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关键词电化学;水处理;技术应用;工艺
Abstract: This paper analyzed and compared in detail according to the main water treatment technology, through the electrochemical water treatment technology and careful study of the characteristics and the main technological process, help of electrochemical water treatment technology has been more widely used in practice. According to the analysis of the main technical principle and scope of application, to strengthen its presence in the actual operation effect, so that this technology can get better development, better reasonable treatment of the polluted water resources, protection of environment and development will be placed in the most important position.
Key words electrochemistry; water treatment; application of technology; Technology
中图分类号:TU45 文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)01-0020-02
水资源是人类赖以生存和发展的关键,如何很好的保护水资源,减少对其污染和危害,是现今一项比较被人们关注的话题。在实际的生产和应用当中,运用多种水处理的技术,对水资源进行合理的处理,不仅可以很好的保护环境,维持生态自然资源的可持续性发展,更是可以使人们的饮用水安全问题得到有效的解决。在我国的许多地区,尤其是南方的农村地区,水资源的安全问题是一项比较严峻的问题,所以,大力的建设水处理设备工艺,有着多个方面的重要作用和意义。文章根据现今水处理的主要工艺进行详细的分析,对电化学水处理技术进行细致的探究,综合的得出其主要的工作原理和技术特点,通过对主要的工艺流程进行剖析,可以帮助进一步的了解这项水水处理技术,加强其在实际当中的应用。下文将从多个方面对其进行详细的分析,为水处理技术工艺的发展做出微薄的贡献。
水处理主要技术及电化学处理的分类
现今,随着工业的不断发展,社会的不断进步,人民物质生活水平的不断提升,水资源污染问题也是越来越严重,在我国的许多地区,都出现有不同程度的水资源安全不能达到相关标准的情况,严重的危害着自然环境安全和人民的身体健康,所以,很好的建设其水处理设备工艺,对水资源的污染情况进行有效的解决,是现今的一项重点问题。一般的来讲,水处理的技术分为多个方面的类型,其中较为常见及常用的有离子交换技术、膜渗透技术、电渗析技术以及复合多介质过滤技术和电絮凝技术,根据在实际中的操作情况来看,离子交换技术和膜渗透技术虽然有着较为显著的使用效果,但是其对成本的控制不是非常的到位,对于一些较为贫困的地区,这样的方式显然不是最佳的水处理方式。所以,在水处理的方式选择上,既要考虑实际的使用操作效果,也要考虑管理的简易性,同时还要兼顾对环境的保护和友好程度,合理的控制工艺技术的成本,这对于维持当地的经济效益,维护社会环境的可持续性发展有着至关重要的作用和意义,所以,在选择水处理技术方面,需要进行实际的探究和慎重的考虑。一般的来讲,电化学水处理技术是现今使用比较广泛的技术之一,其中,还分为多个种类,包括有电渗析技术、电絮凝技术和电催化氧化技术,本文将详细的探究和分析电渗析技术和电絮凝技术的工作原理和工艺流程,对其主要的特点进行细致的解析,使电化学水处理技术在实际当中得到更加广泛的应用,更好的对污染的水资源进行合理的处理。
电渗析技术原理及过程
电渗析技术,是属于膜分离技术的一个种类,电渗析技术利用其特殊的装置设备,将阴阳离子交换膜交替的排列在正负的电极之间,使其进行有序的排列,同时,利用特制的隔板,将其进行隔开,组成两个系统,即淡化系统和浓缩系统,通过直流电场的作用,将电位差作为其主要的推动力,依据离子交换膜的选择通透性原理,将电解质有效的从水源中分离出来,达到对其净化的目的和效果。电渗析技术在实际当中的应用比较的广泛,有着多个方面的优点,首先,这种水处理技术能量消耗较低,整个过程对能源的损耗量一直都处于比较低的状态,有利于进行能源的保护和节能利用;第二点,电渗析技术药剂的消耗量比较的少,同时对环境的污染情况也是比较的小,所以是一项较为环保的水处理技术;第三点,电渗析技术操作较为便捷,可以很好的帮助实现机械及设备的自动化处理及操作,管理起来也很容易;第四点,其主要的水处理设备较为耐用,可维护性较强,预处理等方面也很简单。但是,电渗析技术也有着自身的劣势所在,在实际的运行和操作当中,比较容易发生浓缩差化,从而结垢。所以,综合以上分析,电渗析技术虽然有其特殊的优势所在,但是也有其劣势正,在实际的操作和应用当中,应当注意对这方面的重视,扬长避短,用最佳的方式对水源进行最合理的处理。
分析完电渗析技术的主要技术原理和特点,接下来对其主要的过程进行细致的分析。电渗析技术的过程分为几个种类,即倒极电渗析、填充电渗析、高温电渗析和双极性膜电渗析,下文将对这几种电渗析的过程进行详细的分析和阐述。
第一,倒极电渗析,这种方式为电渗析的发展提供了一个极为重要的方向,通过多种技术设备的应用和LED原理,每隔一段时间,正负的电极极性相互之间进行交换,较为频繁的倒极,这样的方式,可以非常有效的清洗离子交换膜之内的污垢,同时对电极表面形成的污垢,也有非常好的清洗作用和效果,从这一方面来对离子交换膜的长期使用作出稳定的保障,对其长期的使用稳定性也坚定了基础。在实际的使用和操作当中,有着极为显著的效果,水的回收率往往可以达到百分之九十以上,同时,使用的寿命较长,管理起来较为简易,和其他的技术方法相比,有着其特殊的优势所在。
第二,填充电渗析。这种方式是将电渗析的技术特点和离子交换的技术特点有机结合起来的一种新的技术方式,综合了这两种技术的特点和长处,对其相应的缺点进行了有效的补充,所以,在实际当中的运用效果比较的显著,很好的提升了电流的密度以及电流效率的合理运用。
第三,高温电渗析和双膜电渗析。高温电渗析技术其主要的特点在于可以很好的使溶液密度下降,从而达到提升扩散速度以及增加溶液导电性的效果,同时,还可以对膜的导电性进行有效的增强,进而提高允许的密度,将设备的生产能力进行显著的提高,或者对动力的消耗进行合理的降低,减少处理的费用,提高设备的使用寿命和性能,在实际的运用当中效果比较的明显。通过一系列的实现证明,高温电渗析这项技术其在有余热可以进行利用的工厂,适用程度更高,可以达到更加合理的效果。最后一个,双极性膜电渗析,这项技术由层压在一起的阳离子交换膜以及阴离子的交换膜和两层膜之间的中间层进行构成,结构较为紧密,在实际的使用和操作当中,当阳极和阴极之间施加一定的电压时,电荷通过离子之间进行有效的传递,达到分析溶液当中的电解质的目的,同时,如果当中没有离子存在,则电流由水解电力的氢离子以及氢氧根进行很好的传递,所以,这项技术不受情况的局限性所影响,可以在很多情况下发挥自身应有的功效,达到最佳的水处理效果,在实际当中的应用也是比较的广泛。
电絮凝技术原理及过程
通过对电渗析技术的主要原理及特点进行详细的分析,对常见的电渗析过程进行简要的探究,可以帮助对电化学的水处理技术有着一个较为初步的了解和掌握,有效的提升在实际应用当中的操作效果。下文将对另外一种电化学水处理技术,即电絮凝技术进行深入的探究,分析其特点和主要的技术过程,加强在实践当中的应用。电絮凝技术通过对化学絮凝当中的阳离子进行凝集,与表面的电荷进行中和反应,涉及水污染的物质以及电场的反应,很好的运用了电产生的氧化及还原反应,进行污染水源的处理和清洁。在目前的情况下,主要的设计工艺不能很好的满足废水处理场合,而通过电絮凝技术的应用,可以在较低的经济投资之下,实现水之源的有效处理,对其中的污染物质进行合理的清除,达到应有的目的和效果。通过电絮凝技术的采用,可以使水源当中的絮体含水量减少,在实际的使用和操作过程当中,比较的稳定,管理比较的便捷,尤其对于较为贫困的地区来讲,合理的利用电絮凝的水处理技术,对当地的发展和经济情况将有着重大的帮助作用。
