這些工業廢水處理方法,哪(nǎ)個最合適你?
工業廢水本身具有複雜性,汙染物構成的不同會(huì)直接影響處(chù)理工藝的選擇。SBR工(gōng)藝、生物法、膜分離法、鐵碳微電解處理技術(shù)、離子交換法、輻射技術......
工業廢水(shuǐ)包(bāo)括生產廢水、生產汙水及冷(lěng)卻水,是指工業生產過程中產生的廢水和(hé)廢(fèi)液,其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物、副產品以及生產過程中產生(shēng)的汙染物。工業廢水種類繁多,成分複雜。它(tā)的處理工藝(yì)有(yǒu)以下幾種。
1、多效蒸發結晶技(jì)術
在工業含(hán)鹽廢水的處理過程中,工業含(hán)鹽廢水(shuǐ)進入低溫(wēn)多效濃縮結晶(jīng)裝置,經過3—6效蒸發冷凝的濃縮(suō)結晶過程,分離為淡化水(淡化水可能含有微(wēi)量(liàng)低沸點有機物)和濃縮晶漿廢液;無機鹽和部分有機物可結晶分離(lí)出來,焚燒(shāo)處理為無(wú)機鹽廢渣;不能(néng)結晶的有(yǒu)機物濃縮廢液可(kě)采用滾筒蒸發(fā)器,形成固態廢(fèi)渣,焚燒(shāo)處理;淡化水可返回生產係統替代軟(ruǎn)化水(shuǐ)加以利用。
低溫多效蒸發濃縮結(jié)晶係(xì)統不僅可以應用於化工生產的濃縮過程和結晶過程,還可以應用於工業含鹽廢(fèi)水的蒸發(fā)濃縮結晶處理過程中。
多效蒸發(fā)流程隻在第一效使用了蒸汽,故節約了(le)蒸汽的需要量,有效地利用了二次蒸汽中的熱(rè)量,降低了生產成本(běn),提高了經濟效益。
2、生物法
生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一,它具有應用範圍廣、適應性強、經濟高效無害(hài)等特點。
一般情況(kuàng)下,常用的生物法有(yǒu)傳統活性汙泥法和生物(wù)接觸氧化法兩種(zhǒng)。
(1)傳統活性汙泥法
活性汙泥法是一種汙水的好氧生物處理法,目前是處理城市汙水最廣泛使用(yòng)的方法。它(tā)能從(cóng)汙水中去除溶解性的和膠體狀態的可生化有機物以(yǐ)及能被活性汙泥吸附的懸浮固體和其他一些物質,同時也能去除一部分磷素和氮素。
活性汙泥(ní)法去除率高,適用於處理水質要求(qiú)高而水質比(bǐ)較穩定(dìng)的廢水。但是不善於適應水質的變化,供氧不能得到充分利用;空氣供應沿池水(shuǐ)平均分布(bù),造成前段氧量不足後段氧量過剩(shèng);曝氣結構龐大,占地麵積大。
(2)生物接(jiē)觸氧化法
生物接(jiē)觸氧(yǎng)化法是主要利用附著生長於某些固體物(wù)表麵的微(wēi)生物(即生物膜)進行有機汙水(shuǐ)處(chù)理(lǐ)的方法。
生物接(jiē)觸氧化法是一種浸沒生物膜法,是生物濾池和曝氣池的綜合體,兼有活性汙泥法和生物膜法的(de)特點,在水處理過程中有(yǒu)很好的效果。
生物接觸(chù)氧化法有較高的容積(jī)負荷(hé),對衝擊負荷有較強(qiáng)的適應能力;汙泥生成量少,運行管理簡便,操作簡單,耗(hào)能低,經濟高效(xiào);具有活性汙(wū)泥法的優點,生物活性高,淨化效果好,處理效率高,處(chù)理(lǐ)時間(jiān)短,出水水質好(hǎo)而穩定;能分解(jiě)其(qí)它生物處理難分解的物質,具有脫氧除磷(lín)的作用,可作為三級處理技術。
