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1.1农药废水的特点及其处理方法
农业废水对于环境的污染非常大,但是由于目前的农药品种比较多,所以农药废水的水质比较复杂,主要呈现出以下几个特点:第一,在农药废水中,污染物的种类较多,所以化学需氧量较大。第二,在农药废水中,不仅含有农药,还要其他的化学物质,毒性较大。第三,农药废水的味道非常刺鼻,会对人体的呼吸道和粘膜产生危害。第四,农药废水中的水质非常不稳定。以上种种特点决定了农药废水的污染非常严重,所以需要有效的降低废水中污染物的浓度,并且提高利用率。农药废水的处理方法有活性炭吸附法、湿式氧化法、溶剂萃取法、蒸馏法和活性污泥法等。但是,研制高效、低毒、低残留的新农药,这是农药发展方向。一些国家已禁止生产六六六等有机氯、有机汞农药,积极研究和使用微生物农药,这是一条从根本上防止农药废水污染环境的新途径。
1.2食品工业废水污染特点及其处理方法
由于在食品生产中,所采用的原料较多,所以由于食品所造成的废水中含有大量的污染物,并且水质差异很大。其中食品废水中所含有的固体污染物较多,较为常见的有菜叶、果皮、碎肉和禽羽等等,这些一般都是漂浮于废水的表面。还有一些在食品制作过程中所掺加的油脂、蛋白质和胶体物质等等,也会悬浮于废水的表面。为了调节食品的味道,还有很多的调料溶解其中,比如说酸、碱、盐和糖等等。在生产原料中,对其进行洗涤的过程中,也会有泥沙等固体物质。此外,还会一部分制毒病菌混入。总体来讲,食品工业废水中一般没有太大的毒性,基本都是悬浮物较多,这些物质经过腐烂,会对水质造成极大的影响,从而导致水中的生物大量死亡,并且影响水质,对环境造成很大的污染。食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外,一般均宜采用生物处理。如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高,可采用两级曝气池或两级生物滤池,或多级生物转盘或联合使用两种生物处理装置,也可采用厌氧-需氧串联的生物处理系统。
1.3造纸工业废水处理
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来,制成浆料,再经漂白;抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干,制成纸张。这两项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水,污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色,称为黑水,黑水中污染物浓度很高,BOD高达5~40g/L,含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水,称为白水,其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。造纸工业废水的处理应着重于提高循环用水率,减少用水量和废水排放量,同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。例如,浮选法可回收白水中纤维性固体物质,回收率可达95%,澄清水可回用;燃烧法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和法调节废水pH值;混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体;化学沉淀法可脱色;生物处理法可去除BOD,对牛皮纸废水较有效;湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外,国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等处理方法。
1.4印染工业废水处理
印染工业用水量大,通常每印染加工1吨纺织品耗水100-200吨,其中80%-90%以印染废水排出。常用的治理方法有回收利用和无害化处理。回收利用(:1)废水可按水质特点分别回收利用。(2)碱液回收利用,通常采用蒸发法回收。(3)染料回收。无害化处理可分:a.物理处理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要去除废水中悬浮物;吸附法主要是去除废水中溶解的污染物和脱色。b.化学处理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于调节废水中的酸碱度,还可降低废水的色度;混凝法在于去除废水中分散染料和胶体物质;氧化法在于氧化废水中还原性物质,使硫化染料和还原染料沉淀下来。c.生物处理法有活性污泥、生物转盘、生物转筒和生物接触氧化法等。为了提高出水水质,达到排放标准或回收要求往往需要采用几种方法联合处理。
2结束语
关键词:烟草工业;废水污染;处理工艺;耦合
烟草废水主要是造纸法生产烟草薄片过程中的排放物,其作为烟草行业主要污染源具有排放量大、浓度和色度高、成分种类多且波动性大的特点,不仅会对破坏水质环境,还会影响人体健康。因此,研究并选取合适有效的废水处理工艺方法,使排放废水达到国家标准(GB8978-2002)要求,成为烟草行业亟待解决的问题。考虑到造纸法生产烟草的过程与纸浆生产过程类似,因此烟草废水处理一般参考纸厂废水的工艺,主要有物理、化学、生物相互搭配的多级联合处理,此外还有包括光催化氧化、Fenton氧化和电化学氧化等在内的深度氧化技术。针对以上处理工艺,目前国内外已经开展了大量实验研究及生产实践,并取得了一定成果。本文在分析烟草薄片废水来源及特点的基础之上,归纳出多级联合处理和两大类处理工艺,分别介绍了各自具体处理方法及优缺点,并围绕环境友好且资源节约这一目标,提出烟草废水处理工艺的改进方向。
1烟草工业废水来源及特点
由于造纸法生产烟草薄片具有利用率高、焦油量少、物理性能好等优点,因而成为目前广泛研究的生产技术。造纸法生产烟草薄片的工艺流程见图1。图1造纸法生产烟草薄片流程图,虚线为废水来源由图1可知,造纸法在清洗浸泡、萃取浓缩和打浆抄造环节会产生大量的高浓度工业废水,一般每生产1t烟草薄片会产生50m3~70m3高浓废水。废水污染物种类多、含量高且成分波动较大。此外,烟草薄片废水不仅包含烟叶、纤维素等悬浮物,具有制浆废水多悬浮物、富营养污染等共性,而且富含烟碱(尼古丁)、高分子有机酸、酯类等溶解性有机化合物,兼具色度高、微生物毒性高等特点。因此烟草废水环境危害大,急需发展先进废水处理工艺技术。
2烟草工业废水的处理工艺
2.1多级联合处理法
常见的多级联合处理法涉及物理、化学和生物法之间的联合。物理法包括沉降法和溶解空气浮选法,主要针对悬浮物,工序简单,但不能去掉有机物,如芬兰部分造纸厂发现使用沉降法能够净化掉初级澄清池中超过80%残渣等悬浮物。化学法一般指化学混凝脱色法,是采用无机盐或高分子絮凝剂促进废水中的胶体凝结沉淀,特点是成本低,效率高,稳定性好,但需要根据水质选择适应性强的絮凝剂。生物法主要包括好氧和厌氧接触处理,通过微生物将大分子有机物分解,特点是成本适中,自动化程度高,但对特征污染物如尼古丁等转化效果不佳,抗水质波动性差等。实际应用中一般结合物理、生物和化学三种方法进行废水处理,常见的物化法有“过滤+混凝”、“格栅+混凝+气浮”等。生物法一般也结合化学法同时使用,如李友明等采用“混凝+厌氧+好氧+AOPs”耦合工艺处理废水,得到厌氧阶段废水化学需氧量(chemicaloxygendemand,COD)去除率达到80%以上,好氧阶段COD去除率介于48%~70%之间。我国废水处理方式普遍采用三级流程,首先通过沉降法或溶解空气浮选法筛掉悬浮物;然后采用厌氧或好氧生化处理;最后进行化学混凝处理。
2.2AOPs法
多级联合处理法存在工序衔接要求高、运行费用较高、出水色度较高、微生物转化效率易受水质波动影响等问题,因此一般还需要AOPs法进行补充。AOPs是在声、光、电、催化剂等因素作用下,将有机污染物氧化或完全矿化为小分子化合物如CO2和H2等,该方法因降解效率高,对环境友好,普适性强等特点已受到国内外广泛研究。常用AOPs法见图2。目前应用最为普遍的深度处理法为隶属化学氧化类的Fen-ton法。如Catalkaya等通过测定可吸附有机卤代物、有机碳总量和色度等指标的去除率,比较了Fenton、光催化Fenton、H2O2/UV、O3/H2O2和O3等深度氧化方法对纸浆废水的处理效果,得知Fen-ton法表现出最佳处理效果。
3结语
国内外关于烟草废水处理工艺的研究目前较少,主要是参考造纸工业废水的处理工艺,考虑到烟草废水中存在较多特征有机污染物如焦油、尼古丁等,且成分波动较大,因此不存在一种公认最佳的处理工艺,只能在兼顾环境友好和资源节约的目标下,根据具体水质、环境及企业自身情况进行合理选择,以达到国家标准的排放要求。
作者:曹盼 单位:九江县环境保护局
参考文献
[1]吴晖,向菲,官钰希.烟草废水处理工艺技术研究[J].山西建筑,2012(07):129-130.
