這些工業廢水處理方法,哪個最合適你?
工業廢水本身(shēn)具有複雜性,汙染物構成的不同會(huì)直接影響(xiǎng)處理工藝的選擇。SBR工藝、生物法、膜分離法、鐵碳微電解處理技術、離子(zǐ)交換法、輻射技術......
工業廢水包括生產廢水、生產(chǎn)汙水及冷卻水,是指(zhǐ)工業生產過程中(zhōng)產生的廢(fèi)水(shuǐ)和廢液,其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產(chǎn)物、副產品以及生產過程中(zhōng)產生的汙染(rǎn)物。工業廢水種類繁多,成分複雜。它的處理工藝有以下幾種。
1、多效蒸發結晶技術
在工業含鹽廢水的處理過程中,工業含鹽廢水進入低(dī)溫多效濃縮結晶裝置,經過(guò)3—6效蒸發冷凝的濃縮結晶過程,分離為淡化水(淡化水可能含有微量低沸點有機物)和濃縮晶漿廢液;無機鹽和部(bù)分有機(jī)物可結晶分(fèn)離出來,焚燒處理為無機鹽廢渣;不能結晶的有機物(wù)濃縮廢液(yè)可采用滾筒(tǒng)蒸發器,形成固態(tài)廢渣,焚燒處理;淡化水(shuǐ)可返回生產係統替代軟化水(shuǐ)加以利用。
低溫多效蒸發(fā)濃縮結晶係(xì)統不僅可以應(yīng)用於化(huà)工(gōng)生產(chǎn)的(de)濃縮(suō)過(guò)程和結晶過程,還可以應用於工業含鹽廢水的蒸發濃縮結晶處理過程中。
多效(xiào)蒸發流程(chéng)隻在第一效使用了蒸(zhēng)汽(qì),故節約了蒸汽的需(xū)要量,有(yǒu)效(xiào)地利(lì)用了二次蒸汽中的熱量,降低了生產成本,提高了經濟效益。
2、生物法
生物處理是(shì)目前廢水處(chù)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。
一般情況下,常用的生物法有(yǒu)傳統活性汙泥法和生物接觸氧化法兩種。
(1)傳統活性汙泥法
活性汙泥法(fǎ)是一種汙水的好氧生物處理法,目前是處理城市汙水最廣(guǎng)泛使用的方(fāng)法。它能從汙水中(zhōng)去除溶解性的和膠體狀態的可生化(huà)有(yǒu)機物以及能被(bèi)活(huó)性汙泥吸附的懸浮固體和其他(tā)一些物質,同時也能(néng)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高而水質比(bǐ)較穩定的廢水。但是不善於適應水質的(de)變化,供氧不能得到充分利用;空氣(qì)供應(yīng)沿池水平均分(fèn)布,造成前段氧量不足後段氧量(liàng)過(guò)剩;曝氣結構龐大,占地麵積大。
(2)生物接(jiē)觸氧化法
生物接觸氧化法(fǎ)是主要利用附著生長於某些固體物表(biǎo)麵的微生物(即生物膜)進行有機汙水處理的方法。
生物接觸氧化(huà)法是一(yī)種浸沒(méi)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(hé)生物膜法的(de)特(tè)點,在水處理過程中有很好的(de)效果。
生物接觸氧化法(fǎ)有較高的(de)容積(jī)負荷,對衝擊負荷有較強的適(shì)應能力;汙泥生成量少,運行管理簡便,操作簡單,耗能低,經濟高(gāo)效;具有活性汙泥法的優點,生物活性高,淨化效果好,處理效率高,處理時間短,出(chū)水水質好而穩定;能分解其(qí)它(tā)生(shēng)物處理難分解的物(wù)質,具有脫氧除(chú)磷的作用,可作為三級處理技術。
3、SBR工藝
SBR是序批式活性汙泥(ní)法(SequencingBatchReactor)的縮寫,作為(wéi)一種間歇運行的廢水處(chù)理工藝,近年來在國內外被引起廣(guǎng)泛重視和研究(jiū)的一種(zhǒng)汙水處理技術。
SBR的工作程序是由流入、反應、沉澱(diàn)、排放(fàng)和閑置(zhì)五個程序組(zǔ)成。汙水在反應器(qì)中按序列、間歇地進入每個反應工(gōng)序,每個(gè)SBR反應器的運(yùn)行操作在時間上(shàng)也(yě)是按次序排列間歇運行的。
SBR法(fǎ)具有以下特點:工藝簡(jiǎn)單,占地麵積(jī)小、設備少、節省投資。理想(xiǎng)的推流過程使生化反應推力大、處理效率高、運行方式靈活、可以除磷脫氮、汙(wū)泥活(huó)性高,沉降性能好、耐衝擊負荷,處理能力強。
