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化工廢水基本特徵及處理方法

化工廢水特點及廢水處理原則

  隨著經濟的高速發展₪☁₪╃╃,化工產品生產過程對環境的汙染加劇₪☁₪╃╃,對人類健康的危害也日益普遍和嚴重₪☁₪╃╃,其中特別是精細化工產品(如製藥✘·╃✘、染料✘·╃✘、日化等)生產過程中排出的有機物質₪☁₪╃╃,大多都是結構複雜✘·╃✘、有毒有害和生物難以降解的物質↟☁│。因此₪☁₪╃╃,化工廢水處理的難度較大↟☁│。

  化工廢水的基本特徵為極高的COD✘·╃✘、高鹽度✘·╃✘、對微生物有毒性₪☁₪╃╃,是典型的難降解廢水₪☁₪╃╃,是目前水處理技術方面的研究重點和熱點↟☁│。化工廢水的特徵分析如下▩↟·╃:

  (1)水質成分複雜₪☁₪╃╃,副產物多₪☁₪╃╃,反應原料常為溶劑類物質或環狀結構的化合物₪☁₪╃╃,增加了廢水的處理難度;

  (2)廢水中汙染物含量高₪☁₪╃╃,這是由於原料反應不完全和原料✘·╃✘、或生產中使用的大量溶劑介質進入了廢水體系所引起的;

  (3)有毒有害物質多₪☁₪╃╃,精細化工廢水中有許多有機汙染物對微生物是有毒有害的₪☁₪╃╃,如鹵素化合物✘·╃✘、硝基化合物✘·╃✘、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等;

  (4)生物難降解物質多₪☁₪╃╃,B比C低₪☁₪╃╃,可生化性差;

  (5)廢水色度高↟☁│。

化工廢水處理方法

  廢水處理技術已經經過了100多年的發展₪☁₪╃╃,汙水中的汙染物種類✘·╃✘、汙水量是隨著社會經濟發展✘·╃✘、生活水平的提高而不斷增加₪☁₪╃╃,汙水處理技術也隨著科學技術的發展而發生了日新月異的變化₪☁₪╃╃,同時₪☁₪╃╃,舊的汙水處理技術也不斷被革新和發展著↟☁│。尤其現在的化工廢水中的汙染物是多種多樣的₪☁₪╃╃,往往用一種工藝是不能將廢水中所有的汙染物去除殆盡的↟☁│。用物化工藝將化工廢水處理到排放標準難度很大₪☁₪╃╃,而且執行成本較高;化工廢水含較多的難降解有機物₪☁₪╃╃,可生化性差₪☁₪╃╃,而且化工廢水的廢水水量水質變化大₪☁₪╃╃,故直接用生化方法處理化工廢水效果不是很理想↟☁│。

  針對化工廢水處理的這種特點₪☁₪╃╃,我們認為對其處理宜根據實際廢水的水質採取適當的預處理方法₪☁₪╃╃,如絮凝✘·╃✘、內電解✘·╃✘、電解✘·╃✘、吸附✘·╃✘、光催化氧化等工藝₪☁₪╃╃,破壞廢水中難降解有機物✘·╃✘、改善廢水的可生化性;再聯用生化方法₪☁₪╃╃,如SBR✘·╃✘、接觸氧化工藝₪☁₪╃╃,A/O工藝等₪☁₪╃╃,對化工廢水進行深度處理↟☁│。

  目前₪☁₪╃╃,國內對處理化工廢水工藝的研究也趨向於採用多種方法的組合工藝↟☁│。例如₪☁₪╃╃,採取內電餌混凝沉澱—厭氧—好氧工藝處理醫藥廢水✘·╃✘、採用大孔吸附樹脂吸附和厭氧—好氧生物處理—絮凝沉澱法處理有機化工廢水✘·╃✘、採用絮凝—電餌法聯用處理麻黃素廢水✘·╃✘、採取臭氧一生物活性碳工藝去除水中有機汙染物✘·╃✘、採用的光催化氧化—內電餌—sBR組合方法處理高濃化工廢水都取得了比較好的結果↟☁│。  化工廢水成分複雜✘·╃✘、水質水量變化大↟☁│。隨著國家對其處理達標要求越來越嚴格₪☁₪╃╃,人們用一種方法很難得到良好的處理效果↟☁│。處理化工廢水根據實際情況採用各種組合處理技術↟☁│。以取長樸短₪☁₪╃╃,實現處理系統最佳化↟☁│。

  水汙染指標

  水汙染指標是衡量水體被汙染程度的數值標示₪☁₪╃╃,也是控制好檢測水處理裝置執行狀態的重要依據↟☁│。其中₪☁₪╃╃,Z常用的水汙染指標有(8個)▩↟·╃:

  生化需氧量(BOD)▩↟·╃:表示在有飽和氧條件下₪☁₪╃╃,好氧微生物在20℃,經一定天數降解每升水中有機物所消耗的遊離氧的量₪☁₪╃╃,常用單位mg/L₪☁₪╃╃,常以5日為測定BOD的標準時間₪☁₪╃╃,以BOD5表示↟☁│。

  化學需氧量(COD)▩↟·╃:表示用強氧化劑把有機物氧化為H2O和CO2所消耗的相當氧量↟☁│。常用的氧化劑為重鉻酸鉀或高錳酸鉀₪☁₪╃╃,分別表示為CODCr或簡寫(COD)和CODMn(也稱耗氧量₪☁₪╃╃,簡稱OC)₪☁₪╃╃,單位為mg/L↟☁│。

  總需氧量(TOD)▩↟·╃:當有機物完全被氧化時₪☁₪╃╃,C✘·╃✘、H✘·╃✘、N✘·╃✘、S分別被氧化為CO2✘·╃✘、H2O✘·╃✘、NO✘·╃✘、SO2時所消耗的氧量₪☁₪╃╃,單位為mg/L↟☁│。

  總有機碳(TOC)▩↟·╃:表示水中有機汙染物的總含碳量₪☁₪╃╃,以碳含量表示₪☁₪╃╃,單位為mg/L↟☁│。

  懸浮物(SS)▩↟·╃:水樣過濾後₪☁₪╃╃,濾膜或濾紙上截留下來的物質₪☁₪╃╃,單位為mg/L↟☁│。

pH▩↟·╃:表示汙水的酸鹼性↟☁│。

  有毒物質▩↟·╃:表示水中所含對生物有害物質的含量₪☁₪╃╃,如氰化物✘·╃✘、砷化物✘·╃✘、汞✘·╃✘、鎘✘·╃✘、鉻✘·╃✘、鉛等₪☁₪╃╃,單位為mg/L↟☁│。

  大腸桿菌數▩↟·╃:指每升水中所含大腸桿菌的數目₪☁₪╃╃,單位為個/L↟☁│。

  廢水處理的方法分類

  針對不同汙染物的特徵₪☁₪╃╃,發展了各種不同的廢水處理方法₪☁₪╃╃,特別是對化工廢水的處理₪☁₪╃╃,這些處理方法可按其工作原理劃分為4大類₪☁₪╃╃,即物理處理法✘·╃✘、化學處理法✘·╃✘、物料化學處理法和生物處理法↟☁│。






汙水處理後各類汙泥如何分類

汙泥是汙水經過物理法✘·╃✘、化學法✘·╃✘、物理化學法和生物法等方法處理後的副產物₪☁₪╃╃,是一種由有機殘片✘·╃✘、細菌菌體✘·╃✘、無機顆粒✘·╃✘、膠體等組成的極其複雜的非均質體₪☁₪╃╃,懸浮物濃度一般為1%-10%₪☁₪╃╃,並呈介於液體和固體兩種形態之間的膠體狀態↟☁│。

  各類汙泥存在的問題

  1✘·╃✘、含水率高₪☁₪╃╃,未脫水汙泥含水率大於90%₪☁₪╃╃,初步脫水汙泥含水率也高達80%₪☁₪╃╃,運輸成本高₪☁₪╃╃,堆放佔地面積大₪☁₪╃╃,直接填埋則會擠壓垃圾填埋場庫容₪☁₪╃╃,使填埋場提前報廢₪☁₪╃╃,引起堵塞垃圾滲濾液管等問題↟☁│。

  2✘·╃✘、汙泥中含有多種礦物質₪☁₪╃╃,並含有較多的氮✘·╃✘、磷等植物養分和銅✘·╃✘、鋅✘·╃✘、鉻✘·╃✘、汞等重金屬離子及其鹽類↟☁│。汙泥用於土地用途時₪☁₪╃╃,如果施用不當₪☁₪╃╃,則可能汙染土地₪☁₪╃╃,造成不可逆的耕地退化₪☁₪╃╃,並直接威脅人類的食物鏈↟☁│。而且₪☁₪╃╃,這些物質會透過地表徑流或降水等途徑進入地表水或地下水而影響其水質₪☁₪╃╃,其中氮✘·╃✘、磷甚至引起水體富營養化↟☁│。

  3✘·╃✘、有機物含量高₪☁₪╃╃,因此擁有較高的熱值₪☁₪╃╃,乾燥後的熱值相當於褐煤的水平₪☁₪╃╃,但易腐敗並散發惡臭₪☁₪╃╃,影響大氣環境質量↟☁│。

  4✘·╃✘、汙泥中含有大量的寄生蟲卵✘·╃✘、微生物✘·╃✘、病原體以及多氯聯苯✘·╃✘、二噁英✘·╃✘、放射性核素等難降解的有毒有害物質₪☁₪╃╃,如直接施用或處理不善₪☁₪╃╃,將會造成嚴重的二次汙染₪☁₪╃╃,甚至還會傳染疾病↟☁│。

5✘·╃✘、汙泥密度小₪☁₪╃╃,一般分佈在1.002-1.006g/cm3範圍內₪☁₪╃╃,顆粒也較細₪☁₪╃╃,在0.02-0.2mm之間₪☁₪╃╃,易管道運輸₪☁₪╃╃,但脫水性差₪☁₪╃╃,很難透過沉降進行固液分離↟☁│。

各種汙泥的分類▩↟·╃:

  根據來源分類▩↟·╃:汙泥大致可分為給水汙泥(原水淨化產生的汙泥₪☁₪╃╃,例如自來水廠)✘·╃✘、生活汙水汙泥和工業廢水汙泥三類↟☁│。

  根據汙泥成分及性質分類▩↟·╃:汙泥可分為有機汙泥和無機汙泥↟☁│。有機汙泥以有機物為主要成分₪☁₪╃╃,是親水性汙泥₪☁₪╃╃,生活汙水汙泥或混合汙水汙泥均屬此類↟☁│。無機汙泥以無機物為主要成分₪☁₪╃╃,常稱為沉渣₪☁₪╃╃,一般是疏水性汙泥₪☁₪╃╃,這類汙泥包括給水處理沉砂池以及某些工業廢水物理✘·╃✘、化學處理過程中的沉澱物↟☁│。

根據汙泥處理工藝分類▩↟·╃:汙泥可分為初沉汙泥✘·╃✘、剩餘汙泥✘·╃✘、消化汙泥和化學汙泥↟☁│。其中₪☁₪╃╃,初沉汙泥指汙水一級處理過程中產生的沉澱物;剩餘汙泥指指從二次沉澱池或沉澱區排出系統外的活性汙泥;消化汙泥指生汙泥經過好氧或厭氧消化後得到的汙泥;化學汙泥是指化學強化一級處理或三級處理後產生的汙泥↟☁│。

  根據汙泥產生的不同階段分類▩↟·╃:可分為生汙泥(初沉池汙泥)✘·╃✘、濃縮汙泥✘·╃✘、消化汙泥✘·╃✘、脫水乾化汙泥✘·╃✘、乾燥汙泥↟☁│。該法是Z常用使用的汙泥分類方法↟☁│。其中₪☁₪╃╃,生汙泥指從初沉池和二沉池分離出來的沉澱物或懸浮物的總稱₪☁₪╃╃,包括初沉澱汙泥✘·╃✘、二沉剩餘汙泥或兩者的混合汙泥;濃縮汙泥指生汙泥經濃縮處理後得到的汙泥;消化汙泥為生汙泥經過好氧或厭氧消化後得到的汙泥;脫水乾化汙泥指經脫水乾化處理後得到的汙泥;乾燥汙泥指經乾燥處理後得到的汙泥↟☁│。



