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随着对化工废水排放污染的日益严重,人们对化工污水的处理变得越来越关注,倘若这些废水不能得到妥善处理和排放,会对自然环境以及人们身体健康甚至是农业生产造成非常大的影响。科学技术的不断进步,废水处理的方法也变得越来越完善,其中膜技术是废水处理技术中的一种,它的处理过程主要是物理过程对自然环境是无害的。为此,本文就膜技术在化工废水处理中的应用作出相关分析,希望对相关人士有所帮助。
1 化工废水处理中膜技术的应用优势
随着化工行业的不断兴起,化工废水的排放量也日益增长,倘若废水处理不妥善,不仅对自然环境造成非常大的影响,使人们赖以生存的环境被不断破坏,同时对人类身体健康也十分不利,为此为了进一步提高化工废水处理的效果,可以引入膜技术,该技术在操作过程中所涉及的方面较广泛,例如,压力、浓度、电势梯度等,然而由于混合体大部分是由多组分构成的,为此可以利用膜技术对其进行选择性渗透,同时利用化学位差作为推动力,可以使混合物中的气体、液体进一步分离和提纯[1]。在化工废水处理过程中,膜技术是广泛应用的方法,不仅可以有效净化降低废水对自然环境、人体健康的威胁,同时也可将废水中的污染物去除掉,并将废水中有用的物质进行回收利用。膜技术相比以往传统的过滤技术来讲不仅可以降低企业废水处理的经济支出,同时也进一步提高了企业的经济效益和社会收益,这是因为膜技术在对化工废水处理过程中,它是一种物理过程且无需发生相的变化或者添加助剂,这也是膜技术被广泛应用于化工废水处理中的原因。
2 化工废水处理中膜技术的应用
2.1 微滤膜技术
微滤膜技术根据成膜材料分为无机膜和有机高分子膜,让废水经过这些分子膜精细过滤的方式来对化工废水中的病菌或者是有毒物质进行过滤,从而降低废水对自然环境和人体健康的危害,使人们可以获得一个优良、洁净的生存环境,进一步开展工作以及生活。因为此技术对废水处理效果特别显著,所以被很多石油化工行业所使用,它表面的孔隙率十分高,一般可以达到70%,是其他过滤滤纸的40 倍左右[2]。同时微滤膜的厚度比较小,使液体被过滤中的介质所吸附,进一步将损失降到。高分子类微滤膜为一均匀的连续体,过滤时没有介质脱落也不会造成二次污染,从而得到高纯度的滤液,在很大程度上也减少了化工废水处理问题上的成本支出,使企业能够获得更高的经济效益。
2.2 超滤膜技术
超滤膜技术是膜分离技术中的一种,它是以0.1~0.5MPa的压力差为推动力,利用多孔膜的能力和以物理截留的方式,将废水中大小不同的物质颗粒分开从而达到纯化和浓缩、筛分溶液中不同组分的目的。它的工作原理是在静压差为推动力的作用下,原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,而大粒子组分被膜所阻拦使它们在滤剩液中浓度。超滤膜技术程常用的操作模式有三种,种为单段间歇操作,在超滤过程中为了减轻浓差极化的影响,为此膜组件必须保持较高的料液流速,但膜的渗透通量较小,所以料液必须在膜组件中循环多次才能使料液浓缩到要求的程度,这也是工业过滤装置基本的特征。间歇操作适用于实验室或小规模间歇生产产品的处理[3]。第二种为单段连续操作,与间歇操作相比其特点是超滤过程始终处于接近浓缩液的浓度下进行,因此渗透量与截留率均较低,为了克服此缺点可采用多段连续操作。第三种为多段连续操作,各段循环液的浓度依次升高,后一段引出浓缩液,因此前面几段中料液可以在较低的浓度下操作。这种连续多段操作适用于大规模工业生产。超滤膜技术被广泛应用在化工废水处理中,例如,染料废水处理、造纸废水的处理、废水的处理等。
2.3 纳滤膜技术
纳滤膜技术是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术,其节流分子量在80~1000 的范围内,孔径为几纳米,因此称纳滤。它包括源水、源水泵、机械过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、高压泵、纳滤主过滤系统。其工作特点是过滤精度高、处理效果稳定、维护简单,设备外形美观且制造精密。同时参数控制也比较,自控设计相对完善,可以根据客户的要求做到完全自控[4]。
2.4 反渗透技术
