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關(guān)鍵詞氨氮廢水 處理 技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):[F287.2] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液,其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,廢水的種類(lèi)和數(shù)量迅猛增加,對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重,威脅人類(lèi)的健康和安全。由此而產(chǎn)生的氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一;過(guò)量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,降低水體觀賞價(jià)值,并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會(huì)影響水生生物甚至人類(lèi)的健康。因此,廢水脫氮處理受到人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)我國(guó)海域不斷發(fā)生赤潮,氨氮是污染的重要原因之一。因此,經(jīng)濟(jì)有效的控制氨氮廢水污染也成為當(dāng)前環(huán)保工作者研究的重要課題,也是企業(yè)迫切需要解決的難題。廢水中的氮常以合氮有機(jī)物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數(shù)有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨,然后可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。目前采用的除氮工藝有生物硝化與反硝化、沸石選擇換吸附、空氣吹脫及折點(diǎn)氯化等四種。本文對(duì)各種氨氮廢水處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析匯總。
1生物硝化與反硝化(生物除氮法)
1.1生物硝化
在好氧條件下,通過(guò)亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用,將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過(guò)程,稱(chēng)為生物硝化作用。在硝化過(guò)程中,1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮時(shí)需氧4.57g;硝化過(guò)程中釋放出H+,將消耗廢水中的堿度,每氧化lg氨氮,將消耗堿度(以CaCO3計(jì)) 7.lg。
影響硝化過(guò)程的主要因素有:(1)pH值 當(dāng)pH值為8.0~8.4時(shí)(20℃),硝化作用速度最快。由于硝化過(guò)程中pH將下降,當(dāng)廢水堿度不足時(shí),即需投加石灰,維持pH值在7.5以上;(2)溫度 溫度高時(shí),硝化速度快。亞硝酸鹽菌的最適宜水溫為35℃,在15℃以下其活性急劇降低,故水溫以不低于15℃為宜;(3)污泥停留時(shí)間 硝化菌的增殖速度很小,其最大比生長(zhǎng)速率為 =0.3~0.5d-1(溫度20℃,pH8.0~8.4)。為了維持池內(nèi)一定量的硝化菌群,污泥停留時(shí)間 必須大于硝化菌的最小世代時(shí)間 。在實(shí)際運(yùn)行中,一般應(yīng)取 >2 ,或 >2 ;(4)溶解氧 氧是生物硝化作用中的電子受體,其濃度太低將不利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行。一般,在活性污泥法曝氣池中進(jìn)行硝化,溶解氧應(yīng)保持在2~3mg/L以上;(5)BOD負(fù)荷 硝化菌是一類(lèi)自養(yǎng)型菌,而B(niǎo)OD氧化菌是異養(yǎng)型菌。若BOD5負(fù)荷過(guò)高,會(huì)使生長(zhǎng)速率較高的異養(yǎng)型菌迅速繁殖,從而佼白養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢(shì),結(jié)果降低了硝化速率。所以為要充分進(jìn)行硝化,BOD5負(fù)荷應(yīng)維持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
1.2生物反硝化
在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將NO2--N和NO3--N還原成N2的過(guò)程,稱(chēng)為反硝化。反硝化過(guò)程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機(jī)底物(碳源)。以甲醇作碳源為例,其反應(yīng)式為:
6NO3-十2CH3OH6NO2-十2CO2十4H2O
Y _ Q b Y4w ~06NO2-十3CH3OH3N2十3CO2十3H2O十60H-
水網(wǎng)博客 g8x I Q,E8^ p由上可見(jiàn),在生物反硝化過(guò)程中,不僅可使NO3--N、NO2--N被還原,而且還可使有機(jī)物氧化分解。
