化工廢水的基本征是:
(1) 水質(zhì)成分復(fù)雜,副產(chǎn)物多,反應(yīng)原料常為溶劑類物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物,增加了廢水的處理難度;
(2) 廢水中污染物含量高,這是由于原料反應(yīng)不完和原料、或中使用的大量溶劑介質(zhì)進(jìn)入了廢水體系所引起的;
(3) 毒害物質(zhì)多,精細(xì)化工廢水中許多機(jī)污染物對微生物是毒害的,如鹵素化合物、硝基化合物、具殺菌的分散劑或表面活性劑等;
(4) 生物難降解物質(zhì)多,B/C比低,可生化性差;
(5) 廢水色。
1 常用處理技術(shù)
(1) 常用的物理法包括過濾法、斜管沉淀法(鏈接到產(chǎn)品)和浮法(鏈接到產(chǎn)品)等。過濾法是以具孔粒狀粒料層截留水中雜質(zhì),主要是降低水中的懸浮物,在化工廢水的過濾處理中,常用扳框過濾機(jī)和微生物過濾機(jī),微孔管由聚乙烯制成,孔徑大小可以進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)換較方便;斜管沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉淀性能,在重力場的下自然沉降,以達(dá)到固液分離的一種過程;浮法是通過生成吸附微小泡附裹攜帶懸浮顆粒而帶出水面的方法。這三種物理方法工藝簡單,,但不能適用于可溶性廢水成分的去除,具很大的局限性。
(2) 化學(xué)方法是利用化學(xué)反應(yīng)的以去除水中的機(jī)物、機(jī)物雜質(zhì)。主要化學(xué)混凝法(鏈接到產(chǎn)品反應(yīng)池)、化學(xué)氧化法、催化氧化法斜管沉淀法(鏈接到產(chǎn)品HOP)(鏈接到)等?;瘜W(xué)混凝法(鏈接到產(chǎn)品加藥)對象主要是水中微小懸浮物和膠體物質(zhì),通過投加化學(xué)藥劑產(chǎn)生的凝聚和絮凝,使膠體脫穩(wěn)形成沉淀而去除?;炷ú坏梢匀コ龔U水中的粒徑為10-3~10-6mm的細(xì)小懸浮顆粒,而且還能去除色度,微生物以及機(jī)物等。該方法受水溫、PH值、水質(zhì)、水量等變化影響大,對某些可溶性好的機(jī)、機(jī)物質(zhì)去除率低;化學(xué)氧化法通常是以氧化劑對化工廢水中的進(jìn)行氧化去除的方法。廢水經(jīng)過化學(xué)氧化還原,可使廢水中所含的機(jī)和機(jī)的毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變成毒或毒性較小的物質(zhì),從而達(dá)到廢水凈化的。常用的空氧化,lv氧化和臭氧化法??昭趸蚱溲趸芰θ?,主要用于含還原性較強(qiáng)物質(zhì)的廢水處理,Cl2是普通使用的氧化劑,主要用在含酚、含氰等機(jī)廢水的處理上,用臭氧處理廢水,氧化能力強(qiáng),二次污染。臭氧氧化法、lv氧化法,其水,但是能耗大,成本高,不適合和濃度相對低的化工廢水;電化學(xué)氧化法是在電解槽中,廢水中的機(jī)污染物在電上由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而去除,廢水中污染物在電解槽的陽失去電子被氧化外,水中的Cl-、OH-等也可在陽放電而生成Cl2、氧而間接地氧化破壞污染物。實(shí)際上,為了強(qiáng)化陽的氧化,減少電解槽的內(nèi)阻,往往在廢水電解槽中加一些lv化鈉,進(jìn)行所謂的電lv化,NaCl投加后在陽可生成lv和次lv酸根,對水中的機(jī)物和機(jī)物也較強(qiáng)的氧化。近年來在電氧化和電還原方面發(fā)現(xiàn)了一些電材料,取得了一定成效,但仍存在能耗大、成本高,及存在副反應(yīng)等問題。
