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【關(guān)鍵詞】火電廠廢水處理
1、火電廠廢水的特點(diǎn)和分類
1.1廢水的特點(diǎn)
與化工、造紙等工業(yè)廢水相比,火電廠的廢水有以下特點(diǎn):水質(zhì)水量差異很大,劃分的廢水的種類較多;廢水中的污染成分以無(wú)機(jī)物為主,有機(jī)污染物主要是油;間斷性排水較多。
1.2廢水的分類
同一類廢水可以采用同一類處理工藝實(shí)現(xiàn)回用。所以合理的分類是廢水綜合利用的基礎(chǔ),根據(jù)火電廠各類廢水的水質(zhì)水量特點(diǎn),以處理回用為目標(biāo),可以將火電廠的廢水分為以下幾類:
1.2.1含鹽濃度較低的廢水。這類廢水包括機(jī)組雜排水、工業(yè)冷卻水系統(tǒng)排水、生活污水等。在使用過(guò)程中鹽的含量不會(huì)明顯的升高,廢水處理不考慮脫鹽,廢水處理成本低。處理后的水質(zhì)可以達(dá)到或接近工業(yè)水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),可以替代新鮮水源。該類廢水是電廠中回用比例較高的廢水。
1.2.2含鹽濃度較高的廢水。水在使用過(guò)程中因?yàn)闈饪s或者加入了酸、堿和鹽而使含鹽的濃度提高很多,回用需要脫鹽。如反滲透濃排水、離子交換設(shè)備再生廢水、循環(huán)水排污水等。這種廢水可以直接用于沖灰、除渣和煤場(chǎng)噴淋?;赜帽仨氝M(jìn)行脫鹽處理,因脫鹽成本較高,目前該類廢水回收利用率較低。
1.2.3簡(jiǎn)單處理可回用的廢水。包括含煤廢水、沖灰除渣廢水。這類廢水懸浮物很高,處理工藝以沉淀為主,目的是除去水中的懸浮物。含煤廢水的懸浮成分主要是煤粉,沖灰除渣廢水則主要是灰粒。由于組分比較特殊,通常不與其他廢水混合處理,而是單獨(dú)處理后循環(huán)使用。
1.2.4不能回用的極差的廢水。這些廢水所含的成分比較復(fù)雜,處理成本很高,但水量較小,一般單獨(dú)處理后達(dá)標(biāo)排放。例如脫硫廢水。還有一些間斷廢水,如化學(xué)清洗廢水、空預(yù)器煙氣側(cè)沖洗廢水等都經(jīng)過(guò)處理后達(dá)標(biāo)排放。
2、火電廠廢水處理
2.1火電廠沖灰水處理
沖灰水是火電廠主要污水之一,沖灰水中超出標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)是pH值、懸浮物、含鹽量和氟等,個(gè)別電廠還有重金屬和砷等。沖灰水處理的思路一是減少水的用量,二是廢水處理再利用或達(dá)標(biāo)排放。如何處理,發(fā)電廠根據(jù)環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的雙重效果來(lái)抉擇。具體的一些處理的方法是:
2.1.1濃縮水力除灰。濃縮水力除灰是將原灰水比1:(15—20)降至1:5左右,灰水比例應(yīng)根據(jù)全廠水量平衡及灰場(chǎng)水量平衡綜合考慮來(lái)確定。實(shí)際生產(chǎn)中就是在不影響產(chǎn)量和其他指標(biāo)的前提下降低灰廠的用水量。濃縮水力除灰既減少?gòu)S區(qū)水補(bǔ)給量,又減少了水的排放量??芍^是經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙贏的好方法。
2.1.2沖灰水中懸浮物去除。沖灰水的懸浮物含量主要與灰場(chǎng)(沉淀池)大小等因素有關(guān)。解決沖灰水中懸浮物超標(biāo),應(yīng)重點(diǎn)考慮沖灰廢水在沉淀池中有足夠的沉淀時(shí)間。
2.1.3沖灰水pH值超標(biāo)治理。沖灰廢水的pH值與煤質(zhì)、沖灰水的水質(zhì)、除塵方式及沖灰系統(tǒng)有關(guān)。國(guó)外一般采用加酸、爐煙CO2處理(降低pH)和直流冷卻排水中和等方法。爐煙CO2的處理既減少了CO2向大氣的排放又降低了沖灰廢水的pH值。爐煙CO2處理的化學(xué)反應(yīng)原理:
CO2+H2O=H2CO3 H2CO3=H++HCO3- H++OH-=H2O
2.1.4沖灰水中氟處理;一般用鈣鹽沉淀法和粉煤灰法等,鈣鹽沉淀法處理時(shí)要加入氫氧化鈣和氯化鈣,處理后的pH值達(dá)到9~12,且氟濃度仍>30mg/L,達(dá)不到廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),還需要加酸降低pH值。粉煤灰處理含氟廢水,具有工藝簡(jiǎn)單、以廢治廢,氟的去除率達(dá)90%上。鈣鹽沉淀法的離子反應(yīng)原理:
Ca(OH)2=Ca2++2OH- CaCl2=Ca2++2Cl- 2F-+Ca2+=CaF2
H++OH-=H2O
3、火電廠脫硫廢水處理
3.1中和
中和處理的主要包括兩個(gè)方面:一是發(fā)生酸堿中和反應(yīng),調(diào)整pH在6—9之間。二是沉淀部分重金屬,使鋅、銅、鎳等重金屬鹽生成氫氧化物沉淀。常用的堿性中和劑有石灰、石灰石、苛性鈉,酸性中和劑是碳酸鈣等。反應(yīng)原理:
H++OH-=H2O CaCO3+2H+=Ca2++CO2+H2O
CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2=Ca2++2OH-
NaOH=Na++OH- Cu2++2OH-=Cu(OH)2
Zn2++2OH-=Zn(OH)2 Ni2++2OH-=Ni(OH)2
3.2化學(xué)沉淀
廢水中的重金屬離子、堿土金屬常用氫氧化物和硫化物沉淀法去除,常用的藥劑分別為石灰和硫化鈉。離子反應(yīng)原理:
CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2=Ca2++2OH-
Cu2++2OH-=Cu(OH)2 Zn2++2OH-=Zn(OH)2
Na2S=2Na++S2- Cu2++S2-=CuS
Zn2++S2-=ZnS Mg2++2OH-=Mg(OH)2
3.3混凝澄清處理
經(jīng)過(guò)化學(xué)沉淀處理后的廢水中,含有許多微小的懸浮物和膠體物質(zhì),必須加入混凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來(lái)。常用的混凝劑有硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵等;常用的助凝劑有石灰、高分子絮凝劑等。形成混凝劑的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理:
Al2(SO4)3=2Al3++3SO42- AlCl3=Al3++3Cl-
FeCl3=Fe3++3Cl- FeSO4=Fe2++SO42-
Fe2++3H2O=Fe(OH)3+3H+ Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+
Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+ Fe2++3H2O=Fe(OH)2+3H+
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
4、火電廠化學(xué)廢水、含油廢水處理
4.1化學(xué)廢水處理
4.1.1酸堿廢水處理:先將酸性廢水(或堿性廢水)排人中和池,然后再將堿性廢水(或酸性廢水)排人,攪拌中和,使pH值達(dá)到6—9后排放。離子反應(yīng)原理:
H++OH-=H2O
4.1.2無(wú)機(jī)廢水處理:主要污染物為酸或堿、懸浮物、溶解鹽等。酸或堿可采用中和法處理,濃度較高時(shí),可回收利用。懸浮物或膠體可采用沉淀、混凝等方法去除。溶解鹽主要靠吸附、離子交換、電滲析等方法除去。
4.1.3有機(jī)廢水處理:是鍋爐有機(jī)酸洗的廢水,利用蒸發(fā)池進(jìn)行蒸發(fā)處理。
4.2含油廢水處理
含油廢水處理有多種處理方法,下面介紹期中的一種——沉淀法。
該法采用薄層沉淀組件的聚結(jié)裝置,這種裝置克服了聚結(jié)過(guò)濾器每單位體積的分離表面大的缺點(diǎn),主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)薄板間隙或管徑和傾斜角度選擇合理時(shí),漂浮的和沉降的微粒能自行排走而不需任何強(qiáng)制清理。
關(guān)鍵詞:化工廢水 處理技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)
隨著高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì),環(huán)境被化工產(chǎn)品生產(chǎn)污染加劇,人類健康也日益受到危害,保護(hù)環(huán)境越來(lái)越重要,把控這些問(wèn)題要從源頭上抓起,廢水處理環(huán)節(jié)尤其重要。目前多達(dá)幾千種的常用藥物被我國(guó)制藥企業(yè)生產(chǎn),對(duì)于常用藥物的不同類別,在藥品原料上,無(wú)論是數(shù)量還是種類都收有差異的,故而生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水有著很大的水質(zhì)和特點(diǎn)上的不同,這就在處理醫(yī)藥化工廢水上有很大的困難,需要多種處理方法結(jié)合才能有效提升廢水處理。
一、醫(yī)藥化工廢水的類型和特點(diǎn)
目前處理化工廢水難度特別大,尤其是生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品過(guò)程中排放的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物難以降解和有毒有害的有機(jī)物質(zhì)。在生產(chǎn)常用藥的過(guò)程中,一般有四大類型的廢水:一是排放在主要生產(chǎn)過(guò)程中的廢水;二是排放在輔助生產(chǎn)過(guò)程中的廢水;三是平日工作中的沖洗水;四是生活中員工產(chǎn)生的污水。
化工廢水有其基本特點(diǎn),主要有四點(diǎn):一是副產(chǎn)物多,水質(zhì)成分復(fù)雜,反應(yīng)原料中多為環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物或溶劑類物質(zhì);二是污染物在廢水中含量高;三是有毒有害物質(zhì)多,特別是精細(xì)化工廢水中的有機(jī)污染物對(duì)微生物的危害很大;四是有很多生物難降解物質(zhì)。
目前我國(guó)化工廢水的達(dá)標(biāo)排放仍然不理想,研究低成本、高效的新工藝和新技術(shù)來(lái)處理化工廢水,已經(jīng)成為各國(guó)科學(xué)家的研究重點(diǎn)。
二、國(guó)內(nèi)外常用的醫(yī)藥化工廢水處理方法
1.物理處理法
過(guò)濾法、氣浮法和重力沉淀法等是常用的物理法。過(guò)濾法主要是減少水中的懸浮物,用有孔狀的粒料層將水中的雜質(zhì)截留,在過(guò)濾處理化工廢水中,微孔狀慮機(jī)和板框過(guò)濾機(jī)是常用的工具;氣浮法是先生成吸附微小氣泡,然后通過(guò)微小氣泡的附裹攜帶將懸浮顆粒帶出水面的方法;重力沉淀法是利用重力場(chǎng)的作用,將水中具有可沉淀性能的懸浮顆粒達(dá)到自然沉降,這一過(guò)程固液就達(dá)到了自然分離。這三種物理處理方法管理方便,工藝簡(jiǎn)單,但是在去除可溶性廢水方面有很大局限,還需尋求另外的辦法。