淺析氨氮廢水處理技術

隨著工農業生產的發展和人民生活水平的提高₪☁₪╃╃,含氮化合物的排放量急劇增加₪☁₪╃╃,已成為環境的主要汙染源₪☁₪╃╃,並引起各界的關注↟☁│。經濟有效地控制氨氮廢水汙染已經成為當今環境工作者所面臨的重大課題↟☁│。

  1.氨氮廢水的來源

  含氮物質進入水環境的途徑主要包括自然過程和人類活動兩個方面↟☁│。含氮物質進入水環境的自然來源和過程主要包括降水降塵✘·╃✘、非市區徑流和生物固氮等↟☁│。人類的活動也是水環境中氮的重要來源₪☁₪╃╃,主要包括未處理或處理過的城市生活和工業廢水✘·╃✘、各種浸濾液和地表徑流等↟☁│。人工合成的化學肥料是水體中氮營養元素的主要來源₪☁₪╃╃,大量未被農作物利用的氮化合物絕大部分被農田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中↟☁│。隨著石油✘·╃✘、化工✘·╃✘、食品和製藥等工業的發展₪☁₪╃╃,以及人民生活水平的不斷提高₪☁₪╃╃,城市生活汙水和垃圾滲濾液中氨氮的含量急劇上升↟☁│。近年來₪☁₪╃╃,隨著經濟的發展₪☁₪╃╃,越來越多含氮汙染物的任意排放給環境造成了極大的危害↟☁│。氮在廢水中以有機態氮✘·╃✘、氨態氮(NH4+-N)✘·╃✘、硝態氮(NO3--N)以及亞硝態氮(NO2--N)等多種形式存在₪☁₪╃╃,而氨態氮是Z主要的存在形式之一↟☁│。廢水中的氨氮是指以遊離氨和離子銨形式存在的氮₪☁₪╃╃,主要來源於生活汙水中含氮有機物的分解₪☁₪╃╃,焦化✘·╃✘、合成氨等工業廢水₪☁₪╃╃,以及農田排水等↟☁│。氨氮汙染源多₪☁₪╃╃,排放量大₪☁₪╃╃,並且排放的濃度變化大↟☁│。

  2.氨氮廢水的危害

  水環境中存在過量的氨氮會造成多方面的有害影響▩↟·╃:

  (1)由於NH4+-N的氧化₪☁₪╃╃,會造成水體中溶解氧濃度降低₪☁₪╃╃,導致水體發黑發臭₪☁₪╃╃,水質下降₪☁₪╃╃,對水生動植物的生存造成影響↟☁│。在有利的環境條件下₪☁₪╃╃,廢水中所含的有機氮將會轉化成NH4+-N₪☁₪╃╃,NH4+-N是還原力Z強的無機氮形態₪☁₪╃╃,會進一步轉化成NO2--N和NO3--N↟☁│。根據生化反應計量關係₪☁₪╃╃,1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣3.43g₪☁₪╃╃,氧化成NO3--N耗氧4.57g↟☁│。

  (2)水中氮素含量太多會導致水體富營養化₪☁₪╃╃,進而造成一系列的嚴重後果↟☁│。由於氮的存在₪☁₪╃╃,致使光合微生物(大多數為藻類)的數量增加₪☁₪╃╃,即水體發生富營養化現象₪☁₪╃╃,結果造成▩↟·╃:堵塞濾池₪☁₪╃╃,造成濾池運轉週期縮短₪☁₪╃╃,從而增加了水處理的費用;妨礙水上運動;藻類代謝的Z終產物可產生引起有色度和味道的化合物;由於藍-綠藻類產生的毒素₪☁₪╃╃,家畜損傷₪☁₪╃╃,魚類死亡;由於藻類的腐爛₪☁₪╃╃,使水體中出現氧虧現象↟☁│。

(3)水中的NO2--N和NO3--N對人和水生生物有較大的危害作用↟☁│。長期飲用NO3--N含量超過10mg/L的水₪☁₪╃╃,會發生高鐵血紅蛋白症₪☁₪╃╃,當血液中高鐵血紅蛋白含量達到70mg/L₪☁₪╃╃,即發生窒息↟☁│。水中的NO2--N和胺作用會生成亞硝胺₪☁₪╃╃,而亞硝胺是“三致”物質↟☁│。NH4+-N和氯反應會生成氯胺₪☁₪╃╃,氯胺的消毒作用比自由氯小₪☁₪╃╃,因此當有NH4+-N存在時₪☁₪╃╃,水處理廠將需要更大的加氯量₪☁₪╃╃,從而

  增加處理成本↟☁│。近年來₪☁₪╃╃,含氨氮廢水隨意排放造成的人畜飲水困難甚至中毒事件時有發生₪☁₪╃╃,我國長江✘·╃✘、淮河✘·╃✘、錢塘江✘·╃✘、四川沱江等流域都有過相關報道₪☁₪╃╃,相應地區曾出現過諸如藍藻汙染導致數百萬居民生活飲水困難₪☁₪╃╃,以及相關水域受到了“牽連”等重大事件₪☁₪╃╃,因此去除廢水中的氨氮已成為環境工作者研究的熱點之一↟☁│。

  3.氨氮廢水處理的主要技術

  目前₪☁₪╃╃,國內外氨氮廢水處理有折點氯化法✘·╃✘、化學沉澱法✘·╃✘、離子交換法✘·╃✘、吹脫法和生物脫氨法等多種方法₪☁₪╃╃,這些技術可分為物理化學法和生物脫氮技術兩大類↟☁│。

  3.1生物脫氮法

  微生物去除氨氮過程需經兩個階段↟☁│。第一階段為硝化過程₪☁₪╃╃,亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態氮轉化為亞硝態氮和硝態氮的過程↟☁│。第二階段為反硝化過程₪☁₪╃╃,汙水中的硝態氮和亞硝態氮在無氧或低氧條件下₪☁₪╃╃,被反硝化菌(異養✘·╃✘、自養微生物均有發現且種類很多)還原轉化為氮氣↟☁│。在此過程中₪☁₪╃╃,有機物(甲醇✘·╃✘、乙酸✘·╃✘、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量↟☁│。常見的生物脫氮流程可以分為3類₪☁₪╃╃,分別是多級汙泥系統✘·╃✘、單級汙泥系統和生物膜系統↟☁│。

  3.1.1多級汙泥系統

  此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果₪☁₪╃╃,其缺點是流程長✘·╃✘、構築物多✘·╃✘、基建費用高✘·╃✘、需要外加碳源✘·╃✘、執行費用高✘·╃✘、出水中殘留一定量甲醇等↟☁│。

  3.1.2單級汙泥系統

單級汙泥系統的形式包括前置反硝化系統✘·╃✘、後置反硝化系統及交替工作系統↟☁│。前置反硝化的生物脫氮流程₪☁₪╃╃,通常稱為A/O流程與傳統的生物脫氮工藝流程相比₪☁₪╃╃,A/O工藝具有流程簡單✘·╃✘、構築物少✘·╃✘、基建費用低✘·╃✘、不需外加碳源✘·╃✘、出水水質高等優點↟☁│。後置式反硝化系統₪☁₪╃╃,因為混合液缺乏有機物₪☁₪╃╃,一般還需要人工投加碳源₪☁₪╃╃,但脫氮的效果可高於前置式₪☁₪╃╃,理論上可接近100%的脫氮↟☁│。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成₪☁₪╃╃,透過改換進水和出水的方向₪☁₪╃╃,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下執行↟☁│。該系統本質上仍是A/O系統₪☁₪╃╃,但其利用交替工作的方式₪☁₪╃╃,避免了混合液的迴流₪☁₪╃╃,因而脫氮效果優於一般A/O流程↟☁│。其缺點是執行管理費用較高₪☁₪╃╃,且一般必須配置計算機控制自動作業系統↟☁│。

  3.1.3生物膜系統

  將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器₪☁₪╃╃,即形成生物膜脫氮系統↟☁│。此係統中應有混合液迴流₪☁₪╃╃,但不需汙泥迴流₪☁₪╃╃,在缺氧的好氧反應器中儲存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個汙泥系統↟☁│。

  3.2物化除氮

  物化除氮常用的物理化學方法有折點氯化法✘·╃✘、化學沉澱法✘·╃✘、離子交換法✘·╃✘、吹脫法✘·╃✘、液膜法✘·╃✘、電滲析法和催化溼式氧化法等↟☁│。

  3.2.1折點氯化法

  不連續點氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種₪☁₪╃╃,利用在水中的氨與氯反應生成氮氣而將水中氨去除的化學處理法↟☁│。該方法還可以起到殺菌作用₪☁₪╃╃,同時使一部分有機物無機化₪☁₪╃╃,但經氯化處理後的出水中留有餘氯₪☁₪╃╃,還應進一步脫氯處理↟☁│。

  在含有氨的水中投加次氯酸HClO₪☁₪╃╃,當pH值在中性附近時₪☁₪╃╃,隨次氯酸的投加₪☁₪╃╃,逐步進行下述主要反應▩↟·╃:

  NH3+HClO→NH2Cl+H2O①

  NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O②

  NH2Cl+NHCl2→N2+3H++3Cl-③

投加氯量和氨氮之比(簡稱Cl/N)在5.07以下時₪☁₪╃╃,首先進行①式反應₪☁₪╃╃,生成一氯胺(NH2Cl)₪☁₪╃╃,水中餘氯濃度增大₪☁₪╃╃,其後₪☁₪╃╃,隨著次氯酸投加量的增加₪☁₪╃╃,一氯胺按②式進行反應₪☁₪╃╃,生成二氯胺(NHCl2)₪☁₪╃╃,同時進行③式反應₪☁₪╃╃,水中的N呈N2被去除↟☁│。其結果是₪☁₪╃╃,水中的餘氯濃度隨Cl/N的增大而減小₪☁₪╃╃,當Cl/N比值達到某個數值以上時₪☁₪╃╃,因未反應而殘留的次氯酸(即遊離餘氯)增多₪☁₪╃╃,水中殘留餘氯的濃度再次增大₪☁₪╃╃,這個Z小值的點稱為不連續點(習慣稱為折點)↟☁│。此時的Cl/N比按理論計算為7.6;廢水處理中因為氯與廢水中的有機物反應₪☁₪╃╃,C1/N比應比理論值7.6高些₪☁₪╃╃,通常為10↟☁│。此外₪☁₪╃╃,當pH不在中性範圍時₪☁₪╃╃,酸性條件下多生成三氯胺₪☁₪╃╃,在鹼性條件下生成硝酸₪☁₪╃╃,脫氮效率降低↟☁│。

  在pH值為6~7✘·╃✘、每mg氨氮氯投加量為10mg✘·╃✘、接觸0.5~2.0h的情況下₪☁₪╃╃,氨氮的去除率為90%~100%↟☁│。因此此法對低濃度氨氮廢水適用↟☁│。

  處理時所需的實際氯氣量取決於溫度✘·╃✘、pH及氨氮濃度↟☁│。氧化每mg氨氮有時需要9~10mg氯氣折點₪☁₪╃╃,氯化法處理後的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進行反氯化₪☁₪╃╃,以除去水中殘餘的氯↟☁│。雖然氯化法反應迅速₪☁₪╃╃,所需裝置投資少₪☁₪╃╃,但液氯的安全使用和貯存要求高₪☁₪╃╃,且處理成本也較高↟☁│。若用次氯酸或二氧化氯發生裝置代替液氯₪☁₪╃╃,會更安全且執行費用可以降低₪☁₪╃╃,目前國內的氯發生裝置的產氯量太小₪☁₪╃╃,且價格昂貴↟☁│。因此氯化法一般適用於給水的處理₪☁₪╃╃,不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水↟☁│。