3、SBR工藝
SBR是序(xù)批式活性汙泥法(SequencingBatchReactor)的縮寫,作為一種間歇運行的廢水處理(lǐ)工藝,近年來在國內外被引起廣泛重視和研究的一(yī)種汙水(shuǐ)處理技術。
SBR的工(gōng)作程序(xù)是由流入、反應(yīng)、沉澱、排放和閑置五個程序組成。汙水在反應(yīng)器(qì)中按序列、間歇地進入每個反(fǎn)應工序,每個SBR反應器的運(yùn)行操作在時間上也是按次序排列(liè)間歇運行(háng)的。
SBR法具有以下特點:工藝簡單,占地麵積小、設備少、節省(shěng)投資。理想的推流過程(chéng)使生化反應推力大、處理效率高(gāo)、運行方式(shì)靈活、可以除磷脫氮、汙泥活性高,沉降(jiàng)性能(néng)好(hǎo)、耐衝擊負(fù)荷,處理能力強。
雖(suī)然(rán)SBR法有以上優點,但也有一定的局限性,如進水流量大,則需要調節反(fǎn)應係統,從而增大投資;而對出(chū)水水質(zhì)有(yǒu)特殊要求,如脫氮除磷等還(hái)需要對工藝進行適當改進。
4、MBR工(gōng)藝
MBR是一種將高效膜分離技術與傳(chuán)統活(huó)性汙泥法相(xiàng)結合的新型高效汙水處理工藝,它用具有獨特結構的MBR平片膜組(zǔ)件置於曝氣池中,經過好氧曝(pù)氣和生物處理後的水,由泵通過濾膜過濾後抽出。
MBR工藝設備緊湊,占地少(shǎo);出水水質優質穩定,有機物去除效率(lǜ)高(gāo);剩餘汙泥產量少,降低了生產成本;可去除氨氮(dàn)及難降解(jiě)有機物;易(yì)於從傳統工藝進行改造。但是,膜造(zào)價高(gāo),使膜生物反應器的基建投資高於傳統汙水處理工藝;膜汙染容易出現,給操作管理帶來不便;能(néng)耗高,工藝要求高。
5、電解工藝
在高鹽度條件下,廢水具有較高(gāo)的(de)導電性,這一特(tè)點為(wéi)電化學法在高(gāo)鹽度有機廢水處理方麵提供了良好的(de)發展空間。
高鹽(yán)廢(fèi)水在電解池中發生一(yī)係列氧化還原反應,生成不溶(róng)於水的物質,經過沉澱(或氣浮)或直接(jiē)氧化還(hái)原為無害氣體除去,從而降低COD。
溶液中的氯化鈉電解時,在陽極上所生成的氯氣(qì),有(yǒu)一部分溶解在溶液中(zhōng)發生(shēng)次級反應(yīng)而(ér)生成次氯酸鹽和(hé)氯酸鹽,對溶液(yè)起漂白作用。正是上述(shù)綜合的協同作用(yòng)使溶液(yè)中有(yǒu)機汙染物得到降解。
因為電化學(xué)理論的局限(xiàn)性,高耗能(néng),電力缺乏等問題,目前電(diàn)解處理高鹽廢(fèi)水工藝還是處於研究階段。
6、離子交換法
離(lí)子交換是一個單元操作過程,在這個(gè)過程中,通常涉(shè)及到溶液中(zhōng)的離子與不溶性聚合物(含有(yǒu)固定陰離子或陽離子)上的反離子(zǐ)之間(jiān)的交(jiāo)換反應。
采用離子(zǐ)交換法時,廢水首先經過陽離子交換柱,其中(zhōng)帶正電荷的離子(Na+等)被H+置換而滯留在交換柱內;之後,帶負電荷的(de)離(lí)子(CI-等)在陰離子交換(huàn)柱中被OH-置換,以達到除鹽的目的。
但(dàn)該法一個主要問題(tí)是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去(qù)效果,還有就是離(lí)子交換樹脂的再生需要高(gāo)昂的費用且交換下來的廢物很難處理。
