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化工废水处理方法研究


    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 。 

    1、化工废水的常见处理方法 

    1.1 物理法 

    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。 

    1.2 化学法 

    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 。 

    1.2.1 混凝法 

    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 。 

    1.2.2 中和法 

    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 。 

    1.2.3 化学沉淀法 

    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 。

    1.2.4 氧化还原法 

    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。 

    1.3 生物法 

    废水 的生物处理法就是利用微 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 。 

    1.4 物化法 

    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 。 

    2、化工废水的新型处理工艺 

    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。 

    2.1 微电解技术 

    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 。 

    2.2 MBR技术 

    MBR污 水 处 理 技 术 ,是 采 用 膜 生 物 反 应 器 (Membrane Bioreactor,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 。 

    2.3 光催化氧化技术 

    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 H 0: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:、H 0 。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 。 

    3、总结

    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 。

    参考文献:略

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