  3.2.2化學沉澱法

  化學沉澱法是往水中投加某種化學藥劑₪☁₪╃╃,與水中的溶解性物質發生反應₪☁₪╃╃,生成難溶於水的鹽類₪☁₪╃╃,形成沉渣易去除₪☁₪╃╃,從而降低水中溶解性物質的含量↟☁│。當在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時₪☁₪╃╃,會發生如下反應▩↟·╃:

  NH4++PO43-+Mg2+→MgNH4PO4↓④生成難溶於水的MgNH4PO4沉澱物₪☁₪╃╃,從而達到去除水中氨氮的目的↟☁│。採用的常見沉澱劑是Mg(OH)2和H3PO4₪☁₪╃╃,適宜的pH值範圍為9.0~11₪☁₪╃╃,投加質量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5~3.5↟☁│。廢水中氨氮濃度小於900mg/L時₪☁₪╃╃,去除率在90%以上₪☁₪╃╃,沉澱物是一種很好的複合肥料↟☁│。由於Mg(OH)2和H3PO4的價格比較貴₪☁₪╃╃,成本較高₪☁₪╃╃,處理高濃度氨氮廢水可行₪☁₪╃╃,但該法向廢水中加入了PO43-₪☁₪╃╃,易造成二次汙染↟☁│。

  3.2.3離子交換法

  離子交換法的實質是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應₪☁₪╃╃,是一種特殊的吸附過程₪☁₪╃╃,通常是可逆性化學吸附↟☁│。沸石是一種天然離子交換物質₪☁₪╃╃,其價格遠低於陽離子交換樹脂₪☁₪╃╃,且對NH4+-N具有選擇性的吸附能力₪☁₪╃╃,具有較高的陽離子交換容量₪☁₪╃╃,純絲光沸石和斜發沸石的陽離子交換容量平均為每100g相當於213和223mg物質的量(m.e)↟☁│。但實際天然沸石中含有不純物質₪☁₪╃╃,所以純度較高的沸石交換容量每100g不大於200m.e₪☁₪╃╃,一般為100~150m.e↟☁│。沸石作為離子交換劑₪☁₪╃╃,具有特殊的離子交換特性₪☁₪╃╃,對離子的選擇交換順序是▩↟·╃:Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)↟☁│。工程設計應用中₪☁₪╃╃,廢水pH值應調整到6~9₪☁₪╃╃,重金屬大體上沒有什麼影響;鹼金屬✘·╃✘、鹼土金屬中除Mg以外都有影響₪☁₪╃╃,尤其是Ca對沸石的離子交換能力影響比Na和K更大↟☁│。沸石吸附飽和後必須進行再生₪☁₪╃╃,以採用再生液法為主₪☁₪╃╃,燃燒法很少用↟☁│。再生液多采用NaOH和NaCl↟☁│。由於廢水中含有Ca2+₪☁₪╃╃,致使沸石對氨的去除率呈不可逆性的降低₪☁₪╃╃,要考慮補充和更新↟☁│。

  3.2.4吹脫法

吹脫法是將廢水調節至鹼性₪☁₪╃╃,然後在汽提塔中通入空氣或蒸汽₪☁₪╃╃,透過氣液接觸將廢水中的遊離氨吹脫至大氣中↟☁│。通入蒸汽₪☁₪╃╃,可升高廢水溫度₪☁₪╃╃,從而提高一定pH值時被吹脫的氨的比率↟☁│。用該法處理氨時₪☁₪╃╃,需考慮排放的遊離氨總量應符合氨的大氣排放標準₪☁₪╃╃,以免造成二次汙染↟☁│。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫₪☁₪╃╃,而鍊鋼✘·╃✘、石油化工✘·╃✘、化肥✘·╃✘、有機化工有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫↟☁│。

3.2.5液膜法

  自從1986年黎念之發現乳狀液膜以來₪☁₪╃╃,液膜法得到了廣泛的研究↟☁│。許多人認為液膜分離法有可能成為繼萃取法之後的第二代分離純化技術₪☁₪╃╃,尤其適用於低濃度金屬離子提純及廢水處理等過程↟☁│。乳狀液膜法去除氨氮的機理是▩↟·╃:氨態氮NH3-N易溶於膜相油相₪☁₪╃╃,它從膜相外高濃度的外側₪☁₪╃╃,透過膜相的擴散遷移₪☁₪╃╃,到達膜相內側與內相介面₪☁₪╃╃,與膜內相中的酸發生解脫反應₪☁₪╃╃,生成的NH4+不溶於油相而穩定在膜內相中₪☁₪╃╃,在膜內外兩側氨濃度差的推動下₪☁₪╃╃,氨分子不斷透過膜表面吸附✘·╃✘、滲透擴散遷移至膜相內側解吸₪☁₪╃╃,從而達到分離去除氨氮的目的↟☁│。

  3.2.6電滲析法

  電滲析是一種膜法分離技術₪☁₪╃╃,其利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體↟☁│。在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓₪☁₪╃╃,當進水透過多對陰陽離子滲透膜時₪☁₪╃╃,銨離子及其他離子在施加電壓的影響下₪☁₪╃╃,透過膜而進入另一側的濃水中並在濃水中集₪☁₪╃╃,因而從進水中分離出來↟☁│。

  3.2.7催化溼式氧化法

  催化溼式氧化法是20世紀80年代國際上發展起來的一種治理廢水的新技術↟☁│。在一定溫度✘·╃✘、壓力和催化劑作用下₪☁₪╃╃,經空氣氧化₪☁₪╃╃,可使汙水中的有機物和氨分別氧化分解成CO2✘·╃✘、N2和H2O等無害物質₪☁₪╃╃,達到淨化的目的↟☁│。該法具有淨化效率高(廢水經淨化後可達到飲用水標準)✘·╃✘、流程簡單✘·╃✘、佔地面積少等特點↟☁│。經多年應用與實踐₪☁₪╃╃,這一廢水處理方法的建設及執行費用僅為常規方法的60%左右₪☁₪╃╃,因而在技術上和經濟上均具有較強的競爭力↟☁│。

  4結論

  國內外氨氮廢水降解的各種技術與工藝過程₪☁₪╃╃,都有各自的優勢與不足₪☁₪╃╃,由於不同廢水性質上的差異₪☁₪╃╃,還沒有一種通用的方法能處理所有的氨氮廢水↟☁│。因此₪☁₪╃╃,必須針對不同工業過程的廢水性質₪☁₪╃╃,以及廢水所含的成分進行深入系統地研究₪☁₪╃╃,選擇和確定處理技術及工藝↟☁│。目前₪☁₪╃╃,生物脫氮法主要用於含有機物的低氨氮濃度化工廢水和生活汙水的處理₪☁₪╃╃,該法技術可靠₪☁₪╃╃,處理效果好↟☁│。對於高濃度氨氮廢水主要採用吹脫法₪☁₪╃╃,近年來興起的膜法分離技術及催化溼式氧化等方法具有很好的應用前景↟☁│。




人工溼地生活汙水處理技術技術概述

1.基本概念

  人工溼地實質是一個綜合生態系統₪☁₪╃╃,主要應用生態系統中各個共生物種的能量和物質迴圈的再生作用₪☁₪╃╃,在促進廢水中汙染物良性迴圈的前提下₪☁₪╃╃,充分發揮資源生產潛力₪☁₪╃╃,獲得汙水處理與資源化的Z佳效益₪☁₪╃╃,防止汙水對環境造成二次汙染↟☁│。

  2.技術原理

  人工溼地汙水處理技術的原理是透過人工建造和控制來執行與沼澤地類似的地面₪☁₪╃╃,將汙水有控制地投配到溼地上₪☁₪╃╃,使汙水在溼地土壤縫隙和表面沿一定方向流動的過程中₪☁₪╃╃,利用土壤✘·╃✘、人工介質✘·╃✘、植物✘·╃✘、微生物的物理✘·╃✘、化學✘·╃✘、生物三重協同作用₪☁₪╃╃,對汙水進行處理的一種技術↟☁│。其生態系統的作用機理包括吸附✘·╃✘、滯留✘·╃✘、過濾✘·╃✘、沉澱✘·╃✘、微生物分解✘·╃✘、轉化✘·╃✘、氧化還原✘·╃✘、植物遮蔽✘·╃✘、殘留物積累✘·╃✘、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的其他作用等↟☁│。

  3.系統分類

  人工溼地處理系統可以分為以下幾種型別▩↟·╃:自由水面人工溼地處理系統✘·╃✘、潛流型人工溼地處理系統✘·╃✘、垂直水流型人工溼地處理系統等↟☁│。

  系統去除的汙染物範圍廣泛₪☁₪╃╃,包括N✘·╃✘、P✘·╃✘、SS✘·╃✘、有機物✘·╃✘、病原體等↟☁│。在進水濃度較低的條件下₪☁₪╃╃,人工溼地對BOD5的去除率可達85%~95%₪☁₪╃╃,COD去除率可達80%以上₪☁₪╃╃,出水中BOD5的濃度在10mg/L₪☁₪╃╃,SS小於20mg/L↟☁│。廢水中大部分有機物作為異樣微生物的養分₪☁₪╃╃,Z終被轉化為微生物有機體✘·╃✘、CO2和H2O↟☁│。

  4.技術特點

  人工溼地處理系統同時具有緩衝容量大✘·╃✘、處理效果好✘·╃✘、工藝簡單✘·╃✘、投資少✘·╃✘、執行費用低等優點₪☁₪╃╃,非常適合中✘·╃✘、小型村莊生活汙水的集中處理↟☁│。

  5.適用範圍

  (1)人工溼地汙水處理技術易受氣候條件影響₪☁₪╃╃,南北差異較大₪☁₪╃╃,北方大部分地區冬季溫度較低₪☁₪╃╃,難以維持生態系統的正常執行或保證汙水處理效果↟☁│。因此在選用該技術時₪☁₪╃╃,要選取合適的植物₪☁₪╃╃,並且要充分考慮專案地植物過冬問題↟☁│。

  (2)該處理技術適用於農村集中式和分散式汙水處理₪☁₪╃╃,根據各地土地充裕情況✘·╃✘、居住方式和經濟狀況而定↟☁│。對於居住較為分散✘·╃✘、土地寬裕的村莊₪☁₪╃╃,可選用分散式處理方式₪☁₪╃╃,以戶為單位₪☁₪╃╃,充分利用農村零星空地₪☁₪╃╃,建設小規模溼地處理系統₪☁₪╃╃,可同時滿足淨化汙水和美化環境的效果↟☁│。集中式處理系統₪☁₪╃╃,更適宜於居住集中✘·╃✘、土地有限的農村₪☁₪╃╃,尤其是撤村並鎮和新建的農村社群₪☁₪╃╃,各戶將汙水透過管網或溝渠排入處理系統集中處理↟☁│。

(3)該技術對於專案地地形條件的要求較為寬鬆₪☁₪╃╃,設計時可因地制宜↟☁│。

  6.注意事項

  採用人工溼地處理技術₪☁₪╃╃,主要注意以下幾點▩↟·╃:

  (1)人工溼地處理技術必須做好防滲系統₪☁₪╃╃,對於農村地區溼地防滲可採用土工膜或三灰土夯實等簡易實用的方法↟☁│。

  (2)人工溼地植物的選取↟☁│。溼地植物是溼地處理系統Z明顯的生物特徵₪☁₪╃╃,它是人工溼地的主要組成部分₪☁₪╃╃,在汙水處理過程中起著重要作用↟☁│。溼地植物選取時應因地制宜₪☁₪╃╃,綜合考慮植物的以下特徵▩↟·╃:耐水✘·╃✘、根系發達✘·╃✘、多年生✘·╃✘、耐寒✘·╃✘、吸收氮✘·╃✘、磷量大✘·╃✘、兼顧觀賞性和經濟性✘·╃✘、要儘量選擇當地的土著種↟☁│。目前₪☁₪╃╃,常用的有蘆葦✘·╃✘、香蒲✘·╃✘、菖蒲✘·╃✘、美人蕉✘·╃✘、風車草✘·╃✘、彩虹鳥✘·╃✘、水竹✘·╃✘、水蔥✘·╃✘、大米草✘·╃✘、鳶尾✘·╃✘、蕨草✘·╃✘、燈芯草等↟☁│。