7、膜分(fèn)離法
膜分離技術是利用膜對混合物中各組分選(xuǎn)擇透過性能的差異來(lái)分離、提純和濃縮目標物質的新型(xíng)分離技術。
目前常用的膜技術有超濾(lǜ)、微濾、電滲析及反滲透。其(qí)中的(de)超濾、微濾用於工業廢水的處理時,不能有效去除汙水中的鹽分,但可以有效截留懸浮固體(SS)及膠體COD;電滲析(xī)(electrodialysis)和反相滲透(tòu)(RO)技術是最有效(xiào)和最常用的脫(tuō)鹽技術。
限製膜技術(shù)工程(chéng)應用推廣的主要難點是膜(mó)的造價高、壽命(mìng)短(duǎn)、易受汙染和結垢(gòu)堵塞等。伴隨著膜生產技(jì)術的(de)發展,膜技術將在廢水處理領(lǐng)域得(dé)到越來越多的應用。
8、鐵碳(tàn)微電解處理技(jì)術
鐵碳微(wēi)電解法是利用Fe/C原電池反應原理對廢水進行處理的良好工藝,又稱內電解法、鐵屑(xiè)過濾法等(děng)。鐵炭微電解法是電化學的氧(yǎng)化(huà)還原、電化學電對對絮(xù)體的電(diàn)富集作用、以(yǐ)及電化學反應產物的凝(níng)聚、新生絮體的吸(xī)附和床層過濾等作用的綜合效應,其中主要是氧化還原和電附集及凝聚作用。
鐵屑浸沒在含(hán)大量電解(jiě)質的廢水中時,形成(chéng)無數個微小的原電池,在鐵屑中加(jiā)入焦炭後,鐵屑與焦炭粒接觸進一(yī)步形成大原電池,使鐵屑在受到微原電池腐(fǔ)蝕的基礎上,又受到(dào)大原電池的(de)腐蝕,從(cóng)而加快了電化學反(fǎn)應的進行。
此(cǐ)法具有適用範圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等諸多優點,並使用廢鐵屑為原(yuán)料,也不需消耗電力資源,具有“以廢(fèi)治廢”的意義。目前鐵炭微(wēi)電解技術已(yǐ)經廣泛應用於印染、農(nóng)藥/製藥、重金屬、石油化工及油分等廢(fèi)水以及垃圾滲濾液處理,取得了良好的效果。
9、Fenton及類Fenton氧(yǎng)化法
典型的Fenton試劑是由Fe2+催化(huà)H2O2分解產生˙OH,從而引發(fā)有機物的氧化降解(jiě)反應(yīng)。由於Fenton法處理廢水所需時間長,使用的試劑量多,而且過量的Fe2+將增大處(chù)理後廢水中的COD並產生二次汙染。
近年來,人們將紫外光、可見光等引入Fenton體(tǐ)係,並研究采用其(qí)他過渡金屬替代Fe2+,這些方法可顯著增(zēng)強Fenton試劑對有(yǒu)機物的氧化(huà)降解能力,減少Fenton試劑的用量(liàng),降低處理成本,統稱為(wéi)類Fenton反應。
Fenton法反應(yīng)條件溫和,設備較為簡單,適用範圍廣;既(jì)可作為單獨處理技術應用,也可與其他方法聯用,如與(yǔ)混凝沉澱法、活性碳法(fǎ)、生物處理法等聯用,作(zuò)為難降解有機(jī)廢水的(de)預處理(lǐ)或深度(dù)處理(lǐ)方法。
10、臭氧氧化
臭氧是一種強氧化劑,與還原態汙染物反應時(shí)速度快,使用方便,不產生二次汙染,可用於汙水的消毒、除色、除臭、去除有機物和降低COD等。單獨使用臭氧(yǎng)氧化法造價高、處理成(chéng)本昂貴,且其氧化反應(yīng)具有選擇性,對某些(xiē)鹵代烴及農藥等氧化效果(guǒ)比較差。