关键词:膜生物反应器;工业废水;废水处理工艺
中图分类号:X703文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)19-0071-03
工业废水是在工矿企业生产活动中用过的水。工业废水可分为生产污水和生产废水两类。生产污水是指在生产过程中所形成,并被生产原料、半成品或成品等废料所污染,也包括生产过程中产生的高温(水温超过60℃)水;生产废水是指在生产过程中形成,但未直接参与生产工艺,未被生产原料、半成品或成品污染只是温度稍有上升的水。生产污水是需要处理的,生产废水则是不需要处理或只需要简单的处理的,如冷却。随着工业化的发展,大量工业污水、废水的肆意排放带来了严重的水环境污染并导致全球的水资源短缺。因此,水处理的科学研究和水处理工业的发展已成当务之急。 膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,简称MBR),是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水处理技术,它是将分离工程中的膜技术应用于好氧活性污泥处理系统,由膜组件取代传统生物处理技术中的二次沉淀池和砂滤池。随着膜材料和制膜技术的发展,其应用领域不断扩大,已经涉及到化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油化工和污水处理等多个领域。
1膜生物反应器(MBR)的发展
1969年, Smith等人首次将活性污泥法与超滤膜组件相结合,用于处理城市污水的工艺研究,大胆地提出了用膜分离技术取代常规活性污泥法中的二沉池,利用膜具有高效截留的物理特性,使生物反应器内维持较高的污泥浓度,在F/M低比值下工作,这样就可以使有机物尽可能地得到氧化降解,提高了反应器的去除效率,这就是MBR的最初雏形。
1970年,Hardt等人使用完全混合生物反应器与超滤膜组合工艺处理生活污水,获得了98%的COD去除率和100%去除细菌的结果;1971年,Bemberis等人在污水处理厂进行了MBR试验,取得了良好的试验结果;1972 年,Shelf 等开始可厌氧型膜生物反应器的研究工作;1978年,Bhattacharyya等人将超滤膜用于处理城市污水,获得了非饮用回用水;1978年,Grethlein利用厌氧消化池与膜分离进行了处理生活污水的研究,BOD和TN的去除率分别为90%和75%;1980 年以来,好氧膜生物反应器在日本开始大规模的应用。在南非,厌氧膜生物反应器的研究应用也越来越多。
我国关于膜生物反应器的研究始于20 世纪 90年代。1994年,华东理工大学林哲等进行了完全混合曝气池与 PE微孔过滤管系统处理模拟废水的研究。1995~1997 年 ,清华大学钱易等研究了平板超滤组件、无机陶瓷膜组件与活性污泥系统构成的膜生物反应器,以及中空纤维一体式膜生物反应器处理生物污水的性能。 1997 年,中科院生态中心樊耀波等进行了膜生物反应器净化石油化工废水的研究。
2膜生物反应器(MBR)的技术特点
2.1膜生物反应器(MBR)的优点
(1)占地面积小,工艺设备集中。
(2)工艺参数易于控制。膜的高截流作用,使微生物完全截流在反应器内,实现了反应器水力停留时间( HRT) 和污泥龄(SRT)的完全分离。反应器内可控制较长的 SRT,使世代时间较长的硝化细菌得以富集,提高消化效果。同时,膜分离技术使废水中的大分子难降解成分,在有限体积的生物反应器中有足够停留时间,以达到较高去除率。 反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,可以实现基本无剩余污泥排放。
(3)出水水质好。用膜组件取代二沉池,可使生物反应器内获得比活性污泥高出很多的生物浓度,极大地提高了生物降解能力。其分离效果比传统的沉淀池要好,通过膜分离装置所获得的水质很好,达到生活杂用水水质标准(CJ25.1- 89),可以直接再利用。
(4)易于自动控制管理。膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响,易于设计成自动控制系统,便于管理。
2.2膜生物反应器(MBR)的缺点
2.2.1膜生物反应器(MBR)的能耗高要想降低能耗,主要是设备选型合理,工艺流程设计优化。因为膜生物反应器(MBR)的能耗主要来自供水泵、循环泵、 渗透水抽吸泵和曝气系统。能耗值与膜通量、膜污染状况、污泥浓度、曝气量、 系统规模、泵的选型及设计均有关系。
2.2.2容易出现膜污染,给操作管理带来不便,使运行费用提高影响膜污染的主要因素包括膜的性质、料液性质和膜分离操作条件。因此,需要对膜生物反应器(MBR)进行改进,在设计过程中,根据水质和水处理要求选择膜材料;为了达到膜组件进水的水质指标,需要对料液进行预处理;通过实验选择合适的操作运行条件;为了防止滞留物在此变质,扩大膜污染,在设计中,注意减少设备结构中的死角和死空间间隙;防止微生物、细菌及有机物的污染。同时,还需要通过反冲洗等清洗方法,及时对膜污染进行处理。
3膜生物反应器(MBR)在我国废水处理中的应用
我国在2000 年将膜材料和膜产业列为国家重点支持的22 项化工产业之一。目前全国已有膜科学与技术的研究开发单位上百个,形成了基本配套的几千人的研究和技术开发队伍,已有膜工业企业数百家。
目前,国内使用膜生物反应器(MBR)工艺主要处理:生活污水、医院污水、粪便污水、石化废水、食品废水、印染废水、垃圾渗滤液等。使用的膜材料和膜组件主要包括中空纤维有机膜(聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚枫、聚丙烯睛等)、无机陶瓷膜等。其中,工程应用的膜组件以中空纤维为主。
4实例分析