电絮凝技术,是在电解质溶液当中,可溶性电极被氧化,从而形成金属离子,随着金属离子的进一步氧化,得出一系列的产物,通过多种不同的方式,有效的使污染物质进行聚集,达到处理水资源中污染物质的效果和目的。并且这项技术在实际的应用当中有着较为显著的效果,可以很好的解决水资源当中污染物质较为严重的问题。在反应的体系当中,氢离子放电,释放出氢气,可以很好的起到还原的作用,在反应过程当中,有机物质在电极的表面发生一系列的氧化作用,使原有的物质结构被进一步的破坏掉,达到降解的效果和作用,对于氢氧根等等,有着极强的氧化作用。
结束语
综上所述,通过对电絮凝技术和电渗析技术的探究和分析,可以进一步的加强电化学水处理技术在实际当中的应用,有效的提高其使用性和操作性。通过对这两项主要的电化学水处理技术进行详细的分析,可以从多个方面多个角度对比其优势和劣势,从而在实际的使用和操作当中,加强效果,更好的进行水源污染问题的解决,帮助解决人民群众的饮水安全问题,同时通过对设备成本和管理的有效控制,可以很好的对经济效益的发展情况进行把握,在维护生态环境的可持续性发展的同时,维持经济效益,为水源的安全处理提供更为广阔的发展前景。
参考文献
杨定建.浅析水处理技术及工艺流程【J】.现代工业资讯,2005(7)
【关键词】化学补给水 设备吊装 倒装法 调整段
中图分类号: TU74 文献标识码: A
前言
化学补给水处理系统(以下简称化水系统)是电厂的一项重要附属工程,承担着为锅炉提供合格除盐水的重要任务。随着社会的发展与进步,建设单位和激烈竞争的市场促使着化水系统施工技术不断的提高。通过对崇信电厂化水系统的研究与实践,以及对嘉兴、兰溪、玉环等电厂同类工程积累的经验,形成了一套完整、可行、高效、快速、高品质、低成本的电厂化水系统施工技术,为以后更好的开拓和立足化水系统工程市场,具有重大意义。
化水系统简介
国内电厂化水系统目前主要采用 “机械过滤+超滤+反渗透+离子二级除盐”工艺。
机械过滤主要是利用填料来降低水中浊度,截留除去水中悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯嗅味及部分重金属离子。超滤以筛分为分离原理,以压力为推动力的膜分离过程,过滤精度在0.005-0.01μm范围内, 有效去除水中的微粒、胶体、细菌、热源及高分子有机物质。反渗透能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质,对水进行预脱盐。离子交换设备,进行深度脱盐处理,依靠离子交换剂(树脂)所具有的某种离子和预处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、除碱、除盐等功能。最终制备合格除盐水,满足锅炉补水需要。
制水工艺系统流程如下:
清水双介质过滤器保安过滤器超滤装置超滤水箱清水泵精密过滤器反渗透装置淡水箱淡水泵阳床除二氧化碳器阴床混床除盐水箱除盐水泵凝结水箱。
总体施工方案
化水系统工程的特点是:工程开工早、结束早,新建机组一般是锅炉水压前出合格除盐水满足锅炉水压的水源要求。工期较紧,需制定详细的施工可行方案,满足工期和安装工艺的需要。
崇信电厂项目部组织人员对以前施工中碰到的难题进行攻克,得出如下优化方案:化水车间设备吊装作业工序安排在土建设备基础完成并未回填地面之前进行吊装,即省事,又省时,节省费用。水箱采用倒链倒装法施工,节省机械费用,使作业完全地面化,安全可靠。衬里管安装时预留调整段,可以确保衬里管道安装后横平竖直、工艺美观。
罐类设备施工
化水厂房均为典型设计。车间设计比较紧凑,罐类设备较多,受场地限制,吊装难度大。每个电厂吊装都费劲周折,不是厂房高度不够,吊臂伸展不开,就是中间通道两边有排水沟,道宽不够,吊装车辆无法通行。
在对车间及设备图纸和现有吊装机械分析之后,我们崇信电厂化水设备吊装同样面临着上述两个问题,化水车间厂房高度比吊臂短1米,吊机轮胎刚好在两边沟道位置上。若厂房地面降低1.5米,即室内地面尚未回填,排水沟尚未施工,不仅吊装的高度满足要求,吊装车辆的通道也没问题。
化水车间室内设备吊装采用16T吊机进行吊装作业,并按由里向外的吊装顺序依次退出。酸碱储存间门洞尺寸偏小,高位酸碱罐需从侧墙吊装就位,在吊装未完时侧墙暂不能封闭。
设备到货安装前应与业主、监理部门进行设备开箱验收,并做好书面记录。
设备吊装前应进行基础验收,验收合格后划出中心线及标高基准线,标高偏差不大于10mm。
吊装顺序:四台双介质过滤器两台混床两台阴床一台中间水箱及除CO2器两台阳床两台超滤装置及两台保安过滤器一台阴树脂存罐一台阳树脂存罐一台清洗溶液箱清洗过滤器两台精密过滤器及两台反渗透装置。先将16T吊机停放在化水室内中间通道上,然后由载重汽车将设备倒运至室内,由吊机将设备分别吊装至各设备基础上。
设备吊装至基础之上后,利用撬棍、千斤顶、吊线锤等工具将设备精调到位,将吊线锤置于罐体中心部位,将罐体中线与基础基准线调整至偏差不大于10mm,垂直度偏差不大于设备高度的2.5‰。
离子交换器及酸碱贮罐及酸碱计量箱等内壁防腐设备在装料前应对其进行电火花检查,试验电压为3KV/mm。试验时所有衬胶层应无漏电现象,如发现漏电点,应及时通知有关部门联系厂家进行处理。
设备内部的各个螺栓都应紧固,确保不松动,各配水支管丝扣应拧紧,不松动,并检查尼龙丝网是否有破损或松动,对出现的缺陷要及时进行处理。
离子交换器的集、排水装置与筒体中心线的装配偏差不大于5毫米,其水平偏差不大于4毫米。离子交换器内部集、排水管其支管水平偏差不大于4毫米,支管与母管垂直度偏差不大于3毫米,相邻支管中心线偏差不大于±2毫米。
在装填树脂前应检查水帽间隙是否符合设备厂家技术要求,特别要仔细检查水帽与底板之间的接触间隙是否符合设计要求。
泵类设备施工
1)安装前检查基础、划出中心线及标高基准线,地脚螺栓孔清理干净。并检查水泵设备。
2) 配置垫铁。要求地脚螺栓孔两侧各1组,每组螺栓垫铁数不大于3块,平垫尺寸:75×120,斜垫铁坡度1:10,斜垫铁薄边厚度大于5mm。
3)水泵就位找正(以水泵进出口法兰为准),要求纵横向水平小于2mm,标高、中心偏差小于10mm。地脚螺栓应保证无偏斜,调好后垫铁应点死。
4) 靠背轮找中心
在设备找平和找正后,开始进行靠背轮一次找中心,以泵侧对轮为基准,用2只同一规格的百分表分别找正靠背轮径向及端面中心。径向偏差控制在0.06mm之内,端面偏差控制在0.04mm之内,关于具体的验收标准见第6节质量标准。
5) 基础灌浆
完成以上工作后,开始进行设备基础的第一次灌浆,第一次灌浆只对地脚螺栓孔灌浆,灌浆高度与基础地面齐平。在基础一次灌浆之前,地脚螺栓孔应清洁无杂物,地脚螺栓与其孔壁四周应有间隙,临时固定,保证垂直,基础地面需要清理干净。
6)与泵连接管道安装
基础灌浆一次完成并保养一周后,紧固地脚螺栓。与泵连接的相关管道可以开始连接。管道连接时,要自然连接,不得用强力对口、加偏垫或加多层垫等方法来消除接口端面的空隙、偏斜、错口或不同心等缺陷。
水箱制作施工
500—3000m3水箱采用倒链倒装法施工。在施工现场附近对顶板、底板、壁板及配件进行预制,用专用胎具车载至现场,组装由16T汽车吊配合。
(1)倒链倒装法的原理及特点
1)原理:先组装水箱底板,再组装顶圈水箱壁和水箱顶。上层壁板的提升采用涨圈,涨圈按塔内径分为若干段,每两段间用千斤顶涨紧在水箱壁上,并焊接筋板来保证涨圈向水箱壁传力,提升机构提升涨圈,将上层壁板升起,下层壁板对接组焊后再将涨圈装到下层壁板上,重复上述工作,直至完成全部壁板施工。提升机构由立柱、手动葫芦组成。
2)特点:倒链提升倒装法具有罐体在提升过程中受力合理,上升平稳、安全可靠,中途可停顿,施工人员地面操作,节省脚手架,节省机械台班,节省机械费用,降低施工成本,适应性强,只要增减提升装置(即立柱、葫芦等)的数量就可适用于不同容积,有利于保证施工安全和施工质量等特点。
(2)水箱组装
1)水箱底板组装
底板铺设前应在基础上按坐标方向,放出四等分线并做出明显标记。
罐底板铺设前应在底板下表面涂刷两遍防腐漆,边缘50mm范围不刷。
底板的铺设一般中央向边缘进行,铺设只能由卡具定位。
罐底边缘板对接接头,宜采用不等间隙,内侧间隙比外侧间隙稍大,罐底板铺设完毕,垫板应与对接的两块底板贴紧,其间隙不得大于1mm,中幅板搭接宽度的偏差为±5mm。垫板在环墙上开槽,开槽深度5mm。
底板的焊接按规定顺序与方法进行,先焊短缝,后焊长缝,焊接长缝时,焊工均匀对称分布,由中心向外分段退焊。
2)顶圈罐壁组装
在罐底板上放出(0o、90o、180o、270o、罐壁内外圆周)基准线并点焊好定位挡块。