影響反硝化的主要因素:(1)溫度 溫度對(duì)反硝化的影響比對(duì)其它廢水生物處理過(guò)程要大些。一般以維持20~40℃為宜。若在氣溫過(guò)低的冬季,可采取增加污泥停留時(shí)間、降低負(fù)荷等措施,以保持良好的反硝化效果;(2)pH值 反硝化過(guò)程的pH值控制在7.0~8.0;(3)溶解氧 氧對(duì)反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應(yīng)器內(nèi)溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法);(4)有機(jī)碳源 當(dāng)廢水中含足夠的有機(jī)碳源,BOD5/TN>(3~5)時(shí),可無(wú)需外加碳源。當(dāng)廢水所含的碳、氮比低于這個(gè)比值時(shí),就需另外投加有機(jī)碳。外加有機(jī)碳多采用甲醇。考慮到甲醇對(duì)溶解氧的額外消耗,甲醇投量一般為NO3--N的3倍。此外,還可利用微生物死亡;自溶后釋放出來(lái)的那部分有機(jī)碳,即"內(nèi)碳源",但這要求污泥停留時(shí)間長(zhǎng)或負(fù)荷率低,使微生物處于生長(zhǎng)曲線的靜止期或衰亡期,因此池容相應(yīng)增大。
生物處理法中,一般采用的A/O法、A2/O法、SBR序批處理法等對(duì)脫氮具有一定效果的工藝技術(shù),一般處理的廢水氨氮含量不能超過(guò)300mg/L,同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)脫氮的目的,必須補(bǔ)充相應(yīng)的碳源來(lái)配合實(shí)現(xiàn)氨氮的脫除,使運(yùn)行費(fèi)用有很大的增加,氨氮廢水來(lái)源多,排放量大,采用經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)實(shí)現(xiàn)處理要求迫在眉睫。
近年來(lái),隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展,特別是定向分離和培育的特性微生物工程技術(shù)的飛速進(jìn)步,使傳統(tǒng)脫氮理論受到挑戰(zhàn),并在實(shí)際氨氮廢水的處理項(xiàng)目中被打破。生物脫氮理論上有了很多進(jìn)展,新的脫氮理論在實(shí)踐上得到了很好的驗(yàn)證,如: ①亞硝酸硝化/反硝化工藝。該工藝可以節(jié)省25%硝化曝氣量,節(jié)省40%的反硝化碳源,節(jié)省50%反硝化反應(yīng)器容積。 ②同時(shí)硝化/反硝化工藝(SND)。好氧環(huán)境和缺氧環(huán)境同時(shí)存在的一個(gè)反應(yīng)器中,由于許多新的氮生物化學(xué)菌族被鑒定出來(lái),在菌膠團(tuán)作用下,硝化/反硝化同時(shí)進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)了低碳源條件下的高效脫氮。 ③好氧反硝化 在好氧條件下,某些好氧反硝化菌能夠通過(guò)氨氮的生物作用形成氧化氮和氧化亞氮等氣態(tài)產(chǎn)物。 ④厭氧氨氧化 一些微生物能夠以硝酸鹽、二氧化碳和氧氣為氧化劑將氨氧化為氮?dú)狻?/p>
2沸石選擇換吸附
沸石是一種硅鋁酸鹽,其化學(xué)組成可表示為:
(M2+,2M+)O.Al2O3.mSiO2·nH2O (m=2~10,n=0~9)
式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二價(jià)陽(yáng)離子,M+代表Na+、K+等一價(jià)陽(yáng)離子,為一種弱酸型陽(yáng)離子交換劑。在沸石的三維空間結(jié)構(gòu)中,具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和空穴,使其具有篩分效應(yīng),交換吸附選擇性、熱穩(wěn)定性及形穩(wěn)定性等優(yōu)良性能。天然沸石的種類(lèi)很多,用于去除氨氮的主要為斜發(fā)沸石。
斜發(fā)沸石對(duì)某些陽(yáng)離子的交換選擇性次序?yàn)椋篕+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜發(fā)沸石對(duì)NH4+的強(qiáng)選擇性,可采用交換吸附工藝去除水中氨氮。交換吸附飽和的拂石經(jīng)再生可重復(fù)利用。溶液pH值對(duì)沸石除氨影響很大。當(dāng)pH過(guò)高,NH4+向NH3轉(zhuǎn)化,交換吸附作用減弱;當(dāng)pH過(guò)低,H+的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用增強(qiáng),不利于NH4+的去除。通常,進(jìn)水pH值以6~8為災(zāi)。當(dāng)處理合氨氮10~20mg/L的城市嚴(yán)水時(shí),出水濃度可達(dá)lmg/L以下。穿透時(shí)通水容積約100~150床容。沸石的工作交換容量約0.4×10-3n-1mol/g左右。吸附銨達(dá)到飽和的沸石可用5g/L的石灰乳或飽和石灰水再生。再生液用量約為處理水量的3~5%。研究表明,石灰再生液中加入0.1mol的NaCl,可提高再生效率。針對(duì)石灰再生的結(jié)垢問(wèn)題,亦有采用2%的氯化鈉溶液作再生液的,此時(shí)再生液用量較大。再生時(shí)排出的高濃度合氨廢液必須進(jìn)行處理,其處理方法有:(1)空氣吹脫 吹脫的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;(2)蒸氣吹脫 冷凝液為1%的氨溶液,可用作肥料;(3)電解氧化(電氯化) 將氨氧化分解為N2。
3空氣吹脫 在堿性條件下(pH>10.5),廢水中的氨氮主要以NH3的形式存在。讓廢水與空氣充分接觸,則水中揮發(fā)性的NH3將由液相向氣相轉(zhuǎn)移,從而脫除水中的氨氮。吹脫塔內(nèi)裝填木質(zhì)或塑料板條填料,空氣流由塔的下部進(jìn)入,而廢水則由塔頂落至塔底集水池。影響氨吹脫效果的主要因素有:(1)pH值 一般將pH值提高至10.8~11.5;(2)溫度 水溫降低時(shí)氨的溶解度增加,吹脫效率降低。例如,20℃時(shí)氨去除率為90~95%,而10℃時(shí)降至約75%,這為吹脫塔在冬季運(yùn)行帶來(lái)困難;(3)水力負(fù)荷 水力負(fù)荷(m3/m2.h)過(guò)大,將破壞高效吹脫所需的水流狀態(tài),而形成水幕;水力負(fù)荷過(guò)小,填料可能沒(méi)有適當(dāng)濕潤(rùn),致使運(yùn)行不良,形成干塔。一般水力負(fù)荷為2.5~5m3/m2.h;(4)氣水比 對(duì)于一定塔高,增加空氣流量,可提高氨去除率;但隨著空氣流量增加,壓降也增加,所以空氣流量有一限值。