雖然SBR法有以上優點,但也有一定的局限(xiàn)性,如進水流量大,則需要調節反應係統,從而增大投資;而對出水水質有特殊要求,如(rú)脫氮(dàn)除磷等還需要對工藝(yì)進行適當改進。
4、MBR工藝
MBR是一種將高效膜分離技(jì)術與傳統活性汙泥法相結合(hé)的新型高效汙水處(chù)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(hǎo)氧曝氣(qì)和生物處理後的水,由泵通過(guò)濾膜過濾後抽出。
MBR工藝設備(bèi)緊湊,占地(dì)少;出水水質優質穩定,有機物去除效率高;剩餘(yú)汙泥產量少(shǎo),降低了生產(chǎn)成本;可去除氨氮(dàn)及難降解有機物;易於從(cóng)傳統(tǒng)工藝進行改造。但是,膜造價(jià)高,使膜生(shēng)物反應(yīng)器的基建投資高於傳統汙水處理工藝;膜汙染容易出現,給(gěi)操作管理帶來不便;能(néng)耗高(gāo),工藝要求(qiú)高(gāo)。
5、電解工藝
在(zài)高鹽度條件下,廢水具有較高(gāo)的導電(diàn)性,這一特點為電化(huà)學法在高(gāo)鹽(yán)度有機廢水處理方麵提(tí)供了良好的發展(zhǎn)空間。
高鹽廢水在電解池中發生一(yī)係列氧化還原反應,生成不溶於水的物質,經過沉澱(diàn)(或氣浮)或直接氧(yǎng)化還原為無害氣體除去,從而降低(dī)COD。
溶液中的(de)氯化鈉電解時,在陽極上所生成的氯氣,有一部分溶解在溶液中發(fā)生次級反應而生(shēng)成次氯酸鹽和氯酸鹽,對溶液起漂白作用。正(zhèng)是上述綜合的協同作用使溶液中有機汙染物得到降解(jiě)。
因為電化學理論的局限性,高耗(hào)能,電力缺乏等問題,目前電解處理(lǐ)高鹽廢水工藝還是(shì)處於研究(jiū)階段。
6、離子交換法(fǎ)
離子交(jiāo)換是一個單元操作過程,在這個過程中,通常涉及到溶液(yè)中的離子(zǐ)與不溶(róng)性聚合物(含有(yǒu)固定陰離子或陽離子)上(shàng)的反離子之間的交換反應。
采用離子交換(huàn)法時,廢水首(shǒu)先經過陽離子(zǐ)交換柱,其中帶正電荷的離(lí)子(Na+等)被H+置換而滯留(liú)在交換柱內;之後,帶(dài)負電荷的離子(CI-等)在陰離子交換柱(zhù)中被OH-置換,以達(dá)到除(chú)鹽的目的。
但該法一個主要問題是(shì)廢水中(zhōng)的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去(qù)效果(guǒ),還有(yǒu)就是離子交換(huàn)樹(shù)脂的(de)再生需要高昂的費用且交換下來的廢物很難處理。
7、膜分離法
膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標物質的新型分離技術。
目前常用的膜技術有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用於工業廢水的處理時,不能有效去除汙水中(zhōng)的鹽分,但可以有效截留懸浮固體(SS)及膠體COD;電(diàn)滲析(electrodialysis)和反相滲透(RO)技術是最(zuì)有效(xiào)和最常用的脫鹽技術。
限製膜技(jì)術工程應用推廣的主要(yào)難點是膜的造價高、壽命短(duǎn)、易受汙染和結垢堵塞等。伴隨著膜生產技術的發展(zhǎn),膜(mó)技術將在廢水處理領域得到越來越(yuè)多的應用。
8、鐵碳微電解處理技術
鐵碳微電(diàn)解法(fǎ)是利用Fe/C原電池反應原理對廢(fèi)水進行處理的(de)良好工藝,又稱內電解法、鐵屑過濾法等。鐵炭微電(diàn)解法是電化學的氧化還原、電化學電對對絮體的電富集作用、以及電化學反應產(chǎn)物的凝聚、新生絮體的(de)吸附和床層過濾等作用的(de)綜合效應,其中主要是氧化(huà)還原和電附集及凝聚作用。
鐵屑浸沒在含大量電解質的廢水中時,形成無數個微小的原電池,在(zài)鐵屑中加入焦炭後,鐵(tiě)屑與焦炭粒接觸進一步形成大原電池,使鐵屑在受到微原電池腐蝕的基礎上,又受到大原電池的腐蝕,從而加快了電化學反應的進行。