4.1工程概况
某石化工业区污水处理厂,首期建设规模为25000m3/d,工业区位于沿海地区,水质复杂多样(包括石化区多家进驻企业的工业废水和生活污水,水量不稳定)、当地环保部门对污水排放要求 (CODer
4.2工艺流程
此套污水处理工艺主要由前处理系统、生化处理系统、出水系统及污泥处理系统组成。前处理系统包括粗格栅、提升泵站、细格栅、沉砂池和水解酸化反应池( 兼事故调节池)。出水系统包括深度处理回用装置和直接排放装置。污泥处理系统包括污泥回流装置和污泥脱水及泥饼外运装置。生化处理系统包括生物选择池和MBR生化池。工艺流程如图 1 所示:
石化区内的工业废水经管网输送至污水处理厂,首先经过粗、细格栅及旋流沉砂池等前处理系统将污水中较大污物除去。如水质、水量超出设定标准,则进入事故调节池,根据需要运行水解酸化过程――将难降解的长链有机污染物断链、降解,提高污水的可生化性,或进行简单的水量调节,调节达到设定标准后再进入生化系统进行生化处理。经过初步处理后的水如水质、水量都在所设定的范围内,则直接进入生物选择池和 MBR生化池进行生化处理;生化处理部分分为生物选择池区、 缺氧区、好氧区和膜区。 在生物选择区将污水与膜区回流的污泥充分搅拌混合,在改善活性污泥性能的同时,既有抑制丝状菌膨胀的作用又可起到初步厌氧生化处理的作用;在缺氧区内利用厌氧菌和兼性菌的作用, 将大分子量长链有机污染物分解为易生化降解的小分子有机物, 进一步提高污水的可生化性,同时降解部分COD,另外如果污水中氨氮浓度较高, 则可将经过好氧处理后的部分污水回流, 利用反硝化菌的作用完成反硝化反应, 实现彻底脱氮的目的; 在好氧区内利用好氧微生物的作用, 将水中污染物浓度降解至设计标准; 膜区与传统生物法相比既可起到传统二沉池的作用(泥水分离) , 又有强化好氧生化处理的功能, 利用膜产水可以使好氧区活性污泥浓度达到5~10g/L,有文献显示 MBR工艺MLSS 通常为10~25 g/L, 最高可达40~50 g/L,远远超过普通活性污泥法的污泥浓度。 处理后的达标水经回用系统进一步处理后用于石化区工业用水回用或经排放系统直接排放; 少量的剩余污泥经脱水后外运处置。
4.3膜生物反应器(MBR)装置技术参数及作用机理
4.3.1膜生物反应器(MBR)装置技术参数膜生物反应器(MBR)生化池是此套污水处理系统的核心部分,池内安装有8个单元共56套膜组件,每套膜组件有24根膜柱, 每根膜柱有3000根孔径为0.1μm的聚偏氟乙烯( PVDF) 中空纤维膜的膜丝; 膜丝采用的是孔径为0.1μm的聚偏氟乙烯( PVDF) 中空纤维膜。此种膜的特点:(1)由于膜的孔径分布均匀, 在各种水质条件下均可获得高品质的滤出水, 因而具有较高的过滤效率;(2)0.1μm的微滤膜能截留全部悬浮物、大部分细菌、 藻类、 胶体和部分COD, 保证了出水SS接近于零的良好水质;(3)化学稳定性好,室温下耐酸、碱、抗强氧化剂和卤素等,也可耐脂肪烃、芳烃、醇和醛等有机溶剂;聚偏氟乙烯膜物理性能好,可以耐辐射与紫外线,耐冲击与磨损;所以它不仅可以直接与腐蚀性强的炼油污水接触而无损坏,同时它也适合用较高浓度的酸、碱或氧化剂进行清洗以维持膜通量。
4.3.2膜生物反应器(MBR) 的作用机理在泵的抽提作用下,利用膜的高效截留作用使膜生物反应器(MBR)生化池内的悬浮混合液以“ 膜的周边进水、 中间出水” 的方式达到固液分离的目的;膜生物反应器(MBR)生化池内还安装有曝气装置,既有对膜组件进行气水振荡使膜表面保持清洁的作用, 又有为该区提供好氧生物降解所需氧气的作用。膜组件的作用机理示意图如图 2 所示:
系统设有在线清水反洗、在线化学反洗及离线化学清洗装置,以保证 MBR膜组件具有良好的水通量(能够持续、稳定地出水)、防止膜污染并延长膜的使用寿命。为了恢复膜通量,在线清水反洗是按一定周期、以膜组件为单位由PLC自控系统控制依次进行自动反洗;在线化学反洗是根据跨膜压力大于30kPa时,按一定周期(一般每月一次) 进行的,清洗药剂为1%~2%的柠檬酸溶液或0.3%~0.5%的NaCIO溶液;离线化学清洗是当在线清洗无法恢复初始通量或运行半年以上时进行的, 清洗药剂为0.5%~1.5%的 NaOH溶液、0.3%~0.5%的NaCIO溶液或1%~2%的柠檬酸溶液,具体使用哪种、多少药剂需根据膜污染物类型而定。
4.4处理结果
此套膜生物反应器(MBR)污水处理工艺经调试后开始接收已进驻石化区的部分企业的化工综合污水,此阶段的污水处理量约为2000m3/d,其两个多月的运行结果以CODcr、BOD5、pH、总磷、NH3-N值表示,如图3 ~图5所示:
由图3和图4可知,虽然石化区污水(即进水) 污染物浓度的波动非常大, 但经此套工艺处理后CODcr和BOD5都完全可以达到排放标准(CODcr
由图5可以知道,污水经处理后的NH3-N值完全能够达到排放标准(NH3-N
由运行效果可知,此套工艺处理化工综合污水的效果非常理想。
5结语
随着废水资源化处理的迫切需求及排放水质标准的不断提高, 膜生物反应器(MBR)以其系统占地小、耐冲击负荷、出水水质好且稳定、易于实现自动控制等显著优点,近年来在世界范围越来越被广泛应用。但是该工艺也有一定的局限性,例如用于污水处理领域的膜的生产成本较高,且膜的使用寿命较短,更换膜组件的费用约占运行费用的50%,从经济分析上来看,膜的使用成本较高是膜生物反应器(MBR)工艺获得更广泛应用的最主要障碍之一。尽管在研究膜生物反应器(MBR)这种高效污水处理工艺技术及设备过程中,还有很多问题亟待解决,但相信随着膜价格的降低、污水处理工艺与膜技术更好的结合,将具有更为广阔的应用前景。
参考文献
[1] 樊柱柱,罗秀峰,朱明忠.MBR技术在污水处理中的应用[J].经济技术协作信息,2008,(11).
