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各种行业废水工艺特点

发布时间:2015-06-05

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各行业废水处理工艺特点
洗车废水处理工艺特点
人口的增长、经济的发展和资源的超量开发,对环境造成了很大的压力:水资源严重缺乏,水污染日益加剧。随着人民生活水平的提高,单位和家庭拥有的汽车数量也越来越多,这势必带来洗车水的大量消耗,对于城市而言,则更加剧了水资源短缺的矛盾。据统计,清洗1辆小型汽车需用水0.06-0.10m3,1座大中城市1年用于洗车的水量则可供6万人口使用1年,洗车用水的消耗量由此可见一斑。
此外,由于许多城市对洗车业的管理还欠规范,洗车水的随意排放造成污水横流,严重影响市容和市民的生活环境。洗车废水中含有油类、有机物、阴离子合成洗涤剂类等大量污染物质,如不经处理就直接排放,势必对水体造成污染。
针对洗车废水耗费大量水资源及污染环境的现状,一些城市已做出相应的限制,如北京、天津、石家庄等。《哈尔滨市城市节约用水条例》规定,在用水紧缺期限制洗车用水,经营洗浴、洗车等单位和个人应当安装节水设备。近年,哈尔滨市曾多次季节性禁止用清水洗车。一些城市还通过高水价办法,用经济手段控制洗车水消耗。
可见,节约洗车用水、减少洗车水污染是极需解决的问题。为此,本文主要针对洗车水处理及回用技术进行阐述,并指出洗车废水回用是发展的必然趋势。
根据洗车废水的产生方式或污染物特征,可以按4种方式进行分类。
1 按清洗的车辆类型不同分类
按照清洗的车辆类型不同,大致分为两类:(1)清洗小型车辆的洗车废水。由于此类车辆多跑短途,车辆上沾染的灰尘和泥砂较多,而油类物质相对较少,因此这类废水污染物较为单一,主要是泥砂类物质、清洗汽车时耗用的洗涤剂类物质和少量的油。(2)清洗运输类大型车辆的洗车废水。这类车辆大多跑远途,车辆上沾染的煤焦油或燃料油较多,且承载的物品也会给车体带来污染,此类废水污染物较为复杂,需设有除油的处理单元。
2 按洗车行功能不同分类
按照洗车行功能的不同,可以分为单纯洗车行的洗车废水和兼具有修车功能洗车行的洗车废水。前者的洗车废水水质中泥砂、洗涤剂类物质较多,油类物质相对较少,而后者由于在修车时采用润滑油类物质,使水中的含油量大大增加,同时水中其他污染物质的浓度也明显增加。
3 按清洗方式不同分类
按清洗方式的不同,分为机洗的洗车废水和人工清洗的洗车废水。一些发达国家较多采用机械洗车,洗车时所采用的石油类产品比较多,因此含油量较高;我国多采用人工高压水冲洗洗车,洗车废水中含有的洗涤剂类物质相对较多。
4 按主要污染物特征分类
从上述分析可知,油类是洗车废水中的主要污染物质。因此,可以按油类污染物情况将洗车废水分为两大类:第一类是含油量少,含泥砂、洗涤剂较多的洗车废水;第二类是含油量、泥砂、洗涤剂类物质均较高的洗车废水,这类废水的处理工艺相对复杂。据实测数据,两种典型洗车废水水质。
洗车废水处理及回用技术
洗车废水处理技术的现状典型的洗车废水处理主要有两种情况:一是处理洗车废水比较集中、水量较大的运输车辆场的洗车废水,含油量等污染物量较高,属于表1中的第二类水质;另一种是处理分散在城市中的小型洗车行的洗车废水,按洗车行功能的不同,表1中的两类水质均有可能出现,一般以第一类水质为主。
1 运输车辆场洗车废水的处理
2 小型洗车行洗车废水的回用工艺
3 膜法处理洗车废水的一些相关研究
4 洗车废水处理后污泥的处置
洗车废水处理后污泥的处置
对于洗车废水的处理不但要考虑水的处理,同时还要考虑洗车废水处理后的污泥处置。由于汽车在行驶的过程中沾染了很多的泥土,清洗车辆过程中沉积的污泥数量可观。洗车场污泥中的矿物油经降解含量很微,对作物无不良影响。重金属铬和铅含量远低于国家控制标准。污泥可用于造田、种植农作物,污泥也可用于客土、改土、增厚土层。受铅污染的洗车场污泥最好用于植树、种植花草,或用于烧砖瓦。
对于大型的洗车场,需有专门的污泥处置;对于小型的洗车行,可考虑定期收集污泥,由市政部门对污泥进行统一处置。
造纸行业废水处理工艺特点
一、造纸废水的来源和特性
造纸生产过程中用水很多,生产1t纸约需水300~500m3,在造纸废水中,不仅含有大量造纸原料(约有20%原料随废水流失),而且含有大量化学药品及其他杂质,所以如果造纸废水不经处理任意排放,会对水体造成极大的危害。
为了有限地处理造纸废水。首先必须对造纸废水的水质有所了解。碱法造纸排出的废水主要有以下三种:
1、蒸煮木浆(或草浆)所生成的废液,又称黑液。
2、打浆机和精浆机排出的废水,称打浆废水。
3、造纸机废水,其中可以直接使用的称为白水。
这些废水中含有的主要污染有以下几种:
1、悬浮物
包括可沉降悬浮物和不可沉降悬浮物,主要是纤维和纤维细料(即破碎的纤维碎片和杂细胞)
2、易生物降解有机物
包括低分子量的半纤维素、甲醇、乙酸、甲酸、糖类等。
3、难生物降解有机物
主要来源于纤维原料中所含的木质素和大分子碳水化合物。
4、毒性物质
黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸等。
5、酸碱毒物
碱法制浆废水ph值为9~10;酸法制浆废水ph值为1.2~2.0.
