【精品】工业废水处理方法的探讨 10页

T业废水处理方法的探讨摘要：本文针对化工废水的基本特征和处理现状，指出了化工废水的各种处理方法，以及简耍的列岀了齐种方案的具体应用，并对废水处理技术的发展趋势进行了展望。关键词：污水处理；物理处理法；化学处理法；生物处理法TheStudyOnTheTreatmentMethodsOfIndustrialWastewaterAbstract:Inthispaper,thebasiccharacteristicsofthechemicalwastewateranddealwiththestatusquo,thatavarietyofchemicalwastewatertreatmentmethods,andbrieflyliststhespecificapplicationofavarietyofprograms,andwastewatertreatmenttechnologydevelopmenttrendoutlook.Keywords:Wastewatertreatment;physicaltreatmentmethods;chemicaltreatment;biologicaltreatment引言由于化学工业在国民经济占有重耍的地位，其发展直接影响国民经济的增长。化学工业的发展已经成为衡量一个国家综合国力的重要标志Z-O造成化学工业污染的原因主要是化学行业产品品种多，工艺过程复杂，排污量大，有毒有害物质成分复杂，治理难度大；同时由于某些工业部门设备和控制技术落后，工业布局和产业结构不合理也是造成化学工业污染的一方面原因。文中就工业废水处理方法及发展超势进行一下分析探讨。1水污染物分类及特性水体中污染物种类可分为化学污染物和生物性污染物。化学污染物包括有机污染物、无机污染物、重金属污染物、富营养物质，其它化学污染物还有悬浮固体物、放射性污染物、热污染等。生物性污染物主要是病原微生物。2污水处理方法n不同的污水水质、水量、处理后接纳水体以及是否有回用冃的、处理程度等耍求都决定所采用的废水处理方法各不相同。现代污水处理技术按原理分，大致可分为物理处理法、化学处理法及生物处理法等。2.1物理处理法物理处理法是通过物理或机械作用分离或回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的废水处理方法，其处理过程不改变污染物质的化学性质。物理法废水处理技术通常有过滤、沉淀、离心分离、膜分离、吸附、萃取等方法。2.1.1沉淀分离法沉淀分离法就是利用污水中的悬浮物质和水密度不同的原理，借助重力沉降作用，使悬浮物自然沉淀而从水中分离除去。2.1.2萃取法萃取法是利用与水不相溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到废水净化和回收有用物质的冃的。王晓兵等山研究了叔胺N235、乙苯和煤油组成的萃取剂萃取含竣酸工业废水，经三级萃取酸的萃取率达96%以上，萃取相经精憎使甲酸与萃取剂分离回收，其它的酸经稀碱反萃分离，使萃取剂再生重复使用；萃余液进一步经活性碳吸附后，COD降到可进入生化池处理。魏凤玉等⑵以TOA为萃取剂、白煤油为稀释剂络合萃取处理环氧树脂废水，废水经三级错流萃取COD和C「的去除率分别达到97.6%和92.0%,达到了废水处理冃的。萃取法具有处理水量大，设备简单，便于自动控制，操作安全，成本低等优点。2.1.3吸附法吸附法是采用多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或使废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中污染物质吸附于多孔物质表而等而除去⑶。孙莹⑷等使用改性粉煤灰处理含倂废水，结果表明用氢氧化钙改性的粉煤灰对CJ+废水处理有良好的效果，C戶去除率达到97.87%。丑华⑸等采用活性炭或硅藻土吸附法对物理化学实验产生的不同浓度多组分含铜有色废液进行处理，在760nm污物去除率最高可以达到97.77%,COD为0.025g・L“，色度、pH、COD均低于国家排放。n2.1.4膜分离法膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出來的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(R0)、渗析(D)、电渗析(ED)、渗透蒸发(PV)、液膜(LM)等方法。Murthy等⑹采用纳滤膜，处理Ni?+质量浓度为5mg-L1和250mg・L"废水，镰的最大去除率为98%和92%。于飞芹等⑺采用电渗析法对含硫废水处进行处理，试验结果表明，硫化物去除率可达98%以上。石中亮等⑻研究了用乳化液膜分离技术处理造纸工业废水，在最佳条件下，造纸废水的COD去除率可达85%以上，色度去除率达98%以上，具有较大的推广应用价值。物理处理法对污染物的处理只是进行相间转移，并没有完全降解，没有得到很好的回收，依然会造成二次污染和污染的堆积。在实际的废水处理中，往往是跟其它操作单元和过程组合起来，以达到较高的处理程度。2.2化学处理法2.2.1化学沉淀法化学沉淀法是向废水中投加可溶性化学药剂(即沉淀剂)，与水屮呈离子状态的无机污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶丁水的化合物，析岀沉淀，使废水得到净化。化学沉淀法多用丁•去除废水中的重金属离子，如汞、骼、铅、锌等。化学沉淀法有氨氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、顿盐沉淀法、铁氧体沉淀法。