(3) 生物法是利用微生物的新陳代謝降解轉(zhuǎn)化機(jī)物的過程。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,污染物成分日漸復(fù)雜,廢水中含大量的機(jī)污染物,如僅采用物理或化學(xué)的方法是很難達(dá)到治理的要求。利用微生物的新陳代謝,可對廢水中的機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化與穩(wěn)定,使其害化。生化處理方法主要分為好氧處理和厭氧處理兩大類型,好氧處理方法主要分為活性污泥法和生物膜法?;钚晕勰嗍抢脩腋∩L的微生物絮體處理廢水的方法,這種生物絮體稱為活性污泥,它由好氧微生物及其代謝的和吸附的機(jī)物、機(jī)物組成,具降解廢水中機(jī)污染物的能力。生物膜法是是通過廢水同生物膜接觸,生物膜吸附和氧化廢水中的機(jī)物。廢水的厭氧生物處理是指在分子氧的條件下通過厭氧微生物(或兼氧微生物)的,將廢水中的機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的過程,所以又稱厭氧消化。厭氧生物處理實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過程。研究表明,厭氧過程主要依靠三大主要類群的細(xì)菌,即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合完成。
用生化法處理廢水具低,操作管理簡單,但由于微生物對營養(yǎng)物質(zhì)、PH值、溫度等條件一定要求,難以適應(yīng)化工廢水水質(zhì)變化大、成分復(fù)雜、毒性高、難降解的點(diǎn),單純用生化法治理化工廢水達(dá)標(biāo)工作難度大。
(4) 常用于化工廢水處理的物理化學(xué)法:離子交換法、萃取法、膜分離法。廢水中經(jīng)常含某些細(xì)小的懸浮物經(jīng)及溶解靜態(tài)機(jī)物,為了進(jìn)一步去除殘存在水中的污染物,可以采用物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。離子交換法是一種借助于離子交換劑上離子和水中離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去廢水害離子態(tài)物質(zhì)的方法,在水的軟化、機(jī)廢水處理中著的。萃取法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑,使其與廢水充分混合接觸,利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同,達(dá)到分離、提取污染物和凈化廢水的。膜是利用半滲透膜進(jìn)行分子過濾,來處理廢水的一種方法,所以又稱為膜分離技術(shù)。這種方法是利用“半滲透膜”的性質(zhì),進(jìn)行分離。這種膜可以使水通過,但不能使水中懸浮物及溶質(zhì)通過,所以這種膜稱為半滲透膜,利用它可以除去水中的溶解固體、大部分溶解性機(jī)物和膠狀物質(zhì)。近年來該方法開始得至人們的重視,范圍也在不斷擴(kuò)大。這些方法只適用于某一類物質(zhì)的分離,具較強(qiáng)的選擇性,且成本較高,容易造成二次污染。
吸附法是利用多孔性固體物質(zhì)作為吸附劑,以吸附劑的表面吸附廢水中的機(jī)污染物的方法,活性炭是一種非選擇性的常用的水處理吸附材料。但是由于活性炭再生性能差,水處理高,因而難以使用。
2 化工廢水處理技術(shù)的進(jìn)展
2.1 物理處理技術(shù)的進(jìn)展
(1) 磁分離法,是通過向化工廢水中投加磁種和混凝劑,利用磁種的剩磁,在混凝劑同時(shí)下,使顆粒相互吸引而聚結(jié)長大,加速懸浮物的分離,然后用磁分離器除去機(jī)污染物,外高梯度磁分離技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室走向。
(2) 聲波技術(shù),是通過控制超聲波的頻率和飽和體,降解分離機(jī)物質(zhì)。
(3) 非平衡等離子體技術(shù),是用高壓脈沖放電,輝光放電產(chǎn)生的等離子體對水中的機(jī)污染物可進(jìn)行氧化降解。
2.2 化學(xué)處理技術(shù)的進(jìn)展