6、色度
制浆废水中所含残余木质素是高度带色的。
二、造纸废水的回收利用方法
由于造纸废水由三种废水组成:黑液、打浆机废水和造纸机废水,因此它的回收利用主要是针对这三种废水展开。
1、黑液的回收利用
(1)传统碱回收法(燃烧法)
造纸工业上用碱量很大,每生产1t纸浆需要200~400kg烧碱。在蒸煮后排出的黑液中有35%左右的无机物,其主要成分是游离的NaOH、Na2S、Na2SO4及和有机物结合的其他钠盐。回收碱的目的就是将这些钠盐转化为NaOH和Na2S回收利用,以降低成本,并减少对水体的污染。
(2)湿式氧化法
湿式空气氧化是指在高温、高压下,废水中的有机物被氧化分解的过程,其氧化程度取决与所使用的温度和压力。此方法适用于烧碱法黑液。
(3)湿式裂化法
湿式裂化法回收稻草浆黑液为我国独创的新技术。黑液在20MPa,360摄氏度左右进行湿式裂化反应15~30min,黑液中的有机物转化为气体、焦油、炭粉和有机酸,硅酸钠在高CO2分压下转化为Si2沉淀。然后在常压下用沉降法将裂化产物分离,分理出的液体可苛化回收碱。
(4)SCA-比列若得法
此方法的基本原理与空气氧化法相近似。将浓缩到50%~60%的黑液,在氧气不足的条件下,在热分解炉内进行瞬间热分离,分解产物为Na2CO3、H2S、C等。
(5)黑液的综合利用办法
回收硫酸盐松节油、用黑液制取胡敏酸氨、回收塔罗油,用黑液制取二甲基亚矾等。另外还可以回收木质素,生产酒精和酵母。
2、打浆机废水回收利用
纸浆经过打浆机排出的废水,其所含成分与黑液相同,只不过浓度较低。由于所含的有机物质(纤维和碱等)数量少,回收较困难,但废水中的总固体、悬浮物和BOD5仍然很高,直接排放对水体污染仍很严重,因此需要进行处理。主要处理方法包括混凝沉淀法、气浮法、活性污泥法、稳定塘法、生物滤池法及A/O法等。
3、造纸机废水回收利用
从造纸机上排出的废水中含有大量纤维,如不回收利用,将造成很大浪费,因此,对造纸机器废水必须加以充分的回收和重复利用。这些水部分可以用来稀释纸浆(如案锟排出的白水),部分送至打浆工程使用(吸水箱和伏锟所压出的废水),打浆工程用不了的废水,应送到回收装置进行饲料回收。
化纤行业废水处理工艺特点
化纤是我国纺织工业的主要原料,多年来曾保持快速增长态势。不过,化纤行业的产业集中度不高,大量低水平重复建设项目的进入,加剧了行业内的竞争程度。产能过剩以及原材料价格的上涨曾导致化纤行业在2004年进入低迷期,2005年业内更是出现大比例亏损的状况。2006年以来,需求的增加推动行业逐渐摆脱低迷状况,收入及利润出现了较大幅度的增长,行业景气度稳步回升,整体毛利率持续上升,利润率则基本回复至2003年水平。
化学纤维分为人造纤维和合成纤维两大类。人造纤维主要指粘胶纤维,以天然棉纤维或者天然木纤维作为原料。合成纤维主要包括涤纶(聚酯纤维)、锦纶(又称尼龙,聚酰胺纤维)、氨纶(聚氨基甲酸酯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)、丙纶(聚丙烯纤维)、维纶(聚乙烯醇缩甲醛纤维)以及特种纤维等,主要生产原料来自于烯烃、芳烃等石油衍生物。
化纤废水是指在化纤生产过程中产生的各类废水, 如PET废水、PTA废水、棉浆粕黑液、粘胶废水等。其废水成份复杂, 常含有强酸、强碱、纤维素和半纤维素、醇类、果胶等, 以及各种有毒物质, 如PET废水中主要污染物为乙二醋、乙二醇、乙酸乙甘醇、对苯二甲酸及其中间产物和低聚物;PTA废水中主要含苯二甲酸、对二甲苯、苯甲酸、乙酸甲脂、醋酸等污染物;聚醋废水中含有、PTA、乙醛、EG、二甘醇、三甘醇、纺丝油剂等污染物质。
化纤废水中有机物含量高,COD在1000-10000mg/L之间, 有时更高。废水可生化性差,BOD/COD一般均小于0.25。废水呈酸性或碱性, 且含有醛类、氰类、苯类等有毒物质, 易对微生物产生毒害作用。废水若不经处理或仅经预处理直接排放, 将会对受纳水体及周边环境造成严重危害。
对于化纤废水的处理, 一般采用以生物法为主的物理-化学-物理混合处理工艺。一般处理流程如下:
由于化纤废水呈酸性或碱性,所以在处理前必须中和,使其pH在中性范围内。一般对酸性废水加碱中和,对碱性废水加酸中和,有条件的地方也可采用酸碱废水混合中和。废水经pH调节后,需进行预处理去除SS及油类物质,如利用气浮除油、混凝沉淀除悬浮物及部分有机物等。预处理过程能改善废水的可生化性。经预处理后的废水进人生物处理单元,大部分的有机物及其它污染物质得到有效去除。为了使出水达到更高标准或回用要求,需进行深度处理,如活性炭吸附、砂滤、生物炭池等。
厌氧-好氧处理工艺能充分发挥厌氧微生物抗冲击负荷能力并可提高污水可生化性,兼有利用好氧微生物生长速度快、出水水质好、运行费用低的优点,故在有机废水处理中获得广泛应用。如董良飞等采用ENSBR(延时序批式生物氧化硝化反应器)-BDAR(膜法生物兼氧反硝化反应器)-BCOR(完全混合式生物接触氧化反应器)工艺处理某化纤公司高含氮己内酰胺生产废水,在污泥负荷为0.15-0.28g/(g.d)、进水COD不高于6200mg/L、NH3-N质量浓度不高于560mg/L的情况下,出水COD不高于150mg/L、NH3-N质量浓度不高于20mg/L,COD和NH3-N的去除率分别达到98%和96%,系统可同时除碳脱氮。潘碌亭等采用UASB-水解酸化-接触氧化-MBR工艺,处理某化纤厂COD浓度为3万mg/L的PET废水,最终出水COD可达到100mg/L以下,各项指标都达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准。孙一川等采用厌氧+两级好氧+生物炭池处理,对COD为5600mg/L的高浓度化纤废水进行处理,出水COD可达到50mg/L以下。
一体式氧化沟
氧化沟是延时曝气的一种特殊形式。它的池体狭长,池深较浅,在沟槽中设有表面曝气装置,起到曝气和搅拌两个作用。它把连续环式反应池用作生物反应池,污泥混合液在该反应池中以一条闭台式曝气渠道进行连续循环,集曝气、泥水分离和污泥回流功能为一体,无需建造单独的二沉池。其主要优点有:工艺简便、设备少,管理方便耐冲击负荷,适应能力强处理效果好,不仅能去除95%以上的BOD,还可以同时脱除部分氮和磷;污泥沉降性能好,污泥产生量少;动力消耗较低。
许玉东采用混凝沉淀-一体式氧化沟(两级)工艺处理COD浓度为900-2700mg/L的化纤废水,最终出水低于100mg/L,COD去除率在95%以上。所采用的一体化氧化沟为Carrousel氧化沟。
复合式膜生物反应器
复合式膜生物反应器是将传统的活性污泥法与生物膜法(接触氧化法)进行有机结合的一种新型高效的污水处理工艺,即在普通活性污泥工艺的曝气池中投加各种能提供微生物附着生长表面的载体,利用载体容易截留和附着生物量大的特点,使曝气池中同时存在附着相和悬浮相生物,充分发挥两者的优越性,使之扬长避短,相互补充。
由于其优点显著,已被广泛应用于食品废水、印染废水、屠宰废水、制药废水等高浓度有机废水治理中。李轶等利用复合式膜生物反应器工艺对化纤废水的处理进行研究,结果表明,复合生物反应器中的生化系统生物体浓度比普通活性污泥系统生物体浓度提高50%以上,在HRT为8h,泥龄为5d时,COD、氨氮的去除率分别提高了20%和9.6%,且该工艺对污泥膨胀有较好的控制。
人工湿地处理工艺的特点
人工湿地(CW—Constructed Wetland)污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。它具有处理效果好、氮磷去除能力强,运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特点,比较适合于技术管理水平不很高,规模较小的城镇或乡村的污水处理。
人工湿地的净化机理:人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后,填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时,大量的SS被填料和植物根系阻挡截留,有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态,保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收,而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去,最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。
在城市社区中,人工湿地可视为利用“水景绿地”处理生活污水的一种生态工艺,具有以下特点。根据《湿地公约》中对湿地的定义,城市中的人工湖、连续过水的绿地都属于人工湿地。与通常的人工湖和绿地不同,人工湿地改善了原有的土壤基质,选择具有耐污除污能力的水生、湿生植物优化组合,通过控制水的流动,达到预期的处理效果。因此,