此法具有適用範圍廣、處理效(xiào)果好、使用(yòng)壽命長、成本低廉及操作(zuò)維護方便等諸多優(yōu)點,並使用廢鐵屑為原料,也不需消耗(hào)電力資源,具有“以廢治廢”的意義。目前鐵炭微電解技術已經(jīng)廣泛應用(yòng)於印染、農藥/製藥、重金屬、石(shí)油化工及油分等廢水以及垃圾(jī)滲濾液處理,取得了良好(hǎo)的效果。
9、Fenton及類Fenton氧化法
典型(xíng)的Fenton試劑是(shì)由Fe2+催化H2O2分解產生˙OH,從而引發有機物的氧化降解反應。由於Fenton法處理廢水所需時間長,使用(yòng)的試劑(jì)量多,而且過(guò)量的Fe2+將增大處理後廢水中的(de)COD並產生二次汙染。
近年來,人們將紫外光、可見光等引入Fenton體係,並研究采用(yòng)其他過渡金屬替代Fe2+,這些方法可顯著增強Fenton試劑對有機物的氧化降解能力,減少Fenton試劑的用量,降低處理成本,統稱為類Fenton反應。
Fenton法反應條件溫和,設備較為簡單,適用範圍廣;既可作為單獨處理技術應用,也可(kě)與其(qí)他方法聯(lián)用,如與混凝沉澱法、活性碳法、生物處理法等聯用,作為難降解有機廢(fèi)水的預處理或深度處理(lǐ)方法。
10、臭氧氧化
臭氧是一種強氧化劑,與還原態汙染物(wù)反應時速(sù)度快(kuài),使用方便,不產生二次汙染,可用於(yú)汙水的消毒、除色、除臭、去除有機物和降低COD等。單獨使(shǐ)用臭氧氧化法造價高(gāo)、處理成本昂貴,且其(qí)氧(yǎng)化反應具有選擇性,對某些鹵代烴及農藥(yào)等氧化(huà)效果比較差(chà)。
為(wéi)此,近年來發展了旨在提(tí)高臭氧氧化效率的相關組合技術,其(qí)中(zhōng)UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方(fāng)式不僅可提(tí)高氧化速率和效(xiào)率,而且能夠氧化臭氧單(dān)獨作用時(shí)難以氧化降解(jiě)的有機物。由於臭氧(yǎng)在水中的溶解度較低,且臭(chòu)氧產生效率低、耗能大,因此增大(dà)臭氧在水中的溶解度、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型的利(lì)用廢(fèi)水中雜(zá)質顆粒的磁性進行分離(lí)的水處理技術。對於水中非磁性或弱磁性的顆粒,利用磁性接種技術可使它們具有磁性。
磁分(fèn)離技術應(yīng)用於廢水處理有三種方法:直接磁分離法(fǎ)、間接磁分離法和微生物—磁分(fèn)離法。
目前研究的磁性化技(jì)術主(zhǔ)要包括磁性團聚技(jì)術、鐵鹽共沉技術(shù)、鐵粉法(fǎ)、鐵氧體(tǐ)法(fǎ)等,具有代表性的磁分離設備是圓盤磁分離(lí)器和高(gāo)梯度磁過濾器。目前磁分離(lí)技術還處於實驗室研究(jiū)階段,還不(bú)能應用於實際工程實踐。
12、等離子水處理技術
低溫等離子體水處理(lǐ)技術,包括高壓脈衝放電等離子體水處理技術和輝光放電等離子體(tǐ)水處理技(jì)術,是利用放電直接在水溶液中產生等離子體,或者將(jiāng)氣體放電等離子體中的活性粒子引入水中,可使(shǐ)水中的汙染物徹底氧化、分解。
水溶液中的直接脈衝放電可以在常溫常壓下操作,整個放電(diàn)過程中無需加入催化劑就可以在水溶液中產生原位的化學氧化性物種氧(yǎng)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(cǐ)外,應用脈衝放電(diàn)等(děng)離子體(tǐ)水處理技術的反應器形(xíng)式可以(yǐ)靈活調整,操(cāo)作過程簡單,相應(yīng)的維護費用也較低。受放電設備的限製,該工藝降解(jiě)有機物的(de)能量(liàng)利用率較低,等離子體技術在水處理中的應用還處在研發階段。
13、電化學(催化)氧化
電化學(xué)(催化)氧化技術通過陽極反應直接降解(jiě)有機物,或通(tōng)過陽極反應產生羥基自由基(˙OH)、臭氧等氧化劑降解有機物。