关键词:工业废水;废水处理;分类分质
中图分类号: X703 文献标识码: A 文章编号:
印制电路板PrintedCircuitBoard(PCB):在绝缘基材上,按预定设计形从点到点间连接导线及印制元件的印制板。
印制电路板是基础电子元件产品之一,随着电子信息产业发展,印制电路产业也随着不段发展。我国印制电路板(PCB)行业产量从2003年到2006年四年中平均以26.27%年增长率高速增长,目前全球四分之一以上的电路板都在中国生产,2006年在中国大陆生产的电路板已达13000万平方米,大约45.5万吨。印制电路板制造工艺流程长,包括机械加工、光化学成像、电镀与表面处理等,在制造过程中需采用多种原材料,涉及金属、高分子树脂、化学溶液等,同时加工过程又消耗大量水资源、产生多种污染物。2006年PCB排放废水总量达到2.78亿吨。鉴于印制电路板行业能源消耗大,废弃物产多、有污染重的电镀工序等特点,印制电路板行业一直是各地市环保局关注的重点,各主管单位也逐步制定了相关的环保法规,印制电路板行业面临的环保压力越来越严峻。下文以某PCB工业园,分析印制电路板(PCB) 工业废水处理工艺。
一、 分水系统
根据工业园废水中污染物种类以及处理工艺需求,可将废水分为:磨板废水、电镀清洗水、一般清洗水、络合废水、含镍废水、一般有机清洗水、高浓有机废液等几大类型。
磨板废水主要含磨板过程中产生的铜粉、火山灰等,经简单处理后超滤,出水直接回用到生产线。电镀清洗水主要来自于电镀线的清洗水,成分主要为硫酸铜,经RO处理后可回用生产线。一般清洗水为工序清洗水,不含络合物,重金属主要含铜,COD一般在30~50mg/L,经过RO处理后可回用于相对应的生产线。有机清洗水主要来源为显影去膜后水洗水,COD在600--1000 mg/L。络合废水主要是来自化学镀和酸性、碱性蚀刻线,含有络合剂,能和废水中铜形成稳定的络合铜,含一定量的有机物。有机废液主要来自显影、脱膜、膨胀等工序,含高浓度有机物。含镍废水是指镀镍工序的水洗水。废酸液来自各酸性除油等工序,含浓酸和高浓度铜离子,并含一定浓度有机物。含氰废水主要来自氰化镀银、镀金等工序,含银氰络合物、金氰络合物、氰化物等。生活污水主要来自企业卫生间、宿舍楼的生活污水和隔油后的食堂厨房污水。具体水质水量见表1。
表1废水水量分配表及水质情况
本工程排放标准执行 《城镇污水污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准B标准和 《广东省地方水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二时段一级标准中的严的指标。具体指标见表2。
表2 排水标准
1. 工艺流程
1 .l 污水处理工艺流程框图
图1 工艺流程图
1.2 流程说明
1.2.1 综合废水为电镀铜废水和一般清洗水,每天排放量为6300m3,污染物以铜离子为主,浓度小于30mg/L,COD在30~80mg/L之间。废水由泵提升至pH调整池,投加NaOH调节pH至碱性,反应生成氢氧化铜沉淀物,添加少量混凝剂和絮凝剂,使废水中氢氧化物沉淀物形成大颗粒絮体而沉淀下来。沉淀池上清夜进入pH调整池Ⅲ加酸调至中性后进入生化系统进一步降低COD。
1.2.2 络合废水每天排放量为1080m3,包括沉铜清洗废水,酸、碱性蚀刻清洗水等。主要含有EDTA、NH 等,通过在酸性条件下投加铁盐和破络剂,屏蔽或破坏络合物,释放出Cu ,然后混凝沉淀去除;沉淀后的清水再进行生物处理去除COD。
1.2.3 镍、氰废水每天排放量为450m3,由于氰化物主要来源于镀镍、金等生产线,并且氰化物会增加镍的处理难度,因此将含氰废水与含镍废水合并处理,以减少处理系统的投资。
镍氰废水采用二级氯碱法破氰,原理如下:
一级不完全氧化段
CN一+CIO一+H2OCNCl一+2OH—
CNCI一+2OH一CNO一+Cl+H2O (pH=7~8,ORP=350~400)
二级完全氧化段
CNO一+3OC1一十H2O 2CO2+N2+3C1一+2OH一(pH=10~11,ORP=600~650)
破氰处理后的废水调节pH至11左右可以生成稳定的氢氧化镍沉淀,沉淀清液排入综合废水系统处理。
1.2.4 有机废液每天排放量为180m3,废酸每天90m3。有机废液COD很高,但其能在酸性条件下形成固态物析出。因此利用废酸对有机废液进行酸析处理,捞去固体后再对清夜进行混凝沉淀处理,随后排入有机废水处理系统处理。
1.2.5 有机废水水量为900m3/d,含有少量络合铜,必须进行破络除铜处理。破络采用铁盐“屏蔽”部分络合剂,释放出游离性Cu2+,游离铜离子在碱性条件下反应生成不溶物性沉淀物而被去除。经过处理后的有机废水再进入生化处理系统进一步去除COD。
1.2.6 生化系统设置水解酸化池,将大分子有机物分解为小分子有机物,提高废水的可生化性。预处理后的综合废水和含镍氰废水COD浓度较低,因此直接进入生化缺氧段。生活污水连同预处理后的有机废水进入A—O工艺进行除磷脱氮。
2. 主要构筑物及设计参数
主要构筑物及设计参数列于表3中。
表3 主要构筑物参数表
3. 环保验收结果
该工程于2010年9月开始施工建设,2011年3年建成完工,6月投产试机。该工程自投入使用后,运行稳定,处理效果较好,并于2012年3月经市环境保护局验收通过。处理效果见表4。
表4处理效果一览表
备注 L表示监测结果低于方法检出限
4. 经济分析
4.1 运行直接成本
4.1.1人工费:定员22人,平均工资2500元/人。折算为处理每吨废水人工费0.153元。
4.1.2 水费和电费:运行总功率为7774 Kw,按0.6元/度电计,即处理每吨电费为0.39元。运行水耗为230吨/天,按2.5元/吨计,即处理每吨水费为0.05元。
4.1.3 药剂费:废水处理过程中投加用PAM、PAC、酸、碱、铁盐、营养盐、重捕剂等,根据调试运行总结,每吨水药剂费用为4.533元。
直接运行费用为:4.973元/吨水
4.2工程投资
工程总投资约3418.25万元,废水站占地面积1.4万m2,即工程吨水投资2848.54元,吨水占地面积1.17m2。
4.3设计总结
工业的发展带来了巨大的经济效益,同时也给社会造成了严重污染。当今世界水资源形势日渐紧张。而工业废水的排放依然肆无忌惮,工业废水不仅给环境带来恶劣的影响,而且严重污染水资源。对水资源的保护迫在眉睫。因此,加强对工业废水的处理刻不容缓。超滤膜技术发展迅猛,应用也越来越广泛。加强超滤膜技术在工业废水处理中的实践应用势在必行。本文着重介绍超滤膜技术及其特点,探讨其在工业废水处理中的实践应用,以期为工业废水处理提供借鉴。
【关键词】
工业废水;超滤膜技术;废水处理
随着近年来工业的迅猛发展,工业污水的排放也日益增多,不仅给环境造成了恶劣的影响,也给水资源的安全卫生带来了巨大的威胁。为了适应经济的可持续发展和城市化进程的加快,亟须做好工业废水处理的工作。超滤膜技术在工业废水的处理中,应用广泛,而且效果明显。上世纪80年代以来,超滤膜技术就取得了日新月异的发展进步。目前,超滤膜技术在工业废水处理中的实践应用,主要是以超滤、渗析、反渗透等方法来实现废水处理的具体操作。
1超滤膜技术概述
1.1超滤膜技术的含义与工作原理
超滤膜技术就是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离的技术。超滤膜技术的工作原理是对液体混合物施加一定的压力使之流经膜表面,那些分子较小的溶质能透过膜表面的微孔,作为滤液而从低压侧排出,而那些分子较大的物质则因无法通过膜表面的微孔而被截留下来,并形成浓缩液而排出。这就使得原液中大分子的浓度逐渐提高,从而实现了对大分子和小分子的分离,达到浓缩、净化溶液的目的。
