化工污水处理技术综述_刘强

甘肃科技

GansuScienceandTechnologyVol.22 No.11Nov. 2006

化工污水处理技术综述

刘 强,张 勤

(兰州石油化工公司胶乳厂,甘肃兰州730060)

摘 要:随着我国环保法规的逐年完善,国家对污水的排放逐渐向国际接轨,要求越来越严,为提高污水末端治理的规模效益和综合效益,污水处理技术在不断被研究和发展,物理法、化学法和生物法技术越来越密切。

关键词:污水;分类;处理;物理法;化学法;生物法中图分类号:X703

理酸、碱物质,这些都是比较常用的化学处理方法。3.1.1中和法

中和法主要用于处理含酸、含碱废水,如石油化工厂中油品的水洗水、化学药剂设施排水、油罐的水洗水、锅炉水处理和泵房的排水等。此方法是采用一定手段调节含酸或含碱废水的pH值,使其呈中性。一般碱性废水的pH值在11V12之间,酸性废水的pH值为1V2。。在我国目前常采用酸碱废水相互中和法、投药中和法、过滤中和法、烟道气中和法等。3.1.1.1酸碱废水相互中和法

酸碱中和法首先考虑回收与综合利用,再利用酸、碱废水互相中和,仍达不到处理要求时再考虑药剂中和。中和时应满足等当量原则:

Qa#Ca=Qs#Cs#b#k式中 Qa、Qs)))分别为酸性和碱性废水流

量,L/h;

Ca、Cs)))分别为酸性和碱性废水浓度,g/L;

b)))中和每克酸所需的减量,g;k)))中和不完全修正系数,一般取1.5

V2或由试验确定。

此方法使用的设备由排放量和水质情况确定,可利用管道或中和池,采取连续或间歇中和的方法,但应注意H2S气体逸出。

3.1.1.2投药中和法

投药中和可以处理任何浓度的酸碱废水,调节pH值。中和酸性水一般采用石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、纯碱(Na2CO3)、烧碱(NaOH)等。工业中最常用的是石灰,投加可用干法和湿法。3.1.1.3过滤中和

处理含硝酸、盐酸的废水一般采用过滤中和法,

1 概述

由于化学工业在国民经济占有重要的地位,其

发展直接影响国民经济的增长。化学工业的发展已经成为衡量一个国家综合国力的重要标志之一。造成化学工业污染的原因主要是化学行业产品品种多,工艺过程复杂,排污量大,有毒有害物质成分复杂,治理难度大;同时由于某些工业部门设备和控制技术落后,工业布局和产业结构不合理也是造成化学工业污染的一方面原因。

2 水污染物分类及特性

水体中污染物种类可分为化学污染物和生物性污染物。

化学污染物包括有机污染物、无机污染物、重金属污染物、富营养物质,其它化学污染物还有悬浮固体物、放射性污染物、热污染等。生物性污染物主要是病原微生物。

3 污水处理方法

不同的污水水质、水量、处理后接纳水体以及是否有回用目的、处理程度等要求都决定所采用的废水处理方法各不相同。现代污水处理技术按原理分,大致可分为物理处理法、化学处理法及生物处理法等。

3.1化学处理法

化学处理法主要是利用化学反应的作用,转化、分离、回收或处理污水中的污染物质,包括中和、混凝、氧化法、电解、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等方法,例如用混凝法使污水中的可溶性或胶体物质变成比重较大的矾花而沉淀去除,用中和法处164

甘 肃 科 技 第22卷

分子污染物的分子结构,使长链分子部分断裂,大分子降解为小分子,从而使后面的生化处理更容易进行。但由于单独用此法处理效果不明显,因此使用更多的是臭氧氧化与其他处理方法相联合的技术,如臭氧+生化+膜处理+吸附法、臭氧+生化+臭氧法、臭氧+絮凝+无机膜处理(超滤、过滤)法等。3.1.3.2湿式氧化法