電化學(催化)氧化包括二維和三維(wéi)電極體係。由於三維電極體係的微電(diàn)場電解作用,目前備受推崇。三(sān)維電極是在傳統的(de)二維電解槽(cáo)的電極間裝(zhuāng)填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料,並使裝填(tián)的材料表麵帶電,成為第三極,且(qiě)在工作(zuò)電(diàn)極材料表(biǎo)麵能(néng)發生電化學反應。
與二維平板電極相比,三維電(diàn)極具(jù)有很大的比表麵,能夠(gòu)增加電解(jiě)槽的麵體比,能以較(jiào)低電流密度提供較大的電流強度,粒子間距小而物(wù)質傳質速(sù)度(dù)高,時空轉換效率高,因此電(diàn)流效率高、處理效果(guǒ)好。三維電(diàn)極可用於處理生活汙水,農藥、染料、製藥、含酚廢水等難降解有機廢水,金屬離子,垃(lā)圾滲濾液等(děng)。
14、輻射技術
20世紀70年代起(qǐ),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(de)輻射源問題逐步得到改(gǎi)善。利用輻射技術處理廢水中汙染物的研究引起了(le)各國的關注和重視。
與傳(chuán)統的化學氧化相比,利用輻射技(jì)術處理汙染物,不需加入或隻需少量加入化學試(shì)劑,不會產生二次(cì)汙染,具有降解效率高、反應速度快、汙染物降解徹底等優點。而(ér)且,當電離輻射與氧氣、臭氧等催化氧化(huà)手段聯合使用(yòng)時,會產生“協(xié)同效應”。因此,輻射技術處(chù)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世紀和平利用原子能的主要研究方向。
15、光化學催化(huà)氧化
光化學催(cuī)化氧化技術是在光化學氧化(huà)的基礎(chǔ)上發展起來的,與光(guāng)化學法相比,有更強的氧化能力,可使(shǐ)有機汙染物更徹底(dǐ)地降解。光化(huà)學催化(huà)氧化是在有催化劑的條件(jiàn)下的光化學降解(jiě),氧化劑在光的輻射下產生氧(yǎng)化(huà)能力較強的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為均相和非均相兩種(zhǒng)類(lèi)型,均相光催化降解是(shì)以(yǐ)Fe2+或Fe3+及H2O2為介質,通(tōng)過光助-Fenton反(fǎn)應產生羥基自由基使汙染物得到降解;非均相催化(huà)降解是在(zài)汙染體係中(zhōng)投入一定量的光敏半導體材料,如TiO2、ZnO等,同時結(jié)合(hé)光(guāng)輻射,使光敏(mǐn)半導體在光的照射下激(jī)發產生電子—空穴(xué)對,吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與(yǔ)電子—空穴作用,產生(shēng)˙OH等氧化能力極強的自由基。TiO2光催化氧(yǎng)化技術在氧化降解(jiě)水(shuǐ)中有機汙染(rǎn)物,特別是難降解有機汙染物時有明顯的優(yōu)勢。
16、超臨(lín)界水氧化(scwo)技術
SCWO是以超臨界水為介質,均相氧化分解有(yǒu)機物。可以在短時間內將有機汙染物分解為CO2、H2O等無機小分(fèn)子,而硫(liú)、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(néng)源與環境領域最有前途的廢物處理技術。
SCWO反應速率快、停留時間短;氧化效率高,大部分有機物處理率可達99%以上;反應器結構簡(jiǎn)單,設備體積小;處理範圍廣,不僅可以用於各(gè)種有毒物質、廢水、廢物的處理,還可以用(yòng)於分解有機化合物;不需外(wài)界供熱,處理成本低;選擇性好(hǎo),通過調節溫度與壓力,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)選擇性地控製反應產物的目的。
超臨界(jiè)氧化法在美國、德國、瑞典、日本等歐美國家已經有了工藝應用,但中國(guó)的研(yán)究起(qǐ)步較晚,還處於實驗室研究階段。
總結:目前,目前工業廢水處理中應用最廣泛的是多效蒸(zhēng)發工藝、生物法(fǎ)、SBR工藝和(hé)MBR工藝,因為(wéi)這些工藝(yì)理論成熟,處理效果好,經濟高效。