徐志高⑼等以MgCl2•6H2O和Na/HPCU•I2H2O为反应沉淀剂，在最佳工艺条件下，对诰铅分离中试车间的高浓度废水进行处理，氨氮的去除率＞95%c景明霞［⑼针对包头地区稀土冶炼工艺产生的氨氮废水，通过化学沉淀法对具进行初步处理，通过单因素实验选取最住控制点，氨氮去除率为92.4%o2.2.2高级氧化法高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses,简称AOPs)是近20年来水处理领域兴起的新技术，通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性的径基自由基来氧化降解有机污染物的处理方法⑴】。高级氧化技术的关键是产生高活性的轻基口由基，一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外线、超声波等多种途径产生。2.2.2.1湿式(催化)氧化法湿式氧化法(WetAirOxidation,WAO)是在高温(150〜35()°C)高压(0.5〜n20MPa)的条件下，利用空气或氧气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的冃的〔"I。湿式催化氧化工艺(CatalyticWetAirOxidation,简称CWAO)是在WAO工艺的基础上添加了适宜的催化剂，降低了反应温度和压力，提高了反应速度，缩短了反应时间，提高了氧化效率［⑶。国内近来出现采用微波催化湿式氧化法新工艺的研究冋，即采用间歇微波催化湿式氧化工艺，使废水经Fe-C预处理、曝气氧化后，再考察30%H2O2>FeSO4-7H2O>口制TiO2催化剂加入量和微波辐照时间等因素对COD去除效果的影响，实验结果表明，经处理后COD大于90%o2.2.2.2超临界水(催化)氧化法超临界水氧化技术是把温度和压力升高到水的临界点(Tc=374.3°C,Pc=22.05MPa)以上时，使水成为一•种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质，在此条件下，非极性的有机物和气体能和水以任意比例互溶，实现对污染物的分解I⑸。做等［⑹使用2.0L的超临界水氧化反应器对丙烯膳生产过程屮排放的高浓度剧毒有机废水进行处理实验研究，实验结果表明，当反应温度为650°C,压力为28MPa,氧气过量为理论量的200%,反应时间为180s时，COD最咼去除率可达到99.998%©2.2.2.3化学(催化)氧化法和光(催化)氧化法化学氧化法是指通过03、H2O2>C1O2及KMnO4等氧化剂，将废水中呈溶解状态的污染物氧化为微毒或无毒的物质，或者转化为容易与水分离的形态，从而达到处理的H的。化学催化氧化是在催化剂和氧化剂共同作用下氧化有机物。光化学氧化是通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的。根据氧化剂的种类不同，分为UV/H2O2、UV/O2及UV/H2O2/O3等系统［⑺。Esplugas等［⑻比较了化学氧化和光化学氧化中儿种工艺对含酚废水的处理，结果表明，Fenton试剂的降解速率最快，O3氧化处理费用最低。使用高级氧化技术处理有机废水，具有效率高，反应快，占地面积小，能够解决难降解废水的处理问题等优点［⑼，但是它也存在处理费用高，反应条件要求严格，反应器制造复杂等缺点。2.3生物法生物法是利用微生物能够降解代谢有机物的作用，來处理污水中呈溶解或胶n状的有机污染物质。根据参与降解微生物的种类不同，生物处理法乂分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。2.3.1厌氧生物处理法厌氧消化是指在无分子氧参与的条件下，通过多种微生物的协同作用，把有机物最终分解为甲烷和CCh的产物的过程。随着现代高速厌氧反应器的大规模开发和应用，各种厌氧丁•艺的成功应用层出不穷。王庆伟使用厌氧升流式流化床反应^(UpflowBlanketFilter,简称UBF)处理高浓度垃圾渗滤液，加入阳离子PAM和颗粒污泥的生成，能大大缩短启动周期和提高有机物去除率。黄玉等⑵】研究了在中温条件下，以内循环反应器(InternalCirculation,简称IC)处理精对苯二甲酸(PTA)废水，实验结果证实了IC反应器具有高效处理PTA废水的可行性。潘杨等3采用厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffledReactor,简称ABR)处理农药废水，研究了温度、进水负荷及回流比对ABR的影响。2.3.2好氧生物处理法好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。王德河等㈡］介绍了大连某苹果有限公司采用以序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor,简称SBR法)为主体的生化处理工艺，运行结果表明，COD、BOD、SS的去除率分别达到了95%、98%和95%,并达到了排放标准。Scholz等列研究了膜生物反应器，由生物反应器与超滤膜单元相联接，油去除率可达99.99%,COD和TOC去除率分别为97%、98%o使用生物法处理废水，具有能耗少、处理效率高、二次污染少、成本底、出水水质好、污泥沉降性能好等优点，但对水质耍求高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点〔绚。