為此,近年來發展了旨在提高臭氧氧化效率的相關組合技術(shù),其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅可提(tí)高氧化速率和效率,而且能夠氧(yǎng)化臭氧單獨作(zuò)用時難以氧化(huà)降解的有機物。由於臭氧在水(shuǐ)中(zhōng)的溶解度較低,且臭氧(yǎng)產生效率低、耗(hào)能(néng)大,因此增大(dà)臭氧(yǎng)在水中的溶解度、提高臭氧的利用率、研製高效低能耗的臭氧發生裝置成為研究的主要(yào)方向。
11、磁分離技術
磁分離技術是(shì)近年來發展的一種新(xīn)型的利用廢水中雜質顆粒的磁性進行分離的(de)水處理技術。對於(yú)水中非磁性或(huò)弱磁性(xìng)的顆粒,利用磁性(xìng)接種技術可使它們具有磁性。
磁分離技術應用於廢水處理有(yǒu)三種方法:直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。
目前研究的磁性化技術主要包括磁性團聚技術、鐵鹽共沉技術、鐵粉法、鐵氧體法等,具有代表性的磁分離(lí)設備是(shì)圓(yuán)盤磁分離器和高梯度磁過濾器(qì)。目前磁分(fèn)離技術還處於實驗(yàn)室研究階段,還不能應用於實際工程實踐。
12、等離子水處理技術(shù)
低溫等離子體水處理(lǐ)技術,包括高壓脈衝放(fàng)電等(děng)離子體水處理技術(shù)和輝光放電等(děng)離子體水處理技術,是利用放電直接在水(shuǐ)溶液中產生等離子體,或者將氣(qì)體放電等離子體中的活(huó)性(xìng)粒子引入水中,可使水中(zhōng)的汙染物徹底氧化、分解。
水溶液中的直接脈衝放電可以在常(cháng)溫常壓下操作,整個放電過程中無(wú)需加入催(cuī)化劑就可以在水溶液中產生(shēng)原位的化學氧化性物種氧化降解有機物,該項技術對低濃度有機物的處理經濟且有效。此外,應用脈衝(chōng)放電等離子體水處理技術的反應器形式可以靈活調整(zhěng),操作過程簡單(dān),相應的維護費用也(yě)較低。受放電設備的(de)限製,該工藝降解(jiě)有機物的能量利用(yòng)率較低,等離子體技(jì)術(shù)在水處理中的應用還處在研發階段。
13、電化學(催(cuī)化)氧化
電化學(催化)氧化技術通過陽極反應直接降解有機物,或通過陽極反應產生羥基自由基(jī)(˙OH)、臭氧(yǎng)等氧(yǎng)化劑降解有機物。
電化學(催化)氧化包括二維和三維電(diàn)極體係。由於三維電極體係的微電場電解作用,目前備(bèi)受推崇。三維電(diàn)極是在傳統的二維電解槽的電極間裝填粒狀或其他碎(suì)屑狀工作電極(jí)材料,並使裝填的材料表麵帶電,成為第三極(jí),且在工作電(diàn)極材(cái)料表麵能發(fā)生電化學(xué)反應。
與二維平板電極相比,三(sān)維電極具有很大的比(bǐ)表麵,能(néng)夠增加電(diàn)解槽的麵(miàn)體比,能以較低電流密度提供較大的電流強度(dù),粒子間距小而物質傳質速度高,時空轉換效率高,因此(cǐ)電流效率高、處理效果好。三維電極可用於(yú)處理生活汙水,農藥、染料、製藥、含(hán)酚廢水等難降解有機廢(fèi)水,金屬離(lí)子,垃圾滲濾液等。
14、輻射技術