2.化學(xué)處理法
化學(xué)處理法去除水中的無(wú)機(jī)物雜質(zhì)、有機(jī)物主要是利用化學(xué)反應(yīng)的作用,主要有化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法和化學(xué)混凝法等。
化學(xué)氧化法通常是在化工廢水中投放氧化劑對(duì)有機(jī)污染物氧化去除的方法。經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化還原的廢水,廢水中的有毒物質(zhì)將轉(zhuǎn)化成無(wú)毒或毒性小的物質(zhì),達(dá)到了廢水凈化的目的。常用的有空氣氧化和氯氧化??諝庋趸难趸芰θ?,主要用于含有處理還原性強(qiáng)的物質(zhì)的廢水,氯氣是普遍使用的氧化劑,主要用在處理含氰、含酚等有機(jī)廢水。
電化學(xué)氧化法是通過(guò)在電解槽中,在電極上廢水中的有機(jī)污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)被去除,在電解槽的陽(yáng)極廢水中的污染物失去電子被氧化,在陽(yáng)極水中的氯離子和氫氧根離子也可放電生成氯氣和氧氣而間接地氧化污染物,在實(shí)際操作中,為了使陽(yáng)極的氧化作用加強(qiáng),使電解槽的內(nèi)阻減少,一些氯化鈉被加入到廢水電解槽中,進(jìn)行電氯化。近年來(lái)在電氧化和電還原的新型電極材料方面取得了較大的成效,但是成本高、能耗大等問(wèn)題仍然存在。
化學(xué)混凝法是通過(guò)在醫(yī)藥化工廢水中投放能夠產(chǎn)生凝聚和絮凝作用的化學(xué)藥劑,使膠體形成沉淀,然后被去除;主要的作用對(duì)象是水中的膠體物質(zhì)和微小懸浮物。水溫、水質(zhì)、水量、PH值等變化對(duì)該方法影響較大,對(duì)一些可溶性好的無(wú)機(jī)、有機(jī)物質(zhì)去除率低。
3.生物處理法
生物處理法是通過(guò)微生物的新陳代謝作用將有機(jī)物降解轉(zhuǎn)化的過(guò)程。伴隨著快速發(fā)展的醫(yī)藥化學(xué)工業(yè),污染物的成分也變得日益復(fù)雜,如果僅僅采用物理的或化學(xué)的方法很難達(dá)到治理的標(biāo)準(zhǔn)。如果微生物的新陳代謝作用能夠被合理的利用,那么廢水中的有機(jī)污染物就可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化與穩(wěn)定,達(dá)到無(wú)害化。生物處理方法主要分為厭氧處理和好氧處理兩大類型:厭氧處理是指在廢水中沒(méi)有分子氧的條件下,厭氧微生物將廢水中的有機(jī)化合物分解轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷的過(guò)程。研究表明,水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌是完成厭氧過(guò)程的三大主要類群細(xì)菌。好氧處理分為生物膜法和活性污泥法。生物膜法是將生物膜和廢水接觸,廢水中的有機(jī)物被生物膜吸附和氧化的過(guò)程。活性污泥法是處理廢水利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體的方法,活性污泥就是微生物絮體,活性污泥是由好氧微生物及其代謝吸附的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物組成的,能夠降解廢水中的有機(jī)污染物。
三、最新的非常規(guī)廢水處理技術(shù)
最新的非常規(guī)廢水處理技術(shù)主要有磁分離法、紫外光催化氧化處理技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)。磁分離法是將磁種和混凝劑投放到醫(yī)藥化工廢水中,在磁種的剩磁和混凝劑的同時(shí)作用下,醫(yī)藥化工廢水中的顆粒相互吸引并凝結(jié)長(zhǎng)大,懸浮物的分離加速,然后有機(jī)污染物將在磁分離器的幫助下去除。紫外光催化氧化處理技術(shù)是在300~400nm的紫外光照射下并利用二氧化鈦半導(dǎo)體催化劑,形成羥基自由基和產(chǎn)生光電子空穴等強(qiáng)氧化劑的能力,氧化分解廢水中的有機(jī)物。固定化細(xì)胞技術(shù),是將適宜降解特定廢水的高效菌株通過(guò)物理或者化學(xué)手段篩選分離出來(lái),保持其活性并且能夠反復(fù)利用。
四、總結(jié)
有效處理醫(yī)藥化工廢水是一項(xiàng)艱巨且長(zhǎng)期的任務(wù),對(duì)造福人類和環(huán)境保護(hù)有著重要的意義。在處理醫(yī)藥化工廢水的過(guò)程中,可以多想辦法、多走路子和多組合利用處理,更大的提高處理廢水的效率。目前,雖然出現(xiàn)了不少新式的處理技術(shù),但是成本高、能耗大。另外,一些新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題還要考慮到,廢水處理過(guò)程中出現(xiàn)的難題要盡量、盡快想辦法解決,使新的突破能夠在醫(yī)藥化工廢水的處理方法上實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 張?zhí)靹?厲明蓉.日用化工廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.