3展望科学技术发展的同时也带来越来越多的环境污染问题，随着人们环保意识的不断增强，现在有些工业有机废水采用单一方法处理达不到国家规定的排放标准。为提高污水治理的规模效益和综合效益，污水处理技术在不断被研究和发展,n往往在不同阶段将儿种方法组合起來。如金属和金属氧化物的多相催化臭氧化通过提高臭氧的催化分解和疑基自由基的生成，能够明显地提高臭氧的利用率和有机物的去除效率。由于其低成本和易操作，被认为是一种有工业前景的废水处理工艺［旳。另一方而，一些高新技术如交流电弧废水处理技术【27】、滑动弧等离子体处理技术〔绚以及某些特殊的电化学处理技术〔29］等冃前还处于实验室试验阶段，但是不容置疑，这些高新技术代表了废水处理技术未来的发展方向。参考文献：［1］王晓兵，胡国强.溶剂萃取法对甲酸废水的处理研究［J］・辽宁石油化工大学学报,2009,29(3):15-18.I2J魏凤玉，吴六四・络合萃取法处理环氧树脂生产废水［儿合肥工业大学学报:自然科学版,2005,28(11):1443-1445.⑶赵灵霞卬染废水的物化处理技术［J］.广东化工,2009,36(8):175-176.［4］孙莹，李素芹.吸附法处理含辂废水的研究［J］.工业安全与环保,2009,35(3):11-13.⑸丑华，杨生学.吸附法处理含铜有色废液［J］.内江师范学院学报,2010,25(8):61・65.［6JMurthyZV匕LateshB.Chaudhari.Applicationofnanofiltrationfortherejectionofnickelionsfromaqueoussolutionsandestimationofmembranetransportparameters［J］.JournalofHazardousMaterials,2008,(160):70-77.17J于飞芹，朱化军，王雷•沉淀硫酸锁含硫废水处理方法山•上海建设科技,2009,(2):62-64.18］石中亮，中华，王传胜•乳化液膜分离技术处理造纸工业废水［J］•纸和造纸,2006,25(1):75-77.［9］徐志高，黄倩，张建东,吴延科，张力，王力军.化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的工艺研究［J］・工业水处理,2010,30(6):31-34.110］景明霞•化学沉淀法处理稀土氨氮废水的研究［J］・安徽化T,2010,36(3):71-n72,74.［11］何秀娟，蔺建设.TNT废水处理技术的研究［J］冲国科技信息,2009,(9):1*19.[12]王会芳.催化湿式氧化法及其在废水处理中的应用[J]・扬州工业职业技术学院学报,2008,5(2):52-55.[13]赵长林.谈湿式催化氣化法对化工废水的处理分析[J]•中国新技术新产品,2009,(1):90.[14]张慧墩.微波催化湿式氧化法处理难降解有机废水[J].河南化工,2005,22(5):23-24.115J郭小华，葛红光，李江，等•超临界水氧化在有机废水处理中的应用[J]・江苏化1,2006,(5):17-19.[16]蔡毅，马承愚,彭英利，等.超临界水氧化法处理丙烯精剧毒废水的实验研究[J].-工业水处理,2006,26(3):42-44.[17JKangSF,LiaoCH,ChenMC.Pre-oxidationandcoagulationoftexitilewastewaterbytheFentonprocess[J].Chemosphere,2002,46(6):923-928.[18JEsplugasS,GimenezJ,ContrerasS,etal.Comparisonofdifferentadvancedoxidationprocessesforphenoldegradation[J].WaterResearch,2002,36:1034-1042.[19]张治宏，王彩花,王晓昌.高级氧化技术在印染废水处理中的研究进展[J]•工业安全与环保,2008,34(8):19-21.[20J王庆伟.UBF用于垃圾渗滤液处理的研究[J].河南科学,2008,27(8):1003-1005.[21]黄玉，周兴求,牛晓君.内循环厌氧反应器处理PTA废水的试验研究[J]•工业用水与废水,2009,40(1):80-83.[22]潘杨，黄勇，沈耀屯等.厌氧折流板反应器处理有机农药废水的实验研究[J]•环境污染与防治,2006,28(7):504-507・[23]王德和，曲本亮.SBR工艺在苹果汁加工废水处理中的应用[J].科技信息,2008,(5):29.[24JScholzW,FuchsW.Treatmentofoilcontaminatedwastewaterinamembranebioreactor[J].WaterResearch,2000,34(14):3621-3629.125]蒋国民•生物法在废水处理中的应用及发展动向[J]•内陆水产,2005,(4):16-18.24(11):1205-121()・n[26]曲险峰，郑经堂，于维钊,赵玉翠•金属及其氧化物催化臭氧化反应的研究进展[J].化工进展,2005,24(11):1205-1210.127J许佐明，杨嘉祥,张文娟，等.水中交流电弧放电特性测试与仿真[J]•高电压技术,200&34(10):2129-2134.[28]刘亚纳严建华，李晓冬，等.滑动弧等离子体在废水处理应用屮的研究进展[J].高电压技术,2007,33(2):159-162.