顶圈壁板组装,并垫起400mm高,供施工人员出入。(以后拆除垫块)。
接《罐壁排板图》组对壁板,调好纵缝间隙,垂直度,卡固、点焊,安上胀圈,检查上口水平度,壁板生垂直度,然后焊接。
壁板的焊接按《焊接工艺方案》、《焊接工艺》规定的顺序与方法进行,一般先焊立缝,后焊横缝。焊工均布,长缝分段焊。壁板的组对与焊接必须严格控制几何尺寸及外形偏差符合要求。
包边角钢圈安装:包边角钢圈组对前在壁板上放出基准线,并按排板图进行组对与点固。
3)罐顶组对
罐顶安装前必须先安装中心支承架,支承架在顶板安装后拆除。
在包边角钢圈和中心支承圈上划出等分线。
按《罐顶排板图》对称地搭设顶板。
搭设完后进行检查与调整,顶板位置偏差控制在±5mm内。然后卡固,点焊牢固后进行焊接。
顶板的焊接时焊工要均匀分布,由中心向周边方向分段退焊。
(3)顶圈壁板提升
提升装置安装,倒链提升装置至少8个沿罐壁内侧均布于整个圆周。要求安装垂直,牢固可靠。
第二圈壁板围板:沿顶圈壁板外侧圆周,按《罐壁排板图》围上第2圈壁板,留上两道活口。调整好纵缝间隙、垂直度,卡固、点焊后先进行纵缝外侧焊接。
第一次提升:用倒链提升装置进行顶圈壁板的提升。在提升过程中严格监视罐体各方位上升同步与稳定性,。
第2圈壁板组装:当顶圈壁板提升到位后,收拢第2圈壁板活口,与顶圈壁板组对,调整好垂直度(3mm以内),横缝间隙(3mm)。卡固后点焊牢实,保证点焊的横缝对上部罐体有足够支承力(自重与风荷),以免发生事故和返工。纵缝焊完焊横缝。焊接表面质量合格后进行X射线探伤。
(4)其余壁板组装提升
其余直至底圈壁板组装与第第2圈壁板组装相同。即围板提升组对焊接探伤围板依次循环到底圈壁板组装完成。
每圈壁板组对必须保证罐的内表面平齐,控制垂直度偏差3mm以内,横缝间隙3mm。
底圈壁板与罐底板角缝组对焊接。角缝焊接由数名焊工等分,内外焊缝沿同一方向旋转施焊,内圈焊工比外圈焊工提前300-500mm施焊。
衬塑管道施工
化水系统管道主要采用衬塑管,设备安装前应委托外加工,衬塑厚度3mm。衬塑管道因为设备就位及管道制作等误差的积累,若直接按照图纸制作衬里管道,则无法保证管道横平竖直、工艺美观,甚至某些管道错口太大无法连接;若全部预制一遍再卸下衬里,则增加工作量和运输成本。为即减少成本又保证工艺美观,引入调整段和活法兰设置原则。采取施工前将某些弯头处及长管段某段留作调整段、调整段在整体管路接通时连接并作调整、确保工艺美观后再拆下调整段返厂衬里,衬里后复装。活法兰选择原则:每个弯头处设置一个活法兰,较长直管段为便于安装采用多个活法兰,与设备接口采用活法兰,阀门、流量孔板前后采用活法兰,三通可采用二个活法兰。才能确保安装后衬里管道横平竖直、工艺美观。
1)安装前施工现场应做100%电火花检测应无漏电现象,并及时办理签证手续。目测衬塑面应无起泡、裂痕等不良现象,法兰衬塑面应磨平整,并无径向沟槽。根据分段编号核实衬塑管件长度、角度偏差在允许范围内。
2)衬塑管在搬运时注意轻堆轻放,避免强烈振动和碰撞,防止法兰及内衬损坏,且不得在管子上加热、焊接、钻孔、敲打,高空连接的管道应单根吊起,不允许将几根管子连接后吊起,泵进出口管子安装时,支吊架应同时装上,以防泵体受力。
3)支吊架可在加工场预制,并列支吊架安装应平齐,同管线同标高支吊架标高偏差应控制在2mm内。车间内架空管支吊架安装后可进行管道集中临抛并临时固定。
4)同段管线活法兰处最后连接,法兰螺栓连接时应对向均匀拧紧,弯头处及长管段某段可留调整预制段,调整预制段在整体管路接通、调整、确保工艺美观后再拆下调整段返厂衬里。管道安装后各管子坐标及标高偏差应符合图纸要求横平竖直,无明显偏斜,支吊架布置合理,固定牢靠,抱箍无松动。
关键词:电厂;化学水处理;膜技术
电能是经济社会发展的重要能源保障,因此,电厂在发展过程中一定要保证能源的供应,在热力发电系统中,水质的好坏对发电设备的运行情况有很大影响。没有经过水处理的水在使用过程中会导致电力设备在运行过程中的安全性和经济性受到很大的影响,同时也会导致设备的维修成本增多,因此,选择一个非常合适的化学水处理工艺就非常重要,这样能够更好的保证热力系统的各种水质指标都是合格的,同时,也能更好的保证电力生产的高效性和环保性。在电力系统中,水处理工艺是非常多的,通常的情况下是采用机械过滤的方法将水中悬浮物和各种胶体类的杂质进行去除,然后采用软化的方式将水中的硬度进行去除,在这个过程中可以采用混床、阴床或者是阳床这样能够更好的去除水中的离子,在这些工艺方法中,也是可以使用离子交换树脂工艺。在整个生产过程中,非常容易排放出酸碱化学污染废液,同时也无法实现连续生产,这样也会导致劳动强度过高,在操作和维护方面也非常复杂,设备在进行安置的时候需要的空间也非常大,在进行制水的时候成本也非常高,因此,在进行水处理的时候为了更好的保证水质的效果,对树脂再生操作者的技术熟练性要求非常高,而且,在进行操作的时候,对酸碱废液的排放环保要求一定要进行保证,这样才能够更好的对环境进行保护。在传统的制水工艺中,进行操作的时候主要的步骤分为以下几个部分,将原水进行水处理,然后经过阳阴床进行一级除盐,接下来进行混床的除盐,最好实现锅炉补给水。
1 膜分离技术
1.1 膜分离技术定义
膜分离技术在进行使用的时候主要是利用外力来实现推动作用,然后将有选择透过性的特制薄膜制作成为一个选择的障碍层,这样会导致混合物中的某些非常容易通过,而其他成分则会被截留,这样就实现了分离、提纯以及浓缩的效果。在膜壁上有很多的小孔,这些小孔在孔径上存在着很大的差别,根据孔径的大小可以将其划分为以下几种,分别是反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、以及微滤膜。膜分离技术主要分为反渗透、纳滤、超滤以及微滤等。
1.2 全膜分离技术
现在,在很多的电厂水处理中,锅炉补给所用的水通常都是经过全膜分离技术处理的,这种技术又被称为三膜处理技术,经过这种处理技术处理过的水在水质方面实现了和经过阴、阳混床处理的水质达到了相同效果,同时也不会出现酸碱再生的情况,不会出现排放废液的情况,在进行处理的时候自动化程度也非常高。
1.3 超滤
超滤膜在进行使用的时候,主要是应用了压力的作用,这样能够更好的将水中的各种颗粒、胶体以及分子量较大的杂质进行去除的活性膜,这种处理技术主要是利用压力来实现驱动,而且是进行多孔膜的截留,这样在分离范围方面也实现了新的发展。
1.4 反渗透技术
反渗透技术是一种非常先进的节能膜分离技术,在进行应用的时候能够实现大于溶液渗透压的作用,而且,在使用的时候能够更好的将细菌和离子等杂质进行去除,这种技术对无法透过办渗透膜的杂质进行了物质和水的分离。反渗透膜是一种高分子材料,在进行制作的时候经过了非常特殊的工艺进行处理,而且,在进行使用的时候实现了只能透过水分子的特点。反渗透装置中一个非常重要的部件就是膜元件,这种物质能够更好的实现导流层、半透膜以及隔网膜按照一定的顺序进行粘合,而且能够非常好的在排孔中心管上进行卷制。原水在经过加压处理以后能够实现从元件一端进入到隔网层中,然后将一部分盐类物质控制在导流层,将其从顺导流网管道中进行排出,这样最终留下的就是淡水。反渗透膜膜孔的孔径非常小,这样能够更好的将水中的溶解盐、微生物、胶体和有机物进行去除,这样能够更好的保证水质没有污染,而且在能耗方面也非常低,在进行处理的时候操作也非常简单,工艺方法也非常方便。
1.5 膜分离技术特点
膜分离技术在进行应用的时候特点非常明显,在进行膜分离的时候使用的设备非常紧凑,而且结构非常简单,在进行操作和维修方面也非常好。在分离性能方面非常稳定,这样能够更好的保证水质的高品质,同时能够实现连续生产。设备在进行安装的时候体积非常小,因此占地面积非常小,在进行操作的时候安全性也非常高。
2 电厂化学水处理中膜技术的应用
2.1 膜技术的应用
循环流化床机组在设计锅炉的补给水系统时,其设计规模是供水量 2×70m3/h。产水的水质要求需要符合循环流化床锅炉的给水规范:SiO2
2.2 膜技术的应用
小型电厂通常以焚烧生活垃圾发电,两套往复炉排式焚烧锅炉,单台处理的能力在500t/d;两台9MW中压单缸冲动凝汽式汽轮机组,在这其中,锅炉补给水系统的设计规模在供水量2×12t/h,采用的原水是当地的河水,使用的是预处理全膜处理工艺(UFRO-EDI)的方式进行处理,控制部分采用的是DCS自动控制系统,产水的水质要求为符合中压锅炉的给水规范:SiO2
3 结束语
电厂在进行化学水处理的时候采用膜分离技术能够更好的保证锅炉补给水的质量,因此,能够更好的解决传统工艺中存在的问题,同时也能更好的保证不会出现环境污染的问题。
参考文献
[1]郝培龙,魏延华,吴荣强.电子水处理技术在电厂循环水处理中的应用[J].节能与环保,2009.