關(guān)鍵詞:廢水處理工藝;廢水檢測(cè)方法;關(guān)系
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.006
人類對(duì)環(huán)境資源、能源的過(guò)度開(kāi)采,致使我國(guó)的自然環(huán)境遭受到重要的破壞和污染,環(huán)境保護(hù)逐漸得到廣泛的重視,推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略得到社會(huì)各界的一致認(rèn)可。其中,針對(duì)廢水污染水資源、土資源的問(wèn)題,需要我們加強(qiáng)對(duì)廢水的處理和檢測(cè),不同的廢水需要選擇不同的處理工藝,對(duì)于成分較為復(fù)雜的生活廢水,要想充分檢測(cè)其中的污染成分,則應(yīng)該選取合理的處理工藝,有效降低廢水中的污染成分含量。
1 廢水處理工藝的選擇
對(duì)廢水進(jìn)行處理,目的在于采用某種方法,或?qū)U水中的污染物從中分離出來(lái),或?qū)U水中的污染成分分解、轉(zhuǎn)化,從而_到防止病菌傳染、避免異味、凈化污水的結(jié)果。根據(jù)廢水的不同種用途,采用不同廢水處理效果標(biāo)準(zhǔn)。
在選擇廢水處理工藝時(shí),需要考慮以下因素。第一,需要考慮到廢水處理規(guī)模、水質(zhì)特性,考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求,對(duì)照技術(shù)經(jīng)濟(jì)各項(xiàng)指標(biāo),同時(shí),還要考慮廢水處理過(guò)程中殘?jiān)煤投挝廴締?wèn)題等;第二,應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì),必須對(duì)污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定,作出合理的分析預(yù)測(cè)。
廢物處理有物理、化學(xué)、生物等方法。其中,上述三種方法或單獨(dú)或配合使用,來(lái)去除廢水中的有害物質(zhì),廢水處理過(guò)程十分復(fù)雜,常用的廢水處理基本方法可以分為以下幾種:
(1)物理法。主要利用物理作用處理、分離和回收廢水中的污染物。例如利用物質(zhì)密度的沉淀法和浮選法,沉淀法能夠除去水中相對(duì)密度大于1的懸浮顆粒,與此同時(shí)還能回收這些顆粒物,浮選法能夠除去乳狀油滴或相對(duì)密度近于1的懸浮物。
(2)化學(xué)法。利用化學(xué)反應(yīng)或物理化學(xué)作用回收可溶性廢物或膠體物質(zhì),例如,利用酸堿中和反應(yīng)的中和法能夠中和酸性或堿性廢水,從而減輕廢水污染,利用物質(zhì)可溶性的萃取法,能夠處理可溶性廢物,回收酚類、重金屬等。
(3)生物法。利用微生物的生化作用處理廢水中的有機(jī)物。例如,生物過(guò)濾法和活性污泥法用來(lái)處理生活污水或有機(jī)生產(chǎn)廢水,使有機(jī)物轉(zhuǎn)化降解成無(wú)機(jī)鹽而得到凈化。
2 廢水常見(jiàn)檢測(cè)方法
不同的廢水有不同的檢測(cè)方法,其實(shí)質(zhì)還是立足于水質(zhì)特征以及廢水處理工藝的結(jié)果。本文主要以工業(yè)廢水為對(duì)象,介紹兩種工業(yè)廢水的常見(jiàn)檢測(cè)方法,以下兩種檢測(cè),都是測(cè)定廢水中有機(jī)物含量,主要利用水中有機(jī)物容易被氧化的特點(diǎn),從而將水中組成復(fù)雜的有機(jī)物逐漸分辨,定量。
(1)BOD檢測(cè),即生化耗氧量檢測(cè)。生化耗氧量是對(duì)衡量水中有機(jī)物等需氧污染物質(zhì)含量的指標(biāo),它的指標(biāo)越高,這說(shuō)明水中的有機(jī)污染物質(zhì)越多,污染越嚴(yán)重。制糖、食品、造紙、纖維等工業(yè)廢水中有機(jī)污染物,可經(jīng)好氣菌的生物化學(xué)作用而分解,由于在分解過(guò)程中消耗氧氣,故亦稱需氧污染物質(zhì)。若這類污染物質(zhì)排人水體過(guò)多,將造成水中溶解氧缺乏,同時(shí),有機(jī)物又通過(guò)水中厭氧菌的分解引起腐敗現(xiàn)象,產(chǎn)生甲烷、硫化氫、硫醇和氨等惡臭氣體,使水體變質(zhì)發(fā)臭。
(2)COD檢測(cè),即化學(xué)耗氧量檢測(cè),它利用化學(xué)氧化劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng),將水中可氧化的物質(zhì)進(jìn)行氧化分解,然后通過(guò)殘留氧化劑量來(lái)計(jì)算耗氧量,化學(xué)需氧量(COD)又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)。它的數(shù)值越大,這說(shuō)明水質(zhì)污染程度越重?;瘜W(xué)需氧量(COD)的測(cè)定,隨著測(cè)定水樣中還原性物質(zhì)以及測(cè)定方法的不同,其測(cè)定值也有不同。目前應(yīng)用最普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法。
兩者相互補(bǔ)充,存在不同。COD檢測(cè)更能精確地把握廢水中的有機(jī)物含量,測(cè)定時(shí),花費(fèi)的時(shí)間也較少,測(cè)定只需要幾個(gè)小時(shí),不受水質(zhì)限制,但是和BOD檢測(cè)相比,卻很難反映微生物氧化的有機(jī)物,從衛(wèi)生學(xué)的角度直接闡釋污染程度,另外,廢水中還含有一些還原性無(wú)機(jī)物,它們?cè)谘趸瘯r(shí)也需要消耗氧氣,所以COD還是會(huì)存在誤差。
兩者之間存在聯(lián)系。BOD5的數(shù)值小于COD,兩者的差值大致等于難生物降解有機(jī)物量。相差越大,說(shuō)明難生物降解的有機(jī)物含量越多,這種情況下,便不應(yīng)當(dāng)生物處理法。因此,可以將BOD5/COD 的比值來(lái)判別該廢水是否適合采用生物處理法。一般BOD5/COD 的比值,被稱為可生化指標(biāo),比值越小,越不適合采用生物處理;適合采用生物處理法的廢水,其BOD5/COD 的比值一般認(rèn)為大于 0.3 。
3 廢水處理工藝和廢水檢測(cè)方法的關(guān)系
廢水處理工藝和廢水檢測(cè)方法之間存在緊密的聯(lián)系,廢水處理工藝和廢水檢測(cè)方法有著共同的基礎(chǔ),廢水處理工藝和廢水檢測(cè)都關(guān)系到廢水處理的最終效果,兩者的關(guān)系具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面;