一般,氣/水比可取2500~5000(m3/m2); (5)填料構(gòu)型與高度 由于反復(fù)濺水和形成水滴是氨吹脫的關(guān)鍵,因此填料的形狀、尺寸、間距、排列方式夠都對(duì)吹脫效果有影響。一般,填料間距40~50mm,填料高度為6~7.5m。若增加填料間距,則需更大的填料高度; (6)結(jié)垢控制 填料結(jié)垢(CaCO3)特降低吹脫塔的處理效率。控制結(jié)垢的措施有:用高壓水沖洗垢層;在進(jìn)水中投加阻垢劑:采用不合或少含CO2的空氣吹脫(如尾氣吸收除氨循環(huán)使用);采用不易結(jié)垢的塑料填料代替木材等??諝獯得摲ǔ保コ士蛇_(dá)60~95%,流程簡(jiǎn)單,處理效果穩(wěn)定,基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較低,可處理高濃度合氨廢水。但氣溫低時(shí)吹脫效率低,填科結(jié)垢往往嚴(yán)重干擾運(yùn)行,且吹脫出的氨對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
4折點(diǎn)氯化
投加過(guò)量氯或次氯酸鈉(超過(guò)"折點(diǎn)"),使廢水中氨完全氧化為N2的方法,稱(chēng)為折點(diǎn)氯化法,其反應(yīng)可表示為:
NH4+十1.5HOCl0.5N2十1.5H2O十2.5H+十1.5Cl-
由反應(yīng)式可知,到達(dá)折點(diǎn)的理論需氯(C12)量為7.6kg/kg(NH3-N),而實(shí)際需氯量在8~10kg/kg(NH3-N)。在pH=6~7進(jìn)行反應(yīng),則投藥量可最小。接觸時(shí)間一般為0.5~2h。嚴(yán)格控制pH值和投氯量,可減少反應(yīng)中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有機(jī)物。折點(diǎn)氯化法對(duì)氨氮的去除率達(dá)90~100%,處理效果穩(wěn)定,不受水溫影響,基建費(fèi)用也不高。但其運(yùn)行費(fèi)用高;殘余氯及氯代有機(jī)物須進(jìn)行后處理。
5 結(jié)語(yǔ)
在目前采用的四種脫氮工藝中,物理化學(xué)法由于存在運(yùn)行成本高、對(duì)環(huán)境造成二次污染等問(wèn)題,實(shí)際應(yīng)用受到一定限制。而生物脫氮法能較為有效和徹底地除氮,且比較經(jīng)濟(jì),因而得到較多應(yīng)用。由于工業(yè)廢水成分復(fù)雜,生物毒性大,為了取得很好的處理效果,必須針對(duì)不同行業(yè)和廢水性質(zhì)對(duì)其成分和抑制因素進(jìn)行分析,進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后選擇一種或幾種方法聯(lián)合的方式進(jìn)行處理,才能達(dá)到理想的處理效果。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:工業(yè)廢水、處理技術(shù)、回用技術(shù)。
Abstract: This paper describes the main features of industrial waste water and industrial wastewater treatment and reuse of the importance of research, and several important treatment and reuse technology brief.Keywords: industrial wastewater treatment technology, reuse technology.
中圖分類(lèi)號(hào):[F287.2]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
前言
隨著中國(guó)政治經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,中國(guó)的重工業(yè)也逐漸強(qiáng)大起來(lái),國(guó)家日漸富強(qiáng),但同時(shí)工業(yè)廢水排放的大量有害物質(zhì)對(duì)我們所生存的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害,水環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重,水體的承載能力受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。減少和消除工業(yè)廢水中的有害物質(zhì)也成為當(dāng)務(wù)之急。為了解決水資源日盎緊張問(wèn)題,人們?cè)趯ふ倚滤吹耐瑫r(shí),已把節(jié)約用水和廢水重新利用視為與尋找新水源同等重要.我國(guó)是一個(gè)淡水資源嚴(yán)重短缺和供需矛盾突出的國(guó)家.廢水的重復(fù)利用更為迫切;但是國(guó)內(nèi)的工業(yè)廢水回用率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大,1994年才達(dá)到45% ,因此節(jié)水和回用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā),對(duì)我國(guó)工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。
工業(yè)廢水的主要特點(diǎn):行業(yè)差別大,集中處理的難度很大;成分復(fù)雜,危害性很大;對(duì)水體的污染嚴(yán)重,一旦污染,恢復(fù)的難度很大。中國(guó)本來(lái)就是一個(gè)水資源缺乏的國(guó)家,所以提高工業(yè)廢水處理質(zhì)量和回用廢水至關(guān)重要。這是一個(gè)艱巨的工程,為了更好的發(fā)展,為了給人類(lèi)更好的生活空間,我們必須將這項(xiàng)研究工程進(jìn)行到底。