  (3)人工溼地植物栽種初期的管理主要保證其成活率↟☁│。溼地植物栽種Z好在春季₪☁₪╃╃,植物容易成活↟☁│。如果不是在春季栽種而在冬季₪☁₪╃╃,應做好防凍措施₪☁₪╃╃,在夏季應做好遮陽防曬↟☁│。總之₪☁₪╃╃,要根據實際情況採取措施以確保栽種植物的成活率↟☁│。

  (4)植物栽種初期為了使植物的根扎得比較深₪☁₪╃╃,需要透過控制溼地的水位₪☁₪╃╃,促使植物根莖向下生長↟☁│。

  (5)做好日常護理防止其他雜草滋生並及時清除枯枝落葉₪☁₪╃╃,防止腐爛汙染↟☁│。

(6)對不耐寒的植物在冬季來臨之前要做好防凍措施或及時收割↟☁│。



廢水處理厭氧生物處理技術

廢水處理的厭氧生物處理技術是在厭氧條件下₪☁₪╃╃,兼性厭氧和厭氧微生物群體將有機物轉化為甲烷和二氧化碳的過程₪☁₪╃╃,又稱為厭氧消化↟☁│。厭氧生物處理技術在水處理行業中一直都受到環保工作者們的青睞₪☁₪╃╃,由於其具有良好的去除效果₪☁₪╃╃,更高的反應速率和對毒性物質更好的適應₪☁₪╃╃,更重要的是由於其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗₪☁₪╃╃,使得厭氧生物處理在水處理行業中應用十分廣泛↟☁│。

  一般來說₪☁₪╃╃,廢水中複雜有機物物料比較多₪☁₪╃╃,透過厭氧分解分四個階段加以降解▩↟·╃:

  (1)水解階段▩↟·╃:高分子有機物由於其大分子體積₪☁₪╃╃,不能直接透過厭氧菌的細胞壁₪☁₪╃╃,需要在微生物體外透過胞外酶加以分解成小分子↟☁│。廢水中典型的有機物質比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖₪☁₪╃╃,澱粉被分解成麥芽糖和葡萄糖₪☁₪╃╃,蛋白質被分解成短肽和氨基酸↟☁│。分解後的這些小分子能夠透過細胞壁進入到細胞的體內進行下一步的分解↟☁│。

  (2)酸化階段▩↟·╃:上述的小分子有機物進入到細胞體內轉化成更為簡單的化合物並被分配到細胞外₪☁₪╃╃,這一階段的主要產物為揮發性脂肪酸(VFA)₪☁₪╃╃,同時還有部分的醇類✘·╃✘、乳酸✘·╃✘、二氧化碳✘·╃✘、氫氣✘·╃✘、氨✘·╃✘、硫化氫等產物產生↟☁│。

  (3)產乙酸階段▩↟·╃:在此階段₪☁₪╃╃,上一步的產物進一步被轉化成乙酸✘·╃✘、碳酸✘·╃✘、氫氣以及新的細胞物質↟☁│。

  (4)產甲烷階段▩↟·╃:在這一階段₪☁₪╃╃,乙酸✘·╃✘、氫氣✘·╃✘、碳酸✘·╃✘、甲酸和甲醇都被轉化成甲烷✘·╃✘、二氧化碳和新的細胞物質↟☁│。這一階段也是整個厭氧過程Z為重要的階段和整個厭氧反應過程的限速階段↟☁│。

  厭氧技術發展過程大致經歷了三個階段▩↟·╃:

  第一階段(1860-1899年)▩↟·╃:簡單的沉澱與厭氧發酵合池並行的初期發展階段↟☁│。這個發展階段中₪☁₪╃╃,汙水沉澱和汙泥發酵集中在一個腐化池(俗稱化糞池)中進行₪☁₪╃╃,泥水沒有進行分離↟☁│。

  第二階段(1899-1906年)▩↟·╃:汙水沉澱與厭氧發酵分層進行的發展階段↟☁│。

  第三階段(1906-2001年)▩↟·╃:獨立式營建的高階發展階段↟☁│。這個發展階段中₪☁₪╃╃,沉澱池中的厭氧發酵室分離出來₪☁₪╃╃,建成獨立工作的厭氧消化反應器↟☁│。

  與此相對應的是₪☁₪╃╃,厭氧生物處理技術的反應器主體也經歷了三個時代↟☁│。

  第一代厭氧反應器是以普通厭氧消化池(CADT)₪☁₪╃╃,厭氧接觸工藝(ACP)為代表的低負荷系統↟☁│。

第二代反應器是20世紀60年代末以在反應器內保持大量的活性汙泥和足夠長的汙泥齡為目標₪☁₪╃╃,利用生物膜固定化技術和培養易沉澱厭氧汙泥的方式開發出的↟☁│。如厭氧濾器(AF)✘·╃✘、厭氧流化床(AFB)✘·╃✘、厭氧生物轉盤(ARBCP)✘·╃✘、上流式厭氧汙泥床(IAASB)✘·╃✘、厭氧附著膨脹床(AAFEB)等↟☁│。其中UASB反應器為應用Z廣的反應器₪☁₪╃╃,在其為代表的第二代反應器的研究與應用的基礎上開發出了新一代反應器↟☁│。

  第三代厭氧反應器是在將固體停留時間和水力停留時間相分離的前提下₪☁₪╃╃,使固液兩相充分接觸₪☁₪╃╃,從而既能保持大量汙泥又能使廢水和活性汙泥之間充分混合✘·╃✘、接觸以達到真正高效的目的↟☁│。目前研究較多的有▩↟·╃:厭氧顆粒汙泥膨脹床(EGSB)✘·╃✘、厭氧內迴圈(IC)等↟☁│。

  在此₪☁₪╃╃,介紹幾種應用比較廣泛的厭氧技術▩↟·╃:

  1✘·╃✘、厭氧生物濾池

  厭氧生物濾池的構造與一般的生物濾池相似₪☁₪╃╃,池內設填料₪☁₪╃╃,但池頂密封↟☁│。廢水由池底進人₪☁₪╃╃,由池頂部排出↟☁│。填料浸沒於水中₪☁₪╃╃,微生物附著生長在填料之上↟☁│。濾池中微生物量較高₪☁₪╃╃,平均停留時間可長達150d左右₪☁₪╃╃,因此可以達到較高的處理效果↟☁│。濾池填料可採用碎石✘·╃✘、卵石或塑膠等₪☁₪╃╃,平均粒徑在40mm左右↟☁│。

  2✘·╃✘、厭氧接觸工藝

  厭氧接觸工藝又稱厭氧活性汙泥法₪☁₪╃╃,是在消化池後設沉澱分離裝裝置₪☁₪╃╃,經消化池厭氧消化後的混合液排至沉澱池分離裝置進行泥水分離₪☁₪╃╃,澄清水由上部排出₪☁₪╃╃,汙泥迴流至厭氧消化池↟☁│。這樣做既避免了汙泥流失又可提高消化池容積負荷₪☁₪╃╃,從而大大縮短了水力停留時間↟☁│。厭氧接觸工藝的一般負荷▩↟·╃:中溫為2-10kgCOD/(m3˙d)₪☁₪╃╃,汙泥負荷≤0.25kgCOD/(kgVSS˙d)₪☁₪╃╃,池內的MLVSS為10-15g/L↟☁│。

  3✘·╃✘、UASB

ASB反應器汙泥床區主要有沉降效能良好的厭氧汙泥組成₪☁₪╃╃,濃度可達到50-100g/L或更高↟☁│。沉澱懸浮區主要靠反應過程中產生的氣體的上升攪拌作用形成₪☁₪╃╃,汙泥濃度較低₪☁₪╃╃,一般在5-40g/L範圍內₪☁₪╃╃,在反應器的上部設有氣(沼氣)✘·╃✘、固(汙泥)✘·╃✘、液(廢水)三相分離器₪☁₪╃╃,分離器首先使生成的沼氣氣泡上升過程偏折₪☁₪╃╃,穿過水層進入氣室₪☁₪╃╃,由導管排出↟☁│。脫氣後混合液在沉降區進一步固✘·╃✘、液分離₪☁₪╃╃,沉降下的汙泥返回反應區₪☁₪╃╃,使反應區內積累大量的微生物↟☁│。待處理的廢水由底部布水系統進入₪☁₪╃╃,澄清後的處理水從沉澱區溢流排除↟☁│。在UASB反應器中能得到一種具有良好沉降勝能和高比產甲烷活性的顆粒厭氧汙泥₪☁₪╃╃,因而相對其他的反應器有一定優勢▩↟·╃:顆粒汙泥的相對密度比人工載體小₪☁₪╃╃,靠產生的氣體來實現汙泥與基質的充分接觸₪☁₪╃╃,省卻攪拌和迴流汙泥裝置和能耗;三相分離器的應用省卻了輔助脫氣裝置;顆粒汙泥沉降效能良好₪☁₪╃╃,避免附設沉澱分離裝置和迴流汙泥裝置▩↟·╃:反應器內不需投加填料和載體₪☁₪╃╃,提高容積利用率↟☁│。

4✘·╃✘、EGSB

  20世紀90年代初₪☁₪╃╃,荷蘭Wageningen農業大學開始了厭氧膨脹顆粒汙泥床(簡稱EGSB)反應器的研究↟☁│。Lettinga教授等人在利用UASB反應器處理生活汙水時₪☁₪╃╃,為了增加汙水汙泥的接觸₪☁₪╃╃,更有效地利用反應器的容積₪☁₪╃╃,改變了UASB反應器的結構設計和操作引數₪☁₪╃╃,使反應器中顆粒汙泥床在高的液體表面上升流速下充分膨脹₪☁₪╃╃,由此產生了早期的EGSB反應器↟☁│。EGSB反應器實際上是改進的UASB反應器₪☁₪╃╃,區別在於前者具有更高的液體上升流速₪☁₪╃╃,使整個顆粒汙泥床處於膨脹狀態₪☁₪╃╃,這種獨有的特徵使其可以具有較大的高徑比↟☁│。EGSB反應器主要由主體部分✘·╃✘、進水分配系統✘·╃✘、氣液固三相分離器和出水迴圈等部分組成₪☁₪╃╃,結構↟☁│。其中₪☁₪╃╃,進水分配系統是將進水均勻分配到整個反應器的底部₪☁₪╃╃,產生一個均勻的上升流速▩↟·╃:三相分離器是EGSB反應器Z關鍵的構造₪☁₪╃╃,能將出水✘·╃✘、沼氣和汙泥三相有效分離₪☁₪╃╃,使汙泥在反應器內有效持留;出水迴圈部分是為了提高反應器內的液體表面上升流速₪☁₪╃╃,使顆粒汙泥與汙水充分接觸₪☁₪╃╃,避免反應器內死角和短流的產生↟☁│。

