污水处理技术工艺

浅谈有机废水处理方法与技术

近年来,在国内外的工业生产中,实现了“废物最小化”和“清洁生产”。以其他目标,陆续发展出许多新的、高效、实用的废水处理技术,如吸附、生化、混凝土沉法等。与传统的处理方法相比,成本低,效率高,操作方便,无二次污染。因此,它在城市污水和工业废水的处理中得到了广泛的应用。

处理方法

1.高级氧化法

Fenton实验结果表明,Fe2+和H202混合溶液产生的HO自由基能将水中的有机污染物氧化为二氧化碳和水。自从霍比奇首次系统地提取山地高级氧化技术及其机理以来,深度氧化已成为处理有机废水的一种有效方法。霍比涅认为,高级氧化的机理是HO自由基以不同的方式产生。羟自由基HO一旦形成,就会引发一系列的自由基链反应,攻击水体中的各种污染物。直接降解为一氧化碳、水和其他无机盐。因此,可以说,先进的氧化技术是以产生HO自由基为标志的。

研究了几种典型的高级氧化技术,如O2/UV(UV)、H2O2/UV(UV)、03/H2O2和非均质Ti 02光催化氧化。结果表明,高级氧化技术可推广应用于水中难降解的持久性有机污染物(POPs)。但是,为了进一步提高废水的降解能力,提高废水的处理效率,需要加强新型反应器的开发,与其他的废水处理方法相比,先进的氧化工艺具有以下特点:(1)产生大量活性很强的羟基自由基Ho。其氧化能力(2.80V)仅次于氟(2.87V),是反应的中间产物。由此引发的连锁反应有:(2)Ho与废水中的污染物非选择性地反应生成一氧化碳,水和无机盐不产生二次污染;(3)由于这是一种物理化学处理过程,可采用10种污染物:(4)可单独使用并与其他处理方法相匹配,如预处理前后作为一种生化处理方法,可降低处理成本。

在国外,废水的深度氧化处理一直被广泛应用于一些对经济成本不敏感的工业过程中。近年来,H_2O_2/UV法处理造纸厂废水取得了明显的进展,并对O_3uV法处理造纸废水的废气进行了研究。此外,还在研究高级氧化所需的新反应器的耦合问题,如高效鼓泡塔反应器、旋转填充床反应器、流化床光催化反应器、撞击流反应器和高级氧化工艺。以提高废水的降解能力,提高废水的处理效率。并列举了其在城市污水消毒、医院污水处理以及现场污水处理等高级氧化方面的应用实例。

2。芬顿试剂与生化法处理有机废水

芬顿试剂以亚铁离子为催化剂,催化h202的分解,生成氧化剂,攻击分子内的有机物质键,实现有机物质的完全无机转化或裂化成小分子。用芬顿试剂和生化方法处理的有机废水一般分为四类:(l)难降解的生物降解废水,(2)含有少量可生物降解的生物降解有机废水;(3)抑制性废水,(四)可生物降解的污染物中间体具有抑制作用。

2.1.难降解废水

这类废水(如填埋场渗滤液)主要由聚合物(如难降解的大分子)和合成物质(如非离子表面活性剂)组成。2-磺酰蒽醌酸及其钠盐)和一些性质稳定的难降解腐殖质,使生物处理系统出水水质不合格、不稳定。Fenton试剂通过产生强氧化HO,氧化微生物不能使用的有机物,将大分子有机物分解为分子结构较小的有机化合物,可被微生物分解。当聚(B)二恶英的相对分子质量小于300时,可提高废水的可生化性,使后续生物处理系统的出水达到标准,运行稳定。该工艺(1)一般用于处理这种类型的废水。

2.2.含大部分可生物降解物质的废水

该类废水含有大量可生物降解物质,可先用生物法去除,再用Fenton试剂完全无机残留难降解有机物,可达到国家排放标准,尽可能降低成本。应采用流量(2)或(3)。这被称为芬顿试剂作为后续治疗。

