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高浓度无机废水处置手艺及资本化操纵研讨停顿

2020-10-30来历:《山东化工》 267
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导读:跟着环球财产化历程加速,水情况遭到无机净化已成为环球性环保议题之一。无机净化物首要来自豪规模高浓度无机废水的排放,首要来

跟着环球财产化历程加速,水情况遭到无机净化已成为环球性环保议题之一。无机净化物首要来自豪规模高浓度无机废水的排放,首要来自焦化、制药、造纸、印染、石化和食物加工等范畴。高浓度无机废水首要是指 COD 和 BOD5 到达或跨越几千乃至几万毫克每升的废水。该类废水间接排放会对水情况形成严重粉碎,可风险人体安康,引发急慢性中毒和致畸、致癌等远期风险。在海水资本和动力日益欠缺的明天,摸索高浓度无机废水处置和资本化操纵手艺已成为最热门的环保议题之一。

1 高浓度无机废水处置难点和近况

高浓度无机废水难于处置的缘由是由其特色决议的,该类废水首要有几种特色: 无机物浓度较高; 含较多生物难降解物资; 含盐量较高; 废水出水水质不不变等。今朝,处置高浓度无机废水,大多接纳传统的生物处置法。该类体例本身存在较大题目,以遍及操纵的 AA/O 法为例,按照现实运转状态,存在反映池容积较大、能耗较高、污泥回流量大、脱氮成果无限等错误谬误。是以,本文首要先容了包罗传统的生物法和物理化学法的立异和改进,新型的膜分手法和以上体例的组合工艺。

2 高浓度无机废水处置手艺

传统生物处置法存在错误谬误,本文首要先容改进的生物法和物理化学法,重点先容了膜分手法的操纵。各体例优错误谬误并存,在现实工程运作中,须要细心阐发废水水质,公道挑选和设想手艺计划。

2.1 生物法

生物法手艺成熟,处置成果不变,首要分为操纵好氧微生物的好氧处置法与操纵厌氧微生物的厌氧处置法。微生物在酶的催化感化下,以高浓度无机废水中大批无机和少许无机物资为推陈出新的底物,净化了水质同时分化了本身。今朝,研讨热门首要集合于新型生物处置工艺的开辟和传统生物法与其余处置手艺的组合操纵。

好氧生物处置工艺的开辟操纵起步较早,颠末一百多年的成长和改进,遍及操纵于各高浓度无机废水处置范畴。单一好氧工艺处置成果无限,与别的工艺组合操纵是其成长趋向。Marcelino 等接纳好氧生物降解和臭氧氧化相连系的工艺,针对某药企高浓度制药废水停止处置研讨,成果标明: 废水中COD 去除率到达 98% ,跨越 99% 的抗生素获得去除。Caluwé等操纵石化废水胜利完成好氧污泥颗粒化,操纵两组 SBR反映器处置高浓度石化财产废水,COD 和 DOC 去除率跨越 95% 。

厌氧生物处置是一种既节能又可以或许或许或许或许产能的手艺,无机负荷高,残剩污泥数目少。Pandey 等操纵含有聚乙烯醇( PVA) 凝胶珠的反映器作为生物膜载体的两级添补床对无机废水停止厌氧处置,分阶段体系显现 COD 去除效力高达 89% 。

高浓度无机废水成份庞杂,处置难度大,单一的好氧或厌氧历程成果并不是很是抱负。为了晋升无机物的去除成果,研讨职员通俗将二者组合后开辟操纵各种新型手艺。橄榄加工历程中的超碱性废水导电性强、COD 高,含大批酚类化合物。Polonio 等研讨厌氧阶段对 SBR 机能的影响( 对 COD 和酚类化合物去除效力) ,对差别的厌氧/需氧反映时候停止评价,成果发明: 该类废水在 SBR 中处置成果较好,由于瓜代的厌氧和洽氧前提,污泥的发生削减。Lv 等接纳厌氧 - 缺氧 - 需氧组合历程停止中药制药废水处置的中试研讨,发明该组合历程的出水品质合适中国中药废水排放规范( GB21906 - 2008) 。

