處理含甲醇廢水
活性炭可以吸附甲醇,但吸附能力不強(qiáng),只適宜于處理甲醇含量低的廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明,活性炭用于處理低甲醇含量的廢水,可將混合液的COD從40 mg/L降至12 mg/L以下,對(duì)甲醇的去除率可達(dá)93.16% ~100% ,處理后可滿足回用鍋爐脫鹽水系統(tǒng)進(jìn)水的水質(zhì)要求 。
處理含酚廢水
含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠和煉油化工廠。實(shí)驗(yàn)證明:活性炭對(duì)苯酚的吸附性能好,但溫度升高不利于吸附,會(huì)使吸附容量減小,但升高溫度可使達(dá)到吸附平衡的時(shí)間縮短?;钚蕴坑糜谔幚砗訌U水時(shí),其用量和吸附時(shí)間存在最佳值,在酸性和中性條件下,去除率變化不大,但強(qiáng)堿性條件下,苯酚去除率急劇下降,堿性越強(qiáng),吸附效果越差。
處理含汞廢水
活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能,但吸附能力有限,只適宜于處理汞含量低的廢水,如果是處理汞含量較高的廢水,可先用化學(xué)沉淀法處理(處理后含汞約1 mg/L,高時(shí)可達(dá)2~3mg/L),然后再用活性炭作進(jìn)一步處理。
處理含鉻廢水
鉻是電鍍中用量較大的一種金屬原料,廢水中,六價(jià)鉻隨pH的不同分別以不同的形式存在。因此,利用活性炭處理含鉻廢水的過程是活性炭對(duì)溶液中Cr(Ⅵ)的物理吸附、化學(xué)吸附、化學(xué)還原等綜合作用的結(jié)果?;钚蕴刻幚砗t廢水,吸附性能穩(wěn)定,處理效率高,操作費(fèi)用低,經(jīng)濟(jì)效益明顯引。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和廢水處理的特殊要求,活性炭的研究已從本身的孑L結(jié)構(gòu)和比表面積逐步發(fā)展到研究表面官能團(tuán)對(duì)活性炭吸附性能的影響。人們發(fā)現(xiàn),活性炭不僅有吸附特性,而且還表現(xiàn)出了催化特性,由此而發(fā)展起來的催化氧化法現(xiàn)在也日益受到重視,其研究也在不斷深入。
微波能
常規(guī)廢水處理法存在以下共同缺點(diǎn)
①工藝流程長(zhǎng),廢水處理過程中物化反應(yīng)進(jìn)程緩,廢水處理設(shè)施龐大,占地面積大;②廢水只能集中處理,對(duì)于城市廢水而言,地下排污管網(wǎng)工程龐大,廢水處理工程總投資巨大;
③處理后的水質(zhì)不穩(wěn)定,對(duì)難降解的可溶性有機(jī)物、磷、氮等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)處理不徹底,對(duì)某些工業(yè)廢水如造紙廢液等處理困難且運(yùn)行費(fèi)用高。
??? 而把微波場(chǎng)對(duì)單相流和多相流物化反應(yīng)的強(qiáng)烈催化作用、穿透作用、選擇性供能及其殺滅微生物的功能用于廢水處理,可以克服常規(guī)廢水處理法存在的諸多缺點(diǎn),并且處理工程小型化、分散化,可省掉城市建設(shè)中現(xiàn)行廢水處理工程長(zhǎng)距離埋設(shè)龐大排污管網(wǎng)的巨大費(fèi)用,堵住污染源頭,從根本上消除因人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)給江河湖泊造成的污染。需特別指出的是微波對(duì)殺滅藍(lán)藻的特殊作用,藍(lán)藻在微波場(chǎng)中只需30S即由微細(xì)粒匯聚成大顆粒,經(jīng)過沉降與水分離,與此同時(shí),水中的富營(yíng)養(yǎng)物也得到了降解。廢水經(jīng)微波能處理后可100% 回用,實(shí)現(xiàn)水的可持續(xù)利用,使人類水環(huán)境步人良性循環(huán),為解決2l世紀(jì)人類將面臨的世界性“水荒”做貢獻(xiàn)。隨著物質(zhì)文明建設(shè)的不斷發(fā)展,淡水資源的需求量越來越大,產(chǎn)生的廢水量也越來越大,意味著對(duì)廢水處理任務(wù)及處理深度的要求也必然加大,這就要求廢水處理技術(shù)不斷吸納創(chuàng)新,而微波處理技術(shù)將是廢水處理技術(shù)上的一場(chǎng)革命。