  5✘·╃✘、IC

IC內迴圈厭氧反應器為荷蘭帕克公司的專利產品₪☁₪╃╃,目前帕克公司在全球有300多臺IC反應器得以應用↟☁│。相對於UASB只在頂部有一級三相分離器₪☁₪╃╃,IC內迴圈反應器具有兩級三相分離器↟☁│。IC反應器實際上由兩級UASB構成₪☁₪╃╃,底部UASB負荷高₪☁₪╃╃,頂部負荷低↟☁│。因為在一級分離時收集了大量沼氣₪☁₪╃╃,其對廢水的擾動減少₪☁₪╃╃,使得在二級三相分離中得到更好的氣✘·╃✘、水✘·╃✘、泥分離效果↟☁│。二級分離的lC反應器確保了Z佳的汙泥停留時間₪☁₪╃╃,這樣對於處理一些化工廢水是很有利的₪☁₪╃╃,因為這些廢水厭氧汙泥產量很小↟☁│。IC反應器具有一個自調節的氣提內迴圈結構₪☁₪╃╃,迴圈廢水與原水混合將稀釋進水濃度↟☁│。內迴圈作用所帶來的能量使得泥水在底部混合更加充分₪☁₪╃╃,從而汙泥活性也得到增加↟☁│。IC內迴圈所行成的廢水內部稀釋可以減少生產所帶來的負荷波動↟☁│。IC反應器的容積負荷(15-30kgCOD/m3)為UASB(7-15kgCOD/m3)的兩倍↟☁│。



曝氣器技術如何應用在汙水處理中

 曝氣器在汙水處理中的應用

  生物處理法根據參與作用的微生物的需氧情況₪☁₪╃╃,可分為好氧法和厭氧法兩大類↟☁│。一般情況₪☁₪╃╃,好氧法比較適用於較低濃度汙水₪☁₪╃╃,如乙烯廠汙水;而厭氧法較適用於處理汙泥和較高濃度的汙水↟☁│。好氧生物處理法可分為活性汙泥法和生物膜法兩大類↟☁│。活性汙泥法是水體自淨的人工強化方法₪☁₪╃╃,是一種依靠活性汙泥工作主體的去除汙水中有機物的方法↟☁│。存在於活性汙泥中的好氧微生物必須在有氧氣存在的條件下才能起作用↟☁│。在汙水處理生化系統的曝氣池中₪☁₪╃╃,充氧效率與好氧微生物生長量成正相關性↟☁│。溶解氧的供給量要根據好氧微生物的數量✘·╃✘、生理特性✘·╃✘、基質性質及濃度來綜合考慮↟☁│。這樣₪☁₪╃╃,活性汙泥才能處在Z佳的降解有機物的狀態↟☁│。根據試驗表明₪☁₪╃╃,曝氣池中溶解氧維持在3~4mg/L為宜₪☁₪╃╃,若供氧不足₪☁₪╃╃,活性汙泥效能差₪☁₪╃╃,導致廢水處理效果下降↟☁│。為保證有充足的供氧₪☁₪╃╃,必須依靠一種裝置來完成₪☁₪╃╃,例如曝氣器↟☁│。

  曝氣原理

  曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段₪☁₪╃╃,其目的在於將空氣中的氧溶解於水中₪☁₪╃╃,或者將水中不需要的氣體和揮發性物質放逐到空氣中↟☁│。換言之₪☁₪╃╃,它是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段↟☁│。它還有其他一些重要作用₪☁₪╃╃,如混合和攪拌↟☁│。空氣中的氧透過曝氣傳遞到水中₪☁₪╃╃,氧由氣相向液相進行傳質轉移₪☁₪╃╃,這種傳質擴散的理論₪☁₪╃╃,目前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論↟☁│。

  雙膜理論認為₪☁₪╃╃,在“氣水”介面上存在著氣膜和液膜₪☁₪╃╃,氣膜外和液膜外有空氣和液體流動₪☁₪╃╃,屬紊流狀態;氣膜和液膜間屬層流狀態₪☁₪╃╃,不存在對流₪☁₪╃╃,在一定條件下會出現氣壓梯度和濃度梯度↟☁│。如果液膜中氧的濃度低於水中氧的飽和濃度₪☁₪╃╃,空氣中的氧繼續向內擴散透過液膜進入水體₪☁₪╃╃,因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障°₪☁₪╃╃,這就是雙膜理論↟☁│。顯然₪☁₪╃╃,克服液膜障°Z有效的方法是快速變換“氣液”介面↟☁│。曝氣攪拌正是如此₪☁₪╃╃,具體的做法就是▩↟·╃:減少氣泡的大小₪☁₪╃╃,增加氣泡的數量₪☁₪╃╃,提高液體的紊流程度₪☁₪╃╃,加大曝氣器的安裝深度₪☁₪╃╃,延長氣泡與液體的接觸時間↟☁│。曝氣裝置正是基於這種做法而在汙水處理中被廣泛採用的↟☁│。

  曝氣型別與曝氣器的功能

  曝氣型別大體分為兩類▩↟·╃:一類是鼓風曝氣₪☁₪╃╃,一類是機械曝氣↟☁│。鼓風曝氣是採用曝氣器擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式↟☁│。一般乙烯廠的汙水處理多采用這種方式↟☁│。機械曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式↟☁│。

  所有的曝氣裝置₪☁₪╃╃,都應該滿足下列3種功能▩↟·╃:

  ①產生並維持有效的氣水接觸₪☁₪╃╃,並且在生物氧化作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度;

  ②在曝氣區內產生足夠的混合作用和水的?環流動;

  ③維持液體的足夠速度₪☁₪╃╃,以使水中的生物固體處於懸浮狀態↟☁│。

鼓風曝氣裝置

  鼓風曝氣系統由鼓風機✘·╃✘、曝氣器和一系列連通的管線組成↟☁│。鼓風機將空氣透過一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣器₪☁₪╃╃,透過曝氣器₪☁₪╃╃,使空氣形成不同尺寸的氣泡↟☁│。氣泡在曝氣器出口形成₪☁₪╃╃,尺寸則取決於空氣擴散裝置的形式₪☁₪╃╃,氣泡經過上升和隨水環流動₪☁₪╃╃,Z後在液麵處破裂₪☁₪╃╃,這一過程產生氧向汙水中轉移的作用↟☁│。鼓風系統的曝氣器主要分為微氣泡✘·╃✘、中氣泡✘·╃✘、大氣泡✘·╃✘、水力剪下✘·╃✘、水力衝擊及空氣升液等型別↟☁│。

  鼓風曝氣裝置的主要技術性能指標有▩↟·╃:動力效率(Ep)₪☁₪╃╃,即每消耗1kW電能轉移到混合液中的氧量;氧的利用效率(EA)₪☁₪╃╃,即透過鼓風曝氣轉移到混合液的氧量₪☁₪╃╃,佔總供氧量的百分比(%)↟☁│。

  微氣泡曝氣器

  微氣泡曝氣器也稱微孔曝氣器₪☁₪╃╃,採用多孔性材料如陶粒✘·╃✘、粗瓷等摻以適當的如酚醛樹脂一類的粘劑₪☁₪╃╃,在高溫下燒結成為擴散板✘·╃✘、擴散管和擴散罩的形式↟☁│。按照安裝的型式₪☁₪╃╃,可分為提升式微孔曝氣器及固定式微孔曝氣器↟☁│。

  提升式微孔曝氣器主要由微孔曝氣管✘·╃✘、活動搖臂✘·╃✘、提升機等3部分組成▩↟·╃:①微孔曝氣管即由微孔管✘·╃✘、前蓋✘·╃✘、後蓋及連線螺栓組成;②活動搖臂是可提升的配管₪☁₪╃╃,微孔曝氣管安裝於支氣管上₪☁₪╃╃,成柵條狀₪☁₪╃╃,底座固定在池壁上₪☁₪╃╃,活動立管伸入池中₪☁₪╃╃,支管落在池底部₪☁₪╃╃,並支架支撐在池底部;③曝氣器提升機₪☁₪╃╃,為活動式電動捲揚機₪☁₪╃╃,起吊小車可隨意移動₪☁₪╃╃,將搖臂提起↟☁│。

  其工作原理是▩↟·╃:空氣從微氣泡曝氣管後蓋的通氣孔進入曝氣管₪☁₪╃╃,曝氣管的管壁上密佈者許多細小的孔隙₪☁₪╃╃,管內空氣在壓力差的作用下₪☁₪╃╃,從管壁的孔隙中擴散出來₪☁₪╃╃,在汙水形成許許多多微小的氣泡₪☁₪╃╃,並造成水的紊流₪☁₪╃╃,從而達到了將空氣中的氧溶入水中的目的↟☁│。

  微孔曝氣管的形式有很多₪☁₪╃╃,目前較為常用的有兩種▩↟·╃:一種是由粗瓷或剛玉等燒結而成的普通曝氣管₪☁₪╃╃,這種管壁在燒結過程中產生許多極微小的孔隙₪☁₪╃╃,它的主要特點是能產生微小的氣泡₪☁₪╃╃,氣泡直徑約0.1~0.2mm₪☁₪╃╃,氣✘·╃✘、液接觸面積大₪☁₪╃╃,氧利用率高₪☁₪╃╃,一般可達到20~25%;其缺點是氣壓損失較大₪☁₪╃╃,易堵塞₪☁₪╃╃,送入的空氣需經過濾處理₪☁₪╃╃,易損壞₪☁₪╃╃,一旦損壞₪☁₪╃╃,氧利用率就開始快速下降↟☁│。另一種是管式膜片微孔曝氣管↟☁│。這種曝氣管的安裝方式與前一種基本一樣₪☁₪╃╃,但其自身的結構卻有很大的區別₪☁₪╃╃,它是由一個用ABS或UPVC製成的管子作為布氣管₪☁₪╃╃,管壁上開有通風孔₪☁₪╃╃,布氣管外周覆蓋著合成橡膠製成的膜片₪☁₪╃╃,膜片被金屬卡子固定在管子上↟☁│。在合成橡膠膜片上用鐳射等方法打出均勻分佈的孔眼↟☁│。曝氣時₪☁₪╃╃,空氣透過管壁上的通氣孔進入膜片與管壁之間₪☁₪╃╃,在壓縮空氣的作用下₪☁₪╃╃,使膜片微微鼓起₪☁₪╃╃,孔眼張開₪☁₪╃╃,達到布氣擴散的目的↟☁│。停止供氣₪☁₪╃╃,氣壓消失後₪☁₪╃╃,膜片本身在彈性作用下使孔眼自動閉合₪☁₪╃╃,由於水壓的作用₪☁₪╃╃,膜片壓實在管壁上↟☁│。因此₪☁₪╃╃,汙水不會倒流而堵塞孔眼↟☁│。但由於這種膜片的開孔直徑直接影響到氧的利用率₪☁₪╃╃,因此₪☁₪╃╃,開孔直徑應適當↟☁│。開孔直徑過大₪☁₪╃╃,氧的利用率較低₪☁₪╃╃,開孔直徑過小₪☁₪╃╃,氧利用率高₪☁₪╃╃,但阻力增大↟☁│。橡膠膜片應選用耐老化₪☁₪╃╃,高強度膠質₪☁₪╃╃,以免膜片出現撕裂₪☁₪╃╃,造成曝氣器損壞↟☁│。

  動態曝氣器

  動態曝氣器是一種新型的曝氣器₪☁₪╃╃,屬於固定安裝式的微氣泡曝氣器₪☁₪╃╃,它由圓罩✘·╃✘、旋混筒✘·╃✘、旋混圈✘·╃✘、套接頭抱箍和配氣管組成↟☁│。

 動態曝氣器採用了“大孔排氣泡布氣”技術₪☁₪╃╃,將引入曝氣器內的空氣分別進行正旋和反旋導流₪☁₪╃╃,正旋導流為順時針方向₪☁₪╃╃,反旋導流為逆時針方向₪☁₪╃╃,由兩個不同方向旋流作用下₪☁₪╃╃,在套筒旋混筒內形成一個瞬間連續區域性反應的氣液強化旋混區↟☁│。由旋混旋流作用所產生的大量氣泡₪☁₪╃╃,再經圓罩阻擋擴散作用之後₪☁₪╃╃,均勻密佈的向上產生氣泡↟☁│。總的來說₪☁₪╃╃,動態曝氣器是由大孔雙向旋混✘·╃✘、套筒強化旋混和圓罩阻擋擴散等各種結構作用₪☁₪╃╃,使氣相在液相中碰撞✘·╃✘、剪下和分割₪☁₪╃╃,從而形成混合性擴散↟☁│。由於動態曝氣器採用了大孔排氣₪☁₪╃╃,即使停風停壓後₪☁₪╃╃,汙水倒流進曝氣器和配氣管中₪☁₪╃╃,也不會造成排氣孔堵塞₪☁₪╃╃,從而從根本上解決了曝氣器堵塞的問題₪☁₪╃╃,可長期保持氧利用率不發生變化↟☁│。但由於產生氣泡的直徑較大₪☁₪╃╃,氧利用率相對微孔曝氣器要低₪☁₪╃╃,一般在15~19%之間↟☁│。與動態曝氣器的結構和效能類似的還有旋混曝氣器↟☁│。

