沉淀、气浮、吸附等常用于综合化工废水的预处理单元。此外，高级化学氧化、微电解技术、膜技术在综合化工废水的预处理和深度处理中也都有很好的应用。

1．1．1高级化学氧化化学氧化主要是通过氧化剂，将难降解的复杂有机物全部或部分氧化为较易降解的简单物质，从而达到处理的目的。然而在处理综合化工废水时，常用的氧化剂表现出氧化能力不足，同时存在选择性氧化的缺点。Glaze等在1987年提出了高级氧化法（AOPs），即通过光化学氧化、电化学氧化、声化学氧化等高级氧化过程，产生比普通化学氧化剂氧化性能更强的羟基自由基（•OH）［9］。Shang等［10］利用O3和O3／UV工艺分别处理含甲基丙烯酸甲酯（MMA）的半导体废水，结果表明，O3能够明显提高MMA的去除率，单独使用O3反应速度缓慢，联合UV能提高反应速率，O3／UV工艺能够完全将MMA及其中间氧化产物矿化。王勇等［11］将酚醛树脂和光催化剂TiO2混合，经碳化活化处理后制成一种复合性催化材料处理含酚废水，结果显示，该材料能够有效地对废水中的酚进行光分解和吸附。

1．1．2微电解技术微电解技术根据金属腐蚀原电池原理，在铁屑表面构成无数的微小原电池，污染物在电极上发生直接或间接电化学转化，并且电解可以产生具有消毒作用的•OH和活性氯。微电解技术常用于含有高浓度盐、高浓度有机物的难降解废水的预处理。Zhou等［12］利用微电解接触氧化法处理混合化工废水，处理后m（BOD5）／m（CODCr）值大于0．6，CODCr的去除率为64．6％，同时对氨氮和铅有一定的去除。微电解技术有效地利用了固体废弃物，是一种“以废治废”的处理技术。

1．1．3膜技术膜技术是一种物理处理技术，是目前最有发展前景的深度处理技术。常见的膜分离技术有超滤、微滤、纳滤、电渗析及反渗透等。Juang等［13］利用超滤和反渗透处理高科技工业园废水并回用，结果表明，浊度、TOC、电导率的去除率均在95％以上，可以直接排放或用作冷却水。朱薛妍等［14］采用自制的中空纤维复合纳滤膜对含甲基蓝的印染废水进行深度处理，结果表明，废水的脱色率大于99％，CODCr的去除率大于90％。

1．2生物强化处理工艺针对难降解的综合化工废水，特别是高浓度难降解的有机化工废水，单独使用物理化学法处理的成本过高，而单独使用生物法的处理难度很大，工程中多采用物理化学法与生物法相结合的组合工艺或者生物强化技术来提高处理效果。

1．2．1投加高效优势菌从自然界筛选出的优势菌种，或由基因工程产生的高效菌种，投加到废水处理系统中，可以提高降解菌的数量，并能够加强菌群对特定环境或污染物的适应能力［15-16］。近十几年来，投加高效优势菌技术因其快速的处理效果，获得了研究者的广泛关注。针对一些难降解的有机污染物，如多氯联苯、1,4－二氧杂环乙烷等，国外研究人员已经筛选出了一些高效降解菌［17］。

1．2．2固定化生物技术固定化生物技术是一种新型的水处理技术，它是利用物理、化学方法将细胞或酶固定在有限的空间内，保持其活性并且可以重复利用的方法［18-19］。该技术能够提高反应器内高效菌种浓度和纯度，有利于处理含有高浓度NH3-N、CODCr的废水。赵大传等［20］以核桃壳为载体，采用固定化生物技术处理印染废水，CODCr的去除率达到94．5％，脱色率大于99％。Maria等［21］在流化床反应器中，以木屑、聚乙烯醇等作为载体固定红球菌处理石油废水，结果表明，此方法具有很高的处理效率，在2～3周后对正构烷烃的去除率达到70％～100％，对多环芳烃类物质的去除率达到70％。

1．2．3共代谢共代谢是一种特殊的微生物代谢途径，也被称为协同代谢。一些不能被微生物作为碳源和能源的难降解有机物，能与其它易生物降解有机物形成共基质条件，当与这些易降解有机物共存时就有可能被同时降解。Graves等［22］研究表明，造纸废水难以被产甲烷菌生物降解，但当提供甲醇、乙醇等易降解的底物时就可以促进废水中含氯有机物的去除。

1．2．4其它强化技术将活性炭等各类吸附剂或微生物生长素投加到废水处理系统中均可达到强化生物处理的目的。该方法操作性强，具有普遍适用性，特别适用于综合化工废水的生物强化处理过程。王方园等［23］用生物铁强化活性污泥法处理工业园区综合化工废水，结果表明，该法可以将CODCr去除率提高17％，在提高污泥氧化能力的同时，还能将生物铁作为酶激活剂和絮凝促进剂。

2综合化工废水处理中存在的问题

综合化工废水的各种处理方法都有其优点和不足，物理化学方法由于其操作性强、对难降解污染物处理效率高，常用于综合化工废水的预处理或深度处理，但其中均存在一定的不足，例如混凝沉淀、活性炭吸附、膜过滤等方法只是污染物相的转移，并没有实现污染物的彻底降解；膜分离技术存在着造价高、膜寿命短以及膜污染和膜阻塞等诸多问题；高级氧化法处理效率高、反应快，在处理难降解废水时效果显著，但该类反应器的制造和运行成本高、反应条件要求严格，不适用于升级改造已有的废水处理工艺。同样的，其它多数物理化学方法均存在能源消耗大、投资运行成本高的缺点，制约了其在化工废水处理中的大规模应用。生物处理技术的成本低，目前仍是主要的处理技术，但由于综合化工废水中大量难降解有机物和生物抑制性物质的存在，往往造成了生物处理系统效率低、运行不稳定等问题。为提高生物处理效果，通常会采取延长水力停留时间或稀释原水以降低生物系统的进水负荷等措施，但这种方式仍然得不到理想的效果，也不经济，所以工程上通常会采用以生物处理为主体，物理化学方法作为预处理和深度处理的组合工艺，或采取一些生物强化手段来提高综合化工废水的处理效果。

3结语

第3篇：生物氧化预处理技术范文

[论文摘要]焦化废水是一种典型的难降解有机废水。介绍了预处理技术，二级处理技术的物化法、生物法、化学法和循环利用法的应用和研究进展及优缺点。

焦炭是高耗水产业，每年全国焦化废水的排放量约为2.85 亿t。焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，水质随原煤组成和炼焦工艺而变化，是一种典型的难降解有机废水。其成分复杂，毒性大，它的超标排放对人类、水产、农作物都可构成很大的危害。总之，焦化废水污染，是工业废水排放中一个突出的环境问题，也是摆在人们面前的一个急需解决的课题。

