关于高级氧化后废水的可生化性问题

        这是一个复杂的理论与实践问题，但在实际处理工程中又不可回避。曾有一家国际著名水务企业科研机构，通过对各种工业废水的预氧化处理试验发现：有近一半种类的废水可生化性降低了；另一半种类的废水可生化性提高。将该问题减化：有机物经氧化后的中间产物，是更容易降解、毒性更小了，还是反之。当然，这与何种有机物、使用何种氧化剂、氧化环境强弱都有关系。

        在给水中，经常采用臭氧预氧化改善有机物的去除效果，形成臭氧-生物活性炭工艺，经臭氧氧化后有机物可生化性是提高的。因为水源水中有机物主要是腐殖酸，其特点为分子量特别大，结构复杂，但没有一个特征官能团决定有机物的主要化学性质（例如硝基苯，硝基决定其化学和生化性质）。这种情况下，氧化就象一把刀，将有机物切切小，有利于生物降解。类似的，在废水处理中我们发现：印染废水中PVA（分子式(C2H4O)n），经水解酸化处理后可生化性提高，且分子量越小，后续好氧处理可生化性越好。尽管如此，流行在学生中一句人云亦云的话没有太大意义：“大分子有机物转化为小分子有机物，可生化性提高”。因为一般情况下，只有同类有机物，分子量越小，可生化性越好；而不同类的有机物，并不存在明显的关系。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，而后者生物难降解，毒性很大。

        有机物经氧化、而非彻底氧化后，往往有机分子中O元素比例增加，若是生成醇和有机酸，自然可生化性改善；但对于一些难降解废水，有机污染物分子多含有芳香环和杂环，当废水的氧化环境不强，往往分子结构中的支链被氧化，若胺基（-NH2）被氧化成硝基（-NO2）、氢（-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。所以一般情况下，化学制药废水、染料化工废水不宜采用氧化法作为预处理。

目前，在工业废水处理工程实践中， 很严重的问题是处理单元乱排。我曾看到很多化工园区废水处理厂，将不完全芬顿法（H2O2投加量低、pH高）作为预处理，这将导致废水的毒性更大。类似的错误还有：将铁碳法、水解酸化法，放在好氧生物处理单元的后面；废水没有除磷问题，仍然采用A2/O工艺。气得我真想问：处理单元是糖葫芦？都一样吃！

        现在回到核心问题：经催化臭氧氧化，深度处理工业废水后，可生化性是否提高？

        答案是肯定的，且效果较为显著。理论上尝试解释：从有机物分子结构上：生化出水中残余的有机物，反应较为惰性，很少存在着易于氧化的官能团，若残余有机物被氧化，可以把惰性有机物分子结构改变。从高级氧化与生物氧化规律差异方面：高级氧化，相对而言对小分子的醛、有机酸较难氧化；而生物处理，小分子的有机酸、醇则是微生物 很好的有机基质。

        我们曾经做过某工业园区废水经高级氧化深度处理后，再次生物反硝化，因为深度处理后废水中总氮很高，且主要由硝态氮组成。由于碳源不足，总氮去除率很低；但却发现：废水COD去除显著（见下图）。由此我们提出概念：生化出水经高级氧化深度处理后，可再次进行生化，以进一步提高有机物去除率，送它名称——“二次生化”。

        芬顿法处理后，残余有机物的可生化性同样改善，但废水中增加了约500ppm在硫酸盐，不利于“二次生化”。

 

文本转自：马鲁铭 铁基催化剂催化臭氧