[29]Bannaria.CirtiuC.KerdoyssHetal.TurbulenceintensityinanelectrochemicalcelkEffectonreactorperformance^].ChemicalEngineeringandProcessing,2006,45(6):471-480・外文文献摘要及出处：ApplicationofnanofiltrationfortherejectionofnickelionsfromaqueoussolutionsandestimationofmembranetransportparametersAbstract:Thepresentworkdealswiththeapplicationofathin-filmcompositepolyamidenanofiltrationmembranefortherejectionofnickelionsfromaqueouswastewater.Theoperatingvariablesstudiedarefeedconcentration(5一250ppm),appliedpressure(4一20atm),feedflowrate(5-15L/min)andpH(2-8).Itisobservedthattheobservedrejectionofnickelionsincreaseswithincreaseinfeedpressureanddecreaseswithincreaseinfeedconcentrationatconstantfeedflowrate.Themaximumobservedrejectionofthemetalisfoundtobe98%and92%foraninitialfeedconcentrationof5and250ppm,respectively.TheeffectofpHontherejectionofnickelionsandpermeatefluxarestudied,andfoundthatthevariationinpHishavingmoreeffectonthelatterthantheformer.Theexperimentaldataareanalyzedusingmembranetransportmodels;combined-filmtheory-solution-diffusion(CFSD),combined-filmtheory-Spiegler-Kedem(CFSK)andcombined-filmtheory-finelyporous(CFFP)models;toestimatemembranetransportparametersandmasstransfercoefficient,k.Also,enrichmentfactor,concentrationpolarizationmodulusandPecletnumberarefoundfromvariousparameters.FromCFFPnmodeltheeffectivemembranethicknessandactiveskinlayerthicknessarefound.出处：JournalofHazardousMaterials,Volume160,Issue1,15December200&Pages70-77.Pre・oxidationandcoagulationoftexitilewastewaterbytheFentonprocessAbstract:ThispaperevaluatestheFentonprocess,involvingoxidationandcoagulation,fortheremovalofcolorandchemicaloxygendemand(COD)fromsynthetictextilewastewatercontainingpolyvinylalcoholandareactivedyestuff,R94H.Theexperimentalvariablesstudiedincludedosagesofironsaltsandhydrogenperoxide,oxidationtime,mixingspeedandorganiccontent.TheresultsshowthatcolorwasremovedmainlybyFentonoxidation.Thecolorremovalreachedamaximumof90%atareactiontimeof5minunderlowdosagesofH2O2andFe2+.Incontrast,theCODwasremovedprimarilybyFentoncoagulation,ratherthanbyFentonoxidation.TheratioofremovalefficiencybetweenFentonprocessandferriccoagulationwas5.6forcolorremovaland1.2forCODremoval.ItisconcludedthatFentonprocessforthetreatmentoftextilewastewaterfavorstheremovalofcolorratherthanCOD.