〈1〉为房地产开发商带来了利润增长点
自由水面、水生植物和其生长基质是人工湿地处理工艺的主要组成部分。其中,植物和自由水面为社区制造了绿地和人工湖泊,满足了城市人对绿色、自然的渴望,同时为楼盘增加了卖点。位于南五环外大兴区的“顺驰领海”是目前北京最大型的水景住宅,为了在少水的北京营造“地中海”风情,建设人工湖水面面积达3.8万m2。2004年4月,一期开盘时均价5400元/m2,比同时期、同地段的普通住宅高出80%左右。
〈2〉低成本的生态处理工艺
普通的绿地和水景观不仅占用了大片土地,而且草坪的灌溉、湖泊的补水耗费大量的水资源。2005年5月1日施行的《北京市节约用水管理办法》明确规定:住宅小区、单位内部的景观环境用水和其他市政杂用用水,应当使用雨水或者再生水,不得使用自来水。
但是,如果将雨水和中水直接补充人工湖等水景观,很可能引起藻类爆发,造成水景观恶化。文献表明:北京市经过屋面和路面汇集的雨水远远超出景观用水的标准;《城市杂用水水质标准》对中水回用水质的规定为TKN<10mg/L,TP<1.0mg/L,远远超出了国际公认的发生富营养化的临界值(TN=0.2mg/L、TP=0.02mg/L)。因此,雨水和再生水的深度处理是必须的。
人工湿地处理工艺集“中水处理”和“水景绿化”于一体,不仅省去灌溉用水、水景补水,还能提供再生水,保证景观用水的水质、水量,减少了占地、基建、设备、维护等多项投资,实现真正的生态型社区。
〈3〉同时满足社区的“污水处理率”和“绿化覆盖率”
为了将2008年奥运会办成“绿色奥运”,北京市制定了“北京市奥运专项规划”之《生态环境保护专项规划》提出,北京市到2008年,市区污水处理率达到90%以上;到2007年市区城市绿化覆盖率达到43%以上。因此,提高每个社区的污水处理率和绿化覆盖率是必需的。社区中,人工湿地面积越大,污水处理量越高,绿化覆盖面积也越大。人工湿地的建设,同时满足了“污水处理率”和“绿化覆盖率”两项指标的提高。
〈4〉人工湿地对氮磷的去除率高于常规污水处理工艺
厨房和厕所排水中的氮磷含量较高。在运转成熟稳定的情况下,人工湿地对污水中的氮磷去除能力较高,对P除率从40%左右到90%以上都有报道。而城市二级污水处理厂对N、P的去除率仅能达到20%-40%。
〈5〉人工湿地去除藻类有优势
在居住区的人工水景中,由于流速、水质等原因,经常会出现藻类爆发、景观水质恶化。藻类的去除对普通的处理工艺是一个难点。研究表明,投加二氧化氯、氯胺均无效;臭氧和氯可用于细胞去除前的预氧化以提高细胞的凝集,但剂量不当有可能引起细胞内毒素的释放资料表明,人工湿地最高除藻率可达97.96%低时亦可达72.69%。
电镀重金属废水处理工艺特点
电镀重金属废水各种治理技术——化学沉淀、氧化还原处理、溶剂萃取分离、吸附法、膜分离技术、离子交换处理法、生物处理技术的现状,并提出了治理技术的发展趋势。
电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。
电镀废水的成分非常复杂,除含氰(CN—)废水和酸碱废水外,重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类,一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视,研制出多种治理技术,通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高,目前,电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段,资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向。
1 电镀重金属废水治理技术的现状
1.1化学沉淀
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉淀法等。
1.1.1中和沉淀法
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应,使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单,是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点[1]:(1)中和沉淀后,废水中若pH值高,需要中和处理后才可排放;(2)废水中常常有多种重金属共存,当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时,pH值偏高,可能有再溶解倾向,因此要严格控制pH值,实行分段沉淀;(3)废水中有些阴离子如:卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物,因此要在中和之前需经过预处理;(4)有些颗粒小,不易沉淀,则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。
1.1.2硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法。与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的优点是:重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低,而且反应的pH值在7—9之间,处理后的废水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺点是[2]:硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体;硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,产生二次污染。为了防止二次污染问题,英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法,即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解,这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来,同时防止有害气体硫化氢生成和硫化物离子残留问题。
1.2氧化还原处理
1.2.1 化学还原法
电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在,因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后,投加石灰或NaOH产生Cr(OH)3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一,在我国有着广泛的应用,其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同,可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。
应用化学还原法处理含Cr废水,碱化时一般用石灰,但废渣多;用NaOH,则污泥少,但药剂费用高,处理成本大,这是化学还原法的缺点。
1.2.2 铁氧体法
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4,使Cr6+还原成Cr3+, Fe2+氧化成Fe3+,调节pH值至8左右,使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应,形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高,易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外,特别适用于含重金属离子的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史,处理后的废水能达到排放标准,在国内电镀工业中应用较多。
铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70摄氏度),能耗较高,处理后盐度高,而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。
1.2.3 电解法
电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史,具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术,能减少污泥的生成量,且能回收Cu、Ag、Cd等金属,已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高,一般经浓缩后再电解经济效益较好。