一方面,兩者都需要對(duì)廢水中的污染物質(zhì)的成分進(jìn)行判定,根據(jù)水質(zhì)特征來(lái)選擇合適的廢水處理工藝和廢水檢測(cè)方法,分析廢水中的污染物質(zhì)的物理特征、化學(xué)特性及生物特性等在廢水處理工藝和檢測(cè)上都十分重要,從上面的兩個(gè)部分可以知道,廢水處理的基本方法基本是按照廢水水質(zhì)特征來(lái)進(jìn)行劃分和進(jìn)行,而在進(jìn)行廢水檢測(cè)時(shí),也需要弄清并消除其中物理、化學(xué)等干擾因素,在分析水質(zhì)的基礎(chǔ)上,再結(jié)合其他相關(guān)要素,進(jìn)行廢水的處理和檢測(cè),從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
另一方面,廢水檢測(cè)需要選擇合適的處理工藝,廢水的處理工藝關(guān)系到廢水檢測(cè)結(jié)果,與此同時(shí),廢水的檢測(cè)結(jié)果也影響到選擇的廢水處理工藝,例如,BOD5/COD的比值可以用來(lái)判別廢水是否適用于生物處理法。合理正確的廢水處理工藝能夠有效地降低廢水中的污染成分,廢水的處理質(zhì)量得到保證,廢水檢測(cè)的結(jié)果也更容易達(dá)標(biāo),兩者之間的有效結(jié)合最終達(dá)到凈化水質(zhì),減輕環(huán)境污染的效果。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:氧夾點(diǎn);技術(shù)分析;廢水系統(tǒng)
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1.氧夾點(diǎn)的意義
Zhelev和Bhaw[1]在2000年的時(shí)候指出廢水量的最小化將會(huì)導(dǎo)致廢水質(zhì)的惡化,廢水質(zhì)的惡化將導(dǎo)致廢水處理費(fèi)用的增加。水夾點(diǎn)分析法只從廢水處理量最小化的角度考慮廢水處理費(fèi)用的最小化,氧夾點(diǎn)分析則從廢水質(zhì)的角度考慮廢水處理費(fèi)用的最小化。因?yàn)榱康淖钚』a(chǎn)生的二次污染,必須通過(guò)生化處理(二級(jí)處理)來(lái)使最終排放廢水達(dá)標(biāo)。氧夾點(diǎn)分析解決的二級(jí)處理中的耗氧量最小化問(wèn)題。
氧夾點(diǎn)分析的參數(shù)是廢水以O(shè)2為標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)指標(biāo),常用的以O(shè)2為標(biāo)準(zhǔn)的廢水質(zhì)的衡量指標(biāo)包括:ThOD(理論需氧量)、COD(化學(xué)需氧量)、BOD(生物需氧量)等。本文采用COD指標(biāo),廢水COD的多少與廢水的質(zhì)呈反比關(guān)系,廢水COD也可直接反映了廢水降解微生物的健康狀況,微生物的健康狀況與活動(dòng)微生物的數(shù)量成正比。廢水水處理費(fèi)用與廢水處理的COD負(fù)荷成正比關(guān)系,可以得出處理費(fèi)用與COD負(fù)荷之間的模擬關(guān)系式4.7:
(4.7)
式4.7中為微生物降解的廢水COD負(fù)荷,為正實(shí)數(shù)。當(dāng)4.7式中的最小時(shí),從廢水量和質(zhì)兩個(gè)方面保證廢水處理費(fèi)用最小。氧夾點(diǎn)分析的主要目的是在水夾點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,確定生化處理的最小耗氧量,來(lái)確保廢水生化處理的處理效率最高,處理費(fèi)用最省。
氧夾點(diǎn)分析的意義主要兩點(diǎn):
(1)確定廢水處理的過(guò)程中廢水雜質(zhì)生化降解的最小需氧量。
(2)反映微生物生長(zhǎng)速率、活動(dòng)微生物數(shù)量和底物濃度之間的關(guān)系。
2. 氧夾點(diǎn)分析的步驟
氧夾點(diǎn)分析與廢水處理網(wǎng)絡(luò)水夾點(diǎn)的步驟相類似,單雜質(zhì)廢水與多雜質(zhì)廢水的氧夾點(diǎn)分析過(guò)程大致相同,主要包括以下幾個(gè)步驟:
步驟一:將各廢水流股進(jìn)出口濃度轉(zhuǎn)化為生化降解所需的化學(xué)需氧量COD,并計(jì)算出各流股的進(jìn)出口總COD值。在以COD為縱坐標(biāo),溶解速率D為橫坐標(biāo)得到流股曲線如圖4.5b所示,在生化處理中可降解的COD濃度經(jīng)常被看作底物濃度S,并對(duì)其取倒數(shù)的1/S,對(duì)D取倒數(shù)(1/D污水凈化中稱之為平均殘留期)得到4.5c所示的流股定義圖。
步驟二:將坐標(biāo)系中每個(gè)1/S區(qū)間上的廢水流股的平均殘留期進(jìn)行加和,做出過(guò)程流股的組合曲線圖。
步驟三:以原點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)供氧曲線,當(dāng)供氧曲線與組合曲線相切時(shí),得到的供養(yǎng)線就是極限供氧曲線,其斜率就是生化處理的最小需氧量。采用圖4.5c的流股定義曲線的氧夾點(diǎn)分析步驟如圖4.6所示。
極限供氧曲線的斜率還可以表示微生物的生長(zhǎng)率、底物中氧的溶解度、污染物在處理單元的停留時(shí)間等,它的大小反映的是廢水質(zhì)的好壞。斜率較大時(shí),說(shuō)明同等稀釋速率下要稀釋的廢水COD負(fù)荷較大,廢水水質(zhì)較差,廢水中溶解氧較少,生化處理的耗氧量較大。
處理單元內(nèi)的停留時(shí)間較短。
3.氧夾點(diǎn)技術(shù)在廢水處理系統(tǒng)的應(yīng)用方法
氧夾點(diǎn)分析可以分步進(jìn)行,也可以同步進(jìn)行。分步分析即先用水夾點(diǎn)分析,再用氧夾點(diǎn)分析的設(shè)計(jì)方法。分步分析設(shè)計(jì)廢水處理網(wǎng)絡(luò)的工作量較大,優(yōu)化求解過(guò)程也較復(fù)雜。本文采用水—氧夾點(diǎn)同步分析與數(shù)學(xué)規(guī)劃法結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。嘗試從另一個(gè)角度協(xié)調(diào)廢水處理中水質(zhì)和水量對(duì)處理費(fèi)用的影響,設(shè)計(jì)最優(yōu)的廢水處理網(wǎng)絡(luò)。