幾種工業(yè)廢水處理技術(shù)
生物技術(shù)
生物技術(shù)是對(duì)生物或生物的成分進(jìn)行改造和利用的技術(shù)。生物技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì),在工業(yè)廢水處理過(guò)程中可以將不同的細(xì)菌分成不同的菌群,再根據(jù)不同的菌群采用不同的化學(xué)方法或其他的處理技術(shù)來(lái)處理廢水,最終達(dá)到凈化的結(jié)果,簡(jiǎn)化了其他技術(shù)在凈化時(shí)的復(fù)雜性。因此生物技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,不僅如此,生物技術(shù)還用于污水的二級(jí)處理或深度處理。
物理化學(xué)技術(shù)
物理技術(shù)是指在工業(yè)廢水處理過(guò)程中不改變廢水中的污染物質(zhì),而是把廢水中的不同物質(zhì)成分以特定的方法改變其存在形式和分布領(lǐng)域。主要操作單元有:水量木質(zhì)調(diào)節(jié)、離心分離、重力沉降、氣浮、過(guò)濾、吹脫等等?;瘜W(xué)方法是指在污水處理過(guò)程中通過(guò)選擇性的化學(xué)變化改變了污染物質(zhì)的化學(xué)本性,使其中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì),從而使廢水得以凈化,化學(xué)方法主要操作單元有:中和、化學(xué)沉淀,藥荊氧化、藥劑還原、電解等。在常規(guī)的廢水處理中,物理方法和化學(xué)方法結(jié)合使用達(dá)到的凈化效果往往更大。
物化和生化技術(shù)
對(duì)于一種完整的可靠的工藝處理過(guò)程,一般都是多個(gè)工藝扯理單元協(xié)同發(fā)揮作用,互為補(bǔ)充。作為一級(jí)處理單元的物化方法常作為生化處理的預(yù)先處理;減輕后段污水處理負(fù)荷n調(diào)整好水量水質(zhì)防治負(fù)荷沖擊、減輕廢水的毒害性,去豫雜物等等防止對(duì)后續(xù)設(shè)備的損害:或者以氣浮、絮凝,過(guò)濾、氧化等等單元作為生化處理后的保安措施,進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。
2.4 吸附離子交換技術(shù)
吸附法分為化學(xué)吸附和物理吸附,吸附技術(shù)能快捷爭(zhēng)對(duì)廢水中的有機(jī)物和重金屬等物質(zhì)進(jìn)行分離、解析、回用,作為吸附基質(zhì)的主要有括性炭、多孔聚合物樹(shù)脂、沸石、磁流體、粉煤灰甚至微生物。劉峰等采用共沉淀法制得了粒徑為10nm的Fe304磁性微粒,對(duì)廢水中的Cr(VI)進(jìn)行了吸附研究,在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,廢水中殘留的Cr(VI)濃度為0.2mg/L:。潘嘉芬等采用天然斜發(fā)沸石對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,斜沸石吸附效率高,且吸跗劑在吸附氨氮后通過(guò)竦鹽水可以多次再生利用。胡戀等采用微生物對(duì)低濃度青鈾廢水進(jìn)行處理,研究表明,微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)在生物吸附過(guò)程中發(fā)揮丁重要作用,靜電吸附、酶促反應(yīng)、無(wú)機(jī)微沉淀是生物吸附的主要機(jī)理。離子交換是以離子交換樹(shù)脂為吸附劑,將廢水中的待分離組分,根據(jù)電荷差異,依靠庫(kù)侖力選擇性的吸附在樹(shù)脂上,然后利用臺(tái)適的洗脫荊將吸附質(zhì)從樹(shù)脂上冼脫。
3.幾種工業(yè)廢水回用技術(shù)
水資源的重復(fù)利用和水資源回用工程的興起是水資源可持續(xù)發(fā)展的具體實(shí)現(xiàn),極大的推動(dòng)了水資源回用技術(shù)的發(fā)展,特別是工業(yè)廢水的回用,水質(zhì)和回用指標(biāo)不盡相同。
3.1 傳統(tǒng)的回用技術(shù)
一種比較成熟的生物技術(shù)就是土地回用技術(shù).即把工業(yè)廢水的二級(jí)處理水用于土地灌溉.使土地成為一個(gè)大的生化處理池.工業(yè)廢水處理水通過(guò)土地的凈化.經(jīng)過(guò)大自然的水循環(huán)系統(tǒng)再重復(fù)利用。這種土地回用技木在1938年已用于美國(guó)的德克薩斯州。據(jù)Crawford和Fnmk報(bào)道.利用工業(yè)處理水及污泥的混音物喂養(yǎng)試驗(yàn)性動(dòng)物(牛和豬).經(jīng)過(guò)6個(gè)月未見(jiàn)疾病傳播,這種喂養(yǎng)動(dòng)物的方法也是一種有效的生物回用技術(shù)。Hamor等描述了用生物處理盛干旱氣候下回收生括污水和工業(yè)廢水用于土地灌溉。Puskas和EBcn利用兼性、高效率的氧化塘生物技術(shù)回用污承取得了很好的效果。代樹(shù)貴、于舉現(xiàn)等人提出了穩(wěn)定塘生物技術(shù)處理石化、紡織和輕工業(yè)的廢水回用于農(nóng)業(yè),在天津地區(qū)已成功推廣應(yīng)用。但是,這種回用技術(shù)有很大的局限性,它要求工業(yè)廢水處理水不含有毒物質(zhì),或者不舍對(duì)生物特別是人體有害的物質(zhì)。
3.2 以膜技術(shù)為代表的新型水回用技術(shù)
膜技術(shù)是采用混凝一砂濾、活性炭吸附和反滲透處理工藝來(lái)進(jìn)行工業(yè)廢水處理的技術(shù)。處理后回用水的TDS
4.結(jié)語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)廢水處理和回用技術(shù)日漸精湛,但是工業(yè)廢水成分復(fù)雜,且針對(duì)性較強(qiáng),還是有很多不如意的地方。但是隨著人們對(duì)水資源缺乏認(rèn)識(shí)的深入和對(duì)水回用的重視,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,將會(huì)有越來(lái)越多的高科技人才投入到工業(yè)廢水和回用技術(shù)項(xiàng)目研究當(dāng)中,廢水處理和回用技術(shù)肯定會(huì)越來(lái)越高。