近年来,电解法迅速发展,并对铁屑内电解进行了深入研究,利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。
另外,高压脉冲电凝系统(High Voltage Electrocagulation System)为当今世界新一代电化学水处理设备,对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%;电解时间缩短30%—40%;节省电能达到30%—40%;污泥产生量少;对重金属去除率可达96%一99%[3]。
1.3 溶剂萃取分离
溶剂萃取法[4]是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
1.4 吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单,在废水治理中应用广泛,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂,把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr、含Ni废水已有成功经验。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低[5]。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率达到99%,出水中Cr6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前暑[6]。
1.5 膜分离技术
膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术,包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水,处理后废水组成不变,有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理,已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水,已处理水可以回用,实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多,有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段,如我国和奥地利均用乳状液膜技术处理含Zn废水,此外也应用于镀Au废液处理中[7]。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术,该项技术在金属萃取方面有很大进展。
1.6 离子交换处理法
离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等,离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性,后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大,因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力,多数情况下离子是先被吸附,再被交换,离子交换剂具有吸附、交换双重作用。这种材料的应用越来越多,如膨润土[11],它是以蒙脱石为主要成分的粘土,具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力,若经改良后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生,天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点:沸石[9]是含网架结构的铝硅酸盐矿物,其内部多孔,比表面积大,具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明[10],沸石从废水中去除重金属离子的机理,多数情况下是吸附和离子交换双重作用,随流速增加,离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程,废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜,在NaCl再生过程中,去除率达97%以上,可多次吸附交换,再生循环,而且对铜的去除率并不降低。
1.7 生物处理技术
由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点,经过多年的探索和研究,生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展,采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头,根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
1.7.1 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。
1.7.2 生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。
1.7.3 生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42—为S2—使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr6+为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%[11]。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人[12]用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8mg/L的溶液,当pH为4.0时,去除率达99.12%。
1.7.4 植物修复法[13]
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属;(2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散:(3)利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力,主要表现在对重金属具有很强的吸附力[14],利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道[15]。褐藻对Au的吸收量达400 mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%,马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻,但仍具有较好的去除能力。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现[16]凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点,受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用,由胡焕斌等[17]试验结果表明:芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。
2电镀重金属废水治理技术展望
随着全球可持续发展战略的实施,循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。电镀重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。未来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面:
(1)贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用;提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率;从源头上削减重金属污染物的产生量,并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。
(2)电镀重金属废水的处理技术很多,其中生物技术是具有较大发展潜力的技术,具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点。随着基因工程、分子生物学等技术的发展和应用,具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功,为生物技术的广泛应用提供了有利条件。对于已经污染的、范围大的外环境,可采用植物修复技术治理,在治污的同时,不仅美化了环境,还可以获得一定的经济效益。