关键词:水工隧洞 衬砌 混凝土 渗水 裂缝处理
中图分类号: TV543 文献标识码: A 文章编号:
水工地下隧洞混凝土裂缝进行化学灌浆处理的目的主要是进行防渗堵漏和补强加固。防渗堵漏要求缝面灌浆后具有较高的抗渗性和抗老化性能,能阻止外来水汽碳化混凝土和锈蚀钢筋,满足结构耐久性和安全运行;补强加固要求缝面浆液固化后有较高的粘接强度,最终要求能恢复混凝土结构的整体性。目前裂缝处理一般采用高渗透改性环氧浆材,但均存在一定的局限性,需研究环保型、低粘度、无收缩、抗老化强、粘接强度高、能满足温度缝反复收缩开裂的处理要求的弹性改性环氧浆材。
1 裂缝处理化学浆材的选择
化学浆材选择应掌握的原则:一是浆材的可灌性,所选化学浆材必须能够灌入裂缝,充填饱满,灌入后能凝结固化,以达到补强和防渗加固的目的;二是浆材的耐久性,所选用材料在使用环境条件下性能稳定,不易起化学变化,并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度,不易脱开,对于一些活动裂缝和不稳定裂缝要特别注意这条原则。水工地下隧洞衬砌混凝土裂缝的特点是:裂缝开度较小、外水压力大、浆液较难灌入,一般处理要求既要满足补强又要防渗堵漏,灌浆材料一般采用高渗透改性环氧浆材。我们在渗水裂缝处理过程中采用了EAA、CW、LPL三种高渗透改性环氧浆材,详见表1。
以上三种材料各有优缺点,EAA、CW属糠醛、丙酮改性系列,具有亲水性、粘度低、可灌性较好,缺点是凝固时间长、脆性大,不适宜对变化的裂缝进行处理;LPL浆材属活性稀释剂改性系列具有亲水性、凝固时间快、脆性小、浆材本身不收缩的优点,但粘度大,对于细小裂缝的可灌性差。
表1采用的化学浆材性能比较表
浆材名称 改性系列 粘度 (25℃/2h) 胶凝时间 h 28d抗压强度 MPa 28d粘接劈拉强度 Mpa 适应范围
EAA 糠醛、丙酮改性系列 18 30 36.2~85.7 5.7~23.9 渗水稳定裂缝
CW 糠醛、丙酮改性系列 10cp 26 47.8 4.7 断层改性稳定干裂缝
LPL 活性稀释剂改性系列 350cps 20 50 6.08 干缝
不稳定缝
2 打斜孔埋管法处理渗水裂缝
2.1 工艺流程
裂缝清洗钻斜孔清孔、埋管封缝通风检查浆液配制注浆封孔处理待凝检查表面处理
3.2 重要工艺技术要求
(1)裂缝清洗:对缝面采用高压水进行清洗,直至清晰地露出裂缝为止;
(2)钻孔:在裂缝中心线10~15cm两侧钻斜孔,孔径18mm,孔距40cm,深浅孔交替布置,浅孔深25~30 cm,倾角约50°,深孔孔深40~45cm,倾角约70°。
(3)清孔、埋管:用高压水将孔清洗干净,每孔分上下两层埋设两根注浆管,一进一出,下层管径为8 mm,埋至距孔底5cm,为主注浆管;上层管径为8mm,埋入孔内10cm左右,为排水排气回浆管,埋管材料用速凝水泥。
(4)表面封缝:用玻璃丝布或堵漏灵剂进行封堵,应保证封闭密闭可靠。
(5)通风检查:待埋管材料有一定的强度后,在裂缝和管口处涂少量肥皂水,采用0.2MPa的风压进行通风检查,对于盲孔应在附近重新打孔埋管。
(6)浆液配制:根据灌前压丙酮试验的漏量大小配制浆液,配浆时将固化剂、表面活性剂缓慢注入EAA(或CW)主液中,边注入边搅拌,保持浆液在25℃以下,以提高浆材的可灌性。
(7)化学灌浆
注浆方式:灌前单孔压丙酮量≥10ml者应单孔灌注,漏量
注浆方法:先灌深孔,从下层进浆管开始注浆,待上层回浆管排出孔内水、气后,封闭回浆管。根据吸浆量情况逐步升至设计压力,当吸浆率小于1ml/min时,应保持压力延续灌注30min即可扎管待凝。4~5h后检查注浆效果,对管口不饱满的胶管进行第二次注浆直至饱满。
灌浆压力:开灌压力0.4MPa,当吸浆率小于5ml/min时,逐渐加压至0.5~0.6MPa,二次注浆孔压力可提高至0.8MPa。
注浆过程监控:加强结构的抬动变形监测,如出现异常应及时降压并采取相应措施。
(8)质量检查:裂缝化学灌浆结束14 d后采用压水和钻孔取芯相结合的方法进行。
检查孔压水:采用单点法压水,压力0.5MPa,孔径28,孔深30cm,合格标准透水率q≤0.1Lu。
钻孔取芯:孔径89mm,孔深浅于灌浆孔10cm,粘接强度应达到设计要求。
2.3 打斜孔埋管法施工存在的缺点
(1)温度裂缝走向是个曲面,在混凝土内的走向复杂,一般从钢筋边通过,钻孔时易碰到钢筋,造成的“废”孔较多,对原混凝土结构的整体性造成损坏。
(2)钻孔时的微细粉尘难于有效清出,粉尘易堵塞灌浆通道,浆液难以进入缝面,降低化灌质量。
(3)渗水缝中不能有效地赶水,浆液和水混合影响环氧灌浆材料的固化;也不能满足浆液“从宽处往窄处灌浆最有利”的原则;一旦发现“死孔”无法及时采取补救措施。
(4)施工工序较多,施工工艺繁琐,管容、孔容大,浪费浆材(据统计孔容占58%以上);灌后的裂缝复灌量较大,且需多次复灌,增加了资金投入。
3 无损贴嘴法处理渗水裂缝
3.1工艺流程
注浆嘴加工打磨冲洗裂缝描述贴嘴封缝压风检查灌浆注浆嘴清除质量检查。
3.2 重要工艺技术要求
(1)注浆嘴加工。在外径为6 mm、长度大于6cm的铜管一端焊上边长为3~4cm、厚度为1.5mm左右的方形铁片,铁片中间开直径等于铜管外径的进浆孔,铁片周边钻排列规则的小孔。
(2)打磨:采用砂轮机沿裂缝的两边各打磨20cm的宽度,除去混凝土表面杂物,以免影响注浆嘴的粘贴及封缝效果。
(3)冲洗:是贴嘴法施工最重要的工序,用高压冲毛机沿裂缝开口向两边冲洗,以保证缝口敞开无杂物。
(4)裂缝描述:用刻度放大镜测量裂缝宽度,并对裂缝走向及缝长进行描述,用以调整布置注浆嘴间距及灌浆压力。
(5)贴嘴:根据裂缝描述进行注浆嘴的布置。规则裂缝缝宽小于0.3mm时按间距20cm布嘴,缝宽大于0.3mm时按间距30cm布嘴;不规则裂缝的交叉点及端部均布置注浆嘴。将ECH-Ⅰ型胶抹在注浆嘴底板上,贴嘴时用定位针穿过进浆管,对准缝口插上,然后将注浆嘴压向混凝土表面抽出定位针,定位针未粘附胶认定注浆嘴粘贴合格。
(6)封缝:贴嘴3h后用堵漏灵胶泥将渗水缝口封堵住,2h后用碘钨灯将混凝土表面烘干并用无水酒精洗抹一遍;待干后刮抹一层ECH-Ⅱ型粘胶;当不粘手时再刮抹ECH-Ⅲ型面胶三遍,待ECH-Ⅲ型面胶基本固化后,用堵漏灵加固形成中间高,两边低的伞形封盖
关键词:电解;杀菌;水处理
收稿日期:20131209
作者简介:张化冰(1984―),女,河南洛阳人,博士,工程师,主要从事水处理方面的相关研究工作。中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:16749944(2014)01014603
1引言
微生物的有效控制是水处理领域的关键技术之一,常用的方法包括物理法和化学法。其中,物理法是利用物理技术进行杀菌,包括紫外线照射、超声破碎、电磁辐射、微波等。物理法对环境友好,但杀菌效果较差。化学杀菌法[1]是向水中投加无机或有机的杀菌剂,杀死或抑制微生物的生长繁殖,从而控制微生物。常用的杀菌剂包括臭氧、H2O2、氯和次氯酸盐、二氧化氯、溴及溴化物、季铵盐、戊二醛、异噻唑啉酮等,其中使用最多的是氯系杀菌剂。化学法杀菌成本低、效果好,但这些药剂均属化学品,在生产、储存、运输和使用过程中存在安全隐患,且大部分使用后对环境不友好。随着电极材料的日趋成熟,电化学杀菌作为一种“清洁技术”,有望在水处理领域得到快速发展。电化学杀菌可以根据需求实现杀菌剂的现场制备,避免了杀菌剂在储运过程和使用过程中污染环境或发生安全事故,具有高效率、低成本、对环境友好等优点。
电化学杀菌的基本原理是利用电场的物理作用和电解产物的化学作用进行杀菌,前者为直接杀菌,后者为间接杀菌。直接杀菌[2]是利用电场击穿细胞膜,造成微生物细胞质外流致死,或通过电极与微生物细胞之间的电子传递,扰乱其呼吸系统致死。具有代表性的直接杀菌是吸附-电解法杀菌[3],此类装置的吸附区为导电性吸附材料如活性炭、活性炭纤维等,对水中微生物进行吸附,吸附区两端为电极,施加电压进行杀菌。
对于间接杀菌,电解产物因电极材料及电解质溶液的组成不同而异,电解杀菌活性产物主要包括:活性氯、・OH、O3和H2O2。
2电化学杀菌技术综述
2.1电解活性氯杀菌
活性氯是Cl2、HClO和ClO-三种形式的总和,HClO和ClO-的比例由电解质溶液的pH值决定[4]。电解氯离子含量高的水(如海水)或向水中添加盐酸盐,可产生高浓度的活性氯,其杀菌效果已得到普遍认可[5~7],但高浓度氯离子和活性氯会引起水质的腐蚀性增强。为了解决水质腐蚀性增强的问题,20世纪90年代开始,研究人员开始研究Cl-浓度极低溶液的电解杀菌[8~11]。
含Cl-电解质溶液电解时,阳极产生次氯酸或次氯酸盐(式1,2,3),
