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化工废水处理方法研究

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  慧聪水工业网有一组调查数据显示,在我国的污水排放总量中,化工行业排放的污水占到全国污水排放总量的百分之二十左右。化工废水排放到环境中将对环境产生很大的危害,这就要求化工企业严格落实环保理念,对化工过程产生的的废水进行妥善的化工废水处理。

  化工废水还有以下特点:第一,废水排放量大。化工生产离不开水,生产过程中需要大量的水作为溶剂、吸收剂和循环冷却剂等,使得废水的排放量很大。第二,污染物种类多。排出的水体中会含有一些生产中的原材料、副产物等,会使得成分复杂,种类繁多。第三,污染物毒性大、不易生物降解。在化工生产中,排放的有毒污染物大部分为硝基化合物、分散剂以及卤毒化合物等,这些化合物虽然比重小,但是由于其毒性大,导致排放的水毒性很大。第四,化工废水的水量和水质视其原料路线、生产工艺方法及生产规模不同而有很大差异。第五,污染范围广。我国的600多个化工企业,小型企业约占90%,小型企业遍布全国各地。这些中小企业工艺落后,设备陈旧,技术力量薄弱。

  物理处理方法有离心分离、过滤、气浮和破乳等。其中过滤法指的是通过具有孔粒状滤料层截留水里面的杂质,主要是减少水里面的悬浮物;气浮法指的是向水中通入空气,使水中产生大量的气泡,并促使其粘附在杂质颗粒上,形成比重比水小的浮体,在浮力作用下,上浮到水面,实现固液分离;破乳主要用来处理含油废水,破坏液滴界面上稳定的乳化层,使油和水得以分离。这几种方法工艺简单,处理前后水的物理性质并没有发生变化,只能去除一些不溶于水的悬浮物,因此局限性较大。近些年以来发展的物理技术包含非平衡等离子体技术,声波技术以及磁分离法等。

  化学处理法是通过化学反应来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法,对于废水的深度处理也有着重要作用。主要的化学处理法有:混凝、中和、化学沉淀和氧化还原法。

  混凝法是废水处理中一种经常采用的方法,它处理的对象是废水中利用自然沉淀法难以沉淀除去的细小悬浮物及胶体微粒,还可以用于除油和脱色。这种方法可以用于化工、煤炭、造纸等各种工业废水的预处理和中间处理阶段。它优点在于设备简单,操作容易掌握,处理效果好;缺点是运行费用高,沉渣量大,且脱水较困难。

  中和就是酸碱相互作用生成盐和水,也即pH调整或称为酸碱度调整。酸、碱废水的中和方法有:(1)酸、碱废水互相中和法:可以达到以废治废的目的,既简便又经济;(2)投药中和:可以处理任何浓度、任何性质的酸碱废水;(3)过滤中和:可以进行废水的pH调整。

  化学沉淀法是指向工业废水中加入一些化学药剂,使它和废水中的某些溶解物质产生反应,生成难溶物,沉淀下来。这种方法常用于处理含金属离子的工业废水。

  氧化还原法是通过药剂与污染物的氧化还原反应,将废水中有害的污染物转化为无毒或低毒物质的方法。废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、二氧化氯(CIO:)、氯气(C1:)、高锰酸钾(KMnO)等。药剂还原法在废水处理中应用较少,只限于某些废(如含铬废水)的处理,常用的还原剂有硫酸亚铁(FeSO)、亚硫酸盐、氯化亚(FeC1:)、铁屑、锌粉、硼氢化钠等。

  另外,采用高能量脉冲发生器或者电子发射器形成的电子束和水分子发生碰撞,产生激发态而导致有机物质发生氧化降解作用的辐照技术等也渐渐开始应用于污水处理实践过程中。

  废水的生物处理法就是利用微生物的代谢作用,把废水当中的有机物转化为简单的无机物的过程,简而言之,就是利用微生物的生命活动过程来转化污染物,最后达到无害的一种方法。这种方法可以根据参与的微生物种类,分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

  伴随着化工行业的发展,废水成分越来越复杂,含有的难降解的有机物质和有毒物质也越来越多,单纯的用物理处理法或者化学处理法是不行的。这时候,需要运用微生物的处理方法,利用微生物的新陈代谢作用,获取废水中的养分,同时使得废水中的有机污染物质得以净化。

