有一組調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,在我國的污水排放總量中,化工行業(yè)排放的污水占到全國污水排放總量的百分之二十左右?;U水排放到環(huán)境中將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大的危害,這就要求化工企業(yè)嚴(yán)格落實(shí)環(huán)保理念,對(duì)化工過程產(chǎn)生的的廢水進(jìn)行妥善的化工廢水處理 。
化工廢水還有以下特點(diǎn):第一,廢水排放量大?;どa(chǎn)離不開水,生產(chǎn)過程中需要大量的水作為溶劑、吸收劑和循環(huán)冷卻劑等,使得廢水的排放量很大。第二,污染物種類多。排出的水體中會(huì)含有一些生產(chǎn)中的原材料、副產(chǎn)物等,會(huì)使得種類繁多、成分復(fù)雜。第三,污染物毒性大、不易生物降解。在化工生產(chǎn)中,排放的有毒污染物大部分為硝基化合物、分散劑以及鹵毒化合物等,這些化合物雖然比重小,但是由于其毒性大,導(dǎo)致排放的水毒性很大。第四,化工廢水的水量和水質(zhì)視其原料路線、生產(chǎn)工藝方法及生產(chǎn)規(guī)模不同而有很大差異。第五,污染范圍廣。我國的600多個(gè)化工企業(yè),小型企業(yè)約占90%,小型企業(yè)遍布全國各地。這些中小企業(yè)工藝落后,設(shè)備陳舊,技術(shù)力量薄弱。
1、化工廢水的常見處理方法
1.1物理法
物理處理方法有離心分離、過濾、氣浮和破乳等。其中過濾法指的是通過具有孔粒狀濾料層截留水里面的雜質(zhì),主要是減少水里面的懸浮物;氣浮法指的是向水中通入空氣,使水中產(chǎn)生大量的氣泡,并促使其粘附在雜質(zhì)顆粒上,形成比重比水小的浮體,在浮力作用下,上浮到水面,實(shí)現(xiàn)固液分離;破乳主要用來處理含油廢水,破壞液滴界面上穩(wěn)定的乳化層,使油和水得以分離。這幾種方法工藝簡單,處理前后水的物理性質(zhì)并沒有發(fā)生變化,只能去除一些不溶于水的懸浮物,因此局限性較大。近些年以來發(fā)展的物理技術(shù)包含非平衡等離子體技術(shù),聲波技術(shù)以及磁分離法等。
1.2化學(xué)法
化學(xué)處理法是通過化學(xué)反應(yīng)來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法,對(duì)于廢水的深度處理也有著重要作用。主要的化學(xué)處理法有:混凝、中和、化學(xué)沉淀和氧化還原法。
1.2.1混凝法
混凝法是廢水處理中一種經(jīng)常采用的方法,它處理的對(duì)象是廢水中利用自然沉淀法難以沉淀除去的細(xì)小懸浮物及膠體微粒,還可以用于除油和脫色。這種方法可以用于化工、煤炭、造紙等各種工業(yè)廢水的預(yù)處理和中間處理階段。它優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備簡單,操作容易掌握,處理效果好;缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用高,沉渣量大,且脫水較困難。
1.2.2中和法
中和就是酸堿相互作用生成鹽和水,也即pH調(diào)整或稱為酸堿度調(diào)整。酸、堿廢水的中和方法有:(1)酸、堿廢水互相中和法:可以達(dá)到以廢治廢的目的,既簡便又經(jīng)濟(jì);(2)投藥中和:可以處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸堿廢水;(3)過濾中和:可以進(jìn)行廢水的pH調(diào)整。
1.2.3化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是指向工業(yè)廢水中加入一些化學(xué)藥劑,使它和廢水中的某些溶解物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng),生成難溶物,沉淀下來。這種方法常用于處理含金屬離子的工業(yè)廢水。
1.2.4氧化還原法
氧化還原法是通過藥劑與污染物的氧化還原反應(yīng),將廢水中有害的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)的方法。廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、二氧化氯(CIO:)、氯氣(C1:)、高錳酸鉀(KMnO)等。藥劑還原法在廢水處理中應(yīng)用較少,只限于某些廢(如含鉻廢水)的處理,常用的還原劑有硫酸亞鐵(FeSO)、亞硫酸鹽、氯化亞(FeC1:)、鐵屑、鋅粉、peng氫化na等。
另外,采用高能量脈沖發(fā)生器或者電子發(fā)射器形成的電子束和水分子發(fā)生碰撞,產(chǎn)生激發(fā)態(tài)而導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)發(fā)生氧化降解作用的輻照技術(shù)等也漸漸開始應(yīng)用于污水處理實(shí)踐過程中。
1.3生物法
廢水的生物處理法就是利用微生物的代謝作用,把廢水當(dāng)中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物的過程,簡而言之,就是利用微生物的生命活動(dòng)過程來轉(zhuǎn)化污染物,最后達(dá)到無害的一種方法。這種方法可以根據(jù)參與的微生物種類,分為好氧生物處理和厭氧生物處理。
伴隨著化工行業(yè)的發(fā)展,廢水成分越來越復(fù)雜,含有的難降解的有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)也越來越多,單純的用物理處理法或者化學(xué)處理法是不行的。這時(shí)候,需要運(yùn)用微生物的處理方法,利用微生物的新陳代謝作用,獲取廢水中的養(yǎng)分,同時(shí)使得廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)得以凈化。