(3)综合一体化技术是未来电镀废水治理技术的热点。电镀废水种类繁多,各种电镀工艺差异很大,仅使用一种废水治理方法往往有其局限性,达不到理想的效果。因此,综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。
含油废水处理工艺技术
对于含油废水的处理,首先应考虑尽量回收其中的油,以便重复或循环使用,然后再根据其来源及油污的状态、成分,采取适当的处理方法,使之达到国家排放标准或回用标准。下面笔者对国内外常用的含油废水处理方法作简单介绍。
含油废水被排到江河湖海等水体后,油层覆盖水面,阻止空气中的氧向水中的扩散; 水体中由于溶解氧减少,藻类进行的光合作用受到限制; 影响水生生物的正常生长,使水生动植物有油味或毒性,甚至使水体变臭,破坏水资源的利用价值; 如果牲畜饮了含油废水,通常会感染致命的食道病; 如果用含油废水灌溉农田,油分及其衍生物将覆盖土壤和植物的表面,堵塞土壤的孔隙,阻止空气透入,使果实有油味,或使土壤不能正常进行新陈代谢和微生物新陈代谢,严重时会造成农作物减产或死亡。另外,由于溢油的漂移和扩散,会荒废海滩和海滨旅游区,造成极大的环境危害和社会危害。但更主要的危害是石油中含有致癌烃,被鱼、贝富集并通过食物链危害人体健康。因此,对石油和石化等行业产生的含油废水进行有效处理是极其必要的。
物理法
含油废水物理处理方法包括重力分离法、过滤法、离心分离法等。
重力分离法
重力分离法是典型的初级处理方法,是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性,在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层,油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小,油与水的密度差,流动状态及流体的粘度。它们之间的关系可用Stokes和New-ton等定律来描述。重力分离法的特点是: 能接受任何浓度的含油废水,同时除去大量的污油和悬浮固体等杂质,但处理出水往往达不到排放标准。在稳定的流速和油含量的特定条件下,可作为二级处理的预处理。常用的设备是隔油池,包括平流隔油池(API )、斜板隔油池(PPI )、波纹斜板隔油池或称高效除油器(CPI )、小型隔油池以及用于收集来自家庭、汽车库、饭店、医院等的废水油脂的简易隔油井。隔油池水面的浮油可利用集油管排出或采用撇渣机等专用机械撇出,而小隔油池也可进行人工撇油。重力分离技术是应用最广泛、最实用的一种油水分离技术。通过对几种重力油水分离设备的比较,HN S-Ⅲ型分离性能最优,油中含水质量分数仅为1.56%。20世纪70年代中期出现的立式斜板除油罐集立式除油罐与斜板隔油池的优点于一体,大大提高了除油效率,可基本去除水中的浮油和分散油。该法适用于除去废水中的浮油、部分分散油、重油以及油-固体物等不与水溶解的有害物质,但不能除去废水中的溶解油和乳化油。
过滤法
过滤法是将废水通过设有孔眼的装置或通过由某种颗粒介质组成的滤层,利用其截留、筛分、惯性碰撞等作用使废水中的悬浮物和油分等有害物质得以去除。常用的过滤方法有3种: 分层过滤、隔膜过滤和纤维介质过滤。含油废水经过隔油、气浮或混凝沉淀—气浮处理后,再用过滤法处理,可使废水中的含油量降到10mg/L以下或更低。常用的层滤工艺是硅藻土过滤(D. E. F)和砂滤(S. F),一般作为深度处理的预处理。用砂滤池过滤时要求废水中不含重油,以免堵塞砂滤层。膜过滤法又称为膜分离法,是利用微孔膜将油珠和表面活性剂截留,主要用于除去乳化油和某些溶解油。滤膜包括超滤膜、反渗透膜和混合滤膜等。膜材料包括有机膜和无机膜两种,常见的有机膜有醋酸纤维膜、聚砜膜、聚丙烯膜等,常用的无机膜有陶瓷膜、氧化铝、氧化钴、氧化钛等。采用膜分离法处理乳化油废水具有不需加混凝剂、不产生含油污泥、浓缩液可焚烧处理、透过量和出水水质稳定等优越性,特别适合高浓度乳化油废水的处理。但采用膜分离前必须先对含油废水预处理,降低进水的污染物含量,使进水水质能够保证膜元件在一定时间内稳定运行,不产生膜污染。膜使用一定时间后必须采取适当清洗方法再生。
离心分离法
离心分离法是使装有含油废水的容器高速旋转,形成离心力场,因固体颗粒、油珠与废水的密度不同,受到的离心力也不同,达到从废水中去除固体颗粒、油珠的方法。常用的设备是水力旋流分离器。旋流分离器在液固分离方面的应用始于19世纪40年代,现在较为成熟,但在油/水分离领域的研究要晚得多。虽然液固分离与液液分离的基本原理相同,但二者设备的几何结构却差别较大。脱油型旋流分离器起源于英国。从20世纪60年代末开始,由英国南安普顿大学 MartinThew教授领导的多相流与机械分离研究室开始水中除油旋流分离器的研究,发明了双锥双入口型液液旋流分离器,在试验过程中取得满意效果。随后,YoungGAB等人设计出的与双锥型旋流器具有相同分离性能但处理量要高出1倍的单锥型旋流分离器。经过几何优化设计,Conoco公司提出了K型旋流分离器,对于直径小于10μm的油滴分离性能提高更加明显。由于旋流分离器具有许多独特的优点,旋流脱油技术在发达国家含油废水处理特别是在海上石油开采平台上已成为不可替代的标准设备。该法常用来分离分散油,对乳化油的去除效果不太好。离心分离法设备体积小、除油效率高,但高流速产生的紊流容易将部分分散油剪碎,而且运行费用高,因此常用于处理水量少,占地受限制的场合,如海上采油平台、油船等。
浮选法
浮选法,又称气浮法,是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理技术。
该法是在水中通入空气或其他气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡-起上浮到水面形成浮渣 (含油泡沫层) ,然后使用适当的撇油器将油撇去。
该法主要用于处理隔油池处理后残留于水中粒经为10~60μm的分散油、乳化油及细小的悬浮固体物,出水的含油质量浓度可降至20~30mg/L。根据产生气泡的方式不同,气浮法又分为加压气浮、鼓气气浮、电解气浮等,其中应用最多的是加压溶气气浮法。还有混凝沉淀-气浮法,即在气浮过程中投加适当的混凝剂,使气浮的效果更加有效,但是该法浮渣量大且含有大量气泡。另外还有吸附气浮法,即在气浮池里投加粉末活性炭,吸附废水中的油和溶解性污染物,废炭以及废水中的其他悬浮物附着在气泡上并与气泡一起上浮到池顶由除渣机除去。江汉石油机械厂同各油田设计院、学院合作,针对油田采出水研制开发了溶气气浮、叶轮式气浮、喷射式气浮等各种气浮设备。涡凹气浮(CAF) 系统应用于克拉玛依石油化工厂石化废水处理的工程实例取得了良好的处理效果,表明该系统值得在石化领域推广应用。气浮法处理含油废水工艺成熟,油水分离效果好而且稳定,但缺点是浮渣难处理。
生化法
生物氧化法是利用微生物的生物化学作用使废水得到净化的一种方法。
油类是一种烃类有机物,可以利用微生物的新陈代谢等生命活动将其分解为二氧化碳和水。含油废水中的有机物多以溶解态和乳化态存在,BOD5较高,利于生物的氧化作用。
对于含油质量浓度在30~50mg/L以下、同时还含有其他可生物降解的有害物质的废水,常用生化法处理,主要用于去除废水中的溶解油。含油废水常见的生化处理法有活性污泥法、生物过滤法、生物转盘法等。活性污泥法处理效果好,主要用于处理要求高而水质稳定的废水。生物膜法与活性污泥法相比,生物膜附着于填料载体表面,使繁殖速度慢的微生物也能存在,从而构成了稳定的生态系统。但是,由于附着在载体表面的微生物量较难控制,因而在运转操作上灵活性差,而且容积负荷有限。在石化工业炼油厂,含油废水处理常用的工艺流程是隔油—气浮—生化。该工艺基建费用低,出水水质好,但运行费用较高,特别是当BOD5 浓度较低时,活性污泥对油的降解速率很低,系统常在高泥龄 (污泥产量少、更新速度慢) 下运行,泥龄一般在50~100d 。BOD5低意味着活性污泥菌体养料不足,菌体因内源呼吸而自我消耗,使活性污泥减量而且过于分散、沉降性差,达不到曝气池所需正常的污泥浓度,这种问题可通过与生活污水等BOD5高的污水一起处理而得到解决。
药剂法
药剂法,是投加药剂由化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的一种方法。常用的化学方法有中和、沉淀、混凝、氧化还原等。对含油废水主要用混凝法。混凝法是向含油废水中加入一定比例的絮凝剂,在水中水解后形成带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生电中和,油粒聚集,粒径变大,同时生成絮状物吸附细小油滴,然后通过沉降或气浮的方法实现油水分离。常见的絮凝剂有聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等无机絮凝剂和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺(PAM)等有机高分子絮凝剂,不同的絮凝剂的投加量和PH值适用范围不同。此法适合于靠重力沉降不能分离的乳化状态的油滴和其他细小悬浮物。