目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后再进行生物脱酚二次处理。但往往经上述处理后，外排废水中COD、氰化物及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况，近年来国内外出现了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为物化法、生物法、化学法和循环利用等4类。

一、焦化废水的预处理技术

焦化废水中部分有机物不易生物降解，需要采用适当的预处理技术。

常用的预处理方法是厌氧酸化法。这是一种介于厌氧和好氧之间的工艺，其作用机理是通过厌氧微生物水解和酸化作用使难降解有机物的化学结构发生变化，生成易降解物质。焦化废水经厌氧酸化预处理后，可以提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件。

二、焦化废水的二级处理技术

（一）物理化学法

（1）吸附法

吸附法处理废水，就是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。这种方法处理成本高，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度的废水。

（2）利用烟道气处理焦化废水

由冶金工业部建筑研究总院和北京国纬达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法”已获得国家专利。该技术将焦化剩余氨水去除焦油和SS后，输入烟道废气中进行充分的物理化学反应，烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨气与烟道气中的SO2反应生成硫铵。

该方法投资省，占地少，以废治废，运行费用低，处理效果好，环境效益十分显著，是一项十分值得推广的方法。但是此法要求焦化的氨量必须与烟道气所需氨量保持平衡，这就在一定程度上限制了方法的应用范围。

（二）生物处理法

生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法。目前，活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触；溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。

生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，但是生物降解法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，这也就对操作管理提出了较高要求。

（三）化学处理法

（1）焚烧法

焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO2和H2O及少许无机物灰分。

焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染，但是处理费用昂贵使得多数企业望而却步，在我国应用较少。

（2）催化湿式氧化技术

催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内很少将该法用于废水处理。

（3）化学混凝和絮凝

化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。

（4）臭氧氧化法

臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。

（5）光催化氧化法

目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此，要求体系具有良好的透光性。所以，该方法适用于低浊度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理。

（6）电化学氧化技术

电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化法氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。

（四）废水循环使用

高浓度的焦化废水经过脱酚，净化除去固体沉淀和轻质焦油后，送往熄焦池以供熄焦，实现酚水的闭路循环。从而减少了排污，降低了运行等费用。但是此时的污染物转移问题也值得考虑和进一步研究。

三、结语

总之，我们应根据焦化废水的特点，深入研究先进的处理技术，寻求既高效又经济的处理方法，降低运行费用，提高达标率，改善环境质量，减轻焦化废水对各地水体的污染，实现水资源的循环利用。这既是当前经济建设需要解决的现实问题，也是未来技术攻关所需要面对的的重点。

参考文献：

第4篇：生物氧化预处理技术范文

【关键词】微污染水源，水处理技术，研究，进展和对策

中图分类号： S273文献标识码：A 文章编号：

一．前言

水保障着人类的生存和发展、社会的文明和进步。我们每个人的生活更是离不开水。随着工业化快速的发展，城市化进程加快，我国的源水水质的污染已经越来越厉害，水源水受污染更进一步恶化，水中有机物质逐渐增多。从1960年以来，水源水质受污染波及的范围越来越广。水的污染客观上推动了水质分析技术逐渐改进，水源中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加。与此同时，人们面临着新的水质进化技术问题。面对源水中出现的污染新问题，人们就开始着手对水质净化的新技术的研究，且在实际应用中取得了较好的成效

二．常见的处理微污染水源的水处理技术

1．物理技术

（一）吹脱

吹脱的原理是利用水中溶解化合物的实际浓度区别于它的平衡浓度，使挥发性组分由液相扩散进气相中，其目的是去除挥发性有机物。吹脱法的优点是费用低、操作简单，但它去除难挥发的有机物效果差。当然，对于溶解有可挥发性化合物的污染原水，用填料塔进行曝气吹脱是一种行之有效的方法。

（二）吸附

吸附处理技术的工作原理是利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前处理水质问题的吸附剂包括：活性炭（AC）、二氧化硅、活性氧化铝、硅藻土、沸石、离子交换树脂。在这当中，使用率最高的是疏水性物质—活性炭。

（三）膜过滤技术

膜分离法是新兴净化技术，其特点是：高分离、提纯度高、浓缩性能好。膜过滤技术是用天然或人工合成高分子薄膜做介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶液进行过滤分离、分级提纯和富集的物理处理方法。

2．化学技术

（一）预氧化技术

预氧化技术是指往原水中加入强氧化剂，利用强氧化剂的氧化能力，去除水中的有机污染物，提高混凝沉淀效果的一种方法。常用的氧化剂有氯气、臭氧和高锰酸钾等。预氧化技术是在水处理中受到普遍关注的氯消毒副产物对人体具有致命危害之后开始重视并广泛采用的方法。

（二）光化学氧化法

光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射有明显提高的一种水处理技术。光化学氧化法目前尚处于研制阶段，由于运行成本较大，尚难大规模的在生产中应用，但该项技术发展很快，在生产上的应用将为期不远。

3．生物预处理技术

水源水生物处理技术的本质是水体天然净化的人工化，通过微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在内的可生物降解的有机物及可能在加氯后致突变物质的前驱物和NH3—N，NO2—等污染物，再通过改进的传统工艺的处理，使水源水水质大幅度提高。

（一）塔式生物滤池

轻质滤料的开发与采用，为塔式生物滤池的应用创造了条件。生物塔滤增加了滤池高度，分层放置填料，通风良好克服了普通生物滤池（非曝气）溶解氧不足的缺陷。塔式滤池的优点是负荷高、占地面积小、产水量大，对冲击负荷水量和水质的突变适应性较强。缺点是动力消耗较大，基建投资高，运行管理不便。

（二） 生物转盘反应器

生物转盘在污水处理中已广泛采用，目前在给水处理领域，对某些污染程度较为严重的微污染水进行了一些研究。转盘上生物膜生长面积大，生物量丰富，不存在类似于生物滤池的堵塞情况，有较好的耐冲击负荷的能力，脱落膜易于清理处置。但存在的不足是生物氧化接触时间较长，构筑物占地面积大，盘片价格较贵，基建投资高。

（三）生物接触氧化法

生物接触氧化工艺利用填料作为生物载体，在曝气充氧的条件下微生物迅速生长繁殖，且聚集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相当的丰富，有细菌、丝状菌、真菌、原生动物、后生动物等组成相对稳定的生态系统，溶解性的有机污染物在与生物膜融合中被吸附、被分解和被氧化，氨氮转化或被氧化成高价形态的硝态氮。现有生物接触氧化法在生物填料、曝气充氧方式上都有所改进。国内填料已从最初的蜂窝管式填料、半软性填料、经软性填料，发展到最近一段时间的YDT弹性立体填料；曝气充氧方式也有变化，从最初的单一穿孔管式向微孔曝气头直接充氧和穿孔管中心导流筒曝气循环式发展。这种改进，大大的促进了膜的更新，并且使传质效果更好。

（四）电生物反应器

电生物反应器，简单地说，就是电极装置与生物反应器组合的结合体。显然，通电解水，阴极提供电子，产生氢的氢气与硝酸盐发生了一定的化学反应，从而大大提高了生化反应速率及去除率，近而减少了水中硝酸盐的比例。其实，原理上讲，这种方法不仅可以实现反硝化处理，还可以去除水体中的溶解的有机物，但目前这种方法尚处于基础理论研究阶段，尚不能够应用到实际生产中。

三．对各种处理技术的分析

笔者认为，物理、化学法处理效率较高。尤其是各种联用技术的开发，能有效的去除一些难降解有机物，经过高效氧化，水中的绝大部分的有机物被去除，能有效地降低饮用水致突变的活性。但这种方法也有其弊端，主要表现在设备都相对复杂，操作条件要求高，成本较高。经过权衡比较，生物预处理技术算得上经济有效且比较安全的方法。主要表现为:

1.通过降解BOM，它降低了输水管网中菌群的生长的可能性，从而很少的消耗消毒剂.