颠末百余年的成长,生物处置法手艺成熟,对各种净化物去除成果较好,且运转用度高贵。但是,反映池占空中积大、扶植投资高、污泥产量大、运转保护费事等也是其固有错误谬误。跟着国度环保规范的日益严酷,传统生物处置法的错误谬误限定了其推行操纵。

2. 2 物理化学法

高浓度无机废水中良多净化物可生化性较低,研讨职员凡是操纵归天法作为生物法的预处置,既可下降废水无机物的浓度,又能改进生物降解性。传统或新型归天手艺对多种净化物有着杰出的处置成果,操纵较多的体例首要有: 混凝、吸附、高档氧化、电化学和离子互换等。在现实水处置工程中,凡是将各种体例连系操纵。

高档氧化手艺是以羟基自在基为焦点氧化剂,可以或许或许或许或许疾速氧化情况中的各种无机与无机净化物,首要包罗: 湿式氧化、超临界水氧化、臭氧氧化、氯氧化和光化学氧化等。Peng Xu 等在尝试室中,构建了一种将微波催化氧化( MCO) 和 MBBR 工艺相连系的新型体系,用于处置颠末生物预处置后的鲁奇煤气化废水。阐发标明,MCO 消弭了大大都生物难降解化合物,并将BOD5 /COD 从 0. 08 前进到 0. 48; 同时,出水合适排放规范,总运转本钱较低,很有远景。Cataldo 等[7]把异构光催化、均相臭氧化和颗粒活性炭吸附( GAC) 三种手艺相连系用于处置摹拟高浓度含盐无机废水,发明了差别体例之间的协同效应前进了无机化合物的氧化速度,出格是耦合臭氧化和光催化致使了反映率绝对总和的比例前进了 20% 。

高浓度无机废水含有大批可溶性无机盐,具备较高的导电机能,合用于电化学法处置。该体例首要包罗电化学氧化复原、电凝集、电气浮、光电化学氧化和内电解等。儿茶酚( 邻苯二酚) 是橄榄油废水中最丰硕的可延续净化物之一。Ltaef等操纵电芬顿( EF) ,间接阳极氧化( AO) ,间接氧化等各种电化学历程,研讨了邻苯二酚水溶液的电化学处置,成果显现:

在优化的操纵前提下,TOC 去除率均较高,操纵差别的电化学路子可以或许或许或许或许处置剧毒性和很是耐药的儿茶酚水溶液。Yuan 等研讨了太阳能热电化学工艺( STEP) 处置废水中的甲醛,室内和户外尝试成果标明,该工艺对废水中甲醛的处置智能且高效。

离子互换法借助离子互换剂上的离子和污水中的离子停止互换反映而去除有害离子,关头在于挑选合适的离子互换剂和吸附、淋洗的前提。Lim 等[10] 操纵离子互换生物反映器( IEBR) 处置电子束照耀后的养猪场废水,尝试成果标明: 电子束照耀后,IEBR 胜利处置养猪废水中无机物和氮; 在 1. 41 kg /m³ / d 的无机合适下,COD 最大去除率 85. 1% ,TN 最大去除率75% 。Ortega 等评价了经由历程强碱和弱碱阴离子互换树脂从橄榄磨废水中收受接管酚类的延续流浪子互换( IE) 历程,发明酚类去除效力跟着 pH 值增添而增添,当 pH 值 = 7 时去除效力高达 94% 。

与生物法比拟,归天法具备占空中积较小,对废水适应性较强,可去除高浓度无机废水中的有毒有害物资,易于操纵和办理等长处。但是,该体例耗损了较多的动力和物料,致使本钱高贵,也可以或许或许或许发生二次净化题目。是以,在现实操纵历程中,须要对废水出水水质停止周全的经济和手艺阐发,公道设想水处置计划。

