《工业污水及实验室废水处置工艺探讨》

  • 来源专题:水体污染治理
  • 编译者: 王阳
  • 发布时间:2019-12-17
  • 由于目前我国的经济发展势头十分迅话,而我国的工业生产又长期以来是处于低产出、低效率、高消耗、高投入,资源的最费极为严重。废水和污染物的排放量极大,这样就导致了我国生态环境日益著化水环境污染十分的产量。因此加强工业污水和实验室废水处理方法及发服趋势的探讨就显得尤为重要,本文就工业水处理新工艺进行了深入的探过,具有一定的参考价值。

    关键词:工业污水、实验室废水、处理工艺和方法

    随着经济的发展和科技的进步,当今各大城市的科研单位和高等院校进行的科研实验越来越深入、广泛,从实验室以及工厂中排放的废水相对增多,废水的水质相当复杂。此类废水的排放周期不定,排放水量也无规律性,且所含污染物成分较为复杂,除含有洗涤剂及常用溶剂等有机物外,还有较多的酸碱,有毒有害的有机物(三致物、酚和环境激素类物质等)以及重金属,而且含有许多新生物质,性质很难确定。实验室废水水量相对较小,但如果不加处理就外排将对环境造成极大的污染,然而经过调研,发现许多科研实验室对产生的废水仅仅是简单的处理,其至不作任何处理就排放,工业污水的排放量不仅巨大而且处理工程极其简单,根本达不到污水排放的要求。为了进步加强对实验室以及工厂的污水排放管理,研究废水综合治理的方法与处理效果好、技术先进、投资较少的设备势在必行。

    一、工业污水以及实验室废水分类

    工业污水的分类有以下三种:

    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。

    实验室废水的分类:

    二、实验室废水按污染程度可分为高浓度和低浓度实验室废水。高浓度实验室废水主要成分为液态的失效试剂(废洗液、废有机溶剂、废试剂等),液态的实验废弃产物或中间产物(如各种有机溶剂、离心液,液体副产品等);低浓度实验室废水指实验室过程中排放的浓度与毒性较低的实验用水,以及各种洗涤液(产物或中间产物的洗涤液,仪器或器具的润洗液和洗涤废水等),毒性小,浓度低的废试液,以及用作冷却、加热用途的水。

    根据废水中所含主要污染物性质,可以分为有机和无机实验室废水两大类。无机废水主要含有重金属、重金属络合物,酸碱,氰化物,硫化物,卤素离子以及其他无机离子等。有机废水含有常用的有机溶剂,有机酸,醚类,多氯联苯,有机磷化合物,酚类,石油类,油脂类物质。

    二、废水的处理方法

    1.离子交换法:离子交换法的主要工作状态就是应用离子交换剂与废水中的有害离子进行交换,从而达到消除废水中有害离子的目的。并且其方法应用于重金属废水处理中,还可以回收其中的重金属离子。因此该方法具有治理效果好、可回收有效物质、简单高效的应用优势。但是在实际的废水治理过程中,该方法由于受到交换剂、成本等因素的影响,其废水处理范围极为的有限,而且该方法对废水的预处理要求较高,不适用于大量的废水治理。

    2.反渗透和电渗析法:反渗透和电渗析法在所有的物化处理中,其废水处理效果最佳,并且处理后的水可实现循环应用,但是其使用成本较高,无法适应于大批量的废水处理,该方法应用十分的有限。

    3.电解还原法:上文中已经明确地指出物化处理工艺的主要功能剥离水中的金属离子,因此这些物化处理方法的功效也是消除废水中的金属离子,其中电解还原法主要是消除废水中的阳离子污染。电解还原法的主要工作方法就是利用铁板电极,在直流电的影响过程中,铁板不断溶解出亚铁离子。而且,废水中的氢离子也在不断地减少,使废水中的 pH 值不断地增大,此时的废水呈高碱性,在这样的环境中重金属离子会与废水中的氢氧根离子结合,产生氢氧化物沉淀,也阻止了废水碱性的持续上升,保证了重金属离子的独立。

    并且这些独立的重金属离子会与阳极溶解的 Fe3 +、Fe2 +产生反应形成 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2,并且这些物质对于水中的胶体物质能够产生很强的凝聚 性和吸附性,实现净化水质的目的。

    但是采用电解还原法处理水中的废金属离子时,需要大量的电能以及钢材,成本较高。如果在废水中加入适量的食用盐可减少电能的消耗,但也增加了废水中的含盐量,导致处理后的废水不能循环使用。因此电解还原法应用范围十分的有限。