2.降低THMs的形成提供便利。

3.通过降低Zeta电位，有效地减少对混凝剂的消耗。

4.其对NH3—N有比较好的处理效果，尤其在它与传统工艺的混合使用后，对降低饮用水致突变活性很有利。

总之，该该方法具有投资少，见效快的特点，特别适合我国国情，因此，在目前我国的水厂改善出水水质的方法中，最好的是生物预处理技术与传统工艺的组合。但是，有研究表明，生物预处理技术处理微量难生物降解的优先污染物的作用不明显；只能少量的除去THMS；Ames试验不能使阳变成阴；运行效果受到很多的因素的影响；相交与常规工艺，需要很长的时间来发展，并驯化生物。

由于生物处理是利用微生物新陈代谢的规律来吸收利用水中的污染物，故而，会使微生物本身以及各种代谢产物进入水中，其中大多数生物的特性当前研究还很少。不断研究新的净水技术，增加新的治理措施，是当前的水质技术人员亟需解决的问题。纵观当前的水质研究方向和研究结果，增加生物预处理和加强出水的深层次处理能够有效改善饮用水水质。

四．结束语

水是万物之源，上至国家下至个人都离不开水。然而伴随着经济的发展社会的进步，水大量的被污染。尽管现阶段我国的微污染水源水处理技术有所发展，但远远不能满足社会的要求，这要求国家、社会、水处理技术人员，要加大这方面的技术的研究。

参考文献

[1] 钱庆玲，范瑾初，吴国权。微污染源水净化技术综述。

[2] 贾瑞宝，文闵英。应用水源微污染现状及其深度处理技术。山东环境，1999

[3] 莫罹，黄霞。微滤膜处理微污染源水研究。中国给水排水，2002，18（4）：

[4] 罗建中，孙国胜。微污染水处理技术进展。过滤与分离，2002，12（3）：4-9

第5篇：生物氧化预处理技术范文

【关键词】制药废水尾水；预处理；工艺

1、制药废水的特点及危害

制药废水主要来源于制药厂的提前废水、洗涤废水以及其他废水，主要成分为蛋白质、糖类以及各种无机盐类。还包括化工原料、有机溶剂以及酸等。

制药废水中主要污染物有化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）、生化需氧量（BOD）、氰化物以及氨氮等有毒物质。（1）抗生素制药废水；它主要是有机废水含S与N及毒性物质较多，废水中参与抗菌素较多，ph值浮动大，治理难度大。（2）中成药废水；中成药废水主要含有糖类、有机色素类、鞣质体、纤维素、生物碱以及木质素等有机物，它具有悬浮物（药渣、泥沙）多、化学需氧量浓度变化大，色度高且水温在25～60℃。（3）化学制药废水；废水的成分较为复杂，含有抗生素残余以及未反应的原理，化学需氧量浓度较大。化学制药废水具有成分复杂、无机盐浓度高以及含有生物毒性物质。（4）生物制药废水；生物制药废水的成分也非常复杂，含毒及生物抑制物，气味重及泡沫。具有这些特点：化学需氧量浓度高、悬浮物浓度高，抗生素残留较多使得难降解，同时含有抑菌物质SO42-浓度高，还有一个特点就是成分非常复杂。

制药废水由于药剂种类繁多也使得其水质也都不相同，其毒性高且含有有机污染物等特点，属于破坏性较为严重的废水，如果不对其进行处理的话，对环境能造成不可估计的危害。它具有以下的危害性：（1）消耗水中的溶解氧；有机物分解时需要耗费水中的溶解氧，如果有机物含量高的话会造成水体缺氧使得水中的好氧生物灭亡，厌氧生物繁殖，使得水体发出臭味。（2）影响生态平衡；制药废水中通常含有抗生素等杀菌成分，会影响水中微生物的生存，严重的会破坏生态平衡。

2、传统的制药废水处理方法

2.1、物化处理法

制药废水物化处理的方法主要有5种：（1）混凝法，这种方法使用较为广泛，其关键在于混凝剂的选择及投加；（2）吸附法，常见的吸附剂主要有活性炭、吸附树脂以及活性煤，效果也较为明显；（3）气浮法，其效果较前两种要差些，主要有溶气、充气以及电解等几种气浮法；（4）电解法，其特点为易操作、效率高以及脱色好等特点；（5）膜分离法，主要是反渗透膜，它能回收部分有用的物质。

2.2、化学处理法

化学处理法是存在弊端的，如果药剂加入量超过一定的量，则会对水体造成污染，采用化学处理法时必须要提前进行实验，确定药剂的用量。常见化学处理方法有：（1）铁碳法，其预处理方法采用的是铁加碳的方式，这样能提高废水的可生化性；（2）臭氧氧化法，这种方法能提高化学需氧量的去除率，同时提高废水的可生化性；（3）Fenton试剂处理法，这种试剂是由亚铁盐与H2 O2组成的，它能够有效的去除制药废水中的难降解物质，近年来引进了紫外光以及草酸盐等；（4）高级氧化技术，也叫做深度氧化技术，这种技术对化学需氧量的去除率能达到96%，主要有紫外光以及超声波等氧化技术，它具有高效以及无选择性等特点，应用较为广泛。

2.3、生化处理法

制药废水生化处理主要有这么几种方式：（1）好氧生物处理法；制药废水浓度高且多含有机物，在对原液进行稀释时消耗的动力大，处理后一般都不能直接排放，需要对其进行预处理。常见的好氧生物处理法有：活性污泥法、接触氧化法、深井曝气法、吸附生物降解法等。（2）厌氧生物处理法，目前高浓度的制药废水处理大都是采用的厌氧处理方法，但是经过这种方法处理后仍然存在化学需氧量较高的缺点，还需要对水体进行后期处理。常见的厌氧生物处理法有上流式厌氧污泥床、厌氧折流板反应器以及水解法等。（3）组合处理法，单一的制药废水处理方法往往都不能满足排放要求，于是厌氧―好氧等工艺组合起来使用就用在了废水处理中，它能有效的结合两者的优点，处理结果也符合要求，在实践中得到了较为广泛的使用。