反渗透又称逆渗透,它是一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反所以该技术又可以称之为反渗透。工作根据各种物料的不同渗透压,就可以使用大于渗透压的反渗透压力,从而达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透技术也是化工废水处理中广泛应用的,该技术对化工废水处理,不仅可以大幅度降低化工生产成本、保护环境,同时也进一步实现废水资源化等诸多意义。而由于反渗透膜技术对进水要求相对较高,为此工作人员在运用反渗透技术对化工废水进行深度处理时,还需要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH 调节等预处理工艺,从而使废水处理效果更佳。
2.5 电渗析技术
电渗析技术是利用半透膜的选择透过性,来分离不同的溶质颗粒的方法。该技术已经被广泛应用在化工、轻工、造纸、医药工业,尤其是化工废水处理上,电渗析技术在工作过程中是需要借助膜分离的[5]。例如、水处理通过利用半透膜的选择渗透性原理,还有在外加直流电场的作用之下,使交流膜对阴离子进行操控,这也是为了便于使那些游离子可以较好地渗透到另一侧的水中,同时将另一侧水浓度进一步淡化,这种技术也适用于重金属工业、工业的废水处理,其主要工作原理是在原水细格栅、调理池中,利用毛发过滤器、加压泵、各类消毒体系共同作用下来对废水进行反复排水,后再经过膜出体系对化工废水进行处理。
2.6 联合法工艺
在对化工废水进行处理过程中,由于有些工艺所选择的膜技术不合理,是需要与其他技术相互联合起来的,这样做可以使废水处理的效果非常好,对于渣油催化干气气烃别离膜技术以及深冷法联合技术非常适用。该膜技术的工作原理主要是利用膜别离法将干气中的氢分离出来,再采取深冷法别离将烃进行分离,然而由于膜分离技术已经将干气中的大部分氢气分离出来,此时干气中的烃浓度也相对比较稳定,此时应采取脱甲塔对化工废水进行处理,因为通过经膜分离所得浓度的烃是可以用于加工的。除此之外,还可以利用联合法对催化裂化干气进行预处理,它对废水处理技术要求并不高,只需要增加一些基础设备就可以,比如,增设除雾沫设备,通过该设备脱出重组分中液滴即可,膜技术特别适用于氢气资源短缺时使用,同时联合法工艺也是目前化工废水处理膜技术的主要途径。
4、对于经济不发达地区的小型综合,条件不具备时可采用简易生化处理作为过渡处理措施,之后逐步实现二级处理或加强处理效果的一级处理。
高浓度废水具有强酸强碱性
一是需氧性危害:由于生物降解作用,高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧,多数水生物将,从而产生恶臭,恶化水质和环境。
二是感观性污染:高浓度有机废水不但使水体失去使用价值,更严重影响水体附近的正常生活。
三是致毒性危害:超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物,会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存,后进入人体,危害人体健康。
对于这种废水主要有以下几种处理方法,是目前高浓度废水处理使用多的。
氧化-吸附法
高浓度废水稀释后用煤粉进行初步混凝、吸附处理,然后用Fenton试剂催化氧化和酸性凝聚,再用煤粉混凝、吸附。经此法处理的废水,色度和COD可分别去除、90%,具有较好的处理效果。吸附后的煤粉用于燃烧,无二次污染,比使用活性炭作吸附剂更经济。
焚烧法
焚烧法适用于处理高浓度有机废水。预处理后的废水经加压、过滤、计量后送至炉拱上方,由高压空气雾化喷嘴喷入炉膛蒸发焚烧。该法在保证锅炉安全运行的条件下,能对高浓度有机废水彻底处理,其优点是初投资省,运行费用低。若采用技术,焚烧效果良好,灰渣及飞灰含碳量均有所降低,对锅炉出力、效率均无显著影响。
该法在实际推广应用中存在的缺点是:①废水水量受相配锅炉的限制;②对废水成分应详细分析,确保不影响锅炉本体燃烧;③该法在理论上有待进一步深入研究。
吸附法
吸附法是用具有很强吸附能力的固体吸附剂,使废水中的一种或数种组分富集于固体表面的方法。常用的吸附剂有活性炭和树脂,活性炭再生和洗脱困难;树脂吸附具有实用范围广,不受废水中无机盐的影响,吸附效果好,洗脱和再生容易,性能稳定等优点,因而在超高浓度有机废水处理中,常用的吸附剂为树脂吸附剂。树脂吸附法可用于处理含酚、苯胺、有机酸、硝基物、农药、染料中间体等废水,是一种处理有机废水的有效方法。