3.1水—氧夾點(diǎn)分析的步驟及意義
水—氧夾點(diǎn)分析的步驟與水夾點(diǎn)分析的步驟完全類似,具體分析入如圖1所示:
水—氧夾點(diǎn)分析的意義主要在于為數(shù)學(xué)規(guī)劃法建模提供必要基礎(chǔ),具體內(nèi)容如下:
(1)確定廢水生化處理的最佳底物濃度范圍,進(jìn)而確定廢水生化處理的最佳COD負(fù)荷范圍。
(2)簡(jiǎn)化以COD為過(guò)程參數(shù)的廢水處理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法模型的求解過(guò)程,為其提供有效的優(yōu)化信息。
3.2運(yùn)用水—氧夾點(diǎn)技術(shù)的廢水處理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)步驟
在運(yùn)用水夾點(diǎn)分析的廢水處理網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)步驟的基礎(chǔ)上,對(duì)其作進(jìn)一步的修改,即得到運(yùn)用水—氧夾點(diǎn)技術(shù)的廢水處理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)步驟如下:
步驟一:建立包括所有可能流股的超結(jié)構(gòu),可能流股包括:分離器流入混合器的流股,混合器流入其后續(xù)處理單元的流股,處理單元流入其后續(xù)分離器的流股,排放前的混合器流向外界環(huán)境的流股。含有三個(gè)處理單元的廢水處理網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)如圖2所示。
步驟二:運(yùn)用水—氧夾點(diǎn)分析技術(shù)對(duì)過(guò)程進(jìn)行水—氧夾點(diǎn)分析,并利用水—氧夾點(diǎn)分析的結(jié)論簡(jiǎn)化圖2所示的超結(jié)構(gòu)。
步驟三:對(duì)圖2所示的超結(jié)構(gòu),以水—氧夾點(diǎn)分析的結(jié)論作為設(shè)備約束條件和附加約束條件,建立以COD為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法模型如下:
目標(biāo)函數(shù): min. Cost(1)
約束條件:
去除率計(jì)算式:
(2)
—廢水處理單元t的COD去除率
COD流率平衡式:
(3)
—過(guò)程單元i到處理單元t的COD流率
—處理單元t到過(guò)程單元j的COD流率
(4)
—過(guò)程單元i流入單元p(p≠t)的COD流率
—過(guò)程單元p(p≠t)流入單元j的COD流率
COD質(zhì)量平衡式:
處理單元:
(5)
,—過(guò)程單元t進(jìn)出口COD濃度
其他單元:
(6)
,—過(guò)程單元p(p≠t)進(jìn)出口COD濃度
設(shè)備約束條件:
(7)
—生化處理單元t允許的最小COD負(fù)荷
—生化處理單元t允許的最大COD負(fù)荷
—生化處理單元t的進(jìn)口COD負(fù)荷
排放約束條件:
(8)
—最終排放COD濃度
—環(huán)境允許排放COD濃度
步驟四:對(duì)步驟三中建立的數(shù)學(xué)規(guī)劃法模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程,采用模型優(yōu)化軟件(本文采用GAMS)中的MINLP模型進(jìn)行優(yōu)化,求解得到最小需氧量和最小廢水處理量為前提的最小廢水處理費(fèi)用和最優(yōu)廢水處理網(wǎng)絡(luò)。
4. 結(jié)論
總的來(lái)說(shuō),廢水處理費(fèi)用最小化,是通過(guò)水—氧夾點(diǎn)分析共同保證的,水—氧夾點(diǎn)分析可以分步分析,分析時(shí)一定要保證先使用水夾點(diǎn)分析后使用氧夾點(diǎn)分析,Zhelev采用這樣的方法,但是分步分析的工作量較大,協(xié)調(diào)較困難。本文采用同步分析的方法,并與數(shù)學(xué)規(guī)劃法結(jié)合探索設(shè)計(jì)最優(yōu)的廢水處理網(wǎng)絡(luò),不僅簡(jiǎn)化了分步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟同時(shí)有效降低了MINLP問(wèn)題的維數(shù),使得求解更加容易。最后需要指出的是,運(yùn)用水—氧夾點(diǎn)分步分析時(shí),必須同時(shí)給出待處理廢水的以雜質(zhì)質(zhì)量為基準(zhǔn)的水質(zhì)參數(shù),和COD為基準(zhǔn)的水質(zhì)參數(shù),以往的廢水處理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中只是考慮以雜質(zhì)質(zhì)量為基準(zhǔn)參數(shù),只能從量的角度考慮廢水處理費(fèi)用的最小化而忽略了廢水質(zhì)對(duì)于處理費(fèi)用的影響。
關(guān)鍵字: 工業(yè)廢水 廢水處理 廢水處理自動(dòng)化
Abstract: Since the city, the water pollution problem is becoming more and more serious, which restricts the sustainable development of the city, threatening people's survival environment, therefore must attach great importance to industrial wastewater treatment problem of the city, vigorously develop industrial wastewater treatment technology, improve the industrial wastewater treatment facilities construction, this article from the city industrial wastewater treatment situation, treatment three aspects are discussed in this paper the development trend of future measures and industrial wastewater treatment.
