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關于高級氧化后廢水的可生化性問題

        這是一個復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企業科研機構，通過對各種工業廢水的預氧化處理試驗發現：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：有機物經氧化后的中間產物，是更容易降解、毒性更小了，還是反之。當然，這與何種有機物、使用何種氧化劑、氧化環境強弱都有關系。

        在給水中，經常采用臭氧預氧化改善有機物的去除效果，形成臭氧-生物活性炭工藝，經臭氧氧化后有機物可生化性是提高的。因為水源水中有機物主要是腐殖酸，其特點為分子量特別大，結構復雜，但沒有一個特征官能團決定有機物的主要化學性質（例如硝基苯，硝基決定其化學和生化性質）。這種情況下，氧化就象一把刀，將有機物切切小，有利于生物降解。類似的，在廢水處理中我們發現：印染廢水中PVA（分子式(C2H4O)n），經水解酸化處理后可生化性提高，且分子量越小，后續好氧處理可生化性越好。盡管如此，流行在學生中一句人云亦云的話沒有太大意義：“大分子有機物轉化為小分子有機物，可生化性提高”。因為一般情況下，只有同類有機物，分子量越小，可生化性越好；而不同類的有機物，并不存在明顯的關系。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。

        有機物經氧化、而非徹底氧化后，往往有機分子中O元素比例增加，若是生成醇和有機酸，自然可生化性改善；但對于一些難降解廢水，有機污染物分子多含有芳香環和雜環，當廢水的氧化環境不強，往往分子結構中的支鏈被氧化，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，化學制藥廢水、染料化工廢水不宜采用氧化法作為預處理。

目前，在工業廢水處理工程實踐中， 很嚴重的問題是處理單元亂排。我曾看到很多化工園區廢水處理廠，將不完全芬頓法（H2O2投加量低、pH高）作為預處理，這將導致廢水的毒性更大。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！

        現在回到核心問題：經催化臭氧氧化，深度處理工業廢水后，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：從有機物分子結構上：生化出水中殘余的有機物，反應較為惰性，很少存在著易于氧化的官能團，若殘余有機物被氧化，可以把惰性有機物分子結構改變。從高級氧化與生物氧化規律差異方面：高級氧化，相對而言對小分子的醛、有機酸較難氧化；而生物處理，小分子的有機酸、醇則是微生物 很好的有機基質。

        我們曾經做過某工業園區廢水經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，且主要由硝態氮組成。由于碳源不足，總氮去除率很低；但卻發現：廢水COD去除顯著（見下圖）。由此我們提出概念：生化出水經高級氧化深度處理后，可再次進行生化，以進一步提高有機物去除率，送它名稱——“二次生化”。

        芬頓法處理后，殘余有機物的可生化性同樣改善，但廢水中增加了約500ppm在硫酸鹽，不利于“二次生化”。

 

文本轉自：馬魯銘 鐵基催化劑催化臭氧