(1) 紫外光催化氧化處理技術(shù),是利用TiO2等半導(dǎo)體催化劑在~400 nm的紫外光照射下,產(chǎn)生光電子空穴和形成羥基自由基等強(qiáng)氧化劑的能力,將廢水中的機(jī)物氧化分解,并Z終氧化為CO2和H2O。在各種機(jī)廢水處理方面大量的實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)道,在印染廢水脫色方面該技術(shù)與其它技術(shù)聯(lián)用,已工業(yè)化成功的實(shí)例?;ぁ⑨t(yī)藥等難降解工業(yè)廢水處理是該技術(shù)目前研究的活躍領(lǐng)域。研究在光源、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、催化劑及催化劑回收等方面。廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺咨詢具備類似經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
(2) 濕法氧化(WO)和超臨界水氧化法(SCWO) ,濕法氧化是在高溫高壓下,在水溶液中機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)的處理技術(shù)。利用催化劑,用空中的氧和純氧為氧化劑,可以在較低的溫度和壓力下,使機(jī)物氧化。濕法氧化作為高濃度難降解機(jī)廢水的處理技術(shù)在外已,濕法氧化法處理染料和機(jī)磷廢水的實(shí)驗(yàn)室研究,但是還沒到實(shí)際工業(yè)階段。但是隨著催化濕法氧化水處理技術(shù)研究的發(fā)展和日益嚴(yán)峻的難降解機(jī)廢水處理的需求,該技術(shù)的研究已經(jīng)受到人們的重視,并被認(rèn)為是處理化工難降解廢水中應(yīng)考慮發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。目前濕法氧化技術(shù)的研究應(yīng)是溫和反應(yīng)條件下(溫度106℃以下,壓力0.6 MPa以下),作為高濃度(5 000 mg/L以上)難降解機(jī)廢水的預(yù)處理。研究適合于濕法氧化的非貴金屬催化劑、選擇優(yōu)化的反應(yīng)條件和反應(yīng)器材料的腐蝕問題等。
超臨界氧化廢水處理技術(shù)是在濕法氧化基礎(chǔ)上發(fā)展的一種毒機(jī)固廢物和工業(yè)廢水的氧化技術(shù)。SCWO在水臨界點(diǎn)(22.1 MPa,374 ℃)以上,在短時(shí)間內(nèi)將各種機(jī)物完氧化為二氧化碳和水,不產(chǎn)生二次污染,被稱為生態(tài)水處理技術(shù)。當(dāng)廢水中的機(jī)物濃度在2%以上時(shí),利用機(jī)物氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量維持的反應(yīng)溫度,基本不需要外界供熱。美關(guān)鍵技術(shù)六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”中指出,超臨界水氧化是Z前途的難降解機(jī)廢水處理技術(shù)。目前美、等已經(jīng)進(jìn)入中試或工業(yè)化試驗(yàn)階段,我近年來開始實(shí)驗(yàn)室研究。在外超臨界水氧化法已經(jīng)成功地用于各類機(jī)廢水的處理,但對反應(yīng)器材料要求也高,目前還未能找到一種理想的能、耐高溫和耐高壓的反應(yīng)器材料。
(3) 微電解技術(shù),又稱為內(nèi)電解、鐵還原、鐵碳法、零價(jià)鐵法等技術(shù),是被研究與的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)。生物難降解廢水,如染料、印染、nongyao、制藥等工業(yè)廢水的處理可以用微電解為預(yù)處理手段,從而實(shí)現(xiàn)大分子機(jī)污染物的斷鏈、發(fā)色與助色基團(tuán)的脫色,提高廢水的可生化性,便于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行。目前,微電解處理技術(shù)的研究與主要針對某一種或某一類工業(yè)廢水,尚未形成的理論與技術(shù)。
微電解反應(yīng)器內(nèi)的填料主要兩種:一種為單純的鐵刨花;另一種為鑄鐵屑與惰性碳顆粒(如石墨、活性碳、焦炭等)的混合填充體。兩種填料均具微電解反應(yīng)所需的基本元素:Fe和C。低電位的Fe與高電位的C在廢水中產(chǎn)生電位差,具一定導(dǎo)電性的廢水充當(dāng)電解質(zhì),形成數(shù)的原電池,產(chǎn)生電反應(yīng)和由此所引起的一系列,改變廢水中污染物的性質(zhì),從而達(dá)到廢水處理的。