高級(jí)氧化法
高濃度的有機(jī)廢水對(duì)我國(guó)寶貴的水資源造了巨大破壞,然而現(xiàn)有的生物處理方法對(duì)可生化性差、相對(duì)分子質(zhì)量從幾千到幾萬的物質(zhì)處理較困難,而高級(jí)氧化法(Advanced Oxidation Process,簡(jiǎn)稱AOPs)可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性,同時(shí)還在環(huán)境類激素等微量有害化學(xué)物質(zhì)的處理方面具有很大的優(yōu)勢(shì),能夠使絕大部分有機(jī)物完全礦化或分解,具有很好的應(yīng)用前景。
常見的高級(jí)氧化技術(shù)主要包括空氣濕式氧化法、催化濕式氧化法、臨界水氧化法、光化學(xué)氧化法等。
濕式空氣氧化法
濕式空氣氧化法是以空氣為氧化劑,將水中的溶解性物質(zhì)(包括無機(jī)物和有機(jī)物)通過氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無害的新物質(zhì),或者轉(zhuǎn)化為容易從水中分離排除的形態(tài)(氣體或固體),從而達(dá)到處理的目的。通常情況下氧氣在水中的溶解度非常低1 atm、20℃時(shí)氧氣在水中溶解度約9 mg/L左右),因而在常溫常壓下,這種氧化反應(yīng)速度很慢,尤其是高濃度的污染物,利用空氣中的氧氣進(jìn)行的氧化反應(yīng)就更慢,需要借助各種輔助手段促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行(通常需要借助高溫、高壓和催化劑的作用)。一般來說,在200~300 oC、100—200atm條件下,氧氣在水中的溶解度會(huì)增大,幾乎所有污染物都能被氧化成二氧化碳和水。濕式空氣氧化法的關(guān)鍵在于產(chǎn)生足夠的自由基供給氧化反應(yīng)。雖然該法可以降解幾乎所有的有機(jī)物,但由于反應(yīng)條件苛刻,對(duì)設(shè)備的要求很高(要耐高溫高壓),燃料消耗大,因而不適合大水量廢水的處理。
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催化濕式氧化法
催化濕式氧化法(Catalytic Wet OxidationProcess,CWOP)是一種工業(yè)廢水的高級(jí)處理方法(屬于物理化學(xué)方法)。它是依據(jù)廢水中的有機(jī)物在高溫高壓下進(jìn)行催化燃燒的原理來凈化處理高濃度有機(jī)廢水的,其最顯著的特點(diǎn)是以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加·OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),或者通過生成有機(jī)過氧化物自由基后進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為最終產(chǎn)物CO 和H 0,從而達(dá)到氧化分解有機(jī)物的目的。
超臨界水氧化法
超臨界水氧化技術(shù)得益于水的超臨界性能。在374.3 c=和22 MPa狀態(tài)下,水的物理性能尤其是溶解性能與常溫下截然不同,這種狀態(tài)被成為超臨界狀態(tài)。在超臨界狀態(tài)下,水如同高密度的氣體一樣對(duì)有機(jī)物有很高的溶解能力,與輕的有機(jī)氣體以及CO 等能完全互溶,但無機(jī)化合物尤其是鹽類難溶于其中。另外,超臨界水具有較高的擴(kuò)散系數(shù)和較低的粘度。上述這些超臨界性能加上較高的溫度和壓力使水成為有機(jī)質(zhì)氧化反應(yīng)的理想介質(zhì),使氧化還原反應(yīng)完全能在均相中進(jìn)行,不存在界面?zhèn)髻|(zhì)阻力,而界面?zhèn)髻|(zhì)阻力往往是濕式氧化法的控制步驟。
超I臨界氧化技術(shù)與其他處理技術(shù)相比,具有明顯的優(yōu)點(diǎn)
(1)效率高,處理徹底,有毒物質(zhì)的清除率高達(dá)99.99% 以上;
(2)反應(yīng)速度快,停留時(shí)間短(<1min),反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積??;
