高浓度难降解有机废水处理可以分为分离法和分解法两大类。分离法就是将废水中有机污染物或其他类污染物从水中分离出来，不消耗过多的能量破坏其化学结构；分解法就是将有机污染物通过化学和生物的方法破坏其化学结构，降解成无害化的小分子。本章介绍分离法处理技术，分离法和分解法可以同时处理某种废水，也可以把分离法作为废水的一级处理阶段，或者称为预处理，包括去除不溶于水的一些物质，如悬浮物、油类、有害气体等杂质。
1 萃取法
在高浓度有机废水的处理中，萃取法被化工各行业广泛应用。萃取法是指向有机废水中加入适当的溶剂——萃取剂（该溶剂在水中溶解度极小或近似认为不溶），作为有机废物的良好溶剂，使有机废物从有机废水中分离出来的过程。萃取法包括三个过程：首先，将萃取剂和有机废水充分混合，污染物质作为萃取物从废水中转移到萃取剂中；第二步是将萃取剂从有机废水中分离出来，废水就得到了处理；最后将萃取物从萃取剂中分离出来，使有机废物转变为有用的副产品，萃取剂可在萃取过程中循环利用。
2 吸附法
吸附法主要处理用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括卤素、木质素或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、DDT等。吸附剂在对此类废水进行处理的过程中，不但能够吸附这些难于氧化分解的有机物质，降低COD，还能使废水脱色、去臭，将废水处理达到可回用的程度。常用的吸附剂包括活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤、炉渣以及吸附用的树脂等，其中活性炭较为常用。
吸附原理
固体表面的分子或原子因受力不均衡面具有剩余的表面能，比表面积大的固体具有很高的吸附能力，当某些物质碰撞该固体表面时，便受到这些不平衡力的吸引面滞留在固体表面上，这就是吸附。比表面积大的固体称为吸附剂，被固体吸附的物质称吸附质。吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集，吸附剂的表面能被降低。另外，在吸附质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或化学键也可能产生吸附作用。根据吸附成因不同，将其分成三种类型：交换吸附、物理吸附、化学吸附。
3膜分离法
膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。溶剂透过膜的过程称为渗透。在高浓度难降解有机废水的处理中最为常用的反渗透法和超滤法，微滤技术也被应用。近年来，膜分离技术发展很快，在高浓度难降解废水处理中得到广泛应用。
膜分离法的具有很多优点：1.一般温度下进行操作，不消耗热能，适用于处理热敏物料，如果汁、酶、药物等；2.没有相的变化，能量转化效率高；3.设备可工厂化生产，容易操作，便于控制、维修，且分离效率高。缺点是处理能力小，需要消耗的能量（自然渗析除外）。
4 浮上法
在污水处理中，浮上法被广泛应用于固-液或液-液废水的分离，是高浓度难降解有机废水处理中不可缺少的处理方法。它是将高度分散的微小气泡通入废水中，以气泡为载体黏附废水中的污染物使其密度小于水而上浮水面，最终达到去除目的。现阶段，经常应用于以下几方面：第一，分离石油、化工废水中的悬浮油和乳化油；第二，回收废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料的回收；第三，取代二沉地，分离和浓缩剩余活性污泥；第四，分离、回收以分子或离子状态存在的污染物，如表面活性物和金属离子。
浮上法处理过程包括微小气泡的产生、微小气泡与污染物的黏附以及上浮分离等步骤。保用浮上法处理工艺必须满足三个基本条件，即废水中的被处理污染物必须是呈悬浮状态、废水中必须通入足量的细微气泡、气泡和悬浮颗粒必须产生黏附作用。
5 化学沉淀法
在高浓度难降解有机废水的处理中，化学沉淀法被用于处理那些易形成难溶盐和络合物的有机物质。在TNT、RDX、阳离子染料废水、硫醇废水以及含酚、含醌废水的处理中常使用化学沉淀法。
6 蒸馏法
蒸馏是化工生产中常用的一种分离方法，近年来，该技术在高浓度难降解有机废水处理中得到应用，其目的就是使用有机污染物从废水中分离出来。
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