    4.铁盐-石灰法:铁盐-石灰法在废水物化处理中应用的最为广泛,其中不仅可有效处理废水中的镉、铬、砷等污染物,还拥有较高的经济效益,处理成本较低、投资小等特点。在铁盐-石灰法中,也会在废水中产生 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2,聚集和吸附水中的胶体物质,并且在消除废水中的镉、铬时,铁盐又可以作为共沉剂使用,并且对废水中的 Cr6+离子也具有很好的处理效果。铁盐-石灰法在应用的过程中产生大量的沉渣,但具有较为广泛的应用范围。

    三、工业污水和实验室废水的处理工艺

    由于废水中含有大量的重金属,如果直接进入焚烧处置,势必会对大气造成污染,因此最终采用了物理化学法来处置该危险废物。物化主要目的是通过物理化学的方法去除废水中 的 色 度、CODcr及 重 金 属,使处理后的水达到GB8978—1996《污水综合排放标准》三级排放标准[9]。通过多次实验比较,其中分别进行了絮凝沉降法、芬顿氧化法、次钠氧化法、亚铁/石灰法絮凝沉降法、脱色剂+絮凝沉降法等各类实验方法。观察出水的情况及数据分析,最终确定采用脱色剂+絮凝沉降+Fenton氧化法。

    废水工艺的设计原理:脱色剂采用杭州银湖化工有限公司季铵型阳离子高分子聚合物,利用其极强的吸附能力,易吸附较大分子的染料分子,通过絮凝沉降达到脱色及去除部分CODcr的效果。但脱色剂本身是高分子聚合物,投加过量时会增加废水中CODcr的含量。因此要选择合适的投加量,既能达到脱水效果,又不会增加废水中CODcr的含量。脱色后的废水呈淡红色,而且CODcr在5g/L,不能直接排放,所以必须进行Fenton氧化,去除剩余的色度及CODcr。

    重金属废水物化处理应用:根据上述设计原则本文以含有重金属离子的生产废水为例,使用物化和生化组合处理工艺。其中物化系统去除重金属离子,物化后的废水进入生化系统(废水进入生化系统时和厂区生活污水一并处理,从而提高B/C比,有利于生化反应。为提高设备利用率,同时减小设备体积,工艺设计拟采用连续工作方式。并且废水来源决定了其水量、水质波动不大,因此物化处理设施前端设置了一个调节池,随后采用了调节pH值、还原、中和、混凝、浓缩沉降,过滤等措施。

    四、结束语

    当前,我国的危险废物处置都还处于发展阶段,其中危险废物处置中心的技术水平参差不齐,并且还存在处置设备利用率不高、运行成本较大以及处理不彻底产生再污染等问题。因此,各危险废物处置中心应该提高现有的处理技术,在保证处理质量的同时,还要结合经济效益。本文简单介绍了废水处理系统中物化处理工艺的运用,旨在提高废水处理效果,实现经济的可持续发展。