3、制药废水生化前预处理的分析

3.1、制药废水的处理方法

一般制药厂的废水处理站的工作流程如下：原水初沉池调节池复合水解酸化池交替流生物反应器双流向曝气生物滤池出水（尾水）。

其处理处理技术原理为：

（1）调节池；曝气调节池的工作原理为使用压缩空气搅拌制药废水，起到防止沉淀均匀水质的作用，同时，它可以将废水中的易挥发物质去除掉，对废水进行初期的处理。

（2）复合水解酸化池；水解酸化池可以将废水中的毒性物质及有机物进行水解，能够有效的抑制甲烷的产生，并且处理后的水ph值在6.0～7.5作用。

（3）交替流生物反应器；这道工艺的特点变现为深层曝气，保证了氧气的提供，同时加强了氧转移的工作效率，处理高浓度及高盐度的制药废水效果较为明显。需要注意的是，交替流生物反应器需要进行保温处理，以保证冬季时能正常运行。

（4）双流向曝气生物滤池；这种系统的应用大大提高了水资源的利用率，同时，对制药废水进行了深度的处理，最后的出水能达到排放及回用标准。

3.2、制药废水处理后分析

制药废水处理分析主要是采用下面几个指标来进行分析：（1）BOD5/COD指标，它是判断废水能否使用生物方法进行处理，该比值越大可生化的性能越好，一般达到0.3才能采用生化处理；（2）BOD5/TN指标，它是判断废水能否使用生物脱氨技术的方法，国家规范要求改比值需要大于4，反应才能彻底；（3）BOD5/TP指标，它是判断生物除磷的一个必须指标，我们要求该比值要大于20才能采用生物除磷的方法。

总 结：

制药废水的生化前预处理必须要将处理效果放在第一位，必须要保证出水能够满足排放要求及工业用水回水使用的要求，其次还要考虑到经济性的要求，注意对设备进行维护，尽量对设备进行简单化，既能满足我们的制药废水处理需要，还能降低工作的成本，提高企业的效益。最后一点，还需要注意处理工艺的适用性，选择一种可以处理复杂废水且经济的工艺，适用范围广，经济性较好，这才是最佳的处理工艺。

参考文献

[1] 潘志彦，陈朝霞，王泉源等. 《制药业水污染防治技术研究进展》[J].《水处理技术》，2004，28（2）：68-71.

[2] 马文鑫，陈卫中，任建军等.《制药废水预处理技术探索》 [J].《环境污染与防治》，2001，1，23（2）：87-89.

[3] 杨 军，陆正禹，胡纪萃等.《抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望》[J].《环境科学》，1997，18（5）：83-85.

第6篇：生物氧化预处理技术范文

关键词：污染水源水水处理技术 对策

中图分类号： U664.9+2文献标识码：A 文章编号：

微污染水源水是指有机物、氨氮等指标超过《地表水环境质量标准》(GB 3838－2002)中Ⅲ类水体标准、且存在微量有毒有害化学污染及病原微生物污染的水源水。面对水源水质的变化，常规工艺(混凝一沉淀一过滤一消毒)己经显得力不从心。本文将根据我国微污染水源水的特点，探讨了近年来微污染水源水处理技术，并就如何做好微污染水源水的处理工艺提出了相应的对策。

1微污染水源水处理技术研究现状

1.1物理技术

1)吸附技术。吸附处理技术是指利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于水源水处理的吸附剂有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂，其中用得最多的是对水中有机污染物和臭味有较强吸附作用的疏水性物质—活性炭。

2)膜过滤技术。膜分离法是指用高分子薄膜作介质，以附加能量为推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理处理方法。目前常见的膜法有：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发、液膜及刚出现的毫微滤技术等。从膜滤法的功能上看，反渗透能有效的去除水中的农药、表面活性剂、消毒副产物、THMs、腐殖酸和色度等。

3)吹脱技术。吹脱是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异，将挥发性组分不断由液相扩散到气相中，达到去除挥发性有机物的目的。吹脱法具有费用低、操作简单的优点，但对难挥发的有机物去除效果差。

1.2化学技术

1）预氧化技术。预氧化技术是指向原水中加入强氧化剂，利用强氧化剂的氧化能力，去除水中的有机污染物，提高混凝沉淀效果。氯气会和水中某些有机物反应产生大量的卤代烷和氯化有机物，且不易被后续的常规处理工艺去除。通过预臭氧化不但可以使得难降解有机物转化为可生化降解有机物，还可以使得不溶性有机物转化为可溶性有机物，从而为后续生物处理提供有利条件。高铁酸钾是近年来研究较多的氧化剂，它是一种优良的预处理药剂，在水处理过程中可以发挥氧化、杀菌、吸附等多功能的协同作用。

2）光化学氧化技术。光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射有明显提高的一种水处理技术。光激发氧化法是以臭氧、过氧化氢、氧和空气等作为氧化剂，将氧化剂的氧化作用和光化学辐射相结合，可产生氧化能力很强的自由基。光催化氧化技术是以N形半导体为催化剂的一种光催化氧化。起光催化作用的N形半导体有TiO2，WO3，Fe2O3，TiO3等，TiO2因光化学稳定性和催化活性都很好，反应前后性质不变而被普遍采用。

1.3生物技术

1）生物接触氧化法。生物接触氧化法，在池内设置人工合成的填料，经过充氧的水，以一定的速度循环流经填料，通过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质得到降解去除。生物接触氧化法的主要优点是处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少;缺点是填料间水流缓慢，水力冲刷小，另外填料价格较贵，加上填料的支承结构，投资费用较高。

2）新型的生物反应器处理技术。膜生物反应器是膜处理和生物处理相结合的一种新工艺，它是指以超滤膜组件作为取代二沉池的泥水分离单元设备，并与生物反应器组合构成的一种新型生物处理装置。由于超滤膜能很好地截流来自生物反应器混合液中的微生物絮体、分子量较大的有机物及固体悬浮物质，并使之重新返回到生化反应器中，这就使反应器内的活性污泥浓度得以大大提高，从而能有效的提高有机物的去除率。

2微污染水源水处理对策

2.1做好微污染水源水的预处理

预处理通常指在常规处理工艺前采用适当物理、化学或生物的处理方法将水中的污染物进行初级去除的过程。预处理可使常规处理更好地发挥作用, 减轻常规处理及深度处理负担, 改善和提高饮用水水质。化学氧化预处理技术是指依靠氧化剂的氧化能力, 分解破坏水中污染物的结构, 达到转化或分解污染物的目的的技术。目前采用的氧化剂主要有高锰酸钾、氯气、臭氧、过氧化氢、过碳酸钠、氧化偶合絮凝剂等。生物氧化法是一种借助微生物群体的新陈代谢作用, 有效去除或减少可能在加氯后生成致突变物质的前体, 如一些可生物降解的有机物、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和金属等的处理技术。生物处理单元可设在传统净水工艺的不同位置, 以发挥不同的作用。吸附预处理技术常用的吸附剂有活性炭、黏土等。活性炭吸附最能有效去除水中的有机物, 并且可使致突变活性从阳性转为阴性。研究表明: 当粉末活性炭的投放质量浓度为20 mg/L时, 可使常规处理工艺的 COD 去除率增加 20.8%～39.6%。