Keywords: Industrial wastewater; wastewater treatment; wastewater treatment; automation
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
隨著社會(huì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,城市水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,制約了城市的可持續(xù)發(fā)展,威脅著人們的生存環(huán)境,因此說(shuō)必須高度重視城市的工業(yè)廢水處理問(wèn)題,大力發(fā)展工業(yè)廢水處理技術(shù),完善工業(yè)廢水處理設(shè)施建設(shè),有效地制止水污染問(wèn)題,確保城市的健康可持續(xù)的發(fā)展。首先來(lái)看城市工業(yè)廢水處理現(xiàn)狀:
一、城市工業(yè)廢水處理現(xiàn)狀
1.1工業(yè)廢水處理水平低下
我國(guó)的工業(yè)廢水處理還處于初級(jí)階段,由于缺乏相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),不免會(huì)出現(xiàn)處理水平低下的情況,一些較小的企業(yè),由于生產(chǎn)規(guī)模小、資金投入少,更不會(huì)采用相應(yīng)的資金進(jìn)行工業(yè)廢水處理工作,這就使得水污染的現(xiàn)象更加嚴(yán)重。同時(shí),在處理的過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)一些偷工減料的作法,這就使本來(lái)水平低下的處理工作更加不能解決水污染的現(xiàn)狀。
1.2工業(yè)廢水處理方式不恰當(dāng)
工業(yè)廢水處理工作的開(kāi)展除了要有相關(guān)的技術(shù)支持外,還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行處理工作,而目前的情況是,在工業(yè)廢水處理的過(guò)程中往往只選取熱門的工藝而忽視了當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,忽視了當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)、水量等因素,這往往會(huì)造成一些用水隱患,這種不恰當(dāng)?shù)墓I(yè)廢水處理方式阻礙了城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
1.3工業(yè)廢水處理管理機(jī)制不健全
工業(yè)廢水處理工作不僅需要有較高的技術(shù)水平,還需要有健全的監(jiān)管機(jī)制,保證處理工作能夠按照流程進(jìn)行,但是從目前的情況來(lái)看,一些工業(yè)廢水處理工作的進(jìn)行過(guò)程中,管理機(jī)制不健全。同時(shí)需要注意的是,市場(chǎng)的不完善發(fā)育也是管理過(guò)程中的一個(gè)不容忽視的因素,目前,工業(yè)廢水處理市場(chǎng)還比較混亂,行政性的市場(chǎng)干預(yù)嚴(yán)重,又缺乏統(tǒng)一健全的管理制度,往往會(huì)出現(xiàn)混亂的局面,這也阻礙著城市工業(yè)廢水處理工作的開(kāi)展。
二、主要工業(yè)廢水特點(diǎn)與處理方法
2.1農(nóng)藥廢水的特點(diǎn)及其處理方法
農(nóng)藥品種繁多,農(nóng)藥廢水水質(zhì)復(fù)雜。其主要特點(diǎn)是:(1)污染物濃度較高,化學(xué)需氧量(COD)可達(dá)每升數(shù)萬(wàn)mg;(2)毒性大,廢水中除含有農(nóng)藥和中間體外,還含有酚、砷、汞等有毒物質(zhì)以及許多生物難以降解的物質(zhì);(3)有惡臭,對(duì)人的呼吸道和粘膜有刺激性;(4)水質(zhì)、水量不穩(wěn)定。因此,農(nóng)藥廢水對(duì)環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。農(nóng)藥廢水處理的目的是降低農(nóng)藥生產(chǎn)廢水中污染物濃度,提高回收利用率,力求達(dá)到無(wú)害化。農(nóng)藥廢水的處理方法有活性炭吸附法、濕式氧化法、溶劑萃取法、蒸餾法和活性污泥法等。但是,研制高效、低毒、低殘留的新農(nóng)藥,這是農(nóng)藥發(fā)展方向。一些國(guó)家已禁止生產(chǎn)六六六等有機(jī)氯、有機(jī)汞農(nóng)藥,積極研究和使用微生物農(nóng)藥,這是一條從根本上防止農(nóng)藥廢水污染環(huán)境的新途徑。
2.2食品工業(yè)廢水污染特點(diǎn)及其處理方法
食品工業(yè)原料廣泛,制品種類繁多,排出廢水的水量、水質(zhì)差異很大。廢水中主要污染物有(1)漂浮在廢水中固體物質(zhì),如菜葉、果皮、碎肉、禽羽等;(2)懸浮在廢水中的物質(zhì)有油脂、蛋白質(zhì)、淀粉、膠體物質(zhì)等;(3)溶解在廢水中的酸、堿、鹽、糖類等;(4)原料夾帶的泥砂及其他有機(jī)物等;(5)致病菌毒等。食品工業(yè)廢水的特點(diǎn)是有機(jī)物質(zhì)和懸浮物含量高,易腐敗,一般無(wú)大的毒性。其危害主要是使水體富營(yíng)養(yǎng)化,以致引起水生動(dòng)物和魚類死亡,促使水底沉積的有機(jī)物產(chǎn)生臭味,惡化水質(zhì),污染環(huán)境。
食品工業(yè)廢水處理除按水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理外,一般均宜采用生物處理。如對(duì)出水水質(zhì)要求很高或因廢水中有機(jī)物含量很高,可采用兩級(jí)曝氣池或兩級(jí)生物濾池,或多級(jí)生物轉(zhuǎn)盤或聯(lián)合使用兩種生物處理裝置,也可采用厭氧—需氧串聯(lián)的生物處理系統(tǒng)。 、