电化学法
电化学法包括电解法、电火花法、电磁吸附分离法和电泳法。电解法包括电凝聚和电气浮,电凝聚是利用溶解性电极电解乳化油废水,从溶解性阳极溶解出金属离子(一般用Al作阳极),金属离子发生水解作用生成氢氧化物吸附凝聚废水中的乳化油和溶解油,然后沉淀除去油分。
电解凝聚与投加化学絮凝剂相比,具有一些独特的优点: 可去除的污染物种类广泛,反应迅速,适用的pH范围宽,所形成的沉渣密实,澄清效果好,占地面积小,操作方便。但是电解凝聚也存在阳极消耗量大、阳极钝化、耗电量高等缺点。前苏联一炼油厂用三相交流电电凝聚法处理高浓度含油废水,效果很好。电解气浮法是利用不溶性电极电解含有乳化油和溶解油的废水,利用电解分解作用和初生成的微小气泡的上浮作用,使乳化油破坏,油珠附着于气泡上浮形成浮渣而除去。电解产生的气泡细小均匀因而捕获杂质的能力比较强,去除固体杂质和油滴效果较好,缺点是电耗大、电极损耗大,单独使用时不能达到排放要求。电火花法是用交流电来去除废水中乳化油和溶解油的方法。装置由两根同心排列的圆筒组成,内圆筒同时兼作电极,另一电极是一根金属棒,电极间填充微粒导电材料,废水和压缩空气同时送入反应器下部的混合器,再经多孔筛板进入电极间的内圆筒。筒内的导电颗粒呈翻腾床状态,在电场作用下,颗粒间产生电火花,在电火花和废水中均匀分布的氧作用下,油分被氧化和燃烧分解。净化后的废水由内部经多孔顶板进入外圆筒并由此外排。电磁吸附分离法是使磁性颗粒与油/水乳状液废水相掺混,在其吸附过程中,利用油珠的磁化效应,再通过磁性过滤装置将油分去除。高梯度磁性分离器用于炼油厂含油废水处理的分离效果很好。电泳法分离乳化油是利用废水中油珠表面所带的负电荷在电场的作用下定向移动从而实现油水分离。不管是外加电场还是具有不同电极电位的材料放在一起自然形成的电场都可以达到目的。
煤炭工业废水处理工艺特点
煤炭工业污染物排放标准,为控制原煤开采、选煤及其所属煤炭贮存、装卸场所的污染物排放,保障人体健康,保护生态环境,促进煤炭工业可持续发展,根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》和《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,制定本标准。
1、 适用范围
本标准规定了原煤开采、选煤水污染物排放限值,煤炭地面生产系统大气污染物排放限值,以及煤炭采选企业所属煤矸石堆置场、煤炭贮存、装卸场所污染物控制技术要求。
本标准适用于现有煤矿(含露天煤矿)、选煤厂及其所属煤矸石堆置场、煤炭贮存、装卸场所污染防治与管理,以及煤炭工业建设项目环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的污染防治与管理。
本标准适用于法律允许的污染物排放行为,新设立生产线的街和特殊保护区域内现有生产线的管理,按《中华人民共和国大气污染防治法》第十六条、《中华人民共和国水污染防治法》第二十条和第二十七条、《中华人民共和国海洋环境保护法》第三十条、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》的相关规定执行。
煤炭工业包括煤炭开采及煤炭加工。煤炭开采过程中排放大量废水,主要包括:开采过程中与顶、底板接触的地质性涌水、采煤生产过程中井下防尘、液压设备等产生的生产性含尘废水。矿井污水直接排放将对农田及流域造成严重污染,同时造成水资源的大量浪费,必须进行处理以达到回用或排放的要求,也无法实现循环经济的目标。
1 连续膜过滤技术(CMC)
中空纤维膜由于比表面积大,膜组件的装填密度大,所以设备紧凑;这种膜因纺制而成,工艺简单,所以生产成本一般低于其它的膜:由于没有支撑层均可以反向清洗,特别是一些耐污染性好,对氧化性清洗剂耐受性好的膜的出现,使得在大规模的污水处理工程中,中空纤维膜的应用有独特的优势。
CMF技术的核心是高抗污染膜以及与之相配合的膜清洗技术,可以实现对膜的不停机在线清洗清洗,从而做到对料液不间断连续处理,保证设备的连续高效运行。
CMF目前主要用于大型城市污水处理厂二沉池生水的深度处理回用,海水淡化或大型反渗透系统的预处理。地表水地下水净化、饮料澄清除浊等。
2 膜生物反应器(MBR)
膜生物反应器是膜分离技术和生物技术结合的新工艺。用在污水废水处理领域,利用膜件进行固液分离,截留的污泥或杂质回流至(或保留)在生物反应器中,处理的清水透过膜排水,构成了污水处理的膜生物反应器系统,膜组件的作用相当于传统污水生物处理系统中的二沉池。
MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纤维膜,目前主要以中空纤维膜为主。
生活污水经MBR处理后,生水水源已达到很高的水标准。此方法不仅限于处理生活污水,MBR技术也广泛地用于染色废水,洗毛废水、肉类加工污水等水处理系统。MBR系统的另一个特点是规模可大可小,小装置可用于一个家庭,大型装置日处理量可达数万立方米。
3 反渗透技术(RO)
反渗透技术是20世纪60年代初发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术。该技术是从海水、苦咸水淡化而发展起来的,通常称为“淡化技术”。由于反渗透技术具有无相变,组件化、流程简单,操作方便,占面积小、投资少,耗能低等优点,发展十分迅速。RO技术已广泛用于海水、苦咸水淡化,纯水、超纯水制备,化工分离、浓缩、提纯,废水资源化等领域。工程遍布电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品等行业。
废水资源化是有开发增量淡水资源与保护环境双重目的。无机系列废水处理与海水苦咸水淡化采用同类装并具有较多共性工艺技术。RO可使废液中的铜、铅、汞、镍、锑、铍、砷、铬、硒、铵、锌等离子脱除除90-99%。
目前,反渗透技术在城市污水深度处理,一些工业废水深度处理方面的应用受到了高度重视,包括中水回用,污水处理厂二级出水的深度处理,经初级处理后的工业废水深度处理制取优质淡水。中东不少缺水国家,在大量采用反渗透海水淡化技术的同时,引入反渗透技技术处理二级污水,出水水质可达TDS ≤80mg/L,扩大了淡水资源。如中东地区、澳大利亚、新加坡等国都有这方面的大型工程实例。
4 集成膜过程污水深度处理方法
集成膜过程是将超滤/微滤与反渗透(或纳滤)结合使用,形成能够满足各咱回用目的的污水深度处理工艺。超滤、微滤可以作为独立的高级三级处理方法,也是反渗透过程理想的预处理工艺,抗污染能力强、性能优越的超滤、微滤单元代替了复杂的传统处理工艺,而且出水品质远高于三级出水指标,不但完全可以去除污水中的细菌和悬浮物,对COD、BOD也有一定的却除效果。在超滤、微滤之后使用的反渗透膜,其清洗周期由采用传统预处理工艺的3-4周增加到半年以上,膜寿命可延长到达-6年。膜集成污水再生工艺具有系统稳定、维护少、占地小、化学品用量少、流程简单和运行费用低等优点。
新一代中空纤维超滤(微滤)膜与传统产品相比,具有机械强度高、抗氧化、抗污染、高通量等特点,在运行工艺上,采用了低压操作、反冲清洗、气水冲洗等新技术,使得超滤膜装置能够在污染倾向极强的污水介质中保持稳定的性能,超滤膜的使用范围因此扩展到了能适应于多种复杂的介质环境,同时大大扩展了反渗透技术的应用范围,新一代的超滤膜及其系统应用技术的应用范围,新一代的超滤膜及其系统应用技术将膜技术带到了一个全新的时代,彻底改变了膜法水处理技术必须依托于复杂、精细的预处理系统的形象,使膜技术应用于二级出水、三级出水以及多种原废水等许多复杂的水质体系的深度处理。
5 传统处理方法
传统污水三级处理工艺,主要的工艺单元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、过滤和气浮等。根据具体污水排入物质的成分的不同,处理方式有所差异。传统处理工艺存在着工艺复杂、水利用率低、化学品消耗量大的弊病,而且由于无法彻底去除生物絮体及胶体物质,致使清洗频繁,影响了出水水质。
乳品行业废水常处理工艺特点
乳制品废水是炼乳、干酪、奶油、乳制清凉饮料、冰激凌以及乳制品点心生产过程中排出的废水。
废水主要来自容器及设备的清洗水,主要成分含有制品原料。其中牛奶加工厂含有处理原乳0.2%,BOD20-300mg/L,污染较低,而干酪、奶油加工产废水污染程度较高,COD达3000 mg/L, BOD 全达2400 mg/L含总氮(N)达90 mg/L,总磷(P)达16 mg/L,含油脂达200 mg/L,悬浮物达600 mg/L,废水中原料成品如奶油、炼乳应作为副产物尽量回收并在生产过程中减少其流失,废水常采用隔油、沉淀气浮、电化学絮凝等物化处理法及生物滤池、曝气池、气化沟、生物塘等生化处理方法进行处理。