2.2改善混凝剂和混凝工艺

强化混凝技术主要是通过改善混凝剂性能和优化混凝工艺条件，提高混凝沉淀工艺对有机污染物的去除效果。强化混凝主要方式有：提高混凝剂投加量使水中胶体脱稳、凝聚沉降；增加投设絮凝剂或助凝剂，增强吸附和架桥作用，使有机物絮凝下沉；投加新型高效的混凝 / 絮凝药剂；改善混凝/ 絮凝条件，如优化水力学条件、调整工艺pH等。其中，增投助凝剂和采用新型高效处理药剂是强化混凝技术的主要措施和发展方向。以高锰酸钾作助凝剂、铁盐作混凝剂可以强化对微污染水源水的处理效果。采用新型高锰酸盐复合药剂可以强化混凝效果，同时发挥高锰酸盐的氧化作用，有效提高水源水中的有机污染物的去除效率。

2.3强化沉淀，提高过滤

沉淀分离是常规给水处理工艺的重要组成部分，沉淀分离的效果对后续处理工艺和最终出水水质有较大影响。加强沉淀主要可以通过以下几种方式：投加高效新型高分子絮凝剂，提高絮凝体的沉降特性；优化改善沉淀池的水力学条件，提高沉淀效率；提高絮凝颗粒的有效浓度，当水进入沉淀区后，在水中很快形成悬浮状态的整体网状结构过滤层，进池原水通过该过滤层以自下而上的分离清水和自上而下浓缩絮凝泥渣的过程，实现对原水中有机物进行连续性网捕、扫裹、吸附、共沉等从而提高其沉淀分离效果。强化过滤技术可以通过在不预加氯的条件下，在滤料表面培养繁育微生物，利用微生物的生长繁殖活动去除水中的有机物；也可以通过采用新型、改性滤料等的使用提高过滤工艺对浊度、有机物等的去除效果。

2.4联用处理

实验表明：臭氧 - 活性炭联用工艺先进行臭氧氧化再进行活性炭吸附，能够同时发挥臭氧、活性炭的优势，扬长避短。臭氧的加入能够将大分子有机物氧化分解为小分子有机物，提升活性炭的去除效果；炭表面或炭层中的有机物也能被氧化分解，减轻了活性炭的负担。采用臭氧- 生物活性炭深度处理工艺进行改造，砂滤池出水经臭氧活性炭后 COD 去除率明显上升，该系统对NH3-N 和 CODMn的去除率比常规处理工艺可分别提高 27.9%和 32.8%，经过臭氧活性炭后，出水色度、嗅和味等感官指标也有大幅度改善。

3结语

微污染水源水的处理必须突破常规处理工艺的局限以实现人们对饮水安全性的需求。常规处理工艺是成熟的技术，而深度处理技术能够有效去除常规工艺不能去除的有机物和消毒副产物，常规处理工艺联合深度处理能够有效提高和保障饮用水水质，该技术受到广泛关注，并具有广阔的发展和应用前景。

参考文献

[1]齐鲁, 刘帅, 张建福, 等. 高锰酸盐复合药剂预氧化处理低浊高藻水库水[J].工业用水与废水,2009,40(1):18-21.

第7篇：生物氧化预处理技术范文

关键词：污水处理厂；除臭；方法

污水处理厂在运行过程中会伴随臭气产生，不仅危害人体健康，还对生态环境造成破坏。环保部在《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中，对污水处理厂的厂界废气规定了明确排放标准，并以氨、硫化氢、臭气、甲烷为控制因子对最高允许排放浓度做出明确限制，见表1。污水处理厂为使臭气达标排放会采取针对性除臭措施。

1物理方法

物理除臭法可根据除臭原理不同进行区分。

1.1阻断原理除臭

1.1.1设置绿化隔离带法设置绿化隔离带法是在污水处理厂内部和园区周围种植绿色植物来阻断臭气扩散。该方法可将臭气阻断在一定区域内，改善厂内工人和周边居民的生活环境，绿色植物本身也能吸收一定的臭气。

1.1.2隔断材料密封法隔断材料密封法是利用隔断材料将进水泵房、粗细格栅、污泥堆贮场等地的臭气隔断在一定范围内。该法不能从根本上减少臭气的总量，但可改善厂内工人的工作环境，可作为臭气处理的辅助措施。

1.2吸收原理除臭

1.2.1水洗涤法用水吸收硫化氢、氨、有机硫等易溶于水的臭气。缺点是仅对特定臭气有效，产生的清洗废液易造成二次污染。优点是成本低廉、操作简单。该方法可用于低浓度臭气的主处理阶段或高浓度臭气的预处理阶段。

1.2.2物理吸附法用吸附能力强的物质吸附臭气。最常用的是活性炭吸附法，传统活性碳吸附法的优点是操作简单，多用于风量较小、浓度低的臭气处理，以及其他除臭方法的后处理。缺点是系统风压损失大、吸附剂容量有限、饱和点难掌握。美国卡冈碳素（calgon Carbon）公司设计完成了CENTAURHSV催化活性碳除臭系统。该系统通过控制气流、湿度和停留时间，把臭气氧化成易溶于水的物质，达到除臭目的。总体来说，物理吸附法的优点是二次污染小、除臭效果好、适用范围广。缺点是除臭成本高，多用于臭气的主处理阶段。

1.3其他方法

物理除臭法还有液化分离法、纳米分解法、掩蔽法、稀释扩散法等。液化分离法是将臭气液化后分离出来达到除臭目的；纳米分解法是用纳米材料分解臭气。这两种方法都处于研发阶段，正在不断完善。掩蔽法是用其它更强烈气体与臭气混合达到掩蔽目的；稀释扩散法是将恶臭气体排放高空进行稀释，这两种方法不建议使用。

2化学方法

化学除臭法根据原理不同可分为两类。

2.1中和反应除臭

将臭气通入吸收液中，与之发生酸碱中和反应达到除臭目的。优点是成本低、操作简单；缺点是效果不稳定，难溶于水的挥发性有机化合物去除困难，易造成二次污染。相比水洗涤法，该法更适合用于高浓度臭气的预处理和主处理阶段，但还需要深度处理。

2.2氧化还原反应除臭

2.2.1热破坏法通过燃烧的方法破坏臭气的分子结构达到除臭目的。该法应用广泛，是研究的热门，主要包括热力燃烧法、直接燃烧法和催化燃烧法，可用于臭气的深度处理阶段。

