应用高级氧化法处理粪便污水的探索

给水排水V3增刊应用高级氧化法处理粪便污水的探索张一刚章征宝李晋峰余云进(第二炮兵工程设计研究院,北京100011)摘要现行的粪便污水处理主要采用的是生物处理技术,而采用生物处理技术的粪便污水处理设备也存在一些缺点,如需要一定的时间培养微生物、不能间歇运行、处理周期长、剩余污泥量较大等。针对这些问题提出了采用高级氧化法处理粪便污水,总结了高级氧化法在污水处理中的应用,对高级氧化法处理粪便污水进行了可行性分析。关键词粪便污水高级氧化法厕所污水处理目前的厕所多采用水冲,粪便污水多采用生物处理技术。但采用生物处理技术需要提前培养微生物,不能间歇运行,这使污水处理设备不能迅速投入使用、使用后不便管理。本文提出采用高级氧化法处理粪便污水。1粪便污水的性状参数及常规处理方法粪便污水是典型的高浓度有机污水,主要性状参数见表1。表1粪便污水主要污染物指标浓度污水高中低含水率/%95～9797～9898～99pH7～97～97～9SS/mg/L2万～213万115万～2万019万～118万CODCr/mg/L2万～3万111万～2万BOD5/mg/L018万～115万013万～1万除了表1中所列的主要参数以外,粪便污水中还含有少量氯离子、氮、磷、钾。粪便与尿液有相当的腐蚀性,尤其在酵解后会产生酸、氨等。有机污水处理的基本任务是去除其中各种有机物。目前国内外粪便污水处理是以生物处理方法为主,还有物理处理法、化学处理法以及物化处理法等。生物处理法主要是利用细菌的代谢作用,氧化、分解、吸附污水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物,并使其转化为无害的稳定物质而使水得到净化的技术。在现代的生物技术处理过程中,主要有好氧生物氧化、厌氧生物降解及厌氧消化降解等。按工艺和设备的特点可将当前污水生物处理的主要技术分为活性污泥法和生物膜法。一般,中低浓度有机污水多采用好氧生物处理,高浓度(OD>3000mg/L)有机污水采用厌氧生物处理。物理处理方法主要包括日光自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化处理、热喷处理等。这些方法各有其优缺点。日光自然干燥法是利用阳光照射进行干燥的方法,简单易行,投资小,成本低,但处理规模小,且受季节影响大,更重要的是期间会产生大量臭气,严重污染环境。高温快速干燥法是指采用干燥机进行人工干燥,不受天气影响,粪便除臭灭菌效果显著,但是一次性投资较大,能耗也较大,产生的臭气形成二次污染。烘干膨化处理法是针对农用,使肥料蓬松利于吸收,除臭灭菌效果显著,但投资较大,成本较高。化学法主要是利用化学物质与粪便污水中的有机物进行化学反应,包括加热氧化、化学氧化、高级氧化等。加热氧化需要较高的能耗,温度要达650℃才能破坏臭气成分,另外,反应条件不温和,存在安全隐患。化学氧化是指利用强氧化剂或其他氧化剂氧化分解污水中污染物质以达到净化污水的一种方法。化学氧化是最终去除污水中污染物质的有效方法之一。通过化学氧化,可以使污水中的有机物和无机物氧化分解,从而降低污水的BOD和COD,或使污水中有毒物质无害化。用于污水处理最多的氧化剂是臭氧、次氯酸、氯和空气,可用于不同情况下各种污水的处理。当采用氯、臭氧等化学氧化时,还可以达到污水去臭、去味、脱色、消毒的目的。2生物处理技术处理粪便污水的缺点(1)在污水处理设备正常使用前,培养和驯化微生物需要较长的时间,而且培养周期受环境的影194ol.42008CCr给水排水V3增刊5响有所不同,一般需要至少两周的时间,不能立即投入使用。而且不能间歇使用,后期管理不便。(2)处理工艺包括调节池、反应池、沉淀池、污泥池等,工程量大,占地面积大。(3)污水处理周期长,污水停留时间长,一般需要停留10h以上。停留期间不可避免的要产生异味,包括主要成分是吲哚类的臭味、NH3、H2S等,影响环境。(4)污泥的产率大,需要定期清理,操作环境差。以处理生活污水为例,每去除1kgBOD,污泥产率约为40%～50%,生物膜法的各种工艺的污泥产率约为30%～35%。(5)在生物处理中,要获得良好的处理效果,必须维持良好的环境条件。影响因素主要有温度、氧、pH、营养料(炭源、氮源)、适当的空间等。另外,需要有一定专业知识的人员管理、维护,比如采用风机曝气、更换填料、停运期间营养料的投加等。3高级氧化法及其特点高级氧化技术是一种有机污染物氧化去除技术,它利用反应中产生的强氧化性的羟基自由基作为主要氧化剂来氧化分解和矿化水中有机物,是在对传统水处理技术中经典化学氧化法改革的基础上产生的一种新技术,这一方法目前已经成为国际上水处理领域的热点,许多研究成果都显示了高级氧化技术的突出优势。1894年Fenton发现了Fe2+和H2O2混合后可以产生·OH。·OH通过电子转移等途径可使水中的有机污染物氧化为二氧化碳和水,从而降解有害物。1948年Taube和Bra