(3)適應(yīng)范圍廣,適用于各種有毒廢水廢物的處理;
(4)無二次污染,不需進(jìn)一步處理,且無機(jī)鹽可從水中分離出來,處理后的廢水可完全回收利用;
(5)當(dāng)有機(jī)物含量超過10%時(shí),不需額外供熱,實(shí)現(xiàn)熱量自給。但超I臨界水氧化的高溫高壓操作條件無疑對(duì)設(shè)備材料提出了嚴(yán)格的要求,實(shí)際進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)須注意一些工程方面的因素,如腐蝕、鹽的沉淀、催化劑的使用和熱量傳遞等,技術(shù)的應(yīng)用上還存在一些有待解決的問題。但由于其本身具有突出優(yōu)勢(shì),因而如今在有害廢水處理方面已越來越受到重視,是一項(xiàng)有著廣闊發(fā)展前景的技術(shù)。
光化學(xué)氧化法
光化學(xué)反應(yīng)是在光的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),采用臭氧或過氧化氫作為氧化劑,在紫外線的照射下使污染物氧化分解,從而實(shí)現(xiàn)污水的處理。
??? 光化學(xué)氧化系統(tǒng)主要有UV/H 0 系統(tǒng)、UV/O,系統(tǒng)和UV/O3/H202系統(tǒng) J。以u(píng)v/H2 O2系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)主要用于濃度在10—6級(jí)的低濃度廢水的處理,而不適用于高強(qiáng)度污染廢水的處理。能將污染物徹底無害化,對(duì)有機(jī)物的去除能力比單獨(dú)用過氧化氫或紫外線更強(qiáng),是一種更經(jīng)濟(jì)的選擇,能夠在短期內(nèi)裝配在不同的地點(diǎn)。但它不適合處理土壤,因?yàn)樽贤饩€不能穿透土壤粒子。光容易被沉淀堵塞,降uV的穿透率,因而使用中需控制污水的pH值,防止氧化過程的金屬鹽沉淀堵塞光的穿透。
??? 用該方法去除飲用水中三鹵甲烷的試驗(yàn)研究表明,在去除三氯甲烷的同時(shí)可減少飲用水中的.總有機(jī)碳含量,使水質(zhì)進(jìn)一步提高。利用uv/H 0 系統(tǒng)處理受四鹵甲烷污染的地下水試驗(yàn)表明,其去除率可達(dá)97.3% 一99% ,而費(fèi)用與活性炭處理相當(dāng)。在UV/H 0 系統(tǒng)中,每一分子H 0 可產(chǎn)生兩分子羥基,不僅能有效去除水中的有機(jī)污染物,而且不會(huì)造成二次污染,也不需作后續(xù)處理。
膜技術(shù)
近年來,膜技術(shù)發(fā)展迅速,在電力、冶金、石油石化、醫(yī)藥、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用,各類工程對(duì)膜技術(shù)及其裝備的需求量更是急速增加。目前已經(jīng)熟和不斷研發(fā)出來的微濾、超濾、反滲透、納濾、滲析、電滲析、氣體分離、滲透汽化、無機(jī)膜等技術(shù)正在廣泛用于石油、化工、環(huán)保、能源、電子等行業(yè)中,并產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,將對(duì)21世紀(jì)的工業(yè)技術(shù)改造起著重要的戰(zhàn)略作用。同時(shí),國(guó)家和政府相關(guān)部門的高度支持和重視也給膜行業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇u 。微濾的分離目的是溶液脫粒子和氣體脫粒子,截留粒徑為0.02—10 m的粒子,是所有膜過程中應(yīng)用最普遍且總銷售額最大的一項(xiàng)技術(shù),主要用于制藥行業(yè)的過濾除菌和高純水的制備。
??? 超濾(包括納濾)的分離目的是溶液脫大分子、大分子溶液脫小分子、大分子分級(jí),截留粒徑為1.0—20 nm的粒子。超濾技術(shù)可用于回收電泳涂漆廢水中的涂料,現(xiàn)已廣泛用于世界各地的電泳涂漆自動(dòng)化流水線上。日本等國(guó)一些造紙廠的工業(yè)廢液也已采用超濾技術(shù)進(jìn)行處理。在采礦及冶金工業(yè)中,超濾技術(shù)的應(yīng)用正日益受到重視,采用該技術(shù)處理酸性礦物排出液,其滲透液可環(huán)使用,濃縮液可回收有用物質(zhì)。同時(shí),電子工業(yè)集成電路生產(chǎn)和醫(yī)藥工業(yè)用水過程也已開始廣泛應(yīng)用超濾技術(shù)。納濾是在反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型分離技術(shù),在廢水處理方面,用納濾膜對(duì)木材制漿堿萃取階段所形成的廢液進(jìn)行脫色,脫色率可達(dá)98%以上。還可用納濾膜從酸性溶液中分離金屬硫酸鹽和硝酸鹽,其中對(duì)硫酸鎳的截留率可達(dá)95%。