  搖臂微孔曝氣器與動態曝氣器的對比

  除了上面所講的氣泡直徑✘·╃✘、氧利用率✘·╃✘、是否易堵塞等不同之處外₪☁₪╃╃,兩者還有以下幾個不同點▩↟·╃:

  安裝方式

  搖臂微孔曝氣器為可活動式安裝₪☁₪╃╃,當曝氣器需要更換或檢修時₪☁₪╃╃,可用提升機將曝氣器從水中à出來₪☁₪╃╃,在池面進行施工檢修₪☁₪╃╃,不影響同池其他曝氣器的工作₪☁₪╃╃,不需要停池淨水₪☁₪╃╃,檢修成本低₪☁₪╃╃,工作量少↟☁│。

  動態曝氣器為固定式安裝₪☁₪╃╃,一經安裝完成後₪☁₪╃╃,便不可以移動₪☁₪╃╃,如果某間曝氣池需要檢修₪☁₪╃╃,就必須停止該池的執行₪☁₪╃╃,並且將池內的汙水和淤泥等雜物清除後₪☁₪╃╃,方可施工₪☁₪╃╃,檢修成本較高↟☁│。

  耐用性

  搖臂式微孔曝氣器的失效形式主要有以下3種▩↟·╃:①鋼製布氣管生鏽後產生氧化鐵以及汙水和空氣中的雜物會造成曝氣管內堵₪☁₪╃╃,曝氣管內氣流分佈不均勻₪☁₪╃╃,使曝氣管抖動₪☁₪╃╃,而產生疲勞損壞;②曝氣管安裝在管接頭上₪☁₪╃╃,在曝氣管抖動和汙水腐蝕的雙重作用下₪☁₪╃╃,管接頭易從根部折斷₪☁₪╃╃,汙水的腐蝕還會造成布氣管壁減薄穿孔;③水下搖臂活動關節長期浸泡在水中₪☁₪╃╃,可能會因為生鏽等原因而無法轉動₪☁₪╃╃,從而使得曝氣器不能正常提升到水面↟☁│。以上3種失效形式₪☁₪╃╃,經過近年來的新技術的應用₪☁₪╃╃,已經得到很大的改善₪☁₪╃╃,使得曝氣器的使用壽命可達5年左右↟☁│。

  動態曝氣器的失效形式則有▩↟·╃:由於疲勞或腐蝕等原因₪☁₪╃╃,曝氣頭各部件(如圓罩✘·╃✘、旋混筒✘·╃✘、旋混圈等)之間的連線件斷裂或鬆脫₪☁₪╃╃,而造成曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣管一般採用UPVC等非金屬管材₪☁₪╃╃,管子與管子₪☁₪╃╃,管子與管件多用膠水粘連₪☁₪╃╃,一旦粘接不牢₪☁₪╃╃,容易從粘連處脫落和漏氣↟☁│。這3種失效形式一般可以透過合理選型₪☁₪╃╃,正確選材₪☁₪╃╃,嚴把質量關等方法來避免↟☁│。因此₪☁₪╃╃,這種曝氣器的使用壽命較長₪☁₪╃╃,可達8~10年↟☁│。

  實際應用

  搖臂式微孔曝氣器因為有氧利用率高✘·╃✘、檢修方便等優點₪☁₪╃╃,較多應用在生產負荷較重✘·╃✘、汙水水質較惡劣的一級生化系統;固定式動態曝氣器則因為有氧利用率稍低但可以長期保持₪☁₪╃╃,檢修困難但使用壽命長的特點₪☁₪╃╃,一般應用在生產負荷較低₪☁₪╃╃,汙水水質較好的二級生化系統↟☁│。

曝氣器的種類非常多₪☁₪╃╃,經過不斷的更新和發展₪☁₪╃╃,其結構和效能更是有著日新月異的變化↟☁│。介紹的只是其中極少的幾種₪☁₪╃╃,所作的論述也只是根據本地區的有限幾家汙水處理場的情況而作₪☁₪╃╃,一些看法帶有很大的片面性和侷限性↟☁│。其實₪☁₪╃╃,曝氣器的選用依據各有側重₪☁₪╃╃,主要考慮下列因素▩↟·╃:

  ①空氣擴散裝置應具有較高的氧利用率和動力效率₪☁₪╃╃,具有較好的節能效果;

  ②不易堵塞₪☁₪╃╃,出現故障易排除₪☁₪╃╃,便於維護管理;

  ③構造簡單₪☁₪╃╃,便於安裝₪☁₪╃╃,工程造價及裝置本身成本都較低↟☁│。

此外₪☁₪╃╃,還應考慮汙水的水質₪☁₪╃╃,地區條件以及曝氣池型✘·╃✘、水深等↟☁│。






脫硫廢水常規處理及零排放技術分析

 1.脫硫廢水排水水質分析

  由於煤礦等礦物質經過燃燒會產生大量的重金屬元素及其它有害物質₪☁₪╃╃,這些有害物質經過煙氣脫硫後大量的排入到了大氣當中₪☁₪╃╃,但也有一部分隨著脫硫廢水的得到了排放↟☁│。故相應的脫硫裝置要進行相關脫硫廢水的排放₪☁₪╃╃,進而有力的確保其它系統的正常運轉₪☁₪╃╃,且實現較好的安全性及可靠性₪☁₪╃╃,國家也出臺了相關的規定政策₪☁₪╃╃,對某些企業如發電等進行了要求₪☁₪╃╃,要求其必須設有專門單獨的脫硫廢水處理系統裝置↟☁│。

  同時₪☁₪╃╃,脫硫廢水的密度較低₪☁₪╃╃,顯弱酸性₪☁₪╃╃,化學耗氧量與通常的廢水不同₪☁₪╃╃,產生COD的為具有還原性質的無機離子₪☁₪╃╃,CODCr值一般在150~300mg/l範圍內↟☁│。脫硫廢水中的懸浮物含量較高₪☁₪╃╃,經廢水旋流器分離後₪☁₪╃╃,濃度一般在1.5%左右₪☁₪╃╃,根據來水濃度以及旋流器分離效果不同₪☁₪╃╃,Z高可達32000mg/l↟☁│。脫硫廢水中的可溶性鹽含量在40000mg/l左右₪☁₪╃╃,主要為Cl-₪☁₪╃╃,其次是Ca2+以及SO2-4↟☁│。

  2.常規脫硫廢水處理方法

  鑑於脫硫廢水的上述特點₪☁₪╃╃,廢水處理一般採用化學或機械方法分離出重金屬和其他可沉澱的物質↟☁│。沉澱的汙泥經脫水後₪☁₪╃╃,剩餘的泥餅運至渣場₪☁₪╃╃,進行綜合處理↟☁│。脫硫廢水從廢水緩衝箱用泵送入中和✘·╃✘、沉降✘·╃✘、絮凝三聯箱₪☁₪╃╃,在中和箱中加入石灰乳將廢水pH值調至9左右₪☁₪╃╃,使廢水中的大部分重金屬生成氫氧化物而沉澱₪☁₪╃╃,並使石灰乳中的鈣離子與廢水中的氟離子反應生成溶解度較小的氟化鈣沉澱₪☁₪╃╃,與As3+絡合生成Ca3(AsO3)2等難溶物質↟☁│。

  在沉降箱中加入有機硫(TMT-15)₪☁₪╃╃,使其與水中剩餘的Pb2+₪☁₪╃╃,Hg2+反應生成溶解度更小的金屬硫化物而沉積下來↟☁│。在絮凝箱內加入FeClSO4₪☁₪╃╃,使水中的懸浮固體或膠體雜質凝聚成微細絮凝體₪☁₪╃╃,微細絮凝體在緩慢✘·╃✘、平滑的混合作用下在絮凝箱中形成稍大的絮體₪☁₪╃╃,在絮凝箱出口處加入陽離子高分子聚合電解質作為助凝劑來降低顆粒的表面張力↟☁│。

  廢水自動流進入澄清濃縮池₪☁₪╃╃,絮凝體在澄清濃縮池中與水分離↟☁│。絮體因密度較大而沉積在底部₪☁₪╃╃,然後透過重力濃縮成汙泥↟☁│。大部分汙泥經汙泥輸送泵輸送到汙泥脫水系統↟☁│。澄清濃縮池上部則為淨水₪☁₪╃╃,淨水透過澄清濃縮池周邊的溢流口自動流到出水箱₪☁₪╃╃,在此根據測得的水的pH值₪☁₪╃╃,加鹽酸將其pH值調整到6.0~9.0↟☁│。

Z後₪☁₪╃╃,用廢水排放泵將處理後的廢水送入水力除渣系統₪☁₪╃╃,隨衝渣水進行排放↟☁│。脫硫廢水處理工藝除了上述的中和反應系統和汙泥脫水系統外₪☁₪╃╃,還包括化學加藥系統₪☁₪╃╃,其中包括石灰乳加藥系統✘·╃✘、有機硫(TMT-15)加藥系統✘·╃✘、聚合氯化硫酸鐵(FeClSO4)加藥系統✘·╃✘、助凝劑加藥系統和鹽酸加藥系統等↟☁│。

  3.零排放工藝技術分析

  3.1蒸發和結晶工藝

  蒸發系統分為四個單元▩↟·╃:熱輸入單元✘·╃✘、熱回收單元✘·╃✘、結晶單元✘·╃✘、附屬系統單元↟☁│。熱輸入單元即從主廠區接入蒸汽₪☁₪╃╃,經減溫減壓後成為低壓蒸汽儲存至蒸汽儲罐₪☁₪╃╃,在需要進行深度處理脫硫廢水時₪☁₪╃╃,將蒸汽送至加熱室對廢水進行加熱處理↟☁│。

  熱交換後的冷凝液進到冷凝水箱中₪☁₪╃╃,冷凝水箱分為兩個支路₪☁₪╃╃,其中一路透過減溫水泵給蒸汽管道上的減溫減壓器提供減溫冷卻用水↟☁│。常規處理後的脫硫廢水₪☁₪╃╃,由四級蒸發室的加熱濃縮後送至鹽漿箱₪☁₪╃╃,由兩臺鹽漿泵送入旋流站₪☁₪╃╃,旋流子將大顆粒的鹽結晶旋流後進入離心機↟☁│。離心機分離出鹽結晶體₪☁₪╃╃,然後經螺旋輸送機送到乾燥床進行加熱乾燥↟☁│。

  旋流站和離心機分離出的漿液₪☁₪╃╃,再返回到加熱系統中進行再次蒸發濃縮↟☁│。乾燥後的鹽結晶運輸出廠↟☁│。該處理工藝要單獨建立一套廢水蒸乾系統₪☁₪╃╃,處理過程要耗費一定量的蒸汽和廠用電₪☁₪╃╃,由於其屬於末端工藝₪☁₪╃╃,不會對電廠其它裝置和系統造成影響₪☁₪╃╃,但建設和執行成本較高↟☁│。