1.2超滤膜技术的特点和优势
相对于传统的分离方法来说,超滤膜技术具有如下的特点。超滤过程是可以在常温条件下进行的,因此超滤的条件温和而且没有对过滤成分的破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集,而不影响其质量。超滤过程不会发生相变化,不需要加热,而且能耗非常低,也不需要添加化学试剂,因此是一种无污染并且节能环保的分离技术。超滤技术的分离效率较高,能对稀溶液中的微量成分进行有效的回收,也能有效地对低浓度溶液实现浓缩。超滤过程只需要采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置比较简单,操作的流程也短,而且操作十分简便,易于控制和维护。超滤膜技术具有传统分离方法不可比拟的优越性。首先,超滤膜技术耐高温,具有极强的稳定性。其次,微生物经过超滤膜出水后,仍然具备较高的安全性。再次,对混凝剂的投放数量要求低,能以较低的投放量实现高效的水质优化。利用超滤膜技术进行水处理,能实现方便快捷地效率,轻易祛除水中残留的悬浮物,同时使水的浑浊程度减轻。最后,高效率的超滤膜技术所需成本极低。因为超滤膜技术的特点和优势,在工业废水的处理中得到了极为广泛的实践应用。
2超滤膜技术在工业废水处理中的应用
2.1超滤膜技术在含油废水处理中的应用
含油废水是一种十分常见的工业废水,其来源非常广泛。诸如来源于钢铁厂的冷轧乳化液废水,金属切削和清洗产生的废液等。超滤膜技术在处理含油废水时,能通过其透过液对油实现最大程度的去除。
2.2超滤膜技术在含重金属废水处理中的应用
重金属废水是一种对环境污染比较严重的废水,而且对水资源的威胁较大。传统的对重金属废水的处理方式是简单粗暴的,从根本上来说,就是对污染进行转移。其基本操纵方法是对废水溶解的重金属进行处理,使重金属沉淀或转化为易于处理的形式。而超滤膜技术通过各种方法,诸如采用先烧碱中和,再实施超滤膜过滤的方法,或者是通过选用孔径适当的超滤膜,调节ph值来实现对重金属离子的去除等方法,以实现对重金属的完全回收,这就将重金属从工业废水中彻底除去。
2.3超滤膜技术在食品废水处理中的应用
食品工业给社会生活带来了丰富的食品供应和极大便利,也排放了大量的食品废水。食品废水的特点是其中含有大量的有机物。传统的食品废水处理方法,多采用直接处理的方式,一方面浪费较多的资源,另一方面也增加了处理的费用。而超滤膜技术在对食品废水的处理实践中,不仅能有效地净化废水,还能回收有利用价值的物质。例如,超滤膜技术可以分离出味精废水中所含有的菌体蛋白等物质。
2.4超滤膜技术在造纸废水处理中的应用
造纸废水中含有一些化学物质,多造纸废水的处理,要在最大限度上实现水的再利用,并且回收有利用价值的化学物质。超滤膜技术一方面具有较高的截留率,这就保证了对化学物质的回收利用,另一方面超滤膜技术较大的通水量能达到水循环的目的,实现造纸废水的再利用。
2.5超滤膜技术在纺织印染废水处理中的应用
纺织印染业的废水的种类比较复杂,污染环境最严重的纺织工业废水是洗毛废水,但其中含有多种可回收物。化纤工业所产生的废水中也含有多种可回收物。传统的处理方法在对废水的回收处理上,效果不太好。超滤膜技术则可以实现对废水的高效处理和回收利用。洗毛废水中含有大量的油脂,悬浮物,洗涤合成剂,还有羊毛脂。羊毛脂一方面是污染性较强的污染物,另一方面是有较高经济价值的可回收物。羊毛脂可以作为化工和医药工业的原材料,因此具备极高的回收利用价值。超滤膜技术在处理洗毛废水,回收羊毛脂方面取得了良好的效果。超滤膜技术通过对洗毛废水进行预处理,然后超滤浓缩,继而对羊毛脂进行离心分离,最后实现对羊毛脂的高效回收。因此,利用超滤膜技术处理印染废水,不仅能达到印染废水的排放要求,而且能实现对有价值物质的高效回收。
2.6超滤膜技术在制革工业废水处理中的应用
制革工业的脱毛环节需要大量使用石灰等原材料,并产生大量的污水,而且其废水的毒性特别大。制革工业废水中含有大量的悬浮物,其废水异常浑浊,对环境污染的严重性比较大。超滤膜技术能有效分离制革废水中的蛋白质等物质,对制革废水的处理效果远远超过传统的处理技术。
3结语
为了经济的可持续发展和城市环境的优化,也为了保护水资源不受污染,对工业废水的处理刻不容缓。超滤膜技术不仅易于操作,而且具有操作流程短、处理效果好等优点,因此,在工业废水的处理中得到了广泛的应用。利用超滤膜技术来处理工业废水是大势所趋,一方面是因为超滤膜技术本身所具有的特点和优势,另一方面是因为超滤膜技术在工业废水的处理中具备安全性和稳定水质的性能。相信随着超滤膜技术的不断改进和完善,必将会在工业废水处理中赢得关阔的前景。
作者:郑驰 胡协胜 单位:浙江净源膜科技股份有限公司
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关键词:工业废水;处理;废水特点;发展趋势
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。因此,对于保护环境来说,工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
一、工业废水分类及处理的基本原则
工业废水分类通常有以下三种:第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,含无机污染物为主的为无机废水,含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水,是无机废水;食品或石油加工过程的废水,是有机废水。第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。前两种分类法不涉及废水中所含污染物的主要成分,也不能表明废水的危害性。第三种分类法,明确地指出废水中主要污染物的成分,能表明废水一定的危害性。处理的基本原则:
(一)优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺,尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水的产生。
(二)在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品过程中,应严格操作、监督,消除滴漏,减少流失,尽可能采用合理流程和设备。
(三)含有剧毒物质废水,如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水应与其它废水分流,以便处理和回收有用物质。
(四)流量较大而污染较轻的废水,应经适当处理循环使用,不宜排入下水道,以免增加城市下水道和城市污水处理负荷。
(五)类似城市污水的有机废水,如食品加工废水、制糖废水、造纸废水,可排入城市污水系统进行处理。
(六)一些可以生物降解的有毒废水,如酚、氰废水,应先经处理后,按允许排放标准排入城市下水道,再进一步生化处理。
(七)含有难以生物降解的有毒废水,应单独处理,不应排入城市下水道。工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。
二、废水处理方法可按其作用分为四大类:物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法
三、主要工业废水特点与处理方法
(一)农药废水的特点及其处理方法