2.3、抑制性废水

这些废水含有抑制物质,通过生物方法处理。污水的水质不容易达标,也不稳定。理论上,虽然可以对芬顿试剂进行预处理,以去除抑制污染物,使其完全无机或产生生物降解中间体,为随后的生物处理做准备,但在实际处理时,当废水中的生物抑制污染物量很小,用芬太酮试剂预处理,非生物抑菌物质会与抑菌物质竞争,以提高消除抑菌物质所需的剂量,导致治疗成本增加。因此,有必要根据具体情况确定应适用何种待遇。

2.4.在污染物的生物降解中,产物有抑制作用。

过去,人们经常发现废水中的污染物易于生物降解,但在生物处理过程中,产生了大量的抑制中间体,抑制了系统中的微生物。降解效率降低,最终系统崩溃。因此,回流法(2)或(3)可通过将生物系统的景观进入后续的Fenton试剂反应器,去除生物处理过程中产生的生物抑制物质,然后将共流和原水混合到生物系统处理中,使生物系统稳定运行,提高了效率。

3.超声空化降解法

3.1.超声空化降解机理

超声降解水中有机污染物,尤其是难降解有机污染物,是一种新的水处理技术。超声波是指频率在15kHz以上,以球面波形式在溶液中传播的声波。一般认为,在5 kHz-1 MHz频率范围内,超声波对水中有机物的降解是空化效应引起的物理化学过程。超声空化是指气泡核的振荡、生长、收缩、塌陷等一系列动态过程,是一个声场能量迅速集中释放的绝热过程。在空化池崩溃的极短时间内,空化泡及其外围在同一最小空间内出现热点。高温高达1900-5200K,高压超过50662kpa,可直接或间接降解水中有机物。

3.2、有机物的降解

有机物的降解情况如下

a卤代烃的降解主要包括氯代烃(CCl4、CH2Cl2等)的降解。和氯氟烃(CFCl,CFCl3)。

B酚类物质的降解主要包括对苯酚、氯酚和对硝基苯酚的降解.邻苯二酚和对苯二酚的最终产物是CO2和H2O。降解过程与臭氧氧化过程相似。采用对氯苯酚、Cbndrexon等方法对五氯苯酚(PCP)的超声降解进行了研究.五氯苯酚(PCP)的降解率为每级500 kHz。整个反应体系为连续流动,流速为6.7mL/min,PCP初始浓度为0.1mNA/L·L-1·min-1,反应液体积为100 ml,整个反应体系为连续流动6.7ml/min。实验结果表明,60 min超声系统对五氯苯酚的降解率可达80%以上。

C芳烃的降解:芳烃的降解主要包括单环芳烃(苯、甲苯、乙苯、己烯、苯乙烯、邻氯甲苯)和多环芳烃(联苯、蒽、菲、芘)的降解。

D对醇的降解主要包括甲醇和乙醇的降解。玩具等。利用超声波降解小分子量的有机化合物,如乙醇。降解产物为甲酸和乙酸。Butter等人的研究结果结果表明,甲醇-水溶液在1MHz超声辐射下通过氩产生H2、HCHO、CO、CH4和少量的C2H4和C2H6。氧气需要产生二氧化碳、一氧化碳、盐酸、盐酸、H202和少量的氢气。甲醇与水的比例很小,产品的量也不一样。当甲醇溶液体积分数为10%时,降解产物的量远高于纯水。在80%甲醇溶液中,几乎没有发生化学反应。

e农药降解:农药降解主要包括氯酚胺、3-氯酚胺的降解。对硫磷、甲胺磷和乙酰甲胺磷农药。例如,Zhongaiguo用超声波照射甲胺磷和乙酰甲胺磷溶液,声强分别为80w/cm2和22kz,结果表明,甲胺磷初始浓度为1.0×10-4mol/l,ph为2.5,copra温度为30°c,pe2+质量浓度大于50mg/l,且全氧饱和度,照射时间为120分钟,甲胺磷的去除率达到99.3<unk>乙酰甲胺磷的初始浓度为1.0×10-4~10.0×10-4mol/l,ph值为2.5~10.8,反应温度为30-35°c。在全氧饱和条件下,甲胺磷的质量浓度为15毫克/升,其去除率达到99.9<unk;GT;。