湿式氧化法(WAO)是在封闭反应器中,在较高的温度和压力下,利用空气中的氧气氧化废水中溶解的和悬浮的有机物及还原性无机物的一种方法,因为氧化过程在液相中进行,所以称为湿式氧化。温度是湿式氧化过程的主要影响因素,压力保证液相反应。该技术首先由美国开发,用以处理高浓度有毒有害的有机废水,能耗低、适应性强,可以大幅度降低COD、BOD值,废水氧化后再经生化处理排放。与一般工艺相比,该法使用范围广、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可以对能量和有用物料加以回收。湿式氧化法的氧化程度取决于温度、压力、反应停留时间及空气量等因素。3.1.3.3声化学氧化法

超声波作为一种新的能量形式在化工领域中的应用研究,获得了许多有价值的成果。声化学氧化法集高级氧化技术、焚烧、超临界氧化等多种水处理技术于一身,可降解石化污水中的化学污染物,尤其是难降解的有机污染物;降解条件温和、降解速度快、适用范围广、可以单独或与其他技术联合使用。例超声强化臭氧氧化法,超声波通过超声空化作用强化臭氧氧化能力,提高臭氧利用率。3.2物理法

物理法是利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。物理法中沉淀法就是利用污水中的悬浮物质的比重使悬浮物自然沉淀而除去,浮选法是利用污染物质比重小于1而上浮达到去除的目的。还有离心、过滤、蒸发等都是属于这一类方法。3.2.1膜分离方法

膜是将两相分开的薄层物质,可以是液态、固态或气态的。被分开的流体可以是液态或气态。膜分离技术具有分离过程不发生相变,能耗低,装置简单,分离效率高,适用范围广等特点。常见的分离法主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、渗透蒸发(PV)、液膜(LM)等方法。3.2.2吸附法

吸附是指气体或液体流动相与多孔颗粒接触,

以石灰石、白云石、大理石作滤料层滤料。

3.1.2絮凝法

絮凝是石化污水处理的重要过程之一,即通过向水中投加絮凝剂以破坏水中胶体颗粒的稳定状态,在一定水力条件下,胶粒之间以及其他微粒间的相互碰撞和聚集,从而形成易于从水中分离的絮状物质。该过程可去除炼油废水中的浊度、色度、某些有机物及污染物,如硫、油、砷、表面活性物质、浮游生物和藻类等。其作用机理主要涉及胶体粒子的性质,混凝剂在水中组分的形式,以及混凝剂在水中的组分与胶体粒子间的相互作用。

絮凝得到的胶体因其粒径小、带有电荷而在水中保持悬浮,其自然沉降速度可用以下公式表示:V=2r2(Q2-Q1)g/qL

式中:V)))胶粒沉降速度,m/s;

r)))粒子半径,m;

1、2)))分别为水和胶粒的密度,kg/QQ

m;

g)))重力加速度,m/s2;L)))水的粘度,N#s/m2。

胶体粒子表面电荷主要由于胶粒表面的化学反应、固体内部的同晶置换或吸附带电离子产生的。

混凝剂在水中的组分对胶体粒子的作用表现为电中和、粒间搭桥和卷扫作用。

常用无机混凝剂有铝盐和铁盐,与其相比,无机高分子絮凝剂可成倍提高效能而价格相对较低,因而有逐步成为主流药剂的趋势,目前在日本、俄国、西欧、中国都有相当规模的生产和应用。国内最近开发成功的有机高分子絮凝剂有:强阳离子型高分子有机凝剂HCA、丙烯酰胺改性的ZDMC系列有机凝剂。影响混凝效果的因素有温度、混凝剂的种类和投加量、水利条件、pH值等。研究表明,采用复合絮凝剂进行污水处理,其絮凝效果明显优于单一絮凝剂的效果。

3.1.3氧化还原法

溶于水中的有毒物质,可利用它在化学过程中能被氧化或还原的性质,使之转化为无毒或毒性较小的新物质,从而达到处理的目的。

3.1.3.1臭氧氧化法

臭氧氧化法主要用于传统生化处理方法的预处理。臭氧是一种强氧化剂,其氧化能力是氯的两倍,杀菌能力是氯的数百倍,处理含酚废水时无恶臭物产生,降低COD及BOD有显著作用,其缺点是运输及投资费用高。湿式氧化法原理是臭氧改变了高3