出处：Chemosphere,Volume46,Issue6,February2002,Pages923-928・ComparisonofdifferentadvancedoxidationprocessesforphenoldegradationAbstract:AdvancedOxidationProcesses(O3,O3/H2O2,UV,UV/O3,UV/H2O2,O3/UV/H2O2,Fe2+/H2O2andphotocatalysis)fordegradationofphenolinaqueoussolutionhavebeenstudiedinearlierworks.Inthispaper,acomparisonofthesetechniquesisundertaken:pHinfluence,kineticconstants,stoichiometriccoefficientandoptimumoxidant/pollutantratio.Ofthetestedprocesses,Fentonreagentwasfoundtothefastestoneforphenoldegradation.However,lowercostswereobtainedwithozonation.Intheozonecombinations,thebestresultswereachievedwithsingleozonation.AsfortheUVprocesses,UV/HgChshowedthehighestdegradationrate.出处：WaterResearch,Volume36,Issue4,February2002,Pages1034-1042.TreatmentofoilcontaminatedwastewaterinamembranebioreactornAbstract:Activatedsludgeprocessesarefrequentlyappliedtotreatindustrialeffluents.Themembrane-bioreactor(MBR)isamodificationofthisconventionalprocess,wheretheactivatedsludgeisconcentratedinabioreactorwhichisconnectedtoacross-flowultrafiltrationmembraneunit.TrialsinaMBRwithahighactivatedsludgeconcentrationofupto48g,showedthatoilywastewateralsocontainingsurfactantswasbiodegradedwithhighefficiency.DuringthedifferentloadingstagesoftheMBRoperationaremovalrateof99.99%couldbeachievedforfuel-oilaswellaslubricatingoilatahydraulicretentiontimeof13.3h・Themaximumbiodegradationoffueloilamountedto0>82ghydrocarbonsdegradedperday,andgMLVSSandaveragevaluesof0.26-0.54ghydrocarbonsg-1MLVSSd-1couldbeachieved.TheaverageremovalofCODandTOCduringtheexperimentwas94-96%forfueloil97,and98%forlubricatingoil,respectively.Duetothehighremovalefficiencyofoilypollutantsandthecompleteretentionofsuspendedsolidsbytheultrafiltrationunit,theMBRsystemshowsgoodpotentialforapplicationinindustryforprocesswastewaterrecyclingpurposes.出处：WaterResearch,Volume34,Issue14,1October2000,Pages3621-3629.TurbulenceintensityinanelectrochemicalcelkEffectonreactorperformanceAbstract:Inordertostudytheimprovementinreactionefficiencyassociatedwiththeimprovedflowcharacteristicsoverstaticorquasistaticcells,adynamicelectrochemicalreactorisdesignedandtested・Experimentalresultsarecomparedtoacomputationalfluiddynamics(CFD)modelofthecell,basedonlyonturbulencecharacteristics.Weintendtoidentifytheoptimalgeometricalconfiguration,usingCFDtodeterminehowtheelectrodes,inletandoutlettubesshouldbepositionned.Itisfoundthattheoverallreactionefficiencyofthecellcorrelatesalmostperfectlywiththevolumetricturbulenceintensity.Theincidenceangle(IA)formedbytheinletandthepositionoftheelectrodesgovernstheoverallreactionrate.出处：ChemicalEngineeringandProcessing,volume45,Issue6,June2006,Pages471-480