气浮处理工艺
采用常规气浮法,主要针对废水中含有较多胶体物质,气浮能较好地将其去除。经气浮处理后,虽出水较清,但只能去除废水中的胶体有机物,而溶解性有机物不能去除,出水中COD含量较高,运行不稳定,根本不能达到环保排放的要求。同时,气浮会产生较多的污泥,而且污泥含水率非常高,很难处理,运行费用也较高,目前已基本上不单独用于此类废水的处理。
好氧处理工艺
生物接触氧化法、活性污泥法等好氧工艺对乳品废水的处理效果较好,COD的去除率达到90%以上,运行较稳定,但需鼓风曝气,动力消耗较多,运行费用高,同时在停产检修后再启动时需较长时间(一般要个月左右)。
厌氧—好氧处理工艺
对于污水治理厂家来说,所采用的处理工艺应是投资少、运行费用低、运行稳定、处理效果好、操作管理简便。
厌氧—好氧处理工艺分析
水解酸化-SBR工艺处理乳品废水
采用填料式水解酸化-SBR工艺处理乳品废水,首先污水从高位水箱流入水解酸化槽,在其中停留一定时间使水中污染物进行水解酸化反应,水解酸化槽中挂有弹性填料,然后进入中间水槽,用PLC自动控制将水泵入SBR反应池进行生化反应。
水解酸化的作用:将废水中乳糖降解为乳酸,并部分水解蛋白质,随着pH值下降,大部分酪蛋白会产生絮凝体,由于进水时代有少量的空气和厌氧产生的气泡,往往使絮状体变成浮渣上浮,需要清除,经过水解酸化的污水,一方面减轻了后续的负荷;另一方面使污染物小分子化提高了后续的可生化性。
水解酸化池内增加了弹性材料,生物膜固着在填料上,形成了稳定的生物相,污水由底部进水上升流经生物膜表面,增加了污水与细菌的接触,增加了水解的效率。SBR池内的硝化反硝化作用对氨氮可以有效去除,使出水水质稳定,能达标排放。
CAST工艺处理乳品废水
采用CAST工艺处理乳品废水具有投资省、占地少、流程短、操作维护简单等有点。
曝气调节池具有搅拌、脱臭、防止废水厌氧分解、除泡以及加速废水中油类分离的作用。组合气浮池用于去除废水中的悬浮物、动植物油类和部分有机物,以降低废水中的COD,达到减轻生化处理负荷的目的。连续流石英砂滤池的特点是在过滤过程中连续进行洗砂操作,实现自动连续过滤、连续洗砂,可以不间断进水。污泥浓缩池内设空气搅拌,防止污泥发生厌氧作用上浮,浓缩后的污泥用泵打入污泥调制罐,污泥浓缩池产生的上清液回流至曝气调节池。调制好的污泥输送至板框压滤机,制成滤饼外运。
餐饮行业废水处理工艺特点
餐饮污水含脂肪类及植物油居多, 漂浮于水面的油,影响空气和水界面的氧交换,分散于水中的油可被微生物氧化分解,故油类不仅降低复氧速率, 而且消耗水中的溶解氧,使水质恶化。餐饮污水中污染物主要以胶体形式存在,pH值较低,ss值很高,浊度很大。BOD、COD值相对较高。可见餐饮业污水是一个高浓度污染源。它们所形成的分散性活污水排放对环境造成的危害日趋严重。
一般而言,餐饮污水有机成分较多,各成分间的综合作用强,稳定性差,但毒性不大,预处理相对比较困难,其排放时间有一定的规律性,排放瞬间流量大,中午和晚上一般是厨房污水排放的高峰值期间。
现有处理装置一般可以使污水达到国家规定的排放标准,或者在污水排入城市污水管网系统之前,进行简单的预处理,真正做到污水处理之后能够回用的一体化装置较少。
中小型餐饮业布局不合理。目前大多数的餐饮业厨房的布置拥挤,可利用空间有限,对污水处理装置的外形尺寸要求十分严格。
物理分离法处理餐饮废水
物理法常用作餐饮废水深度处理的预处理工序。
1.油水分离器
其工作原理为废水由进水口入,经滤网除去固体残余物,水中油由下至上经破乳、吸附;部分油浮水面,再经滤油槽收集。清水则由底部出口处排放。
2.粗粒化法:是根据粗粒化滤料具有亲油疏水的性质,当含油废水通过时,微小油珠便附聚在其表面形成油膜,达到一定的厚度后,在浮力和水流剪力的作用下,脱离滤料表面,形成颗粒大的油珠浮升到水面。采用粗粒化技术能有效降低餐饮废水的含油量,并能大幅度降低COD的浓度,采用粗粒化技术作为餐饮废水的预处理,将有利于后续的生化处理。用H型改性聚丙烯酰胺纤维作为粗粒化滤料。
电化学法
电絮凝法:采用电絮凝法处理餐饮废水,通过对油脂含量高、不同的COD、BOD和SS浓度的餐饮废水的电絮凝实验表明:AL电极优于Fe电极;进水pH、电导率和电流密度不影响污染物的去除效率;电负荷是最重要的操作参数,最佳电负荷和电流密度分别是1.67F/m~9.95F/m和30A/m3~80A/m3,且与废水的特性有关;A1电极消耗范围是17.7g/m3~106.4g/m,电耗小于15kWoh/m3;试验污水的油脂去除率大于94%,电絮凝能中和废水的pH值。
微电解一电解法:林美强等提出微电解—电解法来处理含油餐饮废水。实验证明,可取得良好的实际运行效果。
电解法的实质是利用电化学氧化—还原、电解气浮和电解凝聚作用等将废水中的污染物去除,或把有毒物质变为无毒、低毒物质。
在电解主体工艺上加上过滤单元而形成的电解—过滤法,在国内已有用于处理餐饮废水。它与生物法和混凝气浮法相比,具有处理效果好、占地面积少、工艺操作简便、污泥量少和易实现自动化等优点,易于宾馆酒楼所接受。但是,由于餐饮废水含油量较高,有机物含量大,在电解设备运行过程中易在电极板间形成污垢,降低极板的导电性,使电解时电压升高,工作电流减小,电耗增加而处理效果下降,极板使用寿命短。
化学法
破乳技术:通过破乳技术来处理餐饮含油废水,洗涤剂的使用使得餐饮业含油废水中油呈乳化状,一般油水处理设备难以进行油水分离,必须将乳化油进行破乳处理:在对破乳剂的选用上,她通过实验表明:聚合硫酸铁、腐植酸钠、聚丙烯酰胺混合使用效果明显,油渣与水分层迅速。
混凝法处理餐饮废水
餐饮废水中污染物主要以胶体形式存在。胶体本身既具有巨大的表面自由能、有较大的吸附能力,又具有布郎运动的特性,从而颗粒间有较多碰撞的机会,似乎可以粘附聚合成大的颗粒,然后受重力作用而下沉。但是由于同类的胶体微粒带着同性的电荷,它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大颗粒;其次,带电荷的胶粒和反离子与周围的水分子发生水化作用,形成一层水化壳,也阻碍各胶粒的聚合。投加铝盐等无机盐后,发生金属离子水解和聚合反应过程,被吸附的带正电荷的多核络离子能够压缩双电层、降低ζ电位,使胶粒间最大排斥能降低,从而使胶粒脱稳。
使用无机盐絮凝剂处理的同时,有机高分子也常作絮凝剂使用。高分子絮凝剂有较好的架桥和吸附作用,和无机盐絮凝剂共同使用可以加快反应速度,提高处理效果。有试验表明:
①硫酸铝钾+聚丙烯酰胺作絮凝剂可明显降低餐饮废水的CODcr及其浊度。CODcr去除率可达到83.3%,浊度去除可达到76.9%。
②碱式氯化铝、硫酸铁、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铝钾、硫酸铝钾+聚丙烯酰胺6种絮凝剂对餐饮废水絮凝处理的效果都比较好。其中硫酸铝钾+聚丙烯酰胺处理效果最好。其最佳投药量为:每1L水样加入1g/L的复合絮凝剂16mL,最佳pH值为9左右。
生化法处理餐饮废水
由于餐饮废水中 BOD/COD>0.3,具有可生化性好这一特点,在先除去油脂,不影响后续生化反应的前提下,可利用生物法来处理餐饮废水。
SBR工艺:于金莲采用序批式活性污泥法(SBR)工艺处理餐饮废水,考察了污泥浓度、 污泥负荷与处理效果的关系以及该工艺的脱氮性能。结果表明,当进水COD浓度为900 mg/L- 1095mg/L , 进水油浓度为 1 8 5 mg/L~356mg/L,污泥负荷小于0.81kg/kg(ss)od、油负荷小于0.112kg/kg(ss)。d的条件下,能使出水水质达到(GB8978——1996)二级排放标准。
在进水TN<30mg/L时,TN去除率能达到85%以上。SBR工艺对于间歇排放、水质水量变化较大的餐饮废水是一种理想的工艺选择。
生物接触氧化法: 范立梅用生物接触氧化法连续处理餐饮废水,填料为PVC生物球和软性纤维填料,当水力停留时间大于78h时,废水的COD、BOD及TSS的去除率达到90%,且产生的污泥量比活性污泥少1/4。
膜生物反应器:宁平等用膜生物反应器处理餐饮废水,该膜生物反应器集微生物的降解作用和膜的高效分离作用于一体,能够有效地降低废水中的污染物浓度,出水水质优于国家《污水综合排放标准》GB8978—1996一级标准,达到生活杂用水标准。
膜生物反应器处理餐饮废水
膜生物反应器(MBR) 是由膜组件与生物反应器相结合的一个生化反应系统。随着膜技术的发展,膜材料价格的下降,在本世纪内膜的应用将会有一个大的发展。适应性强,HRT与SRT可分别控制,除病菌和易于商品化等优点决定了膜生物反应器是有前途的水处理技术。操作条件及活性污泥混合液的特性是影响反应器膜通量的重要因素。
(1)餐饮废水经膜生物反应器处理后,出水水质好,满足污水综合排放标准(GB8978-96)的一级标准,还可达到中水回用水质标准;