參考文獻(xiàn):
1 胡成南等 我國(guó)燃煤工韭鍋爐脫硫除生技術(shù)瑰狀與發(fā)展 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),1997(8):15
工業(yè)有機(jī)廢水就是以有機(jī)污染物為主的廢水,其排放易造成排放水體污染。有機(jī)工業(yè)廢水主要含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)。有機(jī)工業(yè)廢水水質(zhì)有以下特點(diǎn):(1)有機(jī)物濃度高,可生化性較低;(2)成分復(fù)雜。一般含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機(jī)物;(3)有色度及異味;(4)具有強(qiáng)酸強(qiáng)堿性。
1.1氧化溝在食品加工廢水中的應(yīng)用
四川某食品公司由于原廢水處理設(shè)備處理食品加工廢水無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),故進(jìn)行了重建。重建后利用水解酸化———一體化氧化溝工藝處理該廠食品加工廢水及部分生活污水。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì):COD為1350~2000mg/L,BOD為800~1300mg/L,SS為200~600mg/L,NH4+-N為50~100mg/L。進(jìn)行一段時(shí)間運(yùn)行后出水水質(zhì)穩(wěn)定并且達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于生產(chǎn)車(chē)間水質(zhì)及水量的波動(dòng)有很好的抵抗能力,建設(shè)時(shí)投資費(fèi)用低,運(yùn)行低耗。某高新技術(shù)工業(yè)園區(qū)污水廠利用厭氧濾池及氧化溝做為主體生化處理工藝。該工業(yè)園廢水中含有食品廢水,而這一套生物處理工藝在進(jìn)水達(dá)到設(shè)計(jì)要求情況下出水水質(zhì)均能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
1.2氧化溝在造紙廢水中的應(yīng)用
山東某紙業(yè)有限公司所排放的廢水主要為打漿、洗漿及抄造工段的廢水,這些廢水含有大量難降解有機(jī)物質(zhì),并含有機(jī)氯化物,易對(duì)排放水體的水體功能造成影響。該廠廢水COD為2500mg/L,BOD5為750mg/L,SS為1600mg/L。通過(guò)混凝沉淀/水解酸化/卡魯塞爾氧化溝工藝處理后該廠出水水質(zhì)達(dá)到了《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB3544—2001)中麥草制漿標(biāo)準(zhǔn)的要求,運(yùn)行費(fèi)用及成本費(fèi)用低[7]。夏昊盛紙業(yè)有限公司也利用改良氧化溝工藝對(duì)其造紙中段廢水進(jìn)行處理。該公司主要利用了水解酸化/供氣式低壓射流曝氣改良氧化溝/混凝砂濾工藝進(jìn)行處理,出水達(dá)到廢水排放及回用標(biāo)準(zhǔn)。部分深度處理的出水滿足生產(chǎn)車(chē)間用水水質(zhì)要求。該公司證實(shí)了氧化溝工藝的可行性。四川某造紙廠運(yùn)用Carrousel氧化溝作為其廢液治理工程主體工藝,處理來(lái)堿回收車(chē)間、機(jī)漿車(chē)間和化學(xué)漿車(chē)間的廢水。經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行,出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)并且穩(wěn)定。證明Carrousel氧化溝工藝處理造紙中段廢水是可行的。同時(shí)還有利用氧化溝工藝和深度處理聯(lián)用[10]、內(nèi)循環(huán)(IC)反應(yīng)器-表面曝氣氧化溝-Fenton氧化法工藝等氧化溝聯(lián)用工藝處理造紙廢水。
1.3氧化溝在淀粉生產(chǎn)廢水中的應(yīng)用
西安某大型淀粉生產(chǎn)廠排放的廢水主要來(lái)源于玉米浸泡水、黃醬水皮渣水和工藝水。該廠廢水具有濃度高、成分復(fù)雜、水質(zhì)水量波動(dòng)大,但生化性能好的特點(diǎn)。該廠利用混凝氣浮/UASB一體化氧化溝進(jìn)行處理。一體化氧化溝經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行后出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(COD≤150mg/L,BOD5≤30mg/L)。該工程占地面積為2100m2,總投資為456萬(wàn)元;該工藝投資成本為1520元/m3,運(yùn)行費(fèi)用為0.68元/m3。淀粉生產(chǎn)廢水多采用氧化溝與其他工藝聯(lián)用。常利用厭氧折流板反應(yīng)器與氧化溝工藝聯(lián)用。
2氧化溝在無(wú)機(jī)工業(yè)廢水中的應(yīng)用
2.1氧化溝在煉油廢水中的應(yīng)用
由于煉量的提高和原油性質(zhì)的改變,廢水污染物濃度及水質(zhì)成分變化大,滄州煉油廠廢水處理廠對(duì)現(xiàn)有流程進(jìn)行了局部調(diào)整,并增加了氧化溝以實(shí)現(xiàn)對(duì)煉油廢水處理達(dá)標(biāo)。改造后的運(yùn)行效果達(dá)到預(yù)期,各指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),為以后應(yīng)用提供了運(yùn)行基礎(chǔ)。石家莊煉油廠污水處理場(chǎng)原設(shè)計(jì)處理能力為500t/h。生化處理設(shè)施為合建式表面曝氣池。由于原油性質(zhì)的改變?cè)斐晌廴疚镓?fù)荷增大且波動(dòng)較大,不能保證達(dá)標(biāo)排放。增建了一座處理量為500t/h的Orbal氧化溝為二級(jí)生化處理設(shè)施。對(duì)COD和氨氮去除能力大幅度提高?;A(chǔ)建設(shè)費(fèi)用低,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。