??? 反滲透分離的目的是溶劑脫溶質(zhì)、含小分子溶質(zhì)溶液的濃縮,截留粒徑為0.1—1 nm的小分子溶質(zhì)。反滲透技術(shù)已成為海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備及物料預(yù)濃縮的最經(jīng)濟(jì)手段,而且隨著性能優(yōu)良的反滲透膜及膜組件的工業(yè)化,反滲透技術(shù)的應(yīng)用范圍已從最初的脫鹽放到電子、化工、醫(yī)藥、食品、飲料、冶金和環(huán)保等領(lǐng)域?,F(xiàn)正在開發(fā)反滲透技術(shù)在化工和石油化工中的應(yīng)用,如:工藝用水的生產(chǎn)和再利用;廢液處理;水、有機(jī)液體的分離;電鍍漂洗水再利用和金屬回收等。食品工業(yè)正用反滲透技術(shù)開發(fā)奶品加工、糖液濃縮、果汁和乳品加工、廢水處理、低度酒和啤酒的生產(chǎn)。
??? 電滲析技術(shù)目前已發(fā)展成為一個(gè)大規(guī)模的化工單元過程,廣泛用于苦咸水脫鹽,是電滲析技術(shù)應(yīng)用最早且至今仍最大的應(yīng)用領(lǐng)域,前景極好。鍋爐及工業(yè)過程用初級(jí)純水的制備是電滲析技術(shù)應(yīng)用的第二大領(lǐng)域。近年來,我國(guó)廢水、污水排放量以每年1.8×10。kt的速度增長(zhǎng),全國(guó)工業(yè)廢水和生活污水每天的排放量近1.64×10 kt,其中約80%未經(jīng)處理而直接排人水域。因而,我國(guó)環(huán)保水處理方面對(duì)膜應(yīng)用的需求量將很大,這一領(lǐng)域?qū)⒊蔀樗幚砉I(yè)增長(zhǎng)潛力最大的領(lǐng)域。
典型的工業(yè)廢水處理技術(shù)
表面處理廢水
1.磨光、拋光廢水
在對(duì)零件進(jìn)行磨光與拋光過程中,由于磨料及拋光劑等存在,廢水中主要污染物為COD、BOD、SS。
一般可參考以下處理工藝流程進(jìn)行處理:
廢水→調(diào)節(jié)池→混凝反應(yīng)池→沉淀池→水解酸化池→好氧池→二沉池→過濾→排放
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2.除油脫脂廢水
常見的脫脂工藝有:有機(jī)溶劑脫脂、化學(xué)脫脂、電化學(xué)脫脂、超聲波脫脂。除有機(jī)溶劑脫脂外,其它脫脂工藝中由于含堿性物質(zhì)、表面活性劑、緩蝕劑等組成的脫脂劑,廢水中主要的污染物為pH、SS、COD、BOD、石油類、色度等。
一般可以參考以下處理工藝進(jìn)行處理:
廢水→隔油池→調(diào)節(jié)池→氣浮設(shè)備→厭氧或水解酸化→好氧生化→沉淀→過濾或吸附→排放
該類廢水一般含有乳化油,在進(jìn)行氣浮前應(yīng)投加CaCl2破乳劑,將乳化油破除,有利于用氣浮設(shè)備去除。當(dāng)廢水中COD濃度高時(shí),可先采用厭氧生化處理,如不高,則可只采用好氧生化處理。
3.酸洗磷化廢水
酸洗廢水主要在對(duì)鋼鐵零件的酸洗除銹過程中產(chǎn)生,廢水pH一般為2-3,還有高濃度的Fe2+,SS濃度也高。
可參考以下處理工藝進(jìn)行處理:
廢水→調(diào)節(jié)池→中和池→曝氣氧化池→混凝反應(yīng)池→沉淀池→過濾池→pH回調(diào)池→排放
磷化廢水又叫皮膜廢水,指鐵件在含錳、鐵、鋅等磷酸鹽溶液中經(jīng)過化學(xué)處理,表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護(hù)膜,作為噴涂底層,防止鐵件生銹。該類廢水中的主要污染物為:pH、SS、PO43-、COD、Zn2+等。
可參考以下處理工藝進(jìn)行處理:
廢水→調(diào)節(jié)池→一級(jí)混凝反應(yīng)池→沉淀池→二級(jí)混凝反應(yīng)池→二沉池→過濾池→排放