农药品种繁多,农药废水水质复杂。其主要特点是:(1)污染物浓度较高,化学需氧量(COD)可达每升数万mg;(2)毒性大,废水中除含有农药和中间体外,还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质;(3)有恶臭,对人的呼吸道和粘膜有刺激性;(4)水质、水量不稳定。因此,农药废水对环境的污染非常严重。农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度,提高回收利用率,力求达到无害化。农药废水的处理方法有活性炭吸附法、湿式氧化法、溶剂萃取法、蒸馏法和活性污泥法等。但是,研制高效、低毒、低残留的新农药,这是农药发展方向。一些国家已禁止生产六六六等有机氯、有机汞农药,积极研究和使用微生物农药,这是一条从根本上防止农药废水污染环境的新途径。
(二)食品工业废水污染特点及其处理方法
食品工业原料广泛,制品种类繁多,排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有(1)漂浮在废水中固体物质,如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等;(2)悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等;(3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等;(4)原料夹带的泥砂及其他有机物等;(5)致病菌毒等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高,易腐败,一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化,以致引起水生动物和鱼类死亡,促使水底沉积的有机物产生臭味,恶化水质,污染环境。
食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外,一般均宜采用生物处理。如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高,可采用两级曝气池或两级生物滤池,或多级生物转盘或联合使用两种生物处理装置,也可采用厌氧—需氧串联的生物处理系统。
(三)造纸工业废水处理
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来,制成浆料,再经漂白;抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干,制成纸张。这两项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水,污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色,称为黑水,黑水中污染物浓度很高,BOD高达5—40g/L,含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水,称为白水,其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。造纸工业废水的处理应着重于提高循环用水率,减少用水量和废水排放量,同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。例如浮选法可回收白水中纤维性固体物质,回收率可达95,澄清水可回用;燃烧法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和法调节废水pH值;混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体;化学沉淀法可脱色;生物处理法可去除BOD,对牛皮纸废水较有效;湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外,国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等处理方法。
(四)印染工业废水处理
印染工业用水量大,通常每印染加工1t纺织品耗水100-200t,其中80%-90%以印染废水排出。常用的治理方法有回收利用和无害化处理。回收利用:(1)废水可按水质特点分别回收利用,如漂白煮炼废水和染色印花废水的分流,前者可以对流洗涤。一水多用,减少排放量;(2)碱液回收利用,通常采用蒸发法回收,如碱液量大,可用三效蒸发回收,碱液量小,可用薄膜蒸发回收;(3)染料回收,如士林染料可酸化成为隐巴酸,呈胶体微粒,悬浮于残液中,经沉淀过滤后回收利用。
无害化处理可分:(1)物理处理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要去除废水中悬浮物;吸附法主要是去除废水中溶解的污染物和脱色。(2)化学处理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于调节废水中的酸碱度,还可降低废水的色度;混凝法在于去除废水中分散染料和胶体物质;氧化法在于氧化废水中还原性物质,使硫化染料和还原染料沉淀下来。(3)生物处理法有活性污泥、生物转盘、生物转筒和生物接触氧化法等。为了提高出水水质,达到排放标准或回收要求往往需要采用几种方法联合处理。
(五)冶金废水治理及发展趋
冶金废水的主要特点是水量大、种类多、水质复杂多变。按废水来源和特点分类,主要有冷却水、酸洗废水、洗涤废水(除尘、煤气或烟气)、冲渣废水、炼焦废水以及由生产中凝结、分离或溢出的废水等。冶金废水治理发展的趋势:(1)发展和采用不用水或少用水及无污染或少污染的新工艺、新技术,如用干法熄焦,炼焦煤预热,直接从焦炉煤气脱硫脱氰等;(2)发展综合利用技术,如从废水废气中回收有用物质和热能,减少物料燃料流失,(3)根据不同水质要求,综合平衡,串流使用,同时改进水质稳定措施,不断提高水的循环利用率;(4)发展适合冶金废水特点的新的处理工艺和技术,如用磁法处理钢铁废水具有效率高,占地少,操作管理方便等优点。
1、污染问题
工厂是一个生产作业的集中区域,其涉及到多种工业化产品,因而最终产生废弃物类别也是多重多样的。从环境监测结果分析,工厂废水可导致大面积水域污染,水质恶化、污染物超标、水生植物无法生长等,这些都是工厂周边区域普遍存在的问题。水资源是人类社会活动不可缺少的元素,水资源污染将对社会环境、人居生活、产业发展等造成诸多不利影响。
2、标准问题
为了整顿工业经济发展秩序,国家对各类生产区域实施项目规划,要求工厂建立科学的环境监测体系,帮助企业解决现实生产中遇到的污染问题。实际监测发现,废水环境监测缺少明确的标准参数,对工厂监测内容达不到预定标准,影响了环境治理决策的有效性。目前部分国家重点源监测项目与行业标准污染物项目不一致,如制糖、造纸、城镇污水处理厂等。
制糖行业监测项目监测分类监测项目重点污染源pH值、色度、COD、BOD5、氨氮、石油类、流量行业标准污染物基本控制项目pH值、COD、BOD5、氨氮、SS、总氮、总磷、单位产品(糖)基准排水量
3、治理问题
监测是为了更好地治理环境,对环境监测中发现的质量问题,工厂并没有及时采取措施处理,导致废水污染面积逐渐扩大化,对新水域产生了更多的危害性。总结原因,多数工厂从运营成本角度考虑,对环境治理未投入足够的出污费用,废水问题无法从根本上得到解决。另一方面,环境监测机构职能不健全,现阶段难以达到预定的监测指标,这些都阻碍了废水监测与治理工作。
二、基于监测结果的废水处理方法
水资源是人类长期生存与发展的根本,注重水资源保护是科学发展观要求。考虑到工业经济的重要性,以及工业化发展带来的环境污染问题,必须强化工厂废水治理力度,为工厂建立更加全面的废水治理方案。当钱,废水治理技术包括:物理法、化学法、生物法等,可根据工厂内设备建立针对性的监测处理方案。
1、物理法