2.2.2水中氧化法水中氧化法是在污水中添加强氧化剂如液氯、漂白粉、臭氧等物质来氧化水中的有机臭气。投入水中的氧化剂是在杀灭水中细菌的同时，起到除臭作用。

3物理和化学结合法

离子除臭法是物理和化学相结合的除臭方法。设备通过高压电场产生大量强氧化性的正、负氧离子并能在极短的时间内氧化、分解甲硫醇、氨、硫化氢、醚类、胺类等臭气因子，生成二氧化碳和水等稳定无害小分子。该技术是瑞典的高新技g，在欧洲主要应用于医院、办公楼、公众大厅等，近些年逐步开发应用于污水处理厂和污水提升泵房的脱臭方面。优点是技术运行成本低、工艺简单、无明显二次污染。缺点是与臭气接触时间不长、高能离子衰减速率过快、使用寿命短。在我国，该技术正在不断完善，可用于臭气的深度处理。

4生物方法

4.1微生物除臭法

利用特定微生物在一定条件下将臭气降解为二氧化碳和水等物质的方法。根据微生物的附着条件不同，可分为多种方法：生物滤池法是将增湿后的臭气通过微生物填料层进行除臭；生物洗涤法是将微生物循环液从洗涤塔塔顶喷入，与下部上升的臭气接触进行除臭；生物滴滤池法是将臭气加湿后通入附有生物膜的填料层进行除臭；活性污泥法是将臭气通入附有微生物的活性污泥进行除臭；土壤除臭法是将臭气通入土壤中进行除臭。微生物除臭法的缺点是占用空间较大，微生物的生长环境不易控制；优点是污染小、成本低、除臭彻底。该法可作为臭气的主处理阶段。

4.2植物除臭法

种植绿色植物不仅能阻断臭气，还能吸收臭气。植物中也能提取出天然除臭剂，优点是无二次污染，并且有关研究显示，该法对甲硫醇、三甲胺以及硫化氢的去除率已超过了90%，缺点是提取流程复杂，对设备的操作要求较高，需要资金量大。植物提取液可喷淋在提升泵房、污泥脱水车间等不宜收集臭气的地方除臭。

5结论

污水处理厂在除臭方案的选择上要考虑社会、环境、经济效益相统一。通过分析比较结论如下。

预处理阶段：污水处理厂应按照环保部要求，设置绿化隔离带隔离吸收臭气。在工作人员出入较多的区域，可用密封法阻断臭气。水洗涤法和化学吸收法可分别用于处理低浓度和高浓度臭气的预处理。

主处理阶段：规模较小的污水处理厂，建议采用活性炭吸附法。该方法操作简单，使用灵活，除臭效果较好，如果条件允许也可考虑CENTAUR HSV催化活性碳除臭系统。规模较大的污水处理厂可考虑生物除臭法。该方法往往占据空间大、处理周期长，但是除臭彻底、无二次污染，其中生物滴滤法和活性污泥法好控制，可优先考虑。条件一般的污水厂可采用化学吸收法除臭，该方法一次性投资小、操作简单，但处理效率较低、操作不稳定、易造成二次污染。

第8篇：生物氧化预处理技术范文

关键词：畜禽养殖；废水处理；技术

前言：近年来，随着我国经济的不断发展和农业结构的调整，规模化畜禽养殖业发展迅速，并已成为我国农村经济发展中的重要支柱。规模化畜禽养殖具有许多优点，它可以缩短畜禽养殖的生长周期、提高产量、节约成本、便于管理； 但是，规模化畜禽养殖产生大量畜禽废水，带来一系列的环境污染问题，且污染相对集中，处理困难。畜禽养殖废水的直接排放不仅会污染地表水体，引起水体富营养化，还会对地下水和农田生态系统造成破坏，甚至危害人体健康。国内外已开发出多种禽养殖废水处理技术，对这些技术进行分析和总结，对于推动我国畜禽养殖废水处理技术的进步非常重要。

1.畜禽养殖废水特点与污染现状

畜禽养殖废水处理难度大"其特点主要如下：

①COD、SS、NH、-N含量高；②可生化性好，沉淀性能好；③水质水量变化大；④含有致病菌并有恶臭。

畜禽养殖业发展迅速。仅以四川省为例，据相关资料显示，2010年四川省生猪等主要畜禽规模化养殖比重达到45%，预计2020年将提高到80%以上.目前，我国每年产生畜禽粪便约45亿吨，其化学需氧量 （COD） 超过我国工业废水和生活污水之和。因此畜禽养殖污染已经是继工业污染、生活污染之后的第三大污染源"而畜禽养殖废水的处理则是其中的重点。

2.畜禽养殖废水处理技术

为控制畜禽养殖废水直接外排对环境的破坏，目前畜禽养殖废水的处理技术可分为物化处理技术和生物处理技术两大类。

2.1 物化处理技术

2.1.1常用的物化处理技术有吸附法、磁絮凝沉淀、电化学氧化、fenton氧化等。

吸附法。该法的关键是吸附介质的选取，目前常用沸石等作为介质。钱锋等采用吸附―过滤法对实际养猪废水进行预处理，以稻草―沸石双层滤料为过滤介质，在 5m/h的滤速下，COD、NH、-N和磷的最高去除率分别达47.9%、72.9%和50.1%，还能去除一定量的小分子有机物和臭味，同时附着有大量固体有机物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石，经过处理后可作为土壤改良剂或肥料，但该法对于吸附饱和的过滤介质必须严格处理，避免造成二次污染。梁文婷等采用氧化镁改性沸石，在最佳作用时间4h下，得到猪场废水中NH、-N、总磷的去除率分别为88.6%和76.2% ，该法的改性沸石使用微波制成，能耗和技术要求较高，且吸附剂达到饱和时必须脱附，故只能间歇处理废水。

2.1.2磁絮凝沉淀。崔丽娜等通过投加磁种和絮凝剂进行磁絮凝分离反应，处理猪场废水，实验条件下，COD为3232mg/L的猪场废水样，去除率最高可达61.2%。该技术工艺流程简单、沉降性好、处理周期短，但会产生大量的化学污泥。

2.1.3电化学氧化"电化学氧化对氨氮的去除率较高。欧阳超等对实际养猪废水进行电化学氧化处理，在180min内，NH-N、的去除率可达98.22% ，但COD 的去除率仅14.04% 。