生物法處理污水具備運(yùn)作成本不高、操作管理便捷的優(yōu)勢,在污水處理系統(tǒng)中的二級(jí)處理占主體地位。但是微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)、溫度以及pH值等條件有一定的要求,這種方法不容易適應(yīng)化工污水水質(zhì)變化快、成分繁瑣、毒性強(qiáng)、降解困難的特點(diǎn)J,單獨(dú)采用生物法處理化工污水達(dá)標(biāo)工作難度很高,因此生物物理或者生物化學(xué)處理方法的相互結(jié)合成為化工行業(yè)污水處理發(fā)展的必然趨勢。
1.4物化法
物化處理方法有吸附、離子交換、電滲析等。吸附法是采用多孔介質(zhì)(例如磺化媒樹脂以及活性炭等)吸附污水里面的非極性有機(jī)物質(zhì),此方法簡便而且易于施行,不過僅能夠用于處理非極性有機(jī)物質(zhì)吸附之后的污水,需要深化處理吸附質(zhì),必須再生,吸附僅僅是一種污染物質(zhì)的物理遷移過程而并不是真正的降解作用;離子交換法是利用離子交換樹脂將廢水中的陰、陽離子通過交換反應(yīng)交換出來,這種方法處理效果好,不僅可以去除重金屬離子,也可以去除一些陰離子。不過離子交換樹脂需要一系列的再生,再生費(fèi)用較高;膜分離技術(shù)可以分為反滲透、超濾和電滲析。膜分離的優(yōu)點(diǎn)在于其具備對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)去除效果好,流程簡便,結(jié)構(gòu)緊密,容易操控等優(yōu)點(diǎn),在廢水深化處理方面顯示出非常廣泛的應(yīng)用前景,不過膜污染缺陷嚴(yán)重影響著膜的推廣和應(yīng)用。
2、化工廢水的新型處理工藝
基于以上的處理方法,國內(nèi)外的研究人員開始針對(duì)化工廢水進(jìn)行了大量的研究。研究人員將不同的學(xué)科及技術(shù)應(yīng)用于其中,某些新技術(shù)也呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
2.1微電解技術(shù)
將具有電極單位差的金屬與金屬(非金屬)在傳導(dǎo)性較好的廢水中接觸,形成原電池效應(yīng)或發(fā)生電解反應(yīng)來處理廢水的工藝,又稱電解、鐵屑過濾法、零價(jià)鐵等J。微電解技術(shù)常用于含有高濃度鹽、高濃度有機(jī)物的難降解廢水的預(yù)處理。Zhou等利用微電解接觸氧化法處理混合化工廢水,處理后m(BOD5)/m(CODc)值大于0.6,CODc的去除率為64.6%,同時(shí)對(duì)氨氮和鉛有一定的去除。微電解技術(shù)有效地利用了固體廢棄物,是一種"以廢治廢"的處理技術(shù)。
2.2MBR技術(shù)
MBR污水處理技術(shù),是采用膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor,簡稱MBR)技術(shù)是生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù),取代了傳統(tǒng)工藝中的二沉池,它可以高效地進(jìn)行固液分離,得到直接使用的穩(wěn)定中水。這種新型工藝應(yīng)用在在處理廢水的具體操作中,地面積小,出水水質(zhì)好,一般不須經(jīng)三級(jí)處理即可回用。它有其工藝簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),并且全程可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行管理。
南京工業(yè)大學(xué)開發(fā)了一種“MBR處理PTA廢水的高效組合工藝",該工藝?yán)没钚蕴孔鳛榇呋瘎?、空氣為氧化劑?duì)聚酯企業(yè)的A廢水進(jìn)行催化氧化處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,工藝出水水質(zhì)符合國家廢水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),且有效的縮減了水處理裝置的占地面積、水力停留時(shí)間以及運(yùn)行費(fèi)用。
2.3光催化氧化技術(shù)
光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將0、H0:等氧化劑與光輻射相結(jié)合。所用光主要為紫外光,包括uV—H0、uV一0等工藝,可以用于處理污水中CHC13、CC1、多氯聯(lián)苯等難降解物質(zhì)。另外,在有紫外光的Feton體系中,紫外光與鐵離子之間存在著協(xié)同效應(yīng),使H0:分解產(chǎn)生羥基自由基的速率大大加快,促進(jìn)有機(jī)物的氧化去除。在空穴附近的OH一和H:0被氧化成·OH,同時(shí)污水中的0:與激發(fā)的電子結(jié)合為·0一,所生成的·OH和0:一將有機(jī)物氧化分解為c0:、H0。光催化氧化還原以n型半導(dǎo)體為催化劑,如TiO:、ZnO、Fe:O,、SnO2。等。
Wang9等使用納米TiO作為催化劑進(jìn)行了脫硫廢水中的氯化物的光催化降解,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)TiO加入量為800mg/L、溫度25℃、pH值=2時(shí),使用uV照射僅10min,就除去了廢水中47.9%的氯化物。
3、總結(jié)
化工廢水的處理是化工行業(yè)發(fā)展的一大難題,對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展也具有十分重要的意義。僅僅靠著上述的一些基本的處理方法還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,在化工生產(chǎn)過程中,要使廢水的排放量大大減低,從源頭上減少污染。同時(shí),我們也要努力探索廢水處理的新工藝,來推動(dòng)廢水處理技術(shù)的發(fā)展。