2. 3 归天 - 生化组正当

归天和生化法处置高浓度无机废水优错误谬误并存,二者的组合工艺操纵愈来愈遍及,比方将归天法作为生化法的预处置,能前进对各种净化物的去除成果。焦化废水( CWW) 成份庞杂,具备异质性和毒性,有害化处置较坚苦。为了前进净化物的去除效力,斟酌到了 CWW 的组成和毒性特色,Liu 等[12]整合了一套包罗物理/化学预处置,生物处置和物理/化学深度处置的废水处置体系。预处置,包罗脱脂和氛围浮选,油类去除效力 > 85% ; 生物处置去除 84. 1% 的游离氰化物,93. 5% 的硫氰酸盐和 86. 2% 的总酚,标明有用的生物解毒; COD、NH3 - N和 TN 的去除率别离为98. 6% 、95. 4% 和90% 。全体而言,该综合处置体系为中国等焦炭出产国的 CWW 处置手艺改进提出了新的挑选。Wu 等将 Fe - Ni 催化微电解与曝气生物滤池耦合,研讨针对 2,4,6 - 三硝基甲苯出产废水处置,成果标明: 在6. 0h 的最好水力逗留时候下,可以或许或许或许或许撤除约98% 的硝基芳族化合物,93% 的化学需氧量和 97% 的色度,终究排放物合适国度排放规范请求( GB 14470. 1 - 2002) 。

2. 4 膜分手法

膜是一种具备挑选分手功效的资料,可对水中净化物在份子规模内停止分手。该体例长处较多: 无需投药、净化物去除规模广、分手成果好、无化学变更和装备松散易于完成主动节制等。今朝,操纵较广的手艺首要有膜蒸馏、超滤、微滤、纳滤和反渗入,和膜反映器等。跟着膜资料手艺的成长前进,膜分手法在高浓度无机废水处置中的操纵愈来愈遍及。

2. 4. 1 膜蒸馏法

膜蒸馏是膜手艺与蒸馏历程相连系的膜分手历程,具备分手效力高、操纵前提暖和、对膜与质料液间彼此感化及膜的机器机能请求不高档长处。Li 等连系膜蒸馏( MD) 体系与预固结手艺,展开了处置颠末生物处置后焦化废水( BCTW) 的可行性研讨,发明膜蒸馏可在无膜润湿的情况下有用解除 BCTW中的盐和无机净化物。Wang 等[15]提出了一种新型微波赞助光催化膜蒸馏( MPMD) 工艺,用于处置含有没无机离子的煤气化无机废水。成果显现,在 120h 以上的操纵后,CODcr 去除率高于96% ,NH4+ - N 为 98% 。Wu 等[16] 接纳间接打仗膜蒸馏( DCMD) 处置高浓度无机发酵废水,体系考查了 DCMD 的机能特色,包罗渗入通量,渗入水品质和膜净化等。尝试成果标明,在 12h DCMD 历程以后,跨越 95% 的 COD、TOC 和卵白质被扣留; 膜外表堆积物很难经由历程水冲刷洗濯,而大大都可以或许或许或许或许经由历程HCl 溶液撤除; 总之,DCMD 是一个有远景的处置高浓度无机发酵废水处置工艺,进一步研讨操纵需针对膜净化节制。