SBR处理
SBR污水处理工艺是现代活性污泥法的一种类型,它是在一个设有曝气及搅拌装置的反应器内,按照预定的程序,进行充水、生化反应、沉淀、排水、闲置等过程的操作。从充水开始到闲置结束为一个周期。
高浓度废水处理主要困难,本质上是由于其特性决定的除了在处理时的外部环境条件(如温度、pH值等)没有达到生物处理的佳条件外。这也在无形中增加了废水处理企业的成本。
高浓度废水处理还有其它两个原因。一是由于化合物本身的化学组成和结构,在微生物群落中,没有针对要处理的化合物的酶,使其具有抗降解性;二是在废水中含有对微生物有毒或者能抑制微生物生长的物质(有机物或无机物),从而使得有机物不能快速的降解。但是目前,行业对高浓度废水处理的工艺已经达到成熟的地步,成本费用方面也在大大减少,高浓度废水处理也将进入一个新的工艺流程阶段。
化工废水处理工艺——UASB构造图
►UASB是(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket)的英文缩写。名叫上流式厌氧污泥床反应器,是一种处理污水的厌氧生物方法,又叫升流式厌氧污泥床。
污水自下而上通过UASB,反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床,污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。
因水流和气泡的搅动,污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器,用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出;污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床;消化液从澄清区出水。UASB 负荷能力很大,适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率,不需要搅拌,能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。
UASB反应区与三相分离器设计参数示意图
化工废水处理工艺——泵前重力投加
►泵前重力投加是利用水泵叶轮的高速转动,使混凝剂迅速地分散到原水中。这种方法安全可靠,节省混凝剂,一般适用于取水泵距水厂较近者。
化工废水处理工艺——比阻测定装置
►污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标,它的物理意义是:单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥(或同一污泥加入不同量的混合剂后)的过滤性能。污泥比阻愈大,过滤性能愈差。
化工废水处理工艺——带式干燥器
►连续式常压干燥器的一种。主要用于干燥小块或纤维质物料,如煤、肥皂、羊毛、棉花和其他纤维等。
化工废水处理工艺——单级萃取流程
►单级萃取又称一次接触萃取,利用萃取剂,通过萃取作用使废水得到净化是废水物理化学处理法之一。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质,可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。
化工废水处理工艺电渗析装置
►电渗析法是利用电场的作用,强行将离子向电极处吸引,致使电极中间部位的离子浓度大为下降,从而制得淡水的一种方法。一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜,除非人工合成的大分子离子。
化工废水处理工艺——方形曝气沉淀池
►曝气是使空气与水强烈接触的一种手段,其目的在于将空气中的氧溶解于水中,或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之,它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。
化工废水处理工艺——混流泵