伴随着析氧副反应的发生,以低Cl-浓度水(×10-6级)为电解质溶液进行电解活性氯杀菌,电极材料的电流效率是关键因素,电流效率越高,产生的活性氯越多,杀菌效果越好。对于低Cl-浓度水电解,不同的电极材料产生活性氯的效率差别很大[4,8~10]。Alexander Kraft等人[4]分别以Ti/IrO2、Ti/IrO2-RuO2、Pt、掺硼金刚石BDD(Boron-Doped Diamond)为阳极电极,对不同Cl-浓度的水进行电解。Ti/IrO2电极和Ti/IrO2-RuO2电极的电流效率和活性氯产率都明显高于Pt电极和掺硼金刚石BDD电极。当Cl-浓度为180mg/L时,Ti/IrO2电极的电流效率在10%左右,而Pt电极和BDD电极的电流效率低于2%。Joonseon Jeong等人[12]研究了Ti/IrO2、Ti/RuO2、Ti/Pt-IrO2、BDD、Pt电极材料在低Cl-浓度水溶液中(1.7×10-2M NaCl)的电化学特性,得出了相似的结论,电极材料的活性氯产率顺序为:Ti/IrO2>Ti/RuO2>Ti/Pt-IrO2>BDD>Pt,与电极材料的析氯活性(Ti/IrO2>Ti/RuO2>Ti/Pt-IrO2>BDD>Pt)相一致。
2.2电解・OH杀菌
羟基自由基・OH是目前已知的水中最强的氧化剂[13],其氧化电位高达3.06V(表1[14])。・OH通过破坏微生物的蛋白质、酶和核酸使其致死[15]。
2.3电解O3杀菌
氧化过电位高的阳极材料在高电流密度、低温条件下可直接电解水产生O3(式8)[4],这类高氧化过电位阳极材料主要有PbO2[19~21]、SnO2[22,23]、玻璃碳[24]、BDD[12,25]等。Manuela Stadelmann等人[26]发明的“三明治”结构电极组件:金刚石阳极/固体聚合物(SPE,solid polymer electrolyte)/阴极,类似于质子交换膜燃料电池的三合一膜电极组件,电极结构紧凑,电流效率高,可用于电导率极低的水(如去离子水)电解产生O3。Alexander Kraft 等人[27]采用BDD/Nafion324/BDD电极结构(BDD基体为金属Nb),研究了电流密度、水流速、电导率等因素对电解O3产率和电流效率的影响,当电流密度为153mA/cm2,水的流速为95L/h,电导率为1 μS/cm时,电解水生成O3的电流效率达到24%。Kazuki Arihara等人[25]采用类似的“三明治”电极结构,以多孔BDD为阴、阳极材料,研究了孔直径、孔数、极板厚度以及总边缘长度对电解水产生O3效率的影响。采用厚度为0.54mm的D10HN410电极(孔径为1mm,孔数为410),在适宜的工艺条件下电解水产生O3的电流效率可达到47%。Choonsoo Kim等人[12]分别采用BDD、Pt、Ti/IrO2、Ti/RuO2、Ti/Pt-IrO2电极材料电解水生成O3,其中BDD电极的活性最高。研究发现叔丁醇的加入可明显抑制O3的生成,・OH在BDD电解水生成O3的过程中起关键作用,O3可由O2和・O生成(式9,10)[28]。
2.4电解H2O2杀菌
多数电解杀菌活性物质(如Cl2、・OH、O3 等)都由阳极产生,而H2O2是由阴极产生。为了减少电解时阴极析氢副反应的发生,采用气体扩散阴极(GDE,gas diffusion electrode)可将氧气还原生成H2O2(式11)[4]。碳材料(石墨、活性炭、活性碳纤维、玻璃碳等)具有自催化作用,是比较理想的电解产生H2O2的阴极材料。Choonsoo Kim等人[12]分别采用BDD、Pt、Ti/IrO2、Ti/RuO2、Ti/Pt-IrO2电极材料电解水生成H2O2,其中BDD电极的活性最高,其次是Ti/RuO2电极,与产生・OH的活性[12]相一致,表明H2O2由2个・OH生成(式12)[29]。
・OH +・OHH2O2(11)
在碳材料的基础上,加入具有氧化还原催化性能的有机物(PTFE、2-乙基蒽醌等)或贵金属(如Pt)可进一步提高H2O2的产率[30,31]。Wenying Xu等人[30]以活性碳/聚四氟乙烯PTFE作为气体扩散层电解产生H2O2,研究发现Pt担载量为3‰,NH4HCO3造孔剂用量为30%、pH
O2 + H2O + 2 e-H2O2 + 2OH-(12)
3结语
在这4种电化学杀菌技术中,电解活性氯杀菌研究的较多,且技术相对成熟,已经在饮用水和工业用水方面有所应用[4]。对于Cl-含量极少又不能添加盐酸盐,电导率极低(如高纯水、雨水)的低温水质,可通过电解O3杀菌。电解O3杀菌技术不受电导率低的限制,副反应少,电流效率高(47%[25]),但其电极材料BDD的制备目前还仅限于小尺寸,限制了该技术的规模应用。H2O2的氧化电位比O3低,稳定性较活性氯差,在高效、长时杀菌场合应用受限。・OH氧化能力极强(氧化电位3.06V),可快速杀菌灭藻,最终产物是水和二氧化碳,无二次污染,但稳定性差,其规模应用还有待进一步的研究。
参考文献:
[1] 齐冬子.敞开式循环冷却水系统的化学处理[M].北京: 化学工业出版,2005.
[2] 吴永华,韩伯平,王劲.电场杀菌的物理效应与化学效应分析[J].工业用水与废水,2007,38: 45~47.
[3] 朱又春,张乐华,林美强,等.电解杀菌和反硝化脱氮技术发展及其在水处理中的应用[J].环境保护,2001(11):21~23.
[4] Alexander Kraft.Electrochemical Water Disinfection: A Short Review[J].Platinum Metals Review,2008,52(3): 177~185.
[5] C.-C.Hu,C.-H.Lee,T.-C.Wen.Oxygen evolution and hypochlorite production on Ru-Pt binary oxides[J].Journal of Applied Electrochemistry,1996,26(1): 72~82.
[6] M.Rudolf,I.Rousar,J.Krysa.Cathodic reduction of jypochlorite during reduction of dilute sodium chloride solution[J].Journal of Applied Electrochemistry,1995,25(2): 155~165.
[7] H.-J Heidrich,L.Muller,B.I.Podlovchenko.The influence of electrode porosity and temperature on electrochemical gas evolution at platinum and rhodium[J].Journal of Applied Electrochemistry,1990,20(4): 686~691.
[8] A.Kraft,M.Stadelmann,M.Blaschke,D.Kreysig,B.Sandt,F.Schroder,J.Rennau.Electrochemical water disinfection Part Ⅰ: Hypochlorite production from very dilute chloride solutions[J].Journal of Applied Electrochemistry,1999,29(7): 861~868.
[9] A.Kraft,M.Blaschke,D.Kreysig,B.Sandt,F.Schroder,J.Rennau.Electrochemical water disinfection Part Ⅱ: Hypochlorite production from potable water,chlorine consumption and the problem of calcareous deposits[J].Journal of Applied Electrochemistry,1999,29(8): 895~902.
[10] M.E.H.Bergmann,A.S.Koparal.Studies on electrochemical disinfectant production using anodes containing RuO2[J].Journal of Applied Electrochemistry,2005,35(12): 1321~1329.
[11] A Kraft,M Blaschte,D Kreysig Electrochemical water disinfection Part Ⅲ: Hypochlorite production from potable water with ultrasound assisted cathode cleaning[J].Journal of Applied Electrochemistry,2002,32(6): 597~601.