废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质、组成、状态及对水质的要求。一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法及生物法三大类,利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物,这是物理法应用的基本原理,对工业废水过滤起到了基本净化作用。工厂可设计相对规模的生态绿化池,按照工厂生产规模定期回收废水,通过净化池处理后完成净化作用。
2、化学法
利用化学反应或物理化学作用回收可溶性废物或胶体物质,利用化学反应原理执行有效的净化处理方案,这样可以避免废水处理中出现的异常问题。例如,中和法用于中和酸性或碱性废水;萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的“分配”,回收酚类、重金属等;氧化还原法用来除去废水中还原性或氧化性污染物,杀灭天然水体中的病原菌等。
3、生物法
利用微生物的生化作用处理废水中的有机物,要求在废水池中设置生物过滤系统,及时清除水中有害物质,避免废水排放后对周围水域产生污染作用。例如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产废水,使有机物转化降解成无机盐而得到净化。生物法处理要注意考察工厂类型,不同工厂所用方法存在差异性,选择合适方式进行处理以保证净化效果。
三、结论
1 含油废水的处理
含油废水面广量大, 钢铁工业的压延、金属切削、研磨, 以及石油炼制及管道运输等都产生含油废水, 处理含油废水的目的主要是除油同时去除COD及BOD.膜分离技术在含油废水处理中的研究与应用相当广泛, 主要是采用不同材质的超滤膜和微滤膜来处理。
唐燕辉等利用自行设计、组装的膜处理装置,考察了多种制膜方法,实验表明用加压制膜法制备的超滤膜(A4 膜),分离机械加工排放的含油污水时,可以使CODCr 从728.64 mg/L 降至87.8 mg/L,含油质量浓度从5 000 mg/L 降至2.5 mg/L,脱除率分别达到87.95%和99.95%, 分离后排水已达到国家规定的排放标准〔3〕。B. E. Reed 研究了用截留相对分子质量为120 000、表面荷负电和截留相对分子质量为100 000、表面不带电的管式聚亚乙烯氟超滤膜处理含质量分数为0.5%油脂的金属工业废水〔4〕。荷电膜由于高的截留相对分子质量和表面电荷,其平均渗透通量远大于不带电膜。当油脂质量浓度小于50mg/L、总悬浮固体质量浓度小于25 mg/L 时,荷电膜油脂的平均去除率为97%,而不带电膜为98%.两种膜对总悬浮固体的去除率均接近97%.张国胜采用0.2 μm 氧化锆膜处理钢铁厂冷轧乳化液废水,通过对膜的选择、操作参数的考察、过程的优化,获得了满意的结果,膜通量100 L/(m2.h) 时,含油质量浓度从5 000 mg/L 降至10 mg/L 以下,截留率大于99%,透过液中油质量分数小于0.001%,并且该技术已实现了工业化应用〔5〕。张裕嫒用相转化法制备聚砜- Al2O3 复合膜,将Al2O3 微粒填充到聚砜中,并用该复合膜对华北油田北大站外排水砂滤后水样进行了超滤处理,原水的油质量浓度为640 mg/L, 处理后的油质量浓度小于0.5 mg/L,完全符合回注水的要求〔6〕。
2 染料废水的处理
目前在染料的工业生产过程中,产生大量的高盐度( 质量分数大于5%) 、高色度( 数万至十几万) 、高CODCr( 数万至十几万)的废水。由于该类废水的BOD5 与CODCr 的比值小于0.4,生物降解性差;同时废水中所含的盐将进一步降低废水的生物降解性,所以生化处理前必需对其进行预处理〔7〕。
杨刚等采用CA 卷式纳滤膜进行了二苯乙烯双三嗪型荧光增白染料(NT)水溶液脱盐和浓缩过程的研究。在1.8 MPa 压力下经纳滤膜处理后,NT 染料水溶液中的NaCl 浓度从1.05 mol /L 降到0.049mol /L 以下,NT 浓度从0.14 mol /L 浓缩到0.25 mol /L以上,NT 成分的平均截留率达99.8%〔8 〕。GuohuaChen 等采用ATF50 型纳滤膜对香港的印染废水进行处理,两股原水的COD 分别为14 000 mg /L 和5 430 mg/L,经纳滤后,两股废水的COD 截留率分别达到95%和80%~85%,出水达到了香港的排放标准〔9〕。刘宗义利用卷式反渗透膜处理腈纶丝洗涤废液,进膜废液中己内酰胺单体质量浓度在2 000mg/L以上时,可以使单体含量浓缩10 倍以上,截留率达到80%左右,透过液可作为工艺用水,可节约大量新鲜软水,具有显著的经济效益〔10 〕。郭明远等自制了醋酸纤维素纳滤膜,研究了该纳滤膜对活性艳红、X- 3B 水溶液的分离性能,结果表明,CA 纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料回收〔11〕。
3 造纸废水处理
造纸废水一般含悬浮物( 包括无机和有机的)较多,为避免废水污物堵塞薄膜,减少清洗难度和频率,不宜直接用一段膜分离法,最好在膜分离前进行絮凝和常规过滤等预处理。目前对造纸废水的膜分离法的研究已取得实质性进展,并已开始进入工业化阶段。除抄纸废水( 白水) 用气浮法即可处理外,膜分离法几乎适用于处理所有的制浆造纸废水( 如机械浆废水、硫酸盐浆漂白碱性废水、涂布废水、亚硫酸盐废液等),特别对漂白废水的毒性、色度和悬浮物的去除有明显效果。
薛建军等研究用MAE(membrane-assisted electrolysis)单阳膜技术控制造纸黑液的污染。研究表明,MAE 单阳膜技术不但能回收有用的化学品,还可将黑液的CODCr 从112 000 mg/L 降到2 000 mg/L左右,具有明显的控制效果〔12〕。F. Zhang 进行了草浆CEH 漂白废水的超滤处理研究,选用透过相对分子质量分别为3 000(A)、10 000(B)、30 000(C)、60 000(D)4 种平板PS 膜( 单膜有效面积0.33 cm2,操作压力0.3 MPa)进行对比研究,结果表明, A、C 膜具有较显著的分离效果和膜通量〔13〕。分别以C、A 膜为一、二级联合处理CEH 漂白废水,膜通量为16.6 L/(m2.h),BOD5 去除率为66.0%,CODCr 去除率为85.1%,TOC去除率为71.6%.黄水前等提出,采用pH 范围为1~14 的高耐酸碱无机膜处理碱性造纸黑液,不需调整控制pH〔14〕。利用不同孔径的高耐碱无机分离膜可回收纤维素、胶体SiO2、木质素( 相对分子质量为1 000~12 000,分子大小为2.4~ 4.0 nm)和还原糖( 相对分子质量约为200~400,分子大小为1~2 nm)等,最终透过液主要含氢氧化钠,质量分数调整到10%~12%即可回收用于蒸煮制浆,实现造纸工业废水的闭路循环。
4、重金属的废水处理
在工业废水中重金属废水占有相当大的比例,如电镀、冶金、化工、电子、矿山等许多工业过程中都会产生含镍、铬、铜、铅、镉等金属离子的废水, 利用膜技术不仅可以使得废水达标排放, 而且可以回收有用物质。