2.2氧化溝在制革廢水中的應(yīng)用
制革廢水與一般廢水相比含有大量的鹽類(lèi)、含鉻物質(zhì)及硫化物。故制革廢水具有沖擊負(fù)荷大、含鹽量高、有毒性等特點(diǎn)。丁紹蘭等對(duì)于氧化溝的水力停留時(shí)間(HRT)、進(jìn)水pH、活性污泥濃度等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后,處理制革廢水,處理效果良好,COD、氨氮去除率分別達(dá)到94%和85%,并且運(yùn)行穩(wěn)定。某羊皮革生產(chǎn)公司利用缺氧池與氧化溝聯(lián)合工藝處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水。運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)COD及硫化物處理效果好,可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。有廠區(qū)利用氣浮/氧化溝/人工濕地工藝處理制革廢水工程運(yùn)行結(jié)果表明,COD去除率97.5%,氨氮去除率90%,出水達(dá)到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)工藝操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
3結(jié)論
分析了煙草工業(yè)廢水的來(lái)源及特點(diǎn),歸納了目前常見(jiàn)的煙草工業(yè)廢水處理工藝,分別介紹了多級(jí)聯(lián)合處理法和深度處理法的內(nèi)容、特點(diǎn)及應(yīng)用,提出煙草廢水處理工藝的改進(jìn)方向,為煙草行業(yè)的節(jié)能減排工作提供一定的理論支持。
關(guān)鍵詞:煙草工業(yè);廢水污染;處理工藝;耦合
煙草廢水主要是造紙法生產(chǎn)煙草薄片過(guò)程中的排放物,其作為煙草行業(yè)主要污染源具有排放量大、濃度和色度高、成分種類(lèi)多且波動(dòng)性大的特點(diǎn),不僅會(huì)對(duì)破壞水質(zhì)環(huán)境,還會(huì)影響人體健康。因此,研究并選取合適有效的廢水處理工藝方法,使排放廢水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2002)要求,成為煙草行業(yè)亟待解決的問(wèn)題??紤]到造紙法生產(chǎn)煙草的過(guò)程與紙漿生產(chǎn)過(guò)程類(lèi)似,因此煙草廢水處理一般參考紙廠廢水的工藝,主要有物理、化學(xué)、生物相互搭配的多級(jí)聯(lián)合處理,此外還有包括光催化氧化、Fenton氧化和電化學(xué)氧化等在內(nèi)的深度氧化技術(shù)。針對(duì)以上處理工藝,目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)研究及生產(chǎn)實(shí)踐,并取得了一定成果。本文在分析煙草薄片廢水來(lái)源及特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上,歸納出多級(jí)聯(lián)合處理和兩大類(lèi)處理工藝,分別介紹了各自具體處理方法及優(yōu)缺點(diǎn),并圍繞環(huán)境友好且資源節(jié)約這一目標(biāo),提出煙草廢水處理工藝的改進(jìn)方向。
1煙草工業(yè)廢水來(lái)源及特點(diǎn)
由于造紙法生產(chǎn)煙草薄片具有利用率高、焦油量少、物理性能好等優(yōu)點(diǎn),因而成為目前廣泛研究的生產(chǎn)技術(shù)。造紙法在清洗浸泡、萃取濃縮和打漿抄造環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度工業(yè)廢水,一般每生產(chǎn)1t煙草薄片會(huì)產(chǎn)生50m3~70m3高濃廢水。廢水污染物種類(lèi)多、含量高且成分波動(dòng)較大。此外,煙草薄片廢水不僅包含煙葉、纖維素等懸浮物,具有制漿廢水多懸浮物、富營(yíng)養(yǎng)污染等共性,而且富含煙堿(尼古丁)、高分子有機(jī)酸、酯類(lèi)等溶解性有機(jī)化合物,兼具色度高、微生物毒性高等特點(diǎn)。因此煙草廢水環(huán)境危害大,急需發(fā)展先進(jìn)廢水處理工藝技術(shù)。
2煙草工業(yè)廢水的處理工藝
2.1多級(jí)聯(lián)合處理法
常見(jiàn)的多級(jí)聯(lián)合處理法涉及物理、化學(xué)和生物法之間的聯(lián)合。物理法包括沉降法和溶解空氣浮選法,主要針對(duì)懸浮物,工序簡(jiǎn)單,但不能去掉有機(jī)物,如芬蘭部分造紙廠發(fā)現(xiàn)使用沉降法能夠凈化掉初級(jí)澄清池中超過(guò)80%殘?jiān)葢腋∥??;瘜W(xué)法一般指化學(xué)混凝脫色法,是采用無(wú)機(jī)鹽或高分子絮凝劑促進(jìn)廢水中的膠體凝結(jié)沉淀,特點(diǎn)是成本低,效率高,穩(wěn)定性好,但需要根據(jù)水質(zhì)選擇適應(yīng)性強(qiáng)的絮凝劑。生物法主要包括好氧和厭氧接觸處理,通過(guò)微生物將大分子有機(jī)物分解,特點(diǎn)是成本適中,自動(dòng)化程度高,但對(duì)特征污染物如尼古丁等轉(zhuǎn)化效果不佳,抗水質(zhì)波動(dòng)性差等。實(shí)際應(yīng)用中一般結(jié)合物理、生物和化學(xué)三種方法進(jìn)行廢水處理,常見(jiàn)的物化法有“過(guò)濾+混凝”、“格柵+混凝+氣浮”等。生物法一般也結(jié)合化學(xué)法同時(shí)使用,如李友明等采用“混凝+厭氧+好氧+AOPs”耦合工藝處理廢水,得到厭氧階段廢水化學(xué)需氧量(chemicaloxygendemand,COD)去除率達(dá)到80%以上,好氧階段COD去除率介于48%~70%之間。我國(guó)廢水處理方式普遍采用三級(jí)流程,首先通過(guò)沉降法或溶解空氣浮選法篩掉懸浮物;然后采用厭氧或好氧生化處理;最后進(jìn)行化學(xué)混凝處理。