[12] Joonseon Jeong,Choonsoo Kim,Jeyong Yoon.The effect of electrode material on the generation of oxidants and microbial inactivation in the electrochemical disinfection processes[J].Water Research,2009,43(4): 895~901.
[13] Urs von Gunten.Ozonation of drinking water: Part Ⅰ.Oxidation kinetics and product formation[J].Water Research,2003,37(7): 1443~1467.
[14] 高廷耀,顾国维,周琪.水污染控制工程(下册)[M].北京: 高等教育出版社,2007.
[15] 刘刚,杜俊琪,童志勇,等.羟基自由基活性氧用于中水处理[J].工业水处理,2009,29(3):81~83.
[16] B.Marselli,J.Garcia-Gomez,P.-A.Michaud,M.A.Rodrigo,ninellis.Electrogeneration of Hydroxyl Radicals on Boron-Doped Diamond Electrodes [J].Journal of The Electrochemical Society,2003,150(3):79~83.
[17] P.Canizares,F.Martinez,M.Diaz,J.Garcia-Gomez,M.A.Rodrigo.Electrochemical Oxidation of Aqueous Phenol Wastes Using Active and Nonactive Electrodes [J].Journal of The Electrochemical Society,2002,149(8):118~124.
[18] Christos Comninellis.Electrocatalysis in the electrochemical conversion/combustion of organic pollutants for waste water treatment [J].Electrochimica Acta,1994,39(11-12):1857-1862.
[19] Kazuo Onda,Takahiro Ohba,Hironobu Kusunoki,Shinya Takezawa,Daisuke Sunakawa,Takuto Araki.Improving Characteristics of Ozone Water Production with Multilayer Electrodes and Operating Conditions in a Polymer Electrolyte Water Electrolysis Cell [J].Journal of The Electrochemical Society,2005,152(10):177~183.
[20] Jianren Feng,Dennis C.Johnson,Stephen N.Lowery,James J.Carey.Electrocatalysis of Anodic Oxygen-Transfer Rdactions [J].Journal of The Electrochemical Society,1994,141(10):2708~2711.
[21] Pallay Tatapudi,James M.Fenton.Synthesis of Ozone in a Proton Exchange Membrane Electrochemical Reactor [J].Journal of The Electrochemical Society,1993,140(12):3527~3530.
[22] Shao-an Cheng,Kwong-Yu Chan.Electrolytic Generation of Ozone on an Antimony-Doped Tin Dioxide Coated Electrode [J].Electrochemical and Solid-State Letters,2004,7(3):4~6.
[23] Yun-Hai Wang,Shaoan Cheng,Kwong-Yu Chan,Xiao Yan Li.Electrolytic Generation of Ozone on Antimony- and Nickel-Doped Tin Oxide Electrode [J].Journal of The Electrochemical Society,2005,152(11):197~200.
[24] P.C.Foller,G.H.Kelsall.Ozone Generation via the electrolysis of fluoboric acid fsing glassy carbon anodes and air depolarized cathodes [J].Journal of Applied Electrochemistry,1993,23(10):996~1010.
[25] Kazuki Arihara,Chiaki Terashima,Akira Fujishima.Electrochemical Production of High-Concentration Ozone-Water Using Freestanding Perforated Diamond Electrodes [J].Journal of The Electrochemical Society,2007,154(4):71~75.
[26] Manuela Stadelmann,Manfred Blaschke.Electrode assembly for the electrochemical treatment of liquids with a low conductivity [P].US7704353B2.
[27] Alexander Kraft,Manuela Stadelmann,Maja Wunsche,Manfred Blaschke.Electrochemical ozone production using diamond anodes and a solid polymer electrolyte [J].Electrochemistry Communications,2006,8(5):883~886.
[28] P-A.Michaud,M.Panizza,L.Ouattara,T.Diaco,G.Foti,Ch.Conminellis.Electrochemical oxidation of water on synthetic boron-doped diamond thin film anodes [J].Journal of Applied Electrochemistry,2003,33(2):151~154.
[29] Joonseon Jeong,Jee Yeon Kim,Jeyong Yoon.The role of reactive oxygen species in the electrochemical inactivation of microorganisms [J].Environmental Science & Technology,2006,40 (19):6117~6122.
【关键词】物理化学方法 水处理 发展趋势
一、引言
污水的物理化学处理是利用物理和化学反应的作用以去除水中的杂质。它的处理对象主要是污水中的无机或有机的溶解物质或胶体物质。污水可以利用物理化学的原理和化工单元操作以去除水中的杂质,适用于杂质浓度很高的污水(通常用作物质的回收利用)或是杂质浓度很低的污水(通常作为污水的深度处理)。
按照目前国内外污水处理的实际经验和应用来看,城市污水处理几乎都将生物法作为主要的处理工艺,因物理化学方法处理成本过高,污水处理厂很少考虑将其用来处理城市污水。可是对于工业废水、垃圾渗滤液、含油废水等污水的处理,物理化学法是首选方法。
二、常用的物理化学处理法
(一)中和法
在含有重金属离子的废水中,投入中和剂使之生成氢氧化物沉淀,再除去的方法。使用中和法应知道最适宜的pH值和处理后残品在溶液中的重金属离子浓度。中和法常用的中和剂有生石灰、消石灰、碳酸钙、电石渣、苛性钠、碳酸钠等,其中消石灰最为常用。中和法在实际应用中要考虑共沉淀现象和络合现象对金属沉淀的影响。
(二)离子交换法
用离子交换树脂把溶存在废水中的离子交换到离子交换体中,除去或者回收重金属的方法。它是在固相离子交换剂和液相电解质溶液间进行的。离子交换树脂一般以苯乙烯、二乙烯基苯的聚合物为基体,其上附加离子交换基的粒状或膜状树脂,由于离子交换树脂价格昂贵,再生费用也较高,因此,一般废水处理上很少使用,但它在处理少量,毒性大,有回收价值的重金属时也是可行的。
(三)吸附法
吸附法是一种传统的水处理方法,它一直是研究的热点。1956年,瑞典矿物学家Cronsted等发现了自然界中沸石的存在。但直到以美国UCC公司为代表研究成功沸石晶体的水热合成工艺之后,才开始广泛利用这种矿物。目前,它已被广泛应用于消除重金属离子。另外常用的吸附剂是活性炭,有人用这种方法来消除汞污染,当废水中含汞0.1~1.0ppm时,经活性炭吸附后可减少至0.01~0.05ppm。
(四)混凝
