化工廢水處理回用技術(shù)

(1)、化工廢水的特性

化工生產(chǎn),其中特別是精細(xì)化工產(chǎn)品(如農(nóng)藥,染料、醫(yī)藥等)生產(chǎn)過(guò)程中排出的有機(jī)物質(zhì),大多都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有毒有害和生物難以降解的物質(zhì)。因此,化工廢水處理的難度較大。

化工廢水的基本特征如下。

①水質(zhì)成分復(fù)雜,副產(chǎn)物多。反應(yīng)原料常為溶劑類(lèi)物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物,增加了廢水的處理難度。

②廢水中污染物含量高。這是由于原料反應(yīng)不完全和原料或生產(chǎn)中使用的大量溶劑介質(zhì)進(jìn)入了廢水體系所引起的。

③有毒有害物質(zhì)多。精細(xì)化工廢水中有許多有機(jī)污染物對(duì)微生物是有毒有害的,如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等。

④生物難降解物質(zhì)多,B/C比低,可生化性差。

⑤含鹽量高,有的高達(dá)20%。

近年來(lái)我國(guó)化工行業(yè)的環(huán)境污染防治工作取得了較大進(jìn)展,廢水治理率、排放達(dá)標(biāo)率逐年有所增長(zhǎng)。但目前化工行業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率仍不高,對(duì)高效、低成本的處理化工廢水新工藝、新技術(shù)的研究,仍然是世界各國(guó)研究者研究的重點(diǎn)之一。

(2)、化工廢水深度處理技術(shù)

化工廢水深度處理的方法有電解法、高級(jí)氧化法、萃取法、吸附法、膜分離法等。主要處理對(duì)象為難生物降解溶解性有機(jī)物。

①電解法 電解法是廢水在直流電作用下,陰、陽(yáng)兩極分別發(fā)生氧化還原反應(yīng),使污染物分解為簡(jiǎn)單無(wú)毒物質(zhì)的一種方法,它的優(yōu)點(diǎn)是方便,簡(jiǎn)捷。該法耗電較大,主要適用于含鹽最高的電解質(zhì)溶液?；U水有機(jī)質(zhì)濃度高,通常含鹽量又大,采用生物法或膜法都互相制約,電解法既能適應(yīng)高有機(jī)質(zhì),又需要導(dǎo)電性(減少電耗),因而在化工廢水處理中是有優(yōu)勢(shì)的。

微電解技術(shù)又稱(chēng)為內(nèi)電解法,是廣泛研究與應(yīng)用的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)。它采用鐵、炭熔融物(鐵屑)或混合物作填料,利用鐵、炭屑在水中產(chǎn)生的原電池的微小電壓差,完成氧化還原反應(yīng),分解廢水(如染料、印染、農(nóng)藥、制藥等工業(yè)廢水)中難生物降解污染物,從而實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)污染物的斷鏈、發(fā)色與助色基團(tuán)的脫色,提高廢水的可生化性,便于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行。

②高級(jí)氧化法 高級(jí)氧化法有紫外光催化氧化及濕法氧化(WO)法等法。紫外光催化氧化處理技術(shù)利用TO2等半導(dǎo)體催化劑在300~400m的紫外光照射下,產(chǎn)生光電子空穴和形成羥基自由基等強(qiáng)氧化劑的能力,將廢水中的有機(jī)物氧化分解,并最終氧化為CO2和H2O.濕法氧化(WO)法在高溫高壓下,在水溶液中有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)的處理技術(shù)。利用催化劑,用空氣中的氧氣和純氧為氧化劑,可以在較低的溫度和壓力下,使有機(jī)物氧化。

③萃取法該法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑,使其與廢水充分混合接觸,利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同,達(dá)到分離、提取污染物和凈化廢水。萃取劑的重復(fù)使用有一定限制,成本也較高,該法主要用于分離提取物有回收利用價(jià)值的情況。

④生物固定化細(xì)胞技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)IMC)通過(guò)化學(xué)或物理手段,將篩選分離出的適宜于降解特定廢水的高效菌株,或通過(guò)基因工程技術(shù)克隆的特異性菌株進(jìn)行固定化,使其保持活性并反復(fù)利用。固定化細(xì)胞技術(shù),由于其諸多的優(yōu)點(diǎn):生物處理構(gòu)筑物中微生物濃度高,反應(yīng)速度快;固定對(duì)某種特定污染物有較強(qiáng)降解能力的酶或微生物,使有毒難降解物質(zhì)的降解成為可能;固定化技術(shù)為生理特性不同的硝化菌、反硝化菌的生長(zhǎng)繁殖提供了良好的微環(huán)境,使得硝化、反硝化過(guò)程可以同時(shí)進(jìn)行,從而提高了生物脫氮的速度和效率;固定化微生物特別是混合菌相當(dāng)于一個(gè)多酶反應(yīng)器,對(duì)成分復(fù)雜的有機(jī)廢水適應(yīng)能力強(qiáng),因而成為近年來(lái)化工廢水生物處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并已有工程應(yīng)用。

⑤吸附法是利用多孔性固體物質(zhì)作為吸附劑,以吸附劑的表面吸附廢水中的有機(jī)污染物的方法,活性炭是常用的一種非選擇性的吸附材料,但是活性炭再生技術(shù)尚需工程化大孔樹(shù)脂是一種重要的吸附劑,它吸附容量大,不易污染,能有效有機(jī)廢水中污染物質(zhì),并脫附重復(fù)使用,有的脫附物可回收作原料。

新型修飾材料吸附法是一種工藝簡(jiǎn)單的水處理技術(shù)。經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的吸附材料,能選擇性地除去廢水中含N和C等有機(jī)物,對(duì)于含硝基苯、硝基酚、苯酚、氯代烴等難降解廢水具有很好的水處理效果,材料吸附和解吸速度快、再生性能優(yōu)良。將該材料成功用于含苯酚廢水處理,用該材料一次處理后的廢水,其硝基苯類(lèi)化合物、苯酚等可以達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),并可以回收硝基酚和苯酚等有價(jià)值的化工產(chǎn)品。新型吸附材料具有使用壽命長(zhǎng)、操作方便、工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的階段。

⑥膜分離法 包括反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)、微濾(MF)、透析(Di-

alysis)、電滲析(ED)以及滲透氣化(PV)等。反滲透是利用“半滲透膜”,完成分離作用。它可以除去水中的溶解固體、大部分溶解性有機(jī)物和膠狀物質(zhì)。超濾和微濾常作為反滲透、納濾的前處理,用于除去雜質(zhì)及大分子物質(zhì)。

納濾是納米級(jí)孔徑的膜技術(shù),孔徑2~10m。納濾機(jī)理屬于壓力滲透溢流過(guò)濾,無(wú)明顯的濃差極化。其功能是去除相對(duì)分子質(zhì)量小于300的低分子有機(jī)物及二價(jià)以上離子。可為RO起保護(hù)及減輕負(fù)荷的作用。由于納濾允許部分鹽分通過(guò)膜排除,濃液循環(huán)處理不易發(fā)生鹽分積累問(wèn)題,較之反滲透更便于在化工廢水的處理中應(yīng)用。納濾技術(shù)是化工廢水深度處理的一種有前景的方法。

電滲析是在滲析法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)廢水處理工藝,它在直流電場(chǎng)的作用下,利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性,而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)技術(shù)。該法處理對(duì)象是無(wú)機(jī)離子。水中有機(jī)物會(huì)對(duì)膜產(chǎn)生污染，需經(jīng)微濾、超濾預(yù)處理。