2. 4. 2 超滤、微滤、纳滤和反渗入

按照扣留份子量的差别,可将膜分为微滤膜( MF) 、超滤膜( UF) 、纳滤膜( NF) 和反渗入膜( RO) 等。在印染行业,人们愈来愈正视操纵陶瓷纳滤膜( NF) 从高盐度废水中收受接管提取染料和盐类物资( 如 NaCl) 。Da 等提出了水溶胶 - 凝胶法制备高通量氧化钇不变氧化锆( YSZ) NF 膜处置印染废水,该膜的透水性为 28 L·m - 2 ·h - 1 ·bar - 1,成果显现: 在合适的前提下,NaCl 去除率到达 98% 以上,增白剂收受接管率为 99% ,标明陶瓷NF 膜是处置染料废水的公道手艺。Zinatizadeh 等[18]分化纳米复合超滤膜用于生物反映器以处置牛奶加工废水( MPW) ,以夹杂液悬浮固体( MLSS) 和液压保留时候( HRT) 为两个自力变量。在全部尝试历程中,COD 去除率高达 92% ~ 99% 。由于含有良多无机组分,污水处置厂二级处置出水通俗不合适财产用水请求。Yen 等[19]在某中试基地,对照阐发了“纤维过滤( FF)→超滤( UF) →反渗入( RO) ”与“砂滤 ( SF) → 反向电渗析( EDR) ”两组工艺对台湾某财产园区高电导率废水的处置成果,成果标明: FF - UF 对浊度去除成果好,是合适 RO 的预处置历程; FF - UF - RO 的机能高于 SF - EDR,均匀脱盐率为 97% ,渗入电导率为 272. 7 ± 32. 0,浊度为 0. 183 ± 0. 02NTU,化学需氧量 < 4. 5 mg / L。

2. 4. 3 膜反映器

膜反映器是一种将膜历程和反映历程相连系的新手艺,同时具备了反映和分手的步骤。Ng 等[20]评价了一种新型生物捕获盐沼堆积物膜反映器( BESMSMR) ,用于处置高盐度制药废水。在尝试历程中,BESMSMR 与传统的膜生物反映器( CMBR)和盐沼堆积物膜生物反映器( SMSMBR) 和生物扣留膜反映器( BEMR) 平 行 运 行,所 用 的制药废水均匀化学 需 氧 量( TCOD) 为( 17931 ± 1851) mg /L,总消融固体( TDS) 为( 20881± 2030) mg /L。成果发明,BESMSMR 处置成果优于其余 MBR,完成约莫82% 的 TCOD 和20% 的 TN 去除效力。氯化无机物的存在增添了无机废水处置的难度,Ding 等[21] 开辟了一种催化膜反映器使 2,4,6 - 三氯苯酚( 2,4,6 - TCP) 脱氯并同时降解矿化无机物,成果显现: 最好操纵前提下,2,4,6 - TCP 中的 96.9% 降解,43. 8% 完整矿化,标明催化膜反映用具备很好的去除各种无机净化物的才能。Pajoumshariati 等估了膜序批式反映器( MSBR) 用于处置煤油炼油废水( PRW) ,GC/MS 阐发标明: PRW 的大局部无机成份被断根,均匀 COD、O&G( 油脂) 和TPH 去除效力别离为 80% 、82% 和 93. 4% ,膜的操纵增强了各种净化物去除成果。

3 废水资本、动力化

上述废水处置手艺固然可以或许或许或许或许获得较好成果,但高浓度无机废水排放量日益增添,此中含有大批的资本和动力物资。在情况净化和动力危急的新态势下,环保任务者应将废水视为可再生、可操纵的资本,有益于前进水资本操纵的综合经济效益,增进经济社会的可延续成长。今朝,针对高浓度无机废水资本、动力化的研讨热门首要有提取收受接管有用组分、发酵法生物制氢、出产微生物絮凝剂和同步产电等。Naidu 等评价了操纵膜蒸馏( MD) 手艺收受接管操纵废水收受接管厂( WRP) 排放的含大批无机物的反渗入稀释物( WWROC) ,该手艺可以或许或许或许或许完成 WWROC 的 85% 的水收受接管,出产高品质的渗入物( 10 ~ 15μS/ cm,99% 离子扣留) 。Bhattaya 等接纳零丁陶瓷微滤法与新型生物吸附剂组合处置高无机负荷农业废水,显现出很大的处置潜力,可大批收受接管磷和钾等必需养分物资用于农业操纵。Racar 等[25]操纵 SBR、砂滤、超滤( UF) 、纳滤( NF) 和反渗入( RO) 的组合工艺处置炼油厂废水,所获得的高品质渗入物可用于蒸汽发生和洗濯车辆与车间地板。糖浆加工废水成份庞杂,无机负荷较高,Lianhua 等增添糖浆加工废水处置青贮饲料样品,获得了较高的乳酸浓度,较低的 pH 值和NH3 - N 浓度,标明该废水可以或许或许或许或许作为一种替换青贮饲料增添剂。