混凝是常用的水处理物理化学方法。通过向水中投加混凝剂,使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝分离出来从而净化水。混凝系凝聚作用与絮凝作用的合称,前者系因投加电解质,使胶粒电动电势降低或消除,以致胶体颗粒失去稳定性,脱稳胶粒相互聚结而产生;后者系由高分子物质吸附搭桥,使胶体颗粒相互聚结而产生。
三、物理化学方法发展趋势
近年来,光催化氧化技术、膜法、超声接入技术等新技术在难降解有机工业废水处理方面的应用研究十分活跃,它们对难降解有毒有机废水所表现出的高处理效率引起了人们越来越大的兴趣。这些新技术都将是以后水处理物理化学方法所研究的重点。
(一)光催化氧化技术
光催化氧化是在有催化剂的条件下的光化学降解,分为均相和非均相两种类型。均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质,通过光助芬顿反应产生羟基自由基使污染物得到降解。非均相催化降解是污染体系中投入一定量的光敏半导体材料,如TiO2、ZnO等,同时结合光辐射,使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对,吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子空穴对作用,产生OH・等氧化能力极强的自由基。目前在水处理领域研究较多的主要是TiO2半导体光催化剂。
(二)膜法水处理技术
膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
反渗透法是一种膜分离技术,该方法是依靠一种半透膜起作用。理想的半透膜能使溶剂通过,而溶质不能通过。当废水一边施加压力超过废水的渗透压时,废水中的水分子就被压过膜而流到清水一边。通过反渗透,废水得到浓缩,而被压过膜的水就得到了澄清。用它处理工业废水,既可回收水中有用物质,又可回收水供重复使用。因此它可以作为废水处理的一种高级手段。
(三)超声接入技术
近年来,随着声化学的兴起,功率超声作为污水处理的一种新兴手段已经得到了应用,其降解条件温和,降解速率快,适用范围广,可以单独或与其他水处理技术联合使用。尤其是对工业废水中的有机物的降解非常显著,对有机物的处理更直接,能将水体中有害有机物转变成CO2、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物,且没有二次污染。
在处理难降解、高浓度有机废水,特殊工业废水时,物理化学方法有着不可替代的优势,以其普适性和高处理效率,在今后的水处理界将有着广阔的应用空间。
参考文献:
[1]肖锦.城市污水处理及回用技术[M].北京:化学工业出版社,2002
[2]许保玖.当代给水与废水处理原理[M].北京:高等教育出版社,2000
[关键词]水资源;污水处理;技术原理;特点
引言
近年来,随着我国经济的飞速发展和国民生活水平的整体提升,对于水资源的利用量连年攀升,其中以工业用水和生活用水为主。我国虽然幅员辽阔,水资源丰富,但是我国人口众多,人均水资源比例非常少,再加上工业用水对我国浅表部分的水资源的污染,可见我国无资源仍然比较匮乏。因此,我国对于污水处理技术的使用和发展,势在必行,提高污水处理技术是缓解我国水资源困境的必行之路。目前,我国大部分城市的污水处理厂均采用AO、AAO、SBR以及其改良工艺、氧化沟以及其改良工艺等技术进行污水处理。均具有较好的污水处理效率,但是不同的工艺的原理和特点都不尽相同,本文便以东莞市石鼓污水处理有限公司的污水处理技术为依据,对不同的污水处理技术的原理和特点进行了分析,以期在工艺选择的时候作为参考。
1.常见的污水处理工艺
1.1生物法
生物法是利用活性污泥中的好氧细菌和其他原生动物将污水中的有机物进行吸附、氧化和分解,最终将这些有机物分解成二氧化碳和水的处理方法。这种方法早在上世纪就发明创造出来,一直是世界各国处理污水的主要方法,尤其是对于城市污水处理,占据非常重要的位置,我国的大多数城市的污水处理工艺也均以生物污水处理法为主。这种方法的显著特点是,反应迅速并且处理速度快,缺点就是对于周围温度和PH值的要求比较高。其主要处理模式包括活性污泥法、氧化塘法、厌氧生物处理法、生物膜法和土地处理法。
1.2化学法
污水处理化学法就是利用添加化学试剂的方法将污水中的离子除去掉。但是这种处理方法有一个最大的缺陷就是,容易引入其他的化学物质,污水处理不彻底。化学法主要包括氧化还原法、化学沉淀法、混凝法、消毒法和中和法。
1.3物理法
污水处理物理法就是通过譬如活性炭吸附等物理变化的方法,用网吸附固体物质的污水处理方法。物理法是除了生物法之外,进行污水处理最常用的方法,因为它处理速率快,并且可以循环使用。其主要处理模式包括沉淀法、过滤法、气浮法、格栅法、调节匀和法和离心分离法。
1.4物理化学法
污水处理物理化学法是将物理法和化学法综合利用进行污水处理的方法。它可以综合两者的优点进行废水的净化,主要特点是出水水质好,占地面积少。物理化学污水处理方法主要包括萃取法、膜分离法、离子交换法、吸附法、吹脱与汽提法和蒸发与结晶法。
上述四种处理工艺法中,生物法是目前最常用的污水处理方法,因为它效率高,并且成本低。而这四种处理方法可以单独使用,也可以根据不同的污水水质进行综合利用,目前大部分国家都是采用综合利用的方式进行污水处理,并不是单独使用其中一种,我国最常用的综合利用工艺是生物法和物理化学法。
2.东莞市石鼓污水处理有限公司污水处理技术简述
2.1公司概况
东莞市石鼓污水处理有限公司(原东莞市东江水务有限公司市区污水处理厂)成立于2002年6月,是东莞市水务局下属国有独资企业,是东莞市政府进行环境治理的重要工程之一。位于南城区石鼓村王洲,占地面积26.52万平方米,日处理生活污水设计能力为40万吨,是东莞市目前采用二级处理最大的一家生活污水处理厂。
污水厂概算总投资20亿元,其中厂区投资5.4亿元,管网投资14.46亿元。厂区 、管网全部由东莞市财政投资兴建。分三期建成,其中一期于2001年9月动工,2002年6月投入试运行,占地面积9.4万平方米,采用厌氧-氧化沟工艺(A/O工艺),处理能力为10万吨/日;二期于2003年9月动工,2004年8月28日投入试运行,占地面积6.81万平方米,采用缺氧、厌氧-氧化沟工艺(A2/O工艺),处理能力为10万吨/日;三期工程于2009年上半年动工,2013年1月投入试运行,占地面积10.31万平方米,采用多模式A2/O工艺,处理能力为20万吨/日。截污主干管总长度为14.77Km,管径为D1400mm至D2600mm;支干管总长度为4.9Km,管径为D300mm至D1600mm 。其污水处理工艺流程图如图1所示。
图1 东莞市石鼓污水处理有限公司工艺流程图
2.2东莞市石鼓污水处理有限公司污水处理技术
在进行城镇污水处理的时候,要选用合理的污水处理技术,要综合考虑建设和维修的费用的高低、工艺运行的稳定性以及当地的自然地理环境等多种因素,来进行选择。东莞市石鼓污水处理有限公司污水的处理技术都是采用厌氧生物处理技术这种生物化学法进行污水处理,其中无论是AO工艺还是AAO工艺,都将其与氧化沟污水处理法进行结合综合使用。
2.2.1氧化沟污水处理工艺:氧化沟污水处理工艺,最初是由荷兰TNO在20世纪中期研制而成的,其与普通的活性污泥处理法不同,它是采用封闭的循环式池型,将污水和活性污泥的混合液在其中不断的循环流动,并且兼具推流式和混合式的特点。这种处理工艺,流程也比较简单,操作方便,处理出来的水质较好,工艺可靠,进行建造基建费用较少,运行费用低。最大的缺陷就是泡沫问题。无论是污泥膨胀问题,还是污水中油脂的富集问题,亦或是泥龄过长问题都会产生大量的泡沫,使得污泥上浮,流速不均。
2.2.2一期――厌氧-氧化沟工艺(A/O工艺):东莞市石鼓污水处理有限公司第一期污水处理技术采用的是厌氧-氧化沟工艺(A/O工艺),是综合采用AO和氧化沟污水处理工艺的技术。AO工艺是采用SNP特种悬浮型生物填料,其显著性优点是,系统污泥浓度高、能耗低、运行费用低、停留时间短、产泥量少、操作管理简单并且运行比较灵活。而且这种工艺所需的设施施工周期短,投资低,占地面积小而且外观美观,另外,维修检修工作量低,操作简单容易上手,从而污水的处理效率高。其主要的缺点就是缺少独立的污泥回流系统,无法培养独立性质的污泥,遇到一些难以降解的物质,处理率比较低,脱氮效果不好,运行不够稳定,也或多或少的影响处理的效率。为了弥补AO工艺这些缺陷,便将氧化沟污水处理工艺与其综合使用。
2.2.3二期、三期――缺氧、厌氧-氧化沟工艺(A2/O工艺):AAO工艺是将传统的生物硝化工艺和活性污泥法相结合,有效的将污水中的有机物、氮和磷处理掉。它的工艺布置形式可以为厌氧、缺氧和好氧三种。将厌氧池放在前面,可以使聚磷微生物有限获得碳源,并且得到充分的释磷,然后通过菌种间的协作,将有机物转化成挥发酸,借助水解聚磷释放的能量将其吸收进入体内,并且储存起来,提供后续好氧条件下过量摄磷和自身增殖所需要的碳源和能量。污水通过厌氧反应器进入缺氧反应器,进行脱氧,多功能去除BOD、氮和磷等。这种多种反应池相结合使用的工艺,大大促进了污水处理的效率。其主要工艺流程如图2所示。
图2 AAO工艺污水处理主要工艺流程图
3.结束语
污水是人类滥用和工业发展使用水资源的产物,水资源的有限的,随着污水排放量的日益增加,污水排放量超出了水资源的自净功能,便伴随着水资源的日益枯竭,如果不进行及时的技术性处理便会造成巨大的经济损失和自然资源的污染。通过本文依照东莞市石鼓污水处理有限公司的污水处理技术展开的污水处理技术的讨论,可以对污水处理技术有大致的了解,因此我们必须在此基础上加强污水处理技术的建设,大规模建立污水处理厂,提高污水处理技术,加快步伐进入污水深度处理阶段,改善我国的水资源使用情况,从根本上改变我国的水资源利用环境,促进我国国民经济的可持续健康发展。
参考文献
[1]杨肇健.三沟式氧化沟在处理城市污水中的应用[J].给水排水,1996.
[2]吕继奎.化学环保概论[M].化学工业出版社,2005.
[3]GB8978-1996 污水综合排放标准.