相关报告
  • 《燃煤电厂废水零排放处理技术探讨》

    • 来源专题:水体污染治理
    • 编译者:王阳
    • 发布时间:2019-01-17
    • 摘要:电厂废水处理零排放系统在实际运行过程中,具有出水水质稳定、达标,在投资、运行、管理等方面与常规技术相当的特点。废水处理零排放系统能够有效的解决电厂废水排放与废水回收再利用的问题,具有一定的经济和环保价值,符合当前节能环保的理念,满足当前环保政策要求。 关键词:燃煤电厂;废水零排放;废水处理;工艺 引言 随着水污染控制技术的进步和污染物排放标准的日益提高,废水直接排放将受到限制。火电厂生产过程中产生的废水,如辅机冷却水、冲洗水、再生酸碱废水、含煤废水、生活污水等经处理后进行回收利用,因此,火电厂废水零排放的重点和核心是高含盐量废水的终端处理。本文介绍了高盐废水零排放处理技术研究和应用现状,重点分析了各种处理技术的优缺点和适用条件,以期为相关研究和工程项目的实施提供参考。 1 燃煤式发电厂废水处理面临的问题 1.1 老旧燃煤式发电厂排水废水改造费用高、难度大 近些年,新建的燃煤发电厂从设计、建设、运行等方面均考虑了废水问题,并且取得的效果显著,但对于部分老旧燃煤式发电厂,其废水改造费用高、难度大。较早建立的燃煤式发电厂,在设计时没有考虑废水方面的问题,所采用的工艺技术也比较落后,已不能满足当前环保要求。电厂在废水改造时需要整体更新原有设备,改造费用较高,电厂承担的经济负担重。此外,由于电厂基建资料严重缺失和地下管网系统复杂,也增加了改造的难度。 1.2 废水处理产生的盐类急需解决 在燃煤式发电厂废水处理过程中,通常把废水中的盐类与水进行分离,分离后得到的纯净水可重复利用。得到的盐类大致有两种处理方法。一是分离后盐类处理达到工业盐的标准进行使用。二是与灰渣进行混合使用。但第一种处理方法通常由于品质不稳定、产量不高等原因,无法稳定使用;第二种方法中灰渣可能混有盐中水份,影响灰渣的利用。目前电厂还没有更好处理盐类的方法,相关部门也没有对此部分盐类做出明确规定,随着我国环保政策的出台,将有明确的方法和技术来处理这部分盐类。 2 废水减量化处理技术 2.1 反渗透膜技术 反渗透膜技术是20世纪60年代兴起的一门新型分离技术,是目前最为先进的分离技术之一,应用广泛。反渗透是渗透的逆过程,它主要是在压力的推动下,借助半透膜的截留作用,迫使溶液中的溶剂与溶质分开的膜分离过程。反渗透膜技术具有净化效率高、成本低和环境友好等优点,使得它在近几十年的时间里发展非常迅速,已经广泛应用于海水和苦咸水淡化纯水和超纯水制备、工业或生活废水处理等领域。反渗透膜技术的主要缺点在于废水中杂质沉积造成的膜污染和膜氧化,而且膜的截留性能仍需进一步提高。 2.2 正渗透膜技术 正渗透膜技术属于膜分离过程。水从高水化学势区通过选择性渗透膜向低水化学势区进行转移。选择性渗透膜分隔的高水化学势区和低水化学势区所存在的渗透压差是正渗透过程的驱动力。正渗透技术具有低能耗、较高的水通量和回收率、不易结垢和可处理高浓盐水等优点。 在废水处理方面,正渗透的高水化学势区为待处理的废水,低水化学势区为待定选择的汲取液。正渗透技术的难点则在于高水通量、良好的耐酸碱性和机械性能的选择性渗透膜以及能产生较高渗透压及水通量的汲取液的选择。华能长兴电厂引进了正渗透膜技术处理脱硫废水,18m3/h的脱硫废水可以浓缩至3~4m3/h,浓水中污染物质可全部以结晶和污泥的形式分离,废水100%回用。运行中蒸汽、药剂、电的消耗量大大降低,处理1t废水的能耗由传统蒸发结晶法的20~40kW•h降低到10kW•h,运行成本降低30%。 2.3 膜蒸馏技术 膜蒸馏是一种新型的分离技术,是以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为传质推动力的膜分离过程。 其特征是:膜是微孔膜;膜不能被所处理的液体浸润;膜孔内无毛细管冷凝现象发生;只有蒸汽能通过膜孔传质;膜不能改变操作液体中各组分的汽液平衡;膜至少有一侧要与操作液体直接接触;对每一组分而言,膜操作的推动力是该组分的气相分压梯度。 膜蒸馏技术具有不易被污染、操作压力低、预处理简单、产水品质高和可处理高浓度盐水等优点。但该技术也存在能量利用率较低、膜通量较小和膜污染与膜润湿等问题。目前,该技术在大规模应用上仍然不成熟,包括大规模应用下的安装、长期运行、经济效益和结垢污染等情况仍需要进一步探究。 3 废水终端处理技术 3.1 蒸发塘技术 蒸发塘技术是依靠太阳能在自然状况下蒸发地面上的高盐水,使其浓缩达到饱和后结晶析盐。该技术适用于西北干旱少雨的地区,具有成本低、运营维护简单、使用寿命长和抗冲击负荷好等优点。但该技术的缺点同样明显,原浓水中所含挥发组分直接进入空气易造成空气污染,应做好防渗透和防溢流处理措施,占地面积大且淡水无法回收利用等。 鉴于蒸发塘技术的自然蒸发效率较低,并容易产生满塘的危险,研究人员开发了机械雾化蒸发技术。在蒸发塘中安装适当数量的机械雾化蒸发器,通过高效雾化喷嘴向空气中喷洒,加速水分的蒸发。这种技术可以将蒸发效率提高14倍以上。目前,该技术已在内蒙古一家废水处理公司成功投运。 3.2 多级闪蒸技术 多级闪蒸技术是将原料海水加热后依次引入到若干压力逐级降低的闪蒸室中,使其逐级蒸发降温,热盐水逐级浓缩,温度也逐级降低到接近天然海水温度,所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。该技术可靠性高、防垢性能好、易于大型化,但也存在设备腐蚀快、能耗高、传热效率低和操作弹性小的缺点。多级闪蒸技术投资成本较高,只有在大规模使用的情况下才具有较高的经济效益。因此,目前该技术一般应用于海水淡化处理,在电厂废水处理方面尚没有应用先例。 3.3 多效蒸发结晶技术 多效蒸发技术是在单效蒸发的基础上发展起来的蒸发技术,分低温和高温多效蒸发。低温多效蒸发是指盐水的最高蒸发温度不超过70℃,其特征是将一系列的管道与膜蒸发器串联起来,分为若干效组,用一定量的蒸汽通过多次的蒸发和冷凝,从而得到多倍于加热蒸汽量的过程。低温多效蒸发主要优点是操作温度低,可充分利用电厂的低温废热(50~70℃的低品位蒸汽均可作为理想的热源);热效率高;动力消耗小,只有0.9~1.2kW•h/m3左右;操作弹性大。然而,该技术设备体积一般较大,投资成本较高,系统往往比较复杂。 3.4 烟道蒸发技术 烟道蒸发技术是通过高温烟气的加热,将废水固液分离,气态水蒸汽随烟气进入脱硫吸收塔利用;废水中的污染物随水分结晶为固态颗粒,同烟气中飞灰一起被除尘器捕捉、收集,进入烟尘干灰中,分为主烟道蒸发和旁路烟道蒸发。该技术优点是系统简单、投资成本和运行成本较低,无新增固废产生;缺点是抽取的烟气占煤耗比重。目前,该技术已在华能上都电厂、焦作万方自备电厂成功应用。 结束语 当前,我国废水排放标准的要求日益严格,尤其是最新颁布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”),更是将水环境保护上升到了国家战略层面。火电企业作为用水、排水大户,其用水量占工业用水总量的20%,从经济运行和保护环境出发,节约发电用水,提高循环水的重复利用率,实现火电厂废水“零排放”意义重大。 参考文献: [1]钱感,关洪银.燃煤电厂脱硫废水综合处理工艺[J].水处理技术,2017,43(02):136-138. [2]李兵,张其龙,王学同,周灿.燃煤电厂废水零排放处理技术[J].水处理技术,2017,43(06):24-28+33. [3]单涛.电厂废水零排放工艺路线探究[J].中国环保产业,2017(07):59-62. [4]曹蕃.燃煤电厂废水零排放技术路线研究[J].华北电力术,2017(12):56-62. [5]张利权.火力发电厂废水零排放设计监理[D].华北电力大学(北京),2017.
  • 《某工业园区电镀废水处理工艺改造的实验与探索》