Wang等将烧毁零价铁 ( SZVI) 操纵于下流厌氧牢固床( UAFB) ,以研讨费托( F - T) 废水的处置,前进了 COD 去除效力和增进了甲烷出产。今朝,废水处置体系设想愈来愈正视收受接管动力和有代价的化学物资。Chen 等[28]对典范糊口污水处置体系的动力出产和减排展开了性命周期评价,发明沼气和污泥的再操纵可以或许或许或许或许对消体系的的装置和运转本钱,对全体动力均衡和情况绩效具备首要意思。

4 污泥处置与收受接管操纵

高浓度无机废水处置历程中会发生大批的污泥,含有较多的无机物、病原微生物、重金属、氮磷养分物和别的有毒有害物资等,若不加处置随便堆放,可以或许或许或许对情况形成新的净化。污泥处置的终究目标是完成污泥的减量化、不变更、有害化和资本化。今朝,研讨职员比拟正视污泥的资本化处置。

Goel 等展开了经由历程造纸厂污泥( PMS) 和泥土二元夹杂制作环保轻质砖的尝试研讨,发此刻 900℃ 的焙烧温度下 10%PMS 与两种泥土的夹杂获得最好制砖成果。由于沥青质含量高,油性污泥是有远景的活性炭出产资料,Wang 等提出了操纵风险油性污泥转化制备高品质的活性炭用于水净化物吸附,获得了杰出的成果。Lin 等开 发了新型化学 一 级积淀( CEPS) 和污泥发酵相连系的体例,用于去除市政污水中养分物资、节俭能耗并且收受接管操纵资本,成果显现: 在天然发酵前提下,CEPS 污泥颠末有用的水解和酸化,发生挥发性脂肪酸( VFA) ,开释磷酸盐可作为可贵资本。经由历程操纵 CEPS,废水中约 27% 的无机碳可以或许或许或许或许经由历程污泥发酵收受接管,约 23% 的磷收受接管用于出产蓝铁矿肥。Shiu 等展开性命周期评价,用于评价与工场资本办理战略相干的情况影响和效益,成果标明: 污水处置厂水和污泥处置能耗占总量最高达 98. 6% ,经由历程将再生废水再操纵于农业出产( 富养分化潜力下降 27. 8% ) ,从头操纵污泥停止地盘操纵( 环球变暖趋向下降 157% ) ,并经由历程再生污泥燃烧发生动力,可以或许或许或许或许完成庞大的情况上风。

5 结语

十三五以来,跟着一系列新的环保律例的颁发,各种污水的处置和排放规范日益严酷。高浓度无机废水成份庞杂,单一的生物或归天处置手艺成果无限,不能完整到达排放规范。归天法和生化法联用能前进处置成果,是今朝经常利用体例。膜分手法长处较多,如出水水质不变、残剩污泥少、操纵办理便利、对庞杂无机物去除成果好等。但是,膜资料造价昂扬、膜净化较难节制限定了膜手艺的操纵,此后科研任务者该当努力于新型膜资料和膜组件的开辟与制备,从份子层面深切研讨膜的通报和反映,充实领会膜净化和氧化降解机理。在将来,颠末改进的膜资料应当抗净化才能更强、操纵压力更低并且加倍节能。在处置废水的同时,废水资本动力化和收受接管操纵污泥是此后成长的必然趋向,应引发泛博环保任务者的存眷。环保局部也应增强立法办理,追求生态、经济和手艺之间的均衡,终究完成高浓度无机废水的零排放。

 
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