4.电化学催化降解法

电化学降解有机物的基本原理是使这些有机污染物在电极上发生氧化还原反应。有机化合物的直接电催化转化可分为两类。一种是电化学转化,即将有毒物质转化为无毒物质,或将非生物相容性有机化合物转化为生物相容性物质(如芳香族开环氧化制脂肪酸),以改善生物处理和电化学燃烧的实施,即将有机物直接氧化为CO2。结果表明,有机化合物在金属氧化物阳极上的氧化机理和产物与阳极金属氧化物的价态和表面氧化物种有关。在金属氧化物MOX阳极上形成的高价金属氧化物MOX+1有利于有机物选择性氧化为含氧化合物,在Mx阳极上形成的自由基Mx(OH)有利于有机物的氧化和燃烧,形成CO2电还原方法。电还原法有直接电还原法和间接电还原法,其中直接电还原法已在水中含卤有机物的处理中试用。该过程属于电化学脱卤过程。用碱纤维填充电极30min后,水中五氯苯酚的质量浓度可由50 mg/L降至0.5 mg/L,但所需阴极电位为负值。随着放氢反应的进行,目前完全脱氯的效率较低。近年来,六氯苯酚(HCP)在甲醇-水混合溶剂中经Merica等电还原法处理后的电流效率可达60%以上。KRK等人的实验表明,苯胺染料的电氧化转化率可达97%,其中72.5%可氧化为CO_2,电流效率为15%≤~40%。程里等人采用缩合-电解法处理苯胺废水,≤去除率为92%,苯胺含量低于检出限(小于0.1 mg/L)。

5.液膜技术

液膜分离技术是一种新型膜分离技术,具有膜分离技术的一些特点,但不需要膜污染老化引起的高压操作和膜清洗,也不需要固体膜。修理和更换的麻烦和高成本。液膜主要由膜溶剂(水或有机溶剂)、表面活性剂(乳化剂)和添加剂组成,可根据其配置和运行方式分为乳化液膜和支撑液膜。它将两种不同组成的溶液分离,通过两种液-液膜形成的界面相互混溶性,然后通过选择性渗透分离纯化该物质。该技术具有比表面积大(1)的优点。10FM),分离效率高,分离速度快,工艺简单,水的形成低,应用广泛。在废水处理中采用液膜分离技术。不同的溶剂、表面活性剂、载体和液体膜类型可用于从废水中除去或回收污染物。目前,液膜分离技术的关键是解决液膜的稳定性问题。发现了一种快速破乳的节能方法,为连续运行和高性能支撑液膜模块开发专用设备,使液膜技术能更好地应用于工业废水的处理。

6.微波处理技术

微波加热是利用介质的介电损耗来加热,使介质分子在很短的时间内达到极化态,从而加剧分子的运动和碰撞。由于电磁能量是以波的形式辐射到介质中的,所以内部和外部都称为加热,加热没有滞后效应,所以系统被均匀加热。活性炭吸附是废水处理中常用的有机污染物,但活性炭表面的有机物经吸附后难以处理。微波辐射能有效地对活性炭表面的有机物进行解吸,使活性炭再生,有利于有机物的消化、回收和再利用。国外开发了固定床微波热脱附装置,研究了低能微波辐射在颗粒活性炭表面对活性炭和沸石中乙醇和有机油脂CHM的吸附。有机毒物三氯乙烯、二甲苯的解吸和消化、胺和烃表等。最终分解率达100%,水质稳定。此外,微波加热解吸还可以回收有机物。

微波技术在环境保护领域的应用前景令人鼓舞,但仍存在一些问题。微波泄漏对人体有影响。因此,在使用微波时,为了消除微波辐射对人体的不良影响,必须保证安全。防止微波泄漏的关键是微波反政府腔的设计。目前,研究人员正在研究利用计算机模拟设计微波反应腔,以减少微波泄漏。

展 望

迄今为止,传统的生物方法经常被用来以低成本处理低浓度的有机废水。其他氧化或分离技术在经济可行的前提下,土壤应适合处理高浓度的有机废水,如焚烧。焚化法在能源上的自给自足程度远不及,需要增加燃料以协助燃烧,消耗大量热能。同时,燃烧过程产生大量废气,并含有nox/so2、飞灰等污染物,造成二次污染。上述新技术弥补了这些缺陷,即效率高,操作条件简单,无二次污染,具有良好的应用前景。这将成为环境友好化学的发展趋势。

浅谈有机废水处理方法与技术

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