    • 来源专题:水体污染治理
    • 编译者:王阳
    • 发布时间:2021-06-17
    • 摘 要: 为解决工业园区电镀废水处理后水质未能达标排放的问题, 文章采用混凝沉淀—UF/ 超滤工艺取代原沙滤工段,进行了方案比选,研究了各改造工段的最佳运行参数和经济技术可行性。结果表明,当混凝段PAC投加量为10mg / L,PAM 投加量为70mg /L ,UF工段运行压力0.25MPa,透过率为0.8时,出水中Ni2+、CU2+ 、总Cr、Cr6+ 浓度分别 为0.35、0.38、0.42和0.22mg / L,改造成本仅增加0.8元/t;处理后水质符合广东省地方污染物排放和国家电镀废水处理标准中最严要求,改造工艺技术可行性较好。 建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计,党的十九大报告强调,必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,像对待生命一样对待生态环境;广东省是经济大省,电镀行业发展非常迅猛,但电镀废水不达标排放现象时有发生,严重污染了区域和地方环境,有效地防治污染是建设幸福广东的必然要求[1] ;珠海市某工业园拥有一批电镀企业,主要涉及镀铜、镀镍、镀铬等电镀工艺, 废水含有大量的 CU2+ 、总Cr、Ni2+ 、Cr6+ ,经过简单的化学法处理之后,集中到该工业园污水处理站某一工段进行集中处理,由于该集中处理站工艺简单、设备陈旧等原因,导致CU2+ 、总Cr、Ni2+ 等污染物未能达标排放;文章对该电镀废水处理 工艺,分析出水不达标的原因,以小试实验的方式,探索改造废水处理工段,使废水达到广东省地方标准《水污染物排放限值》 (DB / 26 - 2001) 和 《电镀污染物排放标准》 (GB21900 - 2008)等两者最严标准。 结论 (1)根据珠海市某工业园区电镀废水处理工艺及进水水质现状,采用混凝沉淀—UF/超滤,取代原沙滤工段,能够使得出水满足排放要求,工艺技术可行性较好。 (2)当混凝段PAC投加量为10mg/L,PAM投加量为70mg/L,UF/超滤工段运行压力0.25MPa,透过率为0.8时,改造工艺出水Ni2+、CU2+、总Cr浓度为0.35、0.38、0.42mg/L,满足排放要求。 (3)工艺改造后,运行成本每天增加0.8元/t,总运行成本2元/t,经济可行性较好。