2.3造紙工業(yè)廢水處理
造紙廢水主要來(lái)自造紙工業(yè)生產(chǎn)中的制漿和抄紙兩個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。制漿是把植物原料中的纖維分離出來(lái),制成漿料,再經(jīng)漂白;抄紙是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘干,制成紙張。這兩項(xiàng)工藝都排出大量廢水。制漿產(chǎn)生的廢水,污染最為嚴(yán)重。洗漿時(shí)排出廢水呈黑褐色,稱為黑水,黑水中污染物濃度很高,BOD高達(dá)5—40g/L,含有大量纖維、無(wú)機(jī)鹽和色素。漂白工序排出的廢水也含有大量的酸堿物質(zhì)。抄紙機(jī)排出的廢水,稱為白水,其中含有大量纖維和在生產(chǎn)過(guò)程中添加的填料和膠料。造紙工業(yè)廢水的處理應(yīng)著重于提高循環(huán)用水率,減少用水量和廢水排放量,同時(shí)也應(yīng)積極探索各種可靠、經(jīng)濟(jì)和能夠充分利用廢水中有用資源的處理方法。例如浮選法可回收白水中纖維性固體物質(zhì),回收率可達(dá)95,澄清水可回用;燃燒法可回收黑水中氫氧化納、硫化鈉、硫酸鈉以及同有機(jī)物結(jié)合的其他鈉鹽。中和法調(diào)節(jié)廢水pH值;混凝沉淀或浮選法可去除廢水中懸浮固體;化學(xué)沉淀法可脫色;生物處理法可去除BOD,對(duì)牛皮紙廢水較有效;濕式氧化法處理亞硫酸紙漿廢水較為成功。此外,國(guó)內(nèi)外也有采用反滲透、超過(guò)濾、電滲析等處理方法。
2.4印染工業(yè)廢水處理
印染工業(yè)用水量大,通常每印染加工1t紡織品耗水100-200t,其中80%-90%以印染廢水排出。常用的治理方法有回收利用和無(wú)害化處理。回收利用:(1)廢水可按水質(zhì)特點(diǎn)分別回收利用,如漂白煮煉廢水和染色印花廢水的分流,前者可以對(duì)流洗滌。一水多用,減少排放量;(2)堿液回收利用,通常采用蒸發(fā)法回收,如堿液量大,可用三效蒸發(fā)回收,堿液量小,可用薄膜蒸發(fā)回收;(3)染料回收,如士林染料可酸化成為隱巴酸,呈膠體微粒,懸浮于殘液中,經(jīng)沉淀過(guò)濾后回收利用。
無(wú)害化處理可分:(1)物理處理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要去除廢水中懸浮物;吸附法主要是去除廢水中溶解的污染物和脫色。(2)化學(xué)處理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于調(diào)節(jié)廢水中的酸堿度,還可降低廢水的色度;混凝法在于去除廢水中分散染料和膠體物質(zhì);氧化法在于氧化廢水中還原性物質(zhì),使硫化染料和還原染料沉淀下來(lái)。(3)生物處理法有活性污泥、生物轉(zhuǎn)盤、生物轉(zhuǎn)筒和生物接觸氧化法等。為了提高出水水質(zhì),達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回收要求往往需要采用幾種方法聯(lián)合處理。
三、工業(yè)廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用以及應(yīng)用的現(xiàn)狀
工業(yè)廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)在當(dāng)前社會(huì)的工業(yè)廢水處理有著其不可忽視的作用但是在工業(yè)廢水處理的應(yīng)用之上的現(xiàn)狀卻是不容樂(lè)觀,下面簡(jiǎn)述一下工業(yè)廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用以及應(yīng)用現(xiàn)狀。
工業(yè)廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用主要在于能夠?qū)ξ鬯奶幚磉M(jìn)行整個(gè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)督和控制,而達(dá)到工業(yè)廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行以及能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行成本的同時(shí)而保證了工業(yè)廢水處理的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守的工業(yè)廢水處理的目的。不僅如此,工業(yè)廢水處理自動(dòng)化也能夠?yàn)榄h(huán)保部門的污水監(jiān)控提供技術(shù)的支持。
盡管工業(yè)廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用如此明顯,但是現(xiàn)在的應(yīng)用現(xiàn)狀卻是有點(diǎn)令人堪憂。由于地域的不同以及資金的局限,在很多的公司對(duì)工業(yè)廢水處理的系統(tǒng)還是依靠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)采用的檢測(cè)為手段,而進(jìn)行檢測(cè)的儀表基本為國(guó)產(chǎn)的離線儀表達(dá)不到工業(yè)廢水處理的要求。不僅如此工業(yè)廢水處理的監(jiān)測(cè)手段也是先取樣后測(cè)量, 而以測(cè)量結(jié)果調(diào)整工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),這種不連續(xù)的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)不到時(shí)代的需求。
參考文獻(xiàn):
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