许振良等利用3 种单皮层聚醚酰亚胺( PEI) 中空纤维超滤膜, 对水溶液中重金属离子( 镉和铅,质量浓度均为100 mg/L)的脱除进行了胶束强化超滤研究〔15〕。在胶束强化超滤(MEUF)过程中,测定了流速、操作压力、表面活性剂( 十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠)与浓度对超滤膜分离重金属离子性能的影响,结果表明,镉和铅的截留率可达99.0%以上,渗透通量可达1.83 ×10- 10 m3 /(m2.s.Pa)同时,对聚电解质( 羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠)在MEUF 中的应用也进行了研究。R. J. Lahiere 等报道了采用陶瓷膜处理废水中的重金属离子,方法是用碱中和使之形成氢氧化物沉淀,通过0.8 μm 和1.4μm 两种孔径膜的两级过滤,使重金属氢氧化物质量分数从0.012%下降到0.000 2%以下,并把悬浮液浓缩至15%~20%〔16〕。X. Chai 采用RO 膜对含铜废水进行研究,当进水铜质量浓度340 mg/L 时,透过液中铜质量浓度小于4 mg/L,去除率接近99%〔17〕。
5 高浓度有机废水的处理
在高浓度有机废水处理中,膜技术发挥着越来越重要的作用,已在制药废水、制糖废水、含酚废水、乳化液废水、啤酒废水、味精废水等领域得到了应用。1976 年,日本就通过管式反渗透处理系统实现了水产品( 主要是鱼、蟹、贝类等)加工有机废水的回收利用,通过气浮、反渗透的二级处理,COD 由600~1 000 mg/L 降至30 ~70 mg/L〔18 〕。陆晓千等利用自制小型超滤设备对上海拖拉机内燃机公司油嘴油泵厂的切削液废水进行了实验室研究,并将所得参数应用于生产设备的设计和运行〔19〕。切削液乳化液废水经超滤法处理后可以回用,取得了良好的经济效益和社会效益。蔡肖邦用试制的5 种聚酰胺型纳滤膜,对药厂生产的螺旋霉素(SPM)发酵液进行了分离操作条件和浓缩效果的研究,渗透通量为25 L/(m2.h),渗透液的SPM效价始终为零〔20〕。王连军等采用无机膜- 生物反应器( IMBR)处理啤酒废水,在水力停留时间为3.5 ~5 h,COD 负荷为3.54 ~6.225 kg/(m3.d)条件下,IMBR 对废水的COD、NH3 - N、SS、浊度的去除率分别达到96%、99%、90%和100%,膜出水水质好且稳定〔21,22〕。
6 、结语
由于膜过滤技术具有分离效率高、节能、设备简单、操作方便等优点,使其在废水处理领域有很大的发展潜力。但由于工业废水往往含有酸、碱、油等物质,处理条件比较苛刻,因此,处理废水使用的膜必须具有较好的材料性能,从而在苛刻的条件下保持良好的分离性能和较长的使用寿命。从这方面来看,开发抗污染等性能优良的过滤膜具有重要的战略意义。由于工业废水的复杂性, 任何单一技术的处理往往达不到理想的效果,必须重视膜分离技术与其他水处理技术的集成工艺研究,发挥各种技术的优势,形成废水深度处理的新工艺。
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摘 要:废水处理是工业生产中的一个重要环节,研究工业废水的处理技术及中水回用对提高工业废水出水水质,降低工业废水对环境的污染具有十分重要的意义。本文结合工业实例,对其废水处理技术及中水回用工艺进行了介绍,并对其运行结果进行了讨论。
关键词:含氟有机工业;废水处理;处理技术
引言
随着我国工业的快速发展,工业废水的排放量与日俱增,工业废水的种类也日益增加,对环境造成了严重的污染,并威胁到了人类的健康和安全。因此,研究工业废水处理技术及中水回用具有十分重要的意义。中水回用是水资源有效利用的一种形式和途径,是通过将废水集中处理达到相关标准后,回用于生活日常用水中,以达到节约水资源的目的。基于此,P者对含氟有机工业废水的处理技术及中水回用进行了介绍。
1 工程概述
某工业生产线项目的工艺过程涉及到种类繁多的化学品各工序产生的废水、废液种类较多,成分复杂,不但含有大量有机氮、有机硫、高分子有机物等难降解物质,还含有一定浓度的季铵盐、四甲基氢氧化铵(TMAH)等对微生物有强烈抑制作用或具有优良杀菌性能的物质,此外还含有大量的氟离子、铜离子。该生产废水的污染物浓度高,水质恶劣,对环境危害大。为此,该企业决定对该生产废水进行中水回用处理,中水水质要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838―2002)中的Ⅳ类标准。
2 废水来源及水质参数
废水主要包括含氟废水(6000m3/d)和有机废水(11200m3/d)。含氟废水主要是废气洗涤塔、阵列湿法刻蚀工序等排放的废水,主要污染物为磷酸盐、硝酸盐、氟化物等,具体水质指标如下:pH值为2.2、BOD5为190mg/L、COD为630mg/L、SS为18mg/L、TN为100mg/L、NH3-N为65mg/L、TP为15mg/L、氟离子为60mg/L、铜离子为6.6mg/L。有机废水主要是阵列清洗工序、阵列光刻工序、阵列剥离工序、成盒工程、彩膜显影工序、彩膜清洗工序等排放的废水,主要污染物包括清洗剂、显影液成分、剥离液成分、季铵盐、异丙醇等,具体水质指标如下:pH值为6.1、BOD5为680mg/L、COD为1670mg/L、SS为10mg/L、TN为50mg/L、NH3-N为34mg/L。
3 处理工艺的确定
综合考虑废水水质以及处理工艺运行维护的方便性、安全性与自动控制。
采用“异核结晶+混凝沉淀”组合工艺作为物化处理工艺,以高效去除废水中的总磷、氟化物和重金属离子;采用“两级A/O+MBR”组合工艺作为生化处理工艺,以低成本、高效率地去除废水中的有机污染物、硫化物、总氮和氨氮等;最后采用RO深度处理工艺去除废水中残余的氨氮和总氮,以保证出水总氮和氨氮浓度都在1.5mg/L以下。通过上述组合工艺处理后,出水水质可以达到地表水Ⅳ类水质标准。
4 运行结果与讨论
4.1 物化段的运行效果
针对含氟废水中的污染物组分,本工艺通过投加烧碱化学沉淀法去除绝大部分的铜离子;通过投加钙盐、混凝剂和絮凝剂,采用化学沉淀和混凝沉淀相结合的方法去除废水中绝大部分的氟化物。设置混凝沉淀池的主要目的是去除废水中的氟化物、铜离子,由于沉淀性能较差,加上工程占地紧张,因此混凝沉淀池的池型选择沉淀效果好、占地面积小、配置有刮泥设备的高效斜板澄清器。为满足排放和中水回用的水质标准,需对产水和尾水中的氟离子含量进行控制,因此设置两级物化反应沉淀池。
物化段对氟离子的去除率可以达到60%以上,氟离子浓度可降至20mg/L以下;经物化处理后的含氟废水与有机废水混合,氟离子浓度得到进一步稀释降低,同时RO对氟离子也有很好的截留作用,从而使得最终出水氟离子浓度低于0.1mg/L。
物化段调试运行过程中COD和氨氮浓度的变化如图1所示。可以看出,物化段对COD和氨氮的去除效果不高。这是因为物化段添加的烧碱、钙盐、混凝剂主要是与废水中的铜离子和氟化物生成沉淀,而对COD和氨氮并无去除作用。物化段对氟和重金属离子的去除降低了废水的生物毒性,为后续生化段的正常稳定运行奠定了基础。
4.2 生化段的运行效果
生化段调试运行稳定后COD和氨氮浓度的变化如图4所示。
由图2可以看出,RO出水的COD和氨氮浓度均很低,出水氨氮稳定在0.03mg/L左右,RO系统对COD和氨氮的去除率分别稳定在98%和94%左右。这主要是由于该工艺采用了水解酸化+两级A/O+MBR的组合工艺,有机污染物在水解酸化、厌氧、好氧、膜过滤等多重作用下,得到了充分的微生物降解,因而取得了很好的处理效果,达到了中水回用的要求。其中,微生物的好氧代谢作用对废水中溶解性和非溶解性有机物都起到了很好的去除作用,两级A/O+MBR池去除了大部分有机污染物,再通过硝化反硝化过程去除了大部分总氮和氨氮。
5 结语
综上所述,工业废水具有成分复杂、水质波动幅度大、排放量大等特点,其废水处理工艺因其水质的不同而存在差异。因此,需要根据工业废水的实际状况,合理选择废水处理工艺,以达到最佳的处理效果,满足工业废水排放的标准要求。本含氟有机工业废水处理工艺利用了中水回用技术,达到了节约水资源的目的,且其出水水质满足相关标准要求,具有良好的经济效益及环境效益。
参考文献