日化废水资源化技术在实现环境效益的同时,面临着一系列由其废水特性决定的技术难点。这些难点贯穿于整个处理和资源回收过程,是制约其稳定、经济运行的关键因素。
1. 水质复杂且波动大,导致处理系统稳定性差
难点描述:日化产品种类繁多(洗涤剂、化妆品、护肤品等),导致废水成分复杂,包含表面活性剂(LAS)、乳化油、高分子聚合物(增稠剂、稳定剂)、香精、色素、防腐剂等多种难降解有机物。同时,企业多采用批次生产模式,废水排放具有间歇性,导致水质(COD、LAS浓度)和水量在短时间内剧烈波动。
技术挑战:
抗冲击负荷能力要求高:处理系统必须能承受COD从几千到上万mg/L的瞬时冲击,避免生化系统因负荷过高而崩溃。
工艺适应性要求强:单一处理工艺难以应对所有污染物,需要复杂的多级组合工艺,增加了系统设计和控制的难度。
预处理要求苛刻:必须通过预处理(如混凝气浮)来稳定水质,为后续生化处理创造条件,否则系统难以稳定运行。
2. 可生化性差,生物处理效率低
难点描述:废水中含有大量难生物降解的大分子有机物(如LAS、聚乙烯醇PVA、合成香料等),导致B/C比(BOD₅/COD)通常较低(0.2-0.4),可生化性差。
技术挑战:
需要强化预处理:常规生物处理难以有效降解,必须依赖水解酸化、深度氧化(如芬顿、臭氧)等预处理手段,将大分子难降解有机物分解为小分子易降解物质,以提高B/C比。这增加了工艺复杂性和运行成本。
厌氧处理受限:高浓度的LAS和某些防腐剂对厌氧微生物有抑制或毒性作用,影响UASB等厌氧反应器的启动和稳定运行,可能导致产气效率低或系统酸化。
3. 泡沫与乳化问题突出,影响处理效率
难点描述:高浓度的阴离子表面活性剂(LAS)是日化废水的典型特征,它在曝气过程中会产生大量持久、稳定的泡沫。
技术挑战:
阻碍氧传递:好氧池中的泡沫会严重阻碍氧气从气相向液相的传递,降低传氧效率,导致好氧微生物活性下降,处理效果变差,同时增加曝气能耗。
影响设备运行:泡沫会溢出池体,污染环境,并可能损坏曝气设备和在线监测仪表。
破乳困难:LAS使油脂形成稳定的水包油型乳化液,常规的隔油、沉淀法去除效率低,必须依赖化学破乳(投加混凝剂)或气浮技术,增加了药剂成本和污泥产量。
4. 深度处理与资源化产品品质保障难
难点描述:要实现高品质的资源化(如中水回用、盐分回收),必须进行深度处理,但残留的微量污染物和盐分构成挑战。
技术挑战:
膜污染严重:回用工艺中常用的超滤(UF)和反渗透(RO)膜易被废水中的有机物、胶体、微生物污染,导致通量下降、清洗频繁、膜寿命缩短,大幅增加运行和维护成本。
深度氧化成本高:臭氧、芬顿等深度氧化技术虽能有效降解微量难降解有机物,但药剂(H₂O₂、O₃)消耗量大,运行成本高昂。
结晶盐纯度低:蒸发浓缩后得到的结晶盐可能含有有机物、色素等杂质,难以达到工业级盐的标准,只能作为危废处置,无法实现真正的资源化,反而增加了处置成本。
5. 资源回收的经济性与规模化挑战
难点描述:虽然理论上可以回收沼气、水资源、污泥等,但其经济可行性受规模、技术、市场等多因素影响。
技术挑战:
沼气利用受限:小型企业产生的沼气量少,难以支撑沼气发电机组的稳定运行,热电联产(CHP)的经济效益不佳。
中水回用成本高:深度处理(尤其是膜技术)的投资和运行成本高,中水回用的经济效益往往难以覆盖成本,除非有严格的排放限制或高昂的水价。
污泥出路难:污泥中含有一定量的有机污染物和潜在的重金属,其土地利用受到严格标准限制,安全处置(如焚烧)成本高昂。
日化废水资源化的核心技术难点在于其“高浓、多相、难降解、波动大”的水质特征。解决这些难点需要多技术协同:通过物化预处理(破乳、除油、去泡)解决物理形态问题;通过强化生物处理(水解酸化、厌氧)解决有机物降解问题;通过深度净化技术(深度氧化、膜分离)保障回用水质;并通过系统集成与智能控制来应对水质波动,实现稳定、低成本的资源化目标。