3.畜禽养殖废水的预处理

畜禽养殖废水无论以何种工艺或综合措施进行处理， 都要采取一定的预处理措施。通过预处理可使废水污染物负荷降低， 同时防止大的固体或杂物进入后续处理环节， 造成设备的堵塞或破坏等。针对废水中的大颗粒物质或易沉降的物质， 畜禽养殖业采用过滤、离心、沉淀等固液分离技术进行预处理， 常用的设备有格栅、沉淀池、筛网等。格栅是污水处理的工艺流程中必不可少的部分， 其作用是阻拦污水中粗大的漂浮和悬浮固体， 以免阻塞孔洞、闸门和管道， 并保护水泵等机械设备。沉淀法是在重力作用下将重于水的悬浮物从水中分离出来的处理工艺， 是废水处理中应用最广的方法之一。目前， 凡是有废水处理设施的养殖场基本上都是在舍外串联 2至3个沉淀池， 通过过滤、沉淀和氧化分解将粪水进行处理。筛网是筛滤所用的设施， 废水从筛网中的缝隙流过， 而固体部分则凭机械或其本身的重量， 截流下来， 或推移到筛网的边缘排出。常用的畜禽粪便固液分离筛网有固定筛、振动筛和转动筛。此外， 还有常用的机械过滤设备如自动转鼓过滤机、转辊压滤机、离心盘式分离机等。

4.畜禽养殖废水自然处理法技术

自然处理法是利用天然水体、土壤和生物的物理、化学与生物的综合作用来净化污水。其净化机理主要包括过滤、截留、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化以及生物的吸收等。其原理涉及生态系统中物种共生、物质循环再生原理、结构与功能协调原则， 分层多级截留、储藏、利用和转化营养物质机制等。这类方法投资省、工艺简单、动力消耗少， 但净化功能受自然条件的制约。自然处理的主要模式有氧化塘、土壤处理法、人工湿地处理法等。

氧化塘又称为生物稳定塘，是一种利用天然或人工整修的池塘进行污水生物处理的构筑物。其对污水的净化过程和天然水体的自净过程很相似，污水在塘内停留时间长，有机污染物通过水中微生物的代谢活动而被降解，溶解氧则由藻类通过光合作用和塘面的复氧作用提供，亦可通过人工曝气法提供。作为环境工程构筑物，氧化塘主要用来降低水体的有机污染物，提高溶解氧的含量，并适当去除水中的氮和磷，减轻水体富营养化的程度。

土壤处理法不同于季节性的污水灌溉， 是常年性的污水处理方法。将污水施于土地上， 利用土壤- 微生物- 植物组成的生态系统对废水中的污染物进行一系列物理的、化学的和生物净化过程， 使废水的水质得到净化， 并通过系统的营养物质和水分的循环利用，使绿色植物生长繁殖， 从而实现废水的资源化、无害化和稳定化。

人工湿地可通过沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途径去除废水中的悬浮物、有机物、氮、磷和重金属等。近年来， 人工湿地的研究越来越受到重视， 叶勇等利用红树植物木榄和秋茄处理牲畜废水营养盐 N、P， 结果表明两种植物对N、P 的去除效果较好。廖新，骆世明分别以香根草和风车草为植被，建立人工湿地， 随季节不同， 对污染物的去除率不同， CODCr去除率可达 90% 以上， BOD5可达 80%以上。它是一种较为经济的处理方

法， 特别适宜于小型畜禽养殖场的废水处理。

5.结语

畜禽养殖废水污染控制是目前环保行业关注的重点，应从“防”、“治”两方面着手，关闭小型养殖场，建立集约化、规模化畜禽养殖场，建成有效、经济的畜禽养殖场废水处理系统，加大政策的推行和实施力度，促进高效低耗的厌氧-好氧组合处理技术的应用，为解决畜禽养殖废水污染提供有效可行的途径。

参考文献

[1]田宁宁，王凯军， 李宝林等. 畜禽养殖场粪污的治理技术[J ]. 中国给水排水，2002， 18 （2）： 71- 73.

第9篇：生物氧化预处理技术范文

关键词:焦化废水;生化法;超临界水氧化;传统生化处理技术;新型焦化废水处理技术

中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0121-02

一、当前国内外焦化废水的治理技术及其存在问题

(一)焦化废水的处理技术主要分为生化法、化学氧化法和物理化学方法

生化法方面主要有活性污泥法,SBR法,A-O(缺氧-好氧)法,以及新兴的生物强化技术、生物膜、生物流化床技术和各种生物脱氮组合工艺。化学氧化法主要有催化湿式氧化法、光化学氧化法、化学药剂氧化、臭氧氧化法等,因焦化废水处理量大,这些方法处理工业废水目前更多的是实验研究或者处理中试阶段,尚未真正投入工业运用。物理化学方面有混凝、萃取、活性炭吸附、膜分离以及超声波声化学法等,一般作为生化法的预处理或后处理方法。

(二)焦化废水的处理方式虽然很多,但目前各国应用最广泛的还是生化法

1.它利用微生物的新陈代谢使废水中的有机物分解。然而,生化处理法虽然有处理量大,适用范围广,维护费用低等优点,但也因焦化废水水质水温波动较大而处理效果受到影响。如细菌等微生物对废水的温度要求特别高,一般水温需控制在10℃～40℃之间,而地处我国南方的夏季进水水温通常在50℃左右。也同时受废水的pH值,污染物浓度的影响,所以对操作条件要求比较严格。

2.国内外所采用的生化处理技术大体相同,只不过国外在二级生化处理之前采取了更为复杂的预处理和其他方法控制进入生化系统的水质,防止有毒污染物浓度过高,并在生化处理流程之后采取三级净化系统。如美国美钢联的加里公司炼焦厂将生产的焦化废水收集后,再用等量的湖水稀释。该系统包括脱焦油、游离蒸氨、后蒸氨、调节槽、废水调节储存槽以及活性污泥处理系统等。加拿大Dofasco和Stelco公司的焦化厂采用经蒸氨去除游离氨和加碱去除固定铵后进行生化处理与深度处理。日本大部分焦化厂的废水使用活性污泥法,由于日本特有的排海优势,因此在焦化废水处理时,首先考虑降低废水中的有毒物质,在调节池中先加3～4倍稀释水,以降低NH4+-N和COD浓度。在进入曝气池之前,再进行pH值调整,加入磷酸盐,然后进行约10h的曝气,再经沉淀后的水排入海洋水体。欧洲的焦化废水处理工艺普遍采用以预处理去除油与焦油,气提法除氨,生物法去除酚、氰化物、硫氰化物、硫化物,并进行深度处理后排放。

3.当前国内对焦化废水的处理普遍采用预处理加生化处理的二级处理工艺,国外进一步利用活性炭、生物膜技术等进行三级的深化处理。我国在20世纪60年代末,冶金部冶金研究总院环境保护研究所开展了焦化废水生化处理研究,而后在马钢、武钢等工程中得到了应用,至今仍为大多数钢铁企业在焦化废水中所采用。20世纪70年代末与80年代初,宝钢从日本全部引进焦化废水三级处理技术。所谓三级处理,是采取脱酚、蒸氨、生物处理和活性碳吸附等组成的以生物处理为中心的多种物理化学方法组成的工艺流程。目前,国内大多数废水处理系统都是采用一级处理和二级处理工艺。一级处理是指高浓度废水中污染物的回收利用,其工艺包括氨水脱酚、氨水蒸馏、终冷水脱氰等。二级处理主要是指一级预处理后的出水与其他焦化废水混合,将酚氰废水无害化处理,进入以生化法为主的处理系统,如活性污泥法,A-O池,SBR池等。三级深度处理是指生化处理后的排水仍不能达到排放标准时采用再次深度净化。其主要工艺有活性碳吸附法、炭生物膜法、混凝沉淀法和氧化塘法。