第11期 刘 强等:化工污水处理技术综述使流动相中的组分被选择分离或滞留颗粒相的过程。吸附的作用力主要是引力、化学键力和静电力,可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。吸附剂吸附能力取决于空数和比表面积。废水处理过程常用吸附剂有活性炭、碳纤维、磺化煤、费石、活性白土等。

纤维活性炭(ACF)是一种新型吸附材料,对COD、浊度、硫化物、挥发酚、石油类等有良好的去除效果,具有吸附容量大,吸附速度快,解析快的优点。ACF使用寿命长,可替代粒状碳用于炼油废水的处理,而且可以回收排放水用作循环水的补充水。3.3生物法

生物法是利用微生物能够降解代谢有机物的作用,来处理污水中呈溶解或胶体状的有机污染物质。根据参与降解的微生物的种类不同,生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。好氧生物处理法广泛用于处理生活污水及性质与之相近的工业废水。其中根据微生物在水中所处的状态不同,又可分为活性污泥法和生物膜法,活性污泥法中的微生物在水中呈悬浮状态,而生物膜法中的微生物是附着在其它载体表面呈膜状。生物处理法具有处理有机物效率高、成本低、出水水质好、污泥沉降性能好等优点,但对水质要求高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点。3.3.1好氧处理法

好氧生物处理过程中,废水中的溶解性有机物通过细菌的细胞壁吸收;固体和胶体的有机物在细菌体外通过细菌分解酶分解为溶解性物质再进入细菌内分解,同时细菌不断生长。3.3.2厌氧处理法

厌氧分解主要经历酸性发酵和碱性发酵阶段。酸性发酵阶段将复杂的高分子有机化合物在产酸细菌的作用下降解成低分子的中间产物,并放出能量。此阶段的酸性消化期首先分解碳水化合物,产生有机酸,溶液pH值下降,有机酸和含氮化合物开始分解后,进入酸性衰减期,pH值开始上升,同时释放出硫化氢等恶臭气体。碱性发酵阶段,pH值继续上升,产生甲烷、二氧化碳、氨等气体。3.3.3活性污泥法

活性污泥法是利用悬浮在废水中的微生物群体,即活性污泥对废水中有机物和某些无机物产生吸附、氧化分解而净化废水。

活性污泥法由吸附阶段、氧化阶段及絮凝沉淀阶段组成。在吸附阶段,活性污泥在水中大量繁殖165

微生物并凝聚成具有巨大的表面积的絮体,絮体上含有多糖类黏性物,其与废水混合时将有机物吸附

到活性污泥上;在氧化阶段,被吸附的有机物一部分在酶和氧条件下被分解为简单的无机物,并释放能量,一部分有机物转化为生物体所需的营养物质,细菌不断繁殖;在絮凝沉淀阶段,氧化阶段合成的菌体有机体凝聚和沉淀,并从水中分离出去,达到净化目的。

活性污泥法处理废水的基本过程是废水通过初沉池除去泥沙和大颗粒悬浮物,然后进入曝气池进行曝气,得到废水和活性污泥的混合液经沉淀后,部分污泥返回曝气池,剩余部分排出。

活性污泥法发展较快,现在从传统的活性污泥法发展到完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附)再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、氧化沟法、生物载体法及高负荷活性污泥法等。3.3.4生物膜法

生物膜法是将废水通过好氧微生物和原生动物,后生动物等在载体填料上生长繁殖形成生物膜,吸附和降解有机物,达到净化废水的方法。生物膜法按装置的不同分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法及生物流化床四类。生物膜的培养和驯化可以采取先将生活污水送入生物池,待生物膜形成后,逐步加大工业废水比例,加以驯化;或采取将生活污水与低浓度工业污水混合送入生物池,然后逐步加大工业废水比例,加以驯化和培养;或采取用类似工业废水的活性污泥接种培养,然后逐步加大工业废水比例,加以驯化和培养。

4 结论

从工业废水处理的实际情况看,一般根据废水的组分不同分别采取不同的处理方法,往往在不同阶段将几种方法组合使用来达到处理目的。目前,为提高污水末端治理的规模效益和综合效益,污水处理技术在不断被研究和发展,物理法、化学法和生物法技术越来越密切。

参考文献:

[1] 钱汉卿,左宝昌.5化工水污染防治技术6.北京:中国石

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学,2002年六月