  3.2鹽濃縮工藝

  鹽濃縮工藝能夠將來自常規處理系統的脫硫廢水₪☁₪╃╃,透過蒸汽壓縮式降膜蒸發器₪☁₪╃╃,處理生成純淨的蒸餾水₪☁₪╃╃,用於回收到FGD系統作為工藝補充水↟☁│。這個系統的副產物是氯化鈣溶液₪☁₪╃╃,它適合應用在防塵✘·╃✘、穩定土壤✘·╃✘、防冰控制以及其他與高速公路建設相關的領域↟☁│。

  脫硫廢水常規處理的工藝需要使用鹽酸和防垢抑制劑↟☁│。然後對它預加熱₪☁₪╃╃,除去空氣✘·╃✘、加熱到接近沸騰然後給料至蒸發池₪☁₪╃╃,那裡混合了再迴圈的濃縮鹽溶液↟☁│。漿液被泵輸送到鹽溶液冷凝濃縮器中₪☁₪╃╃,在那裡漿液被分配到鈦合金管內壁的一層薄膜上↟☁│。當漿液膜沿著管道向下流動時水分會蒸發掉↟☁│。

  凝結產物被蒸餾罐收集₪☁₪╃╃,並透過與飽和蒸汽的熱傳導冷卻後返回到FGD系統↟☁│。隨著降膜的蒸發₪☁₪╃╃,硫酸鈣開始結晶↟☁│。硫酸鈣晶體提供晶核以阻止管道結垢↟☁│。控制蒸發渠中懸浮固體以及溶解固體的濃度對於阻止二次鹽的生成以及蒸發器管道中生成物的結垢是很關鍵的↟☁│。

一側流動的回收鹽溶液被旋流器處理↟☁│。底流則返回到鹽濃縮池中↟☁│。溢流可以回收到鹽水濃縮器或者基於其溶解的固體濃度轉移到成品罐中↟☁│。另一側流動的回收鹽溶液被轉移到成品罐用來控制固體懸浮物的濃度↟☁│。然後33%的鹽溶液產品經過冷卻後由卡車運往市場↟☁│。

  4.結語

  綜上所述₪☁₪╃╃,本文透過對相關脫硫廢水常規處理方法及零排放技術的運用進行了詳細分析後₪☁₪╃╃,得出₪☁₪╃╃,這些常規處理方法經過多年的實踐應用及完善已經達到了一定的水平₪☁₪╃╃,工藝流程及操作技術也相對比較成熟₪☁₪╃╃,在現代化的脫硫行業中應用的十分廣泛↟☁│。

  但是對脫硫廢水的深度處理技術卻由於各企業的生產條件的限制不能夠得到很好的開展₪☁₪╃╃,各相關企業應加強零排放技術的研製及應用推廣₪☁₪╃╃,學習國外先進行脫硫水處理技術₪☁₪╃╃,結合自身條₪☁₪╃╃,逐漸最佳化並完善我國的脫硫水處理技術₪☁₪╃╃,選擇更為符合實際情況的脫硫水零排放工藝₪☁₪╃╃,從而以實現以Z少的成本投入達到Z佳的脫硫目的₪☁₪╃╃,這對我國的工業生產廢水處理技術的發展以及環境保護工作都具有一定的積極作用↟☁│。





紡織印染廢水處理技術研究現狀及進展

   1.紡織印染廢水主要來源及性質

  紡織印染廢水主要來源於各道生產加工工序₪☁₪╃╃,由於所使用的化學原料不同₪☁₪╃╃,所產生的汙染物也不盡相同↟☁│。紡織印染企業生產廢水一般佔企業總排水量的60%~80%₪☁₪╃╃,主要來自退漿✘·╃✘、煮煉✘·╃✘、漂白✘·╃✘、絲光✘·╃✘、染色✘·╃✘、印花和後整理等工序段↟☁│。退漿廢水一般佔紡織印染廢水總量的15%左右₪☁₪╃╃,汙染程度高₪☁₪╃╃,化學需氧量通常佔汙染物總量的一半以上₪☁₪╃╃,並含各種漿料✘·╃✘、纖維碎屑等汙染物↟☁│。若採用澱粉漿料時₪☁₪╃╃,通常退漿廢水可生化性較好₪☁₪╃╃,五日生化需氧量與COD之比可達0.3~0.5₪☁₪╃╃,但若使用PVA漿料時₪☁₪╃╃,退漿廢水可生化性差₪☁₪╃╃,BOD5/COD值通常低於0↟☁│。1↟☁│。煮煉廢水通常產生量大₪☁₪╃╃,呈強鹼性₪☁₪╃╃,色度深₪☁₪╃╃,有機汙染物濃度高↟☁│。漂白廢水水量大₪☁₪╃╃,但汙染程度輕₪☁₪╃╃,屬紡織印染廢水中較為清潔廢水的一種₪☁₪╃╃,一般可直接排放或迴圈使用↟☁│。絲光廢水一般經蒸發濃縮後可回收重複利用₪☁₪╃╃,但末端排放的少量廢水鹼性強↟☁│。染色廢水具有水質變化大✘·╃✘、色澤深✘·╃✘、鹼性強等特點₪☁₪╃╃,特別當使用硫化染料和還原染料時₪☁₪╃╃,廢水pH值超過10↟☁│。印花廢水主要包括調色✘·╃✘、印花滾筒和篩網沖洗水₪☁₪╃╃,以及後處理皂洗✘·╃✘、水洗✘·╃✘、洗印花襯布等所產生的廢水↟☁│。整理廢水中主要含樹脂✘·╃✘、甲醛和表面活性劑等₪☁₪╃╃,廢水量相對較少↟☁│。由此可見₪☁₪╃╃,紡織印染廢水具有水質和水量變化大✘·╃✘、鹼性強✘·╃✘、pH值變化大₪☁₪╃╃,色度深✘·╃✘、有機物質量濃度高等特點₪☁₪╃╃,若未經有效處理排放₪☁₪╃╃,會對生態環境造成嚴重的汙染和危害↟☁│。

  2.紡織印染廢水處理技術

  2.1化學處理法

  2.1.1混凝法

  混凝法具有投資少✘·╃✘、裝置佔地小✘·╃✘、脫色率高等優點₪☁₪╃╃,在我國中小型印染企業廢水處理中應用非常普遍↟☁│。通常情況下₪☁₪╃╃,混凝法對分散染料等疏水性染料去除效果好₪☁₪╃╃,但對活性染料等水溶性較好的染料去除效果很差↟☁│。因此₪☁₪╃╃,選擇合適的混凝劑和高效的混凝工藝₪☁₪╃╃,是保證廢水處理效果的關鍵↟☁│。近年來₪☁₪╃╃,多功能高效複合混凝劑的研發和應用₪☁₪╃╃,大大拓展了混凝工藝的使用範圍₪☁₪╃╃,並在有機物去除和脫色方面取得良好的效果↟☁│。

  2.1.2化學氧化法

  化學氧化法利用強氧化劑斷鏈染料分子顯色基團₪☁₪╃╃,達到脫色目的₪☁₪╃╃,該方法在性質穩定✘·╃✘、難降解染料處理中應用較為廣泛₪☁₪╃╃,包括臭氧氧化法✘·╃✘、Fenton氧化法和高溫深度氧化法↟☁│。

  臭氧氧化法↟☁│。通常₪☁₪╃╃,臭氧氧化有機物包括兩種途徑———直接反應和間接反應↟☁│。直接反應是臭氧透過環加成✘·╃✘、親電或親核作用直接與有機汙染物反應;間接反應是臭氧在鹼✘·╃✘、光照等作用下₪☁₪╃╃,生成氧化能力更強的羥基(•OH)等自由基↟☁│。臭氧可有效破壞染料髮色基團₪☁₪╃╃,也可破壞構成髮色基團的苯✘·╃✘、萘✘·╃✘、蒽等環狀化合物₪☁₪╃╃,達到脫色效果↟☁│。採用臭氧氧化法深度處理印染廢水二級生化出水₪☁₪╃╃,COD和色度的去除率分別達75%和85%↟☁│。

Fenton氧化法↟☁│。Fenton氧化法是利用過氧化氫(H2O2)在亞鐵離子(Fe2+)的催化作用下生成具有高反應活性的•OH₪☁₪╃╃,其氧化性不具有選擇性₪☁₪╃╃,可與大多數有機物反應使其降解↟☁│。採用Fenton試劑處理染襪廠印染廢水₪☁₪╃╃,考察反應時間✘·╃✘、硫酸亞鐵投加量✘·╃✘、過氧化氫投加量和pH值對廢水色度及COD處理效果的影響₪☁₪╃╃,發現在Z佳工藝條件下₪☁₪╃╃,COD去除率大於80%₪☁₪╃╃,色度去除率在95%以上↟☁│。

  高溫深度氧化法↟☁│。高溫深度氧化法主要包括超臨界水氧化法(SCWO)✘·╃✘、溼式催化過氧化氫氧化法(CWPO)及溼式空氣氧化法(WAO)等↟☁│。綜述了CWPO技術的反應原理和特點₪☁₪╃╃,並指出該技術在印染廢水處理中具有很好的應用前景和推廣價值↟☁│。採用CWPO技術降解活性豔藍KN-R₪☁₪╃╃,當染料初始濃度(質量濃度₪☁₪╃╃,下同)為200mg/L時₪☁₪╃╃,在Z佳反應條件下₪☁₪╃╃,脫色率和總有機碳(TOC)去除率分別達100%和68.5%↟☁│。

  2.1.3光催化氧化法

  光催化氧化法是指在光照條件下₪☁₪╃╃,半導體光催化劑被激發₪☁₪╃╃,產生的空穴電子對與水分子反應生成•OH₪☁₪╃╃,將有機汙染物氧化去除↟☁│。常用的半導體催化劑有二氧化鈦✘·╃✘、氧化鋅✘·╃✘、硫化鋅✘·╃✘、氧化鐵和氧化銅等↟☁│。從理論上講₪☁₪╃╃,保證足夠的反應時間和適宜的反應條件₪☁₪╃╃,光催化氧化法可使廢水中有機汙染物礦化₪☁₪╃╃,但實際條件下很難達到此目標↟☁│。光催化氧化法目前尚處於研究階段₪☁₪╃╃,在我國尚未大規模投入實際應用↟☁│。

  2.1.4電化學法

  電化學法是透過陽極和陰極的氧化還原反應將廢水有機汙染物降解去除的方法₪☁₪╃╃,具有工藝簡單✘·╃✘、處理效果明顯等優點↟☁│。採用電芬頓降解羅丹明B₪☁₪╃╃,考察了不同反應條件引數對去除效果的影響₪☁₪╃╃,發現在Z佳反應條件下₪☁₪╃╃,初始濃度為10mg/L的羅丹明B去除率達97.5%↟☁│。

  2.2生物處理法

  2.2.1好氧處理法

  好氧處理法包括活性汙泥法和生物膜法↟☁│。活性汙泥法對廢水有機物去除效果較好₪☁₪╃╃,並能去除部分色度₪☁₪╃╃,處理後出水水質較好₪☁₪╃╃,成本較低₪☁₪╃╃,在印染廢水處理中被普遍採用₪☁₪╃╃,但易發生汙泥膨脹等現象₪☁₪╃╃,一般適用於水量不大的情況↟☁│。對於可生化性較好的印染廢水₪☁₪╃╃,採用好氧法處理對BOD5去除率一般可達80%左右↟☁│。儘管如此₪☁₪╃╃,隨著人工合成染料和漿料助劑的大量使用₪☁₪╃╃,目前印染廢水採用單一好氧處理方法已無法取得較好的COD和色度去除效果↟☁│。

2.2.2厭氧處理法

  厭氧處理法不僅可用於處理高濃度有機廢水₪☁₪╃╃,也可應用於中✘·╃✘、低濃度有機廢水處理₪☁₪╃╃,儘管本身對有機物的去除效果不及好氧處理法₪☁₪╃╃,但可提高廢水可生化性₪☁₪╃╃,改善後續生物處理效果↟☁│。針對印染廢水₪☁₪╃╃,厭氧生物處理可以打破染料中的偶氮基✘·╃✘、蒽醌基和三苯甲烷基等₪☁₪╃╃,但對活性染料中間體芳香胺等處理效果很差↟☁│。在實際印染廢水處理工程中₪☁₪╃╃,厭氧處理法通常與好氧處理法聯合使用↟☁│。