4.作为生化法处理焦化废水的代表,活性污泥法是一种应用最为广泛的焦化废水好氧生物处理技术,占地小,处理效率高,工艺流程如图1所示。该方法采用曝气池活性污泥与废水中的有机物充分接触,溶解性的有机物被微生物细胞吸附、降解,最终形成代谢产物(主要是CO2、H2O);非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物,然后被代谢和利用。但是,对于焦化废水中的难降解有机物,如多环芳烃和杂环化合物,其处理效果并不理想,出水CO浓度较高,难以满足排放标准对COD的要求。因而各废水站采用延长曝气池水力停留时间来提高处理效果,tHRT分别延至24h、36h甚至48h。由于焦化废水中多环芳烃和杂环化合物结构复杂,其降解过程需要较长时间,延长水力停留时间对处理效果起到了一定的改善作用,但出水水质仍难以达到废水排放标准对COD的要求。此外,常规生物处理对氨氮无明显去除作用,无法满足废水排放标准对氨氮的控制要求。

现有的生化处理工艺对当中酚、氰、油类等物质的脱除较为有效,但对氨氮和CODCr的去除效果非常有限。国内绝大多数焦化厂外排废水CODCr均未能达标排放。我国焦化废水通常所占比例最大的为苯酚及其衍生物,约占总质量的60%以上,而杂环化合物、多环芳烃、喹啉、苯类等难降解的毒性物质占1/3以上。难降解性有机物的比例越高,越难于实现好的生化处理效果。

二、传统生化处理技术进展

近年来,人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手,研究开发了生物强化技术、生物流化床、固定化生物处理技术及A/O/O、O/A/O等包含生物脱氮技术的工艺流程等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解,出水水质得到了改善。

生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点,改进后的新工艺在一定程度上提高了焦化废水的外排水质,因而也在国内外得到广泛使用。但是生物法对进水污染物含量有严格要求,稀释水用量大,废水的pH值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质,这也就对操作管理提出了较高要求。另一方面,生化处理设施规模大,停留时间长,投资费用较高等方面的缺点也使人们急切地寻找合适的替代方法。于是一些新的方法应运而生。其中包括以超临界水氧化法,湿式氧化法为代表的新型氧化技术,微波与超声波法、芬顿试剂处理法、光催化纳米材料处理等高级氧化技术,药剂絮凝的新物化法、电化学法氧化技术、等离子体处理技术以及一些以废治废的方法如烟道气处理剩余氨水或者焦化废水等。

三、新型焦化废水处理技术

(一)超临界水氧化技术概述

超临界水氧化(super crtical water oxidation,SCWO)是一项新兴的有机废水处理技术,它利用超临界水表现出的极性或者非极性有机溶剂的特性,与氧化物反应,将废水中的有机物分解成完全氧化的产物如二氧化碳等。在水的临界点(Tc=374.3℃,Pc=22.1MPa)以上,水的密度、黏度、介电常数、离子积的降低,水分子间的氢键网络结构消失,水的介电常数降低到与有机溶剂近似,此状态下的超临界水具有一系列特殊性质。通过调整超临界水体系温度和压力,可以控制体系中所进行的反应的速度和反应进行的程度。

超临界水的这些特性使超临界水氧化反应与生化处理法、湿式空气氧化法、燃烧法等传统的废水处理技术相比具有一些独特的优势。例如,在有机污染物的处理过程中,超临界水特殊的溶解性能使得本来在液相和(或)固相中有机物与气体(通常为氧气)之间发生的多相反应,转化为超临界水中的均相反应,消除了相间的传质阻力;超临界水特殊的传质、传热和扩散性质,使得超临界水氧化过程的反应速度比较快,通常在几秒到几分钟内,反应的转化率就可达到100%小分子气体。超临界水氧化并不针对某种或某类有机物,而是对几乎所有的有害有机物均有效,因而是一种常用的有机物处理技术,尤其适合于高毒性、难降解的污水、污泥处理。经处理后的污水可达标排放或零排放,无二次污染,处理时间短,运转费用低。相对于传统方法难以处理的废水体系,超临界水氧化技术已成为一种具有很大潜在优势的环保新技术。美国国防部和能源部已用SCWO 技术处理化学武器、火箭推进剂、炸药等高能废物。此外,废水产生的余热还可用于发电和供热。超临界水氧化处理废水的工艺最早是由Modell提出的,1985年由Modar公司建成超临界水氧化的中试装置,其流程如图2所示:

超临界水氧化处理过程如下:首先,用废水泵将废水压入反应器,在此与一般循环反应物直接混合而加热,提高温度。其次,用压缩机将空气增压,通过循环用喷射器把上述循环反应物一并带入反应器。有害有机物与氧在超临界水相中迅速反应,使有机物完全氧化,氧化释放出的热量足已将反应器内的所有物料加热至超临界状态,在均相条件下,使有机物和氧进行反应。离开反应器的物料进入旋风分离器,在此将反应中生成的无机盐等固体物料从流体相中沉淀析出。离开旋风分离器的物料一分为二,一部分循环进入反映器,另一部分作为高温高压流体先通过蒸汽发生器,产生高压蒸汽,再通过高压气液分离期,在此氮气与大部分二氧化碳以气体物料离开分离器,进入透平机,为空气压缩机提供动力。液体物料经排出减压阀,进入低压气液分离器,分出的气体进行排放,液体则为洁净水,而作为补充水进入水槽。

(二)超临界水氧化法的特点

1.氧化效率高,水溶液中有机物的去除率可达到99.9%以上。

2.水溶液中有机物浓度达到 5%以上时,有机物氧化释放出的反应热可以维持反应所需热量,在正常运行中无需外界供热,实现自燃。

3.反应在密闭容器中进行,密封条件极好,有利于有毒、有害物质的氧化处理,不会对环境带来二次污染。

4.有机物氧化彻底,处理后的排水可以直接排放,不需要后续处理过程。

5.几乎对所有有机污染物均可进行氧化分解。

6.由于均相反应停留时间短,反应器结构简单,使用较小体积的反应器就可以处理较大流量的有机污染物,有利于工业实际运行。

参考文献

[1]王绍文,钱雷,秦华,等.焦化废水无害化处理与回用技术[M].北京:冶金工业出版社,2005.

[2]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[3]何苗,顾夏声.杂环化合物和多环芳烃生物降解性能的研究[J].给水排水,2006,2(22).