20世紀70年代(dài)起,隨著大型鈷源和電子加速器技術的發展,輻射技術應用中的輻(fú)射源問(wèn)題逐步得到改善(shàn)。利用輻射技術處理廢水(shuǐ)中汙(wū)染物的研究引(yǐn)起了各國的關注和重視。
與傳(chuán)統的化學氧化相比,利用輻射技術處理汙染物,不需加入或隻需少量加入化學試劑,不會產生二次汙染,具有降解效率高、反應速度快、汙染物降解(jiě)徹底等優點。而且(qiě),當電離輻射與氧氣、臭氧等催化氧化(huà)手段聯合使用時,會(huì)產(chǎn)生“協同(tóng)效應”。因此,輻射技術處理汙染物是一種清潔的、可持續利用的技術,被國際原子能機構列為21世紀和平利(lì)用原子能的主要研究方向。
15、光化(huà)學催化氧化
光化學催化氧化技(jì)術是在光化學氧(yǎng)化的基礎上發展起來的,與光化學法相比,有更強的氧化(huà)能力,可使有機汙染物更徹(chè)底地降解。光化學催化氧化是在有催化劑(jì)的條件下的(de)光化學降解,氧(yǎng)化(huà)劑在光的輻射下產生(shēng)氧化能力較強的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分(fèn)為均相和非均相兩種類型,均(jun1)相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質,通過光(guāng)助-Fenton反應產生羥基自(zì)由基(jī)使汙染物得到降解;非均相催化(huà)降解(jiě)是在汙染(rǎn)體係中投入一定量的(de)光敏半導(dǎo)體材料,如TiO2、ZnO等,同時結合光輻射,使光敏半導體在光的照射下激發產生電子—空穴對,吸附在半(bàn)導體上(shàng)的(de)溶解氧、水分(fèn)子(zǐ)等與電子—空(kōng)穴作用,產生˙OH等氧化能力極強的自由基。TiO2光催化氧化技術在(zài)氧化降解水中有機汙染物,特別是難降(jiàng)解有機汙(wū)染物時有明顯(xiǎn)的優勢。
16、超臨界水氧化(scwo)技術
SCWO是以(yǐ)超臨界水為介質,均相氧(yǎng)化(huà)分解有機物。可(kě)以在短時間內將有機(jī)汙染物分解為CO2、H2O等無(wú)機小分子,而硫、磷(lín)和氮原子分別轉化成硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸根和亞硝酸根離子或氮氣。美國把SCWO法列為能源與環境領域最有(yǒu)前途的廢物處理技術(shù)。
SCWO反應速率快、停留(liú)時間(jiān)短;氧化效率高,大部分有機(jī)物處理率可達99%以上;反(fǎn)應器結構(gòu)簡(jiǎn)單,設備體積小;處理(lǐ)範圍廣,不僅可以用於各(gè)種有毒物質、廢水、廢物的處理,還可以用於分解有(yǒu)機化合物;不需外界供熱(rè),處理成本低;選擇性好,通過(guò)調節溫度與壓力,可以改變水的密度、粘度、擴散係數等物化特性,從而改變其對有機物的溶解性能,達到(dào)選擇性地(dì)控製反應產物的目的。
超臨界氧化法(fǎ)在美國、德國、瑞典、日本等歐美國家已經有了工藝應用,但(dàn)中(zhōng)國的研(yán)究起步較晚,還處於實驗室研究階段。
總結:目前,目前工業廢水(shuǐ)處理中應用最廣泛的是多效(xiào)蒸發工藝(yì)、生物法、SBR工(gōng)藝和MBR工藝,因為這些(xiē)工藝理論成熟,處理效果好(hǎo),經濟高效。