关键词 中水处理;焦化行业;应用
中图分类号X703.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)33-0176-01
0 引言
随着经济建设的发展,污水排放量迅速增长,大量未经处理的污水任意排放,不仅造成水环境的污染,更加剧了水资源的紧张。污水的再利用是防治水环境污染,促进可持续发展的一个重要因素,中水的处理及回用是废水得到资源化利用的重要举措[1]。
焦化行业是用水大户也是排水大户。为减少工业新水取水量,降低吨焦耗水,须应用先进的节水和水处理技术最大化、最合理地将处理后的废水回收利用。因此利用中水处理技术显得尤为重要。
1 中水回用的概念
生活污水,经处理设施深度净化处理,包括污水处理厂经二级处理再进行深度处理的大型建筑物生活污水等经集中处理后的水,统称为“中水”。其水质介于自来水与排入管道内的污水之间,故也称为“中水”,其主要是指生活污水经处理后,达到一定的水质标准,可在一定范围内重复利用的非饮用水[2]。
2 中水回用处理技术
2.1 生物化学法
生物化学法是指利用自然界存在的各种细菌微生物,将废水中有机物分解转化成无害物质,使水得以净化的方法。生物化学法可以分活性污泥法,生物膜法,生物氧化塔等,其工艺如下:
原水格栅调节池接触氧化池沉淀池过滤消毒出水
2.2 物理化学法
物理化学法是指运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。物理化学法主要有混凝沉淀、过滤、吸附、膜分离技术等。尤其是膜分离技术,处理效果好,能耗低、占地面积小,操作管理容易等特点而倍受关注,反渗透(RO)主要用于降低水中矿化度和去除总溶解性固体。反渗透的脱盐率可达到90%以上,净水回收率为75%,COD和BOD的去除率达85%以上,细菌去除率为90%。对于含氮化合物、氯化物和磷也有优良的脱除性能[4]。其基本工艺如下:
原水格栅调节池絮凝沉淀池超滤膜过滤出水
2.3 MBR工艺法
膜生物反应器(MembraneBiologicalReactor,简称MBR),是将生物处理与膜分离技术相结合的一种高效污水处理新工艺,近年来已被逐步应用于城市污水和工业废水的处理,在中水回用处理中也得到了越来越广泛的应用[3]。其特点是出水水质优质稳定,无剩余污泥,上地面积小,不受场地限制,可去除氨氮及难降解有机物,操作管理方便等。
2.4 CASS工艺
(CASS,Cyclic Activated Sludge System),是在SBR基础上发展起来的,即在SBR的进水端增加了一个生物选择器,实现连续进水,间歇排水[5]。生物选择器的设置,可以有效抑制丝状菌的生长和繁殖,克服污泥膨胀,提高系统的运行稳定性。
CASS工艺特点:建设费用低,流程简洁,一次性建设费用省,在每一周期时,氧浓度梯度大,传递效率高,节省运行费用,控制系统简单,不易发生污泥膨胀,运行安全可靠,并且污泥产量少,可去除氨氮及难降解有机物,操作方便,易于实现,其工艺流程如图1。
3 中水回用的应用
通常中水回用工艺技术需多种污水处理技术的合理组合,即各种水处理方法结合起来深度处理污水,这是因为单一的某种水处理方法一般很难达到回用水水质的要求。采用哪些方法或哪几种方法联合使用,需根据中水用途、污水水质、水量、处理方法的特点,处理成本和回收经济价值等,通过分析论证比较后确定。
宣钢焦化厂有焦炉6座,产生的工业废水进入A-O生物脱氮处理系统处理后全部用于熄焦,不足部分补充循环水排污水、膜处理站产生的浓盐水。而其它生活污水,工艺冷凝水等净废水全部外排,为了进一步做好节能减排工作,实现废水零排放,2007年实施中水回用工程,废水来源为厂区生活污水,生产工艺过程中的净废水,经本工艺处理后,主要用于厂区冲厕,熄焦补水,上升管水封、冬季采暖水补水等,根据厂自身特点,可达到水平衡的目的,实现废水零外排,同时,节约了新水用量,大幅度降低了吨焦耗水,吨焦耗水从2005年的4.09t水/t焦炭降到2010年的
4 结论
结合中水处理的各项技术,提出了中水在焦化行业的应用,降低了吨焦耗水量,实现了废水零外排的目标,具有良好的经济效益和环境效益。因此,合理利用水资源,开展中水回用,必将成为社会和经济可持续发展的重要手段。
参考文献
[1]武贵桃.大力推广中水回用实现污水资源化[J].中国人口、资源与环境,2003,13(2):120-121.
[2]王增长.建筑给水排水工程[M].4版.北京:中国建筑工业出版社,1998.
关键词:化工废水 处理技术 发展趋势
随着高速发展的经济,环境被化工产品生产污染加剧,人类健康也日益受到危害,保护环境越来越重要,把控这些问题要从源头上抓起,废水处理环节尤其重要。目前多达几千种的常用药物被我国制药企业生产,对于常用药物的不同类别,在药品原料上,无论是数量还是种类都收有差异的,故而生产过程中产生的废水有着很大的水质和特点上的不同,这就在处理医药化工废水上有很大的困难,需要多种处理方法结合才能有效提升废水处理。
一、医药化工废水的类型和特点
目前处理化工废水难度特别大,尤其是生产精细化工产品过程中排放的结构复杂、生物难以降解和有毒有害的有机物质。在生产常用药的过程中,一般有四大类型的废水:一是排放在主要生产过程中的废水;二是排放在辅助生产过程中的废水;三是平日工作中的冲洗水;四是生活中员工产生的污水。
化工废水有其基本特点,主要有四点:一是副产物多,水质成分复杂,反应原料中多为环状结构化合物或溶剂类物质;二是污染物在废水中含量高;三是有毒有害物质多,特别是精细化工废水中的有机污染物对微生物的危害很大;四是有很多生物难降解物质。
目前我国化工废水的达标排放仍然不理想,研究低成本、高效的新工艺和新技术来处理化工废水,已经成为各国科学家的研究重点。
二、国内外常用的医药化工废水处理方法
1.物理处理法
过滤法、气浮法和重力沉淀法等是常用的物理法。过滤法主要是减少水中的悬浮物,用有孔状的粒料层将水中的杂质截留,在过滤处理化工废水中,微孔状虑机和板框过滤机是常用的工具;气浮法是先生成吸附微小气泡,然后通过微小气泡的附裹携带将悬浮颗粒带出水面的方法;重力沉淀法是利用重力场的作用,将水中具有可沉淀性能的悬浮颗粒达到自然沉降,这一过程固液就达到了自然分离。这三种物理处理方法管理方便,工艺简单,但是在去除可溶性废水方面有很大局限,还需寻求另外的办法。
2.化学处理法
化学处理法去除水中的无机物杂质、有机物主要是利用化学反应的作用,主要有化学氧化法、电化学氧化法和化学混凝法等。
化学氧化法通常是在化工废水中投放氧化剂对有机污染物氧化去除的方法。经过化学氧化还原的废水,废水中的有毒物质将转化成无毒或毒性小的物质,达到了废水净化的目的。常用的有空气氧化和氯氧化。空气氧化的氧化能力弱,主要用于含有处理还原性强的物质的废水,氯气是普遍使用的氧化剂,主要用在处理含氰、含酚等有机废水。
电化学氧化法是通过在电解槽中,在电极上废水中的有机污染物发生氧化还原反应被去除,在电解槽的阳极废水中的污染物失去电子被氧化,在阳极水中的氯离子和氢氧根离子也可放电生成氯气和氧气而间接地氧化污染物,在实际操作中,为了使阳极的氧化作用加强,使电解槽的内阻减少,一些氯化钠被加入到废水电解槽中,进行电氯化。近年来在电氧化和电还原的新型电极材料方面取得了较大的成效,但是成本高、能耗大等问题仍然存在。
化学混凝法是通过在医药化工废水中投放能够产生凝聚和絮凝作用的化学药剂,使胶体形成沉淀,然后被去除;主要的作用对象是水中的胶体物质和微小悬浮物。水温、水质、水量、PH值等变化对该方法影响较大,对一些可溶性好的无机、有机物质去除率低。
3.生物处理法
生物处理法是通过微生物的新陈代谢作用将有机物降解转化的过程。伴随着快速发展的医药化学工业,污染物的成分也变得日益复杂,如果仅仅采用物理的或化学的方法很难达到治理的标准。如果微生物的新陈代谢作用能够被合理的利用,那么废水中的有机污染物就可以进行转化与稳定,达到无害化。生物处理方法主要分为厌氧处理和好氧处理两大类型:厌氧处理是指在废水中没有分子氧的条件下,厌氧微生物将废水中的有机化合物分解转化为二氧化碳和甲烷的过程。研究表明,水解产酸细菌、产甲烷细菌和产氢产乙酸细菌是完成厌氧过程的三大主要类群细菌。好氧处理分为生物膜法和活性污泥法。生物膜法是将生物膜和废水接触,废水中的有机物被生物膜吸附和氧化的过程。活性污泥法是处理废水利用悬浮生长的微生物絮体的方法,活性污泥就是微生物絮体,活性污泥是由好氧微生物及其代谢吸附的有机物、无机物组成的,能够降解废水中的有机污染物。
三、最新的非常规废水处理技术
最新的非常规废水处理技术主要有磁分离法、紫外光催化氧化处理技术和固定化细胞技术。磁分离法是将磁种和混凝剂投放到医药化工废水中,在磁种的剩磁和混凝剂的同时作用下,医药化工废水中的颗粒相互吸引并凝结长大,悬浮物的分离加速,然后有机污染物将在磁分离器的帮助下去除。紫外光催化氧化处理技术是在300~400nm的紫外光照射下并利用二氧化钛半导体催化剂,形成羟基自由基和产生光电子空穴等强氧化剂的能力,氧化分解废水中的有机物。固定化细胞技术,是将适宜降解特定废水的高效菌株通过物理或者化学手段筛选分离出来,保持其活性并且能够反复利用。
四、总结
有效处理医药化工废水是一项艰巨且长期的任务,对造福人类和环境保护有着重要的意义。在处理医药化工废水的过程中,可以多想办法、多走路子和多组合利用处理,更大的提高处理废水的效率。目前,虽然出现了不少新式的处理技术,但是成本高、能耗大。另外,一些新技术的实际应用问题还要考虑到,废水处理过程中出现的难题要尽量、尽快想办法解决,使新的突破能够在医药化工废水的处理方法上实现。
参考文献
[1] 张天胜 厉明蓉.日用化工废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2002.