工業(yè)廢水處理中的技術(shù)應(yīng)用

、工業(yè)廢水處理中的技術(shù)應(yīng)用

2．1 活性炭

 活性炭可分為粉末狀和顆粒狀，是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無數(shù)細(xì)／J,?L隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積為500～l 500 m 。粉末狀的活性炭吸附能力強(qiáng)，制備容易，價(jià)格較低，但再生困難，一般不能重復(fù)使用；顆粒狀的活性炭價(jià)格較貴，但可再生后重復(fù)使用，并且使用時(shí)的勞動條件較好，操作管理方便。因此，水處理中較多采用顆粒狀活性炭[3]。工業(yè)廢水處理中，活性炭主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

 2．1．1 處理含氰廢水

在工業(yè)生產(chǎn)中，金銀的濕法提取、化學(xué)纖維的生產(chǎn)、煉焦、合成氨、電鍍、煤氣生產(chǎn)等行業(yè)均要使用好或副產(chǎn)好，生產(chǎn)過程中必然要排放一定數(shù)量的含氰廢水。活性炭用于凈化廢水已有相當(dāng)長的歷史，應(yīng)用于含氰廢水處理的文獻(xiàn)報(bào)道也越來越多 。

 2．1．2 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 。

2．1．3 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：活性炭對苯酚的吸附性能好，但溫度升高不利于吸附，會使吸附容量減小，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)間存在好值，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。

 2．1．4 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。

 2．1．5 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。

2．2 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，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，對難降解的可溶性有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)處理不*，對某些工業(yè)廢水如造紙廢液等處理困難且運(yùn)行費(fèi)用高。而把微波場對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好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)活動給江河湖泊造成的污染。需特別指出的是微波對殺滅藍(lán)藻的特殊作用，藍(lán)藻在微波場中只需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)上的一場革命。

到目前為止，微波能污水處理技術(shù)已應(yīng)了昆明盤龍江水、大觀河水、滇池水、翠湖水等生活污水與日用化工廠廢水、造紙廢水(含紙漿廢水、木漿廢水、草漿廢水)、焦化廠(上海)廢水、化纖廠(北京)廢水、玉米制酒精(吉林)廢水、制革廠(河北)、印染廠、造紙廠、強(qiáng)酸性礦山廢水(江西)、電廠(內(nèi)蒙古)廢水、黃河水、繅絲廠(遼寧)廢水、制糖酒精廢醪液(云南)等的處理，其技術(shù)的可行性和廣泛適應(yīng)性已得到了驗(yàn)證。

2．3 氧化法

高濃度的有機(jī)廢水對我國寶貴的水資源造了巨大破壞，然而現(xiàn)有的好處理方法對可生化性差、相對分子質(zhì)量從幾千到幾萬的物質(zhì)處理較困難，而氧化法(Advanced Oxidation Process，簡稱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，能夠使絕大部分有機(jī)物*礦化或分解，具有很好的應(yīng)用前景。

常見的氧化技術(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。

2．3．1 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。

2．3．2 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zui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zui終產(chǎn)物CO 和H 0，從而達(dá)到氧化分解有機(jī)物的目的。

2．3．3 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*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*，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)簡單，體積小；

(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*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，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)。

 2．3．4 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uv／H2 O2系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)主要用于濃度在10—6級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*無害化，對有機(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sanlvjiawan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，而且不會造成二次污染，也不需作后續(xù)處理。

2．4 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)和社會效益，將對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zui普遍且總銷售額zui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，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化流水線上。日本等國一些造紙廠的工業(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zui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zui早且至今仍zui大的應(yīng)用領(lǐng)域，前景*。鍋爐及工業(yè)過程用初級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，我國廢水、污水排放量以每年1．8×10。kt的速度增長，全國工業(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，我國環(huán)保水處理方面對膜應(yīng)用的需求量將很大，這一領(lǐng)域?qū)⒊蔀樗幚砉I(yè)增長潛力zui大的領(lǐng)域。