2.2AOPs法
多級(jí)聯(lián)合處理法存在工序銜接要求高、運(yùn)行費(fèi)用較高、出水色度較高、微生物轉(zhuǎn)化效率易受水質(zhì)波動(dòng)影響等問(wèn)題,因此一般還需要AOPs法進(jìn)行補(bǔ)充。AOPs是在聲、光、電、催化劑等因素作用下,將有機(jī)污染物氧化或完全礦化為小分子化合物如CO2和H2等,該方法因降解效率高,對(duì)環(huán)境友好,普適性強(qiáng)等特點(diǎn)已受到國(guó)內(nèi)外廣泛研究。常用AOPs法。目前應(yīng)用最為普遍的深度處理法為隸屬化學(xué)氧化類(lèi)的Fen-ton法。如Catalkaya等通過(guò)測(cè)定可吸附有機(jī)鹵代物、有機(jī)碳總量和色度等指標(biāo)的去除率,比較了Fenton、光催化Fenton、H2O2/UV、O3/H2O2和O3等深度氧化方法對(duì)紙漿廢水的處理效果,得知Fen-ton法表現(xiàn)出最佳處理效果。
3結(jié)語(yǔ)
國(guó)內(nèi)外關(guān)于煙草廢水處理工藝的研究目前較少,主要是參考造紙工業(yè)廢水的處理工藝,考慮到煙草廢水中存在較多特征有機(jī)污染物如焦油、尼古丁等,且成分波動(dòng)較大,因此不存在一種公認(rèn)最佳的處理工藝,只能在兼顧環(huán)境友好和資源節(jié)約的目標(biāo)下,根據(jù)具體水質(zhì)、環(huán)境及企業(yè)自身情況進(jìn)行合理選擇,以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:工業(yè)廢水 處理 技術(shù) 進(jìn)展
中圖分類(lèi)號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2013)07(a)-0119-01
我國(guó)平均每年河水排放量約349億立方米,工業(yè)廢水排放量逐年增加,浪費(fèi)水資源的同時(shí)加劇了水源的污染,所以工業(yè)廢水的處理與回收勢(shì)在必行。目前我國(guó)很多城市水資源短缺情況嚴(yán)重,一定程度上制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。工業(yè)廢水的處理和回收已經(jīng)引起了人們的高度重視。
1 我國(guó)工業(yè)廢水的主要處理和回收方法
我國(guó)是一個(gè)淡水資源嚴(yán)重短缺和供需矛盾突出的國(guó)家,加強(qiáng)工業(yè)廢水的凈化處理是節(jié)約水源,減少污染然和維持社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。以下簡(jiǎn)單介紹工業(yè)廢水的處理和回收方法。
1.1 廢水處理方法
(1)物理法。
利用物理法去除廢水中的污染物是比較常見(jiàn)的方法,目前常用的方法主要有重力分離法(適用于雜質(zhì)密度較大的廢水)、浮力分離法(適用于分離親水性不同的雜質(zhì))、體積分離法(適用于分離體積較大的雜質(zhì))等,這些方法不改變廢水的化學(xué)性質(zhì),把廢水中的不同物質(zhì)成分以特定的方法改變其存在形式和分布領(lǐng)域。利用物理原理,分離廢水中的有害物質(zhì)、調(diào)節(jié)水質(zhì)、減少水資源的污染。
(2)化學(xué)法。
與物理法處理工業(yè)廢水有所不同,化學(xué)法利用的是化學(xué)反應(yīng)去除水中污染物,不僅改變了雜質(zhì)的物理性質(zhì),還改變了雜質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),對(duì)污染的根源做進(jìn)一步處理。較為常用的化學(xué)法為氧化還原法(將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒)和電解法(分解重金屬離子)。
(3)物理化學(xué)法。
物理化學(xué)法是物理作用與化學(xué)作用的綜合,其廢水處理效果非常明顯。常用的物理化學(xué)法有電解法和離子交換法,對(duì)廢水中的重金屬離子進(jìn)行回收,凈化水質(zhì)。但是由于其處理費(fèi)用較高,目前尚未獲得全面的推廣使用。
(4)生物法。
生物法處理工業(yè)廢水是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的技術(shù),生物處理方法是工業(yè)廢水處理的發(fā)展趨勢(shì),它是利用微生物的生命活動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)化廢水中的污染物,對(duì)生物成分進(jìn)行改造和利用,生物技術(shù)還用于污水的二級(jí)處理或深度處理。生物技術(shù)與其他技術(shù)相比,凈化過(guò)程簡(jiǎn)單,工藝流程和運(yùn)行容易掌控。
1.2 回收方法
(1)傳統(tǒng)的回用技術(shù)
工業(yè)廢水的二級(jí)處理是節(jié)約水源的有效方法,工業(yè)廢水通過(guò)土地的凈化和大自然的水循環(huán)系統(tǒng)重復(fù)利用。利用生物技術(shù)(土地回用技術(shù)),把工業(yè)廢水用于農(nóng)業(yè)土地灌溉,使土地成為一個(gè)生化處理池,實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的循環(huán)利用。值得注意的是,土地回用技術(shù)所回收的工業(yè)廢水不能含有有毒物質(zhì)。