  2.2.3厭氧—好氧處理法

  厭氧—好氧處理法主要透過厭氧生物處理過程將印染廢水中大分子難降解有機物分解為易生物降解的小分子有機物₪☁₪╃╃,改善廢水可生化性₪☁₪╃╃,有利於後續好氧生物處理對有機物的高效去除↟☁│。厭氧—好氧法處理是目前紡織印染廢水處理應用Z為普遍的一種處理方法₪☁₪╃╃,具有COD去除率高✘·╃✘、脫色效果好✘·╃✘、執行穩定✘·╃✘、耐衝擊負荷能力強等特點↟☁│。利用厭氧生物轉盤—好氧移動床膜生物反應器處理偶氮染料廢水₪☁₪╃╃,取得較好的去除效果↟☁│。

  2.2.4生物強化技術

  生物強化技術是根據廢水處理體系中微生物組成及環境條件₪☁₪╃╃,投加具有特定功能的細菌微生物₪☁₪╃╃,以改善廢水處理效率↟☁│。所投加的微生物可以由原有處理系統中的微生物經過馴化✘·╃✘、富集✘·╃✘、篩選和培養後進行投加₪☁₪╃╃,也可以投加具有高效降解能力的外源微生物↟☁│。該技術能夠有針對性地提高印染廢水中難降解有機物的去除效果₪☁₪╃╃,並取得良好的脫色效果↟☁│。採用經培養的白腐真菌降解甲基橙廢水₪☁₪╃╃,發現該菌株一週後對初始濃度為10~50mg/L的甲基橙廢水脫色率達55.8%~72.6%↟☁│。

  3結論

綜上₪☁₪╃╃,紡織印染廢水由於具有廢水量大✘·╃✘、水質複雜✘·╃✘、水質水量變化大的特點₪☁₪╃╃,其治理比較複雜₪☁₪╃╃,處理方法有物理法✘·╃✘、化學法和生化法等方法↟☁│。必須根據織物採用的原料✘·╃✘、產品的品種✘·╃✘、加工的方法₪☁₪╃╃,特別要了解各工藝操作過程中投加藥料✘·╃✘、染料✘·╃✘、助劑的情況₪☁₪╃╃,對廢水組分特性進行分析₪☁₪╃╃,透過技術經濟比較₪☁₪╃╃,選擇Z最佳化的處理技術↟☁│。






高濃度有機廢水濃縮處理技術研究現狀

高濃度有機廢水概述

  高濃度有機廢水₪☁₪╃╃,如酒精廢液✘·╃✘、製藥行業廢水✘·╃✘、垃圾滲濾液等₪☁₪╃╃,是指COD濃度在2000mg/L以上的廢水₪☁₪╃╃,其特點是水中的懸浮物含量高₪☁₪╃╃,色度高₪☁₪╃╃,有異味₪☁₪╃╃,有機物濃度高₪☁₪╃╃,水質的成分複雜₪☁₪╃╃,不易進行生物降解₪☁₪╃╃,處理難度很高₪☁₪╃╃,採用一般的廢水處理方法難以滿足高濃度有機 廢水淨化處理的技術和經濟要求₪☁₪╃╃,因此₪☁₪╃╃,對其進行有效處理方法的研究已逐漸成為環境保護技術的熱點研究課題之一高濃度有機廢水的來源主要有:農業行業生產的廢水₪☁₪╃╃,該廢水降解性強₪☁₪╃╃,所含的有機物質無害;製藥廢水✘·╃✘、化工廢水等₪☁₪╃╃,這類廢水含有一定有害離子與化學物質;精細化工廢水₪☁₪╃╃,這類廢水所含成分複雜且毒性強₪☁₪╃╃,對環境影響大↟☁│。

  高濃度有機廢水濃縮處理技術研究現狀

  高濃度有機廢水的濃縮處理₪☁₪╃╃,目的是先將高濃度有機廢水進行濃縮₪☁₪╃╃,然後採用焚燒法等方法進行處理₪☁₪╃╃,這樣可以節約處理成本₪☁₪╃╃,從而使高濃度有機廢水得到有效的治理↟☁│。高濃度有機廢水的濃縮方法目前主要有:冷凍濃縮✘·╃✘、蒸發濃縮✘·╃✘、燃燒濃縮✘·╃✘、膜濃縮等↟☁│。

  冷凍濃縮

  冷凍濃縮是處理高濃度有機廢水的一種新方法₪☁₪╃╃,它利用的是冷凍分離的固液相平衡的原理↟☁│。採用冷凍濃縮地方法對COD濃度在10000mg/L以上的利用啤酒自配的高濃度有機廢水進行處理₪☁₪╃╃,

  在冷凍時間為12~24h₪☁₪╃╃,冷凍溫度為-16~-12℃時₪☁₪╃╃,COD和TOC的去除率達到70%以上↟☁│。採用冷凍濃縮與膜濃縮結合的方法處理有機廢水₪☁₪╃╃,發現可以達到很好的處理效果₪☁₪╃╃,比單獨使用膜濃縮更經濟↟☁│。冷凍濃縮對廢水無選擇性₪☁₪╃╃,尤其適合處理有惡臭氣味✘·╃✘、易揮發的有機廢水₪☁₪╃╃,但是應用到實際有限制₪☁₪╃╃,且裝置及操作費用較高₪☁₪╃╃,操作不宜控制↟☁│。

蒸發濃縮

  蒸發濃縮是指透過採用低溫真空或減壓等方法₪☁₪╃╃,對高濃度有機廢水蒸發濃縮處理↟☁│。採用減壓蒸發濃縮的方法對某化工廠的高濃度有機廢水進行處理₪☁₪╃╃,進COD濃度為45×104~55×104mg/L時₪☁₪╃╃,COD的去除率達90%以上↟☁│。透過低溫真空蒸發法對垃圾滲濾液處理站的反滲透濃縮液進行處理₪☁₪╃╃,廢液的COD為3000mg/L₪☁₪╃╃,處理後COD的蒸發率為62.5%↟☁│。

  市垃圾滲濾液處理廠對垃圾滲濾液採用四級閃蒸法濃縮處理₪☁₪╃╃,CODcr的去除率可達99.5%₪☁₪╃╃,同時NH3-N去除率為98.5%↟☁│。蒸發濃縮可以回收有機廢水中有價值的成分₪☁₪╃╃,但是在蒸發濃縮的過程中會有結垢等問題↟☁│。

  燃燒濃縮

  燃燒法是在燃燒爐內將廢液與煤粉混燒₪☁₪╃╃,從而使高濃度有機廢液中的有機物達到濃縮的目的↟☁│。酒精廢醪液有機物含量大₪☁₪╃╃,COD濃度在105mg/L以上₪☁₪╃╃,採用燃燒法處理酒精廢醪液₪☁₪╃╃,COD的去除率可達99%以上↟☁│。燃燒濃縮對廢水濃縮處理後₪☁₪╃╃,燃燒的熱量及濃縮過程產生的冷凝水均可用作生產₪☁₪╃╃,但是該方法投資費用較大₪☁₪╃╃,電耗較高₪☁₪╃╃,且在燃燒時廢水中的鹽分會腐蝕裝置↟☁│。

  膜分離濃縮

  膜濃縮高濃度有機廢水的原理是廢水透過膜時₪☁₪╃╃,在兩側施加某種推動力₪☁₪╃╃,廢水中的有機物就會選擇性的透過膜₪☁₪╃╃,從而達到濃縮有機物的目的↟☁│。根據膜孔徑的大小₪☁₪╃╃,膜分離技術可以分為微濾(MF)✘·╃✘、超濾(UF)✘·╃✘、納濾(NF)✘·╃✘、反滲透(RO)等↟☁│。

  超濾膜濃縮

  超濾又稱超過濾₪☁₪╃╃,膜表面的機械篩分是超濾分離的主要機理₪☁₪╃╃,同時膜表面和膜孔的吸附以及膜孔阻滯也在起著截留作用↟☁│。超濾截留分子粒徑範圍在0.01~0.1μm之間₪☁₪╃╃,在外界壓力的作用下水和小分子物質透過孔徑成為滲濾液₪☁₪╃╃,而水中的膠體✘·╃✘、細菌等則被截留↟☁│。

  利用超濾技術對微生物胞外多糖PS-9415發酵液進行濃縮分離的研究₪☁₪╃╃,結果表明在0.05MPa下對3%的料液超濾濃縮₪☁₪╃╃,可得到5.8%的濃縮液₪☁₪╃╃,多糖回收率為82.7%;在0.1MPa下對0.5%的料液超濾濃縮₪☁₪╃╃,濃度提高了4.9倍.

納濾膜濃縮

  納濾₪☁₪╃╃,是操作壓力和分離效果處於超濾和反滲透之間的一種壓力驅動膜分離技術₪☁₪╃╃,分離原理主要近似機械篩分₪☁₪╃╃,同時納濾膜本身帶有電荷也起到了截留的作用₪☁₪╃╃,納濾的截留分子粒徑範圍在0.5nm~0.01μm之間↟☁│。納濾相比於超濾和反滲透₪☁₪╃╃,相對分子質量低於200的有機物和單價離子被截留的效果較差₪☁₪╃╃,而對於相對分子質量介於200~500之間的有機物及二價或多價離子的截留率很高↟☁│。透過超濾-納濾連續性實驗對土黴素進行分離提純₪☁₪╃╃,結果發現₪☁₪╃╃,採用超濾平均收率為95%₪☁₪╃╃,結晶收率為94.5%左右₪☁₪╃╃,產品純度為96%₪☁₪╃╃,廢水的CODcr值比原來平均減少了37%₪☁₪╃╃,再進行納濾濃縮2.5倍後的平均結晶收率為96%₪☁₪╃╃,純度為98.4%₪☁₪╃╃,排放廢水中CODcr總量減少了近2.5倍↟☁│。

  反滲透濃縮

  反滲透又稱逆滲透₪☁₪╃╃,是滲透過程的逆過程₪☁₪╃╃,即溶劑透過膜從濃溶液向稀溶液流動₪☁₪╃╃,在分離過程中透過增加大於本身滲透壓的壓力₪☁₪╃╃,使溶劑逆著自然滲透的方向滲透₪☁₪╃╃,反滲透膜孔徑小₪☁₪╃╃,截留分子粒徑範圍小於等於0.5nm₪☁₪╃╃,逆著自然滲透的方向滲透↟☁│。

  反滲透技術在各種膜分離技術中₪☁₪╃╃,近年來已經成為發展Z快₪☁₪╃╃,應用Z普及的一種↟☁│。採用高耐汙反滲透技術對沼澤進行濃縮₪☁₪╃╃,沼液COD濃度為10000mg/L以上₪☁₪╃╃,採用反滲透COD去除率可達95%以上₪☁₪╃╃,NH3-N的去除率也在90%以上₪☁₪╃╃,且滲透液的水質可以達到調漿等的回用標準↟☁│。

  膜蒸餾濃縮

  膜蒸餾技術是指透過使用疏水性微孔膜(水溶液不能透過)₪☁₪╃╃,由於兩側的蒸汽壓差不同₪☁₪╃╃,蒸汽可透過膜從熱側向冷側進行傳輸₪☁₪╃╃,而其他非揮發性組分被留在熱側₪☁₪╃╃,從而實現分離或提純的目的↟☁│。對COD濃度為30000mg/L左右的高鹽有機廢水採用膜蒸餾技術(MD)處理₪☁₪╃╃,COD的去除率可達99.5%以上↟☁│。膜處理技術具有能耗低✘·╃✘、適應性強✘·╃✘、濃縮過程無相態變化等優點₪☁₪╃╃,但是膜對廢水的處理具有選擇性↟☁│。





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