(2)在压力比较低的区域,膜通量与压力成正比,在压力比较高的区域,膜通量与压力无关。随温度的升高,膜通量成比例的增加。膜通量与污泥浓度呈线性关系。膜面流速并不是越高越好。膜组件操作条件以平均操作压力P:0.2MPa,膜面流速V=6.5 rn/s一7.5m/s较为合适;
(3)借助扫描电镜对新膜及污染后的膜进行对比分析,发现膜污染后膜表面的空隙大大减少,其凝胶层厚度为3—4m;
(4)污染达到一定程度(本试验膜面压力大于0.2MPa时),进行膜的清洗。膜的清洗条件如下:清水冲+0.2%NaCL0(浸泡0.5h)+l%醋酸(浸泡0.5h),清水反冲可使膜通透能力略有恢复,NaCL0浸泡后可使无机膜通透能力恢复到62%,酸洗后可使无机膜通透能力恢复到84%以上。
洗浴行业废水处理特点
洗浴废水的特点
洗浴废水是生活污水的主要来源之一。传统上,洗浴水多数被一次性应用后直接排放。从水量方面来说,洗浴废水的水量较大。据调查,在公共浴池人均一次洗浴用水量为0.3~0.5m3,对于一个日客流量为几百人的普通浴池来说,日用水量在百吨以上。一般情况下,洗浴废水达到城市生活污水量的30%。人们日常使用的洗浴水主要是经过加热的自来水。
由于洗浴行业是一种需要消耗大量水资源的行业,而且洗浴废水具有水量大、污染轻、水质稳定的特点,所以,洗浴废水应优先作为一种再利用的水源来开发,必将在城市节约用水中发挥重要作用。
洗浴废水中的主要污染物
洗浴废水所含的污染物主要有人体皮肤分泌物、毛发、污垢、合成洗涤剂和香料,以及细菌、真菌、大肠杆菌和病毒等。洗浴废水的浊度可达到几十NTU甚至超过100NTU,但色度不高,嗅味为强烈的洗浴用品的芳香,具有一定COD和BOD值,不会引起铁、锰、铜、砷、镉、铬、铅、汞、硒和硼等物质的超标变化。表1为城市不同类型洗浴地点水质的统计数据。可以看出,受污染严重的主要水质参数有:阴离子洗涤剂、浊度、COD、BOD、细菌总数和大肠菌群等。
洗浴废水循环利用的可行性
从当前国内外水资源保护与利用的发展动向来看,洗浴废水的直接循环利用前景非常可观,可以从以下几个方面来分析。
1 经济因素
在城市供水领域,随着市场机制的引入,为缓解水资源市场的供需矛盾,水价必然会呈上升的趋势,将推动洗浴废水的回用。对于浴池这种大量用水行业,许多城市采取高水价政策。例如,东北某市的洗浴业水价为7元/m3,对于一个有几百名顾客的普通浴池,每年水费达40多万元。如果该浴池用水能够循环使用,按回用率为70%~80%计,即使处理回用1m3水的费用为4元,仍可年节约水费30%以上,同时节约了大量宝贵的水资源。
此外,洗浴废水回用相应地减少了污水排放量,减轻了城市排水系统的负担,也降低了城市污水厂的处理费用。
2 技术因素
水处理技术的发展为各种污水的深度处理提供了可能,而洗浴业很高的水价又为采用各种高级水处理技术创造了经济上的条件。除了有成熟经验的许多传统的污水和饮用水处理工艺外,可以利用的深度处理技术很多,如活性炭吸附去除水中的有机物、色度和嗅;臭氧具有很强的氧化能力,能够通过破坏有机物的分子结构达到改变污染物性质的目的;将臭氧和活性炭联用,可以克服二者各自之短,发挥各自之长;生物活性炭发挥了微生物的降解作用,延长了活性炭的再生周期,可提高出水水质;光催化氧化技术可以将有机物充分氧化;电化学方法将物理和化学方法结合在一起,是一种清洁、灵活并且功能强大的处理方法;膜技术去除污染物的范围广,从颗粒杂质到离子、细菌和病毒等,特别是反渗透技术可以充分去除水中各种形态的杂质、制备纯水。此外,生物过滤反应器、生物转盘反应器、生物塔滤和生物接触氧化等生物膜处理技术,借助于微生物的新陈代谢活动,对水中的有机污染物和无机污染物具有不同的去除作用。将其中若干技术合理组合起来,必能使处理后的洗浴废水达到循环利用的要求。
洗浴废水重复利用的途径
目前,洗浴废水经处理后的主要利用途径是作为工业水的补给、农田灌溉、浇洒绿地、水景喷泉或作为清洗汽车、冲厕等杂用水。这类水的水质要求不高,只需适当处理,满足GB5084-92《农田灌溉水质标准》或CJ25.1-89《生活杂用水水质标准》即可。
但是,洗浴废水的这些再利用方式在实践中存在一定的困难。回用水用户往往是间歇式用水的,公共浴池等处连续产生的大量洗浴废水需要大容积的储水设备,或者需要专门的输水车辆或输水管道运出;洗浴废水分散在各个洗浴场所,也难以建立专门的收集系统;再次,这种水的使用需要不同部门之间建立供需关系,协调用水计划等。
因此,往往由于这些问题得不到很好的解决,只能将大量洗浴废水排入城市排水管网,既加重了城市排水及水处理的负担,也浪费了宝贵的水资源。将洗浴废水处理后作为浴池用水的补给,可就地直接回用于浴池,避免以上这些问题。当然,作为洗浴用水,对水质的要求更严格,需要满足生活饮用水卫生标准的要求。
气浮处理法
气浮法是电絮凝气浮组合工艺技术的基础,其处理洗浴废水的机理是在待处理的洗浴废水中通入大量密集的微细气泡,使其与杂质、絮粒相互粘附,形成整体比重小于水的浮体,从而依靠浮力浮出水面,以完成固液分离。
气浮处理法在理论上有许多适合于处理洗浴废水的特点:
(1)洗浴废水中污染物质形成的絮凝体较轻,有利于通过气浮去除;
(2)气浮所形成的大量微气泡可使洗浴废水中易于氧化的有机质得到氧化,利于去除;
(3)在气浮过程中,阴离子洗涤剂(LAS)也得以去除;
(4)洗浴废水中表面活性剂的存在有利于微气泡的形成与稳定。
从工程应用的角度分析,气浮法有许多适合洗浴废水中水工程的特点:占地面积小,对絮凝的要求低,可缩短反应时间及减小反应池池容。采用气浮法处理回用洗浴废水,出水水质能够达到生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)。
混凝处理法
混凝法是废水处理中常采用的方法,是电絮凝气浮组合工艺技术不可缺少的重要环节,不仅能降低废水的浊度和色度,更能去除废水中的大量有机物和悬浮物。混凝就是通过投加某些电解质使水中的细小颗粒相互聚集形成絮状大颗粒的过程。
处理洗浴废水时,即使在冬季刚排放的洗浴废水水温也一般在20℃以上,该温度更有利于水中絮凝体的形成;其次,水温高,脱稳凝聚能力较好;再者,洗浴废水产生过程中,废水的pH值基本保持在7.0左右,这个范围有利于胶体的形成。由于用于废水处理的混凝剂种类繁多,武跃等研究表明,复合使用无机和有机高分子混凝剂处理洗浴废水,混凝效果好,混凝速度快,同时药剂用量大大减少。
混凝剂使用方便,货源充足,价格也相对较低。因此,用混凝法处理洗浴废水是一种较经济的方法。但是,也由于混凝对洗浴废水中的阴离子洗涤剂和病菌类污染物去除效果不是很理想,所以往往混凝与过滤相结合而作为废水回用的预处理应用较多。
电解处理法
电解处理法也是电絮凝气浮组合工艺技术的基础,主要是利用电解原理对水进行电化学处理。除了氧化-还原作用外,还有凝聚、杀菌消毒、调整pH值和吸附共沉淀等多种功能,可以去除多种污染物。电解法处理污水后,不但去除了有毒有害物质,而且还可用于工业、市政杂用、家用中水等。
生物活性炭组合处理法
生物活性炭已在世界许多国家实际应用于污染水源净化、工业污水处理,以及污水再利用的工程中。在实际应用中,生物活性炭显示出的操作管理简便、活性炭使用周期大大延长和运行成本低的优越性。近年来,生物活性炭法不仅用于给水深度净化,而且也用于城市污水及工业废水的深度处理及水的再生。固定化生物活性炭(IBAC)是以活性炭为载体,人为采用吸附载体法将工程菌吸附在活性炭表面形成生物膜。
它有许多优点:
(1)IBAC为主的处理单元对砂滤出水中的浊度、高锰酸盐指数、LAS和浴臭均有很好的去除作用,处理后这些指标可达到规范的要求;
(2)通过GC/MS检测证实,IBAC可以有效地去除洗浴水中的有机物,其中IBAC进水中含有5种可疑环境类分泌干扰酯类化合物(PAEs),经过IBAC处理之后,有3种被完全去除,2种被部分去除;
(3)IBAC经过反冲洗后,仍具有良好的净化效果,IBAC的处理作用是以微生物的降解作用为主,同时发挥着活性炭的物理吸附作用以及二者的协同净化效能;
(4)从生态位理论论述IBAC上工程菌能够在活性炭上以优势菌群长期存在原因是驯化的工程菌生态位得以泛化。陆德滨等应用生物活性炭的方法处理洗浴废水,生物活性炭法可比单纯活性炭吸附延长活性炭的饱和周期,提高活性炭的吸附容量,用于洗浴废水中水处理是经济有效的。

过滤与超滤处理法
过滤过程实质上是使废水通过具有微细孔道的过滤介质,废水在推动力作用下通过微细孔道,而微细颗粒物则被截留,需要用清水反冲洗以除去被截留的固体物质,恢复过滤性能。超过滤膜法处理污水的基本原理是利用超过滤膜的膜孔选择性筛分水污染物,大于截留分子量的溶质绝大部分被截留,小分子量的溶质和溶剂则被透过。
超滤过程的特点有:无相际间的变化,可以在常温下及低压力下进行分离;设备体积小、结构简单,故投资费用低:超滤过程只是简单的加压输送流体,工艺流程简单,易于操作管理;物质在浓缩分离过程中不发生质的变化;适合稀溶液中微量贵重大分子物质的回收和低浓度大分子物质的处理;能将不同分子量的物质分级分馏;超滤膜在使用过程中无杂质脱落,保证滤液纯净。

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