  生物法处理污水具备运作成本不高、操作管理便捷的优势,在污水处理系统中的二级处理占主体地位。但是微生物对营养物质、温度以及pH值等条件有一定的要求,这种方法不容易适应化工污水水质变化快、成分繁琐、毒性强、降解困难的特点J,单独采用生物法处理化工污水达标工作难度很高,因此生物物理或者生物化学处理方法的相互结合成为化工行业污水处理发展的必然趋势。

  物化处理方法有吸附、离子交换、电渗析等。吸附法是采用多孔介质(例如磺化媒树脂以及活性炭等)吸附污水里面的非极性有机物质,此方法简便而且易于施行,不过仅能够用于处理非极性有机物质吸附之后的污水,需要深化处理吸附质,必须再生,吸附仅仅是一种污染物质的物理迁移过程而并不是真正的降解作用;离子交换法是利用离子交换树脂将废水中的阴、阳离子通过交换反应交换出来,这种方法处理效果好,不仅可以去除重金属离子,也可以去除一些阴离子。不过离子交换树脂需要一系列的再生,再生费用较高;膜分离技术可以分为反渗透、超滤和电渗析。膜分离的优点在于其具备对有机污染物质去除效果好,流程简便,结构紧密,容易操控等优点,在废水深化处理方面显示出非常广泛的应用前景,不过膜污染缺陷严重影响着膜的推广和应用。

  基于以上的处理方法,国内外的研究人员开始针对化工废水进行了大量的研究。研究人员将不同的学科及技术应用于其中,某些新技术也呈现出良好的应用前景。

  将具有电极单位差的金属与金属(非金属)在传导性较好的废水中接触,形成原电池效应或发生电解反应来处理废水的工艺,又称电解、铁屑过滤法、零价铁等J。微电解技术常用于含有高浓度盐、高浓度有机物的难降解废水的预处理。Zhou等利用微电解接触氧化法处理混合化工废水,处理后m(BOD5)/m(CODc)值大于0.6,CODc的去除率为64.6%,同时对氨氮和铅有一定的去除。微电解技术有效地利用了固体废弃物,是一种”以废治废”的处理技术。

  

  MBR污水处理技术,是采用膜生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR)技术是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术,取代了传统工艺中的二沉池,它可以高效地进行固液分离,得到直接使用的稳定中水。这种新型工艺应用在在处理废水的具体操作中,地面积小,出水水质好,一般不须经三级处理即可回用。它有其工艺简单、操作方便等优点,并且全程可以实现全自动运行管理。

  南京工业大学开发了一种“MBR处理PTA废水的高效组合工艺”,该工艺利用活性炭作为催化剂、空气为氧化剂对聚酯企业的A废水进行催化氧化处理。实验结果显示,工艺出水水质符合国家废水综合排放一级标准,且有效的缩减了水处理装置的占地面积、水力停留时间以及运行费用。

  光催化氧化技术利用光激发氧化将0、H0:等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uV—H0、uV一0等工艺,可以用于处理污水中CHC13、CC1、多氯联苯等难降解物质。另外,在有紫外光的Feton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H0:分解产生羟基自由基的速率大大加快,促进有机物的氧化去除。在空穴附近的OH一和H:0被氧化成·OH,同时污水中的0:与激发的电子结合为·0一,所生成的·OH和0:一将有机物氧化分解为c0:、H0。光催化氧化还原以n型半导体为催化剂,如TiO:、ZnO、Fe:O,、SnO2。等。

  Wang9等使用纳米TiO作为催化剂进行了脱硫废水中的氯化物的光催化降解,实验发现当TiO加入量为800mg/L、温度25℃、pH值=2时,使用uV照射仅10min,就除去了废水中47.9%的氯化物。

  化工废水的处理是化工行业发展的一大难题,对于国家经济社会的发展也具有十分重要的意义。仅仅靠着上述的一些基本的处理方法还远远不够,在化工生产过程中,要使废水的排放量大大减低,从源头上减少污染。同时,我们也要努力探索废水处理的新工艺,来推动废水处理技术的发展。

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