(4) 輻照法、脈沖電暈技術(shù),是利用高能電子發(fā)生裝置或脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的電能電子束與水分子碰撞,形成激發(fā)態(tài)從而發(fā)生氧化降解。該技術(shù)去除率高、設(shè)備占地小,,但對各種發(fā)生裝置技術(shù)要求高,且昂貴,的還需要殊的防護(hù)措施,若要真正投入還需進(jìn)行大量研究。
2.3 生物處理技術(shù)的發(fā)展
(1) 好氧活性污泥法的發(fā)展,用篩選、馴化、誘導(dǎo)、誘變和基因育種等手段培制能分解難生物降解機(jī)物的工程菌是改進(jìn)當(dāng)前活性污泥工藝重要途徑之一。在厭氧工藝中除了改良菌株以外,還改進(jìn)生物處理的主要流程,如A/O,A2/O流程,對除去難降解機(jī)物是為和效的。生物膜法是一種耐毒性基質(zhì)較強(qiáng)的接觸生物氧化工藝,但處理的水質(zhì)不如活性污泥好,將二者結(jié)合即可突出提高生化降解功能。
(2) 微生物優(yōu)點(diǎn)菌種選育現(xiàn)二級處理設(shè)施中,生物處理占70%~80%,生活污水生物處理占。目前廢水的生物處理的新技術(shù)、新工藝研究活躍,對難降解污染物的降解菌的選育與研究是當(dāng)前生物處理中重要方向。外已經(jīng)工業(yè)化用于多種難降解工業(yè)廢水處理的微生物制劑。如以色列被200t油污染的海灘,采用選育的降解菌三個(gè)月內(nèi)降解類污染物80%。在機(jī)磷nongyao廢水優(yōu)點(diǎn)菌種選育方面也許多工作,如成都生物所等選育出機(jī)磷優(yōu)點(diǎn)降解菌種。水處理中的固定化微生物技術(shù)具微生物負(fù)載量高、。 (3) 固定化細(xì)胞技術(shù)(簡稱IMC),也叫固定化微生物技術(shù),是指通過化學(xué)或物理手段,將篩選分離出的適宜于降解定廢水的菌株,或通過基因工程技術(shù)克隆的異性菌株進(jìn)行固定化,使其保持活性并反復(fù)利用。
效地去除難生物降解機(jī)物和濃度較高的氨氮一直是困繞化工廢水處理的難題。由于自然界存在的一般微生物對其降解的能力很差,采用傳統(tǒng)的生物處理法,難于奏效。而采用其他的物理化學(xué)方法,處理往往十分昂貴。廢水中的氨氮入水體,會影響作為生活飲用水水源的水體水質(zhì)和漁業(yè),嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生水體的富營養(yǎng)化。采用傳統(tǒng)生物處理法中的硝化-反硝化工藝,可效地去除廢水中低濃度的氨氮,并已成功地在城市污水和生活但某些化工廢水中的氨氮濃度很高,當(dāng)其濃度超過200 mg/L時(shí),一般的微生物將會受到抑制,使生物硝化脫氮過程失效,而采用物理化學(xué)方法,同樣存在技術(shù)和上的問題。
在固定化酶技術(shù)上發(fā)展起來的固定化細(xì)胞技術(shù),由于其諸多的優(yōu)點(diǎn):生物處理構(gòu)筑物中微生物濃,反應(yīng)速度快;固定對某種定污染物較強(qiáng)降解能力的酶或微生物,使毒難降解物質(zhì)的降解成為可能;固定化技術(shù)為性不同的硝化菌、反硝化菌的生長繁殖提供了良好的微環(huán)境,使得硝化、反硝化過程可以同時(shí)進(jìn)行,從而提高了生物脫氮的速度和效率;固定化微生物別是混合菌相當(dāng)于一個(gè)多酶反應(yīng)器,對成分復(fù)雜的機(jī)廢水適應(yīng)能力強(qiáng),因而成為近年來廢水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而為降解廢水中不同類型的難降解機(jī)污染物所選育的可與之相抗衡的優(yōu)點(diǎn)菌以及利用基因工程技術(shù)所構(gòu)建的基因工程菌,為固定化細(xì)胞技術(shù)處理廢水提供了大的潛力,使廢水生物處理技術(shù)將產(chǎn)生一次重大的技術(shù)革新。