(2)以膜技術(shù)為代表的新型水回用技術(shù)。
膜技術(shù)采用混凝砂濾、活性炭和反滲透工藝處理工業(yè)廢水。反滲透工藝去除的雜質(zhì)主要是無(wú)機(jī)鹽、殘余有機(jī)雜質(zhì),達(dá)到循環(huán)利用的目的,反滲透工藝中,壓力的大小和處理方法的選擇非常關(guān)鍵。反滲透工藝?yán)么姿崂w維素膜和芳香聚酰胺膜作為半透膜。此外,電滲析技術(shù)也是比較常用的膜技術(shù),適用于發(fā)酵、造紙工業(yè)廢水中酸堿的回收和脫鹽處理。
2 工業(yè)廢水處理及回用過(guò)程中存在的問(wèn)題
我國(guó)工業(yè)廢水的凈化處理和回收技術(shù)雖然取得了一定進(jìn)展,但是仍然存在在許多問(wèn)題,亟待解決。很多企業(yè)只是對(duì)廢水進(jìn)行常規(guī)的處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排放,沒(méi)有回收利用,達(dá)標(biāo)的廢水中非重金屬離子和可溶解性鹽類(lèi)的雜質(zhì)較高,對(duì)它們的二次利用非常有限。
2.1 污水分流不徹底
我國(guó)工業(yè)廢水中的污染物種類(lèi)越來(lái)越復(fù)雜,在廢水處理過(guò)程中存在很大困難。通常將廢水分為含氟廢水、含鉻廢水和綜合廢水,這種分類(lèi)存在許多不合理性,如重金屬不能有效回收,不同的污染物性質(zhì)不同,沒(méi)有針對(duì)性的治理措施會(huì)導(dǎo)致額外的藥劑消耗,增加處理費(fèi)用。
2.2 堿使用量大
利用化學(xué)沉淀法處理工業(yè)廢水時(shí),由于廢水中重金屬含量大,如果不經(jīng)過(guò)回收處理而直接加堿沉淀,則需加入大量的堿中和廢水中的酸,并使金屬沉淀;而且很多企業(yè)廢水處理過(guò)工程由人工操作,不能準(zhǔn)確的控制藥劑的添加量,所以經(jīng)常出現(xiàn)減的使用量過(guò)大情況,浪費(fèi)藥劑。
2.3 污水處理工藝沒(méi)有針對(duì)性,處理成本高,中水回用率低
受工業(yè)廢水處理技術(shù)的限制,國(guó)內(nèi)企業(yè)的污水處理成本普遍較高。為了滿足環(huán)保要求,廢水達(dá)標(biāo)排放,企業(yè)投入大量資金、人力和物力,許多企業(yè)廢水處理工藝不合理,浪費(fèi)藥劑,工作效率不高。雖然廢水處理存在經(jīng)濟(jì)效益,但是高成本的資金投入使得經(jīng)濟(jì)效益并不樂(lè)觀,企業(yè)也就沒(méi)有了處理污水的動(dòng)力。所以企業(yè)要加強(qiáng)改進(jìn)污水處理工藝,做到分開(kāi)治理、分類(lèi)回收、嚴(yán)格工藝。
3 污水處理與回用改進(jìn)措施及發(fā)展趨勢(shì)
3.1 廢水分流收集、分類(lèi)處理
工業(yè)廢水的處理應(yīng)做到分流收集、分質(zhì)處理,根據(jù)污水的水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi),在對(duì)不同類(lèi)別的水質(zhì)采取不同的處理工藝,例如對(duì)廢水中的金、銀、鎳等貴重的重金屬采用單獨(dú)處理,回收再利用,降低重金屬超標(biāo)的可能性,又為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。
3.2 提高自動(dòng)化水平
提高企業(yè)廢水處理的自動(dòng)化水平,不僅能夠節(jié)省勞動(dòng)力、提高效率,還能減少人為操作導(dǎo)致的問(wèn)題,確保工藝參數(shù)穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)高水平、高效率的污水處理。廢水處理站的加藥及控制系統(tǒng)可采用儀表自動(dòng)化控制,設(shè)定好系統(tǒng)中各儀表的參數(shù),實(shí)現(xiàn)電腦操控。
3.3 廢酸單獨(dú)回收處理
工業(yè)廢水中的廢酸要單獨(dú)處理并回收,通過(guò)添加一定量的酸活化劑,過(guò)濾掉廢酸中的重金屬和油污,則酸可以實(shí)現(xiàn)二次利用。這樣不僅減少了堿的使用量,還節(jié)省了新酸的用量,從而節(jié)省了處理費(fèi)用。
3.4 改進(jìn)廢水處理及回用工藝
污水的處理方法多種多樣,企業(yè)要有針對(duì)性地根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)采取有效的治理措施,目前常用的方法有吸附法、反滲透法、離子交換法、電絮凝法、超濾等,對(duì)于有機(jī)工業(yè)廢水,生化技術(shù)是未來(lái)污水處理的發(fā)展趨勢(shì),不僅能夠降低有機(jī)物含量,節(jié)省費(fèi)用,還能滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
4 結(jié)語(yǔ)
在水資源日益匱乏的今天,節(jié)約用水和廢水重新利用與尋找新水源同等重要,企業(yè)必須根據(jù)自身的實(shí)際情況加強(qiáng)對(duì)工業(yè)廢水的處理,對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出解決措施;采取行之有效的策略和對(duì)策,加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和改革,將更多的技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)廢水處理水的回用上,降低廢水處理成本,達(dá)到環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡洪營(yíng),趙文玉,吳乾元.工業(yè)廢水污染治理途徑與技術(shù)研究發(fā)展需求[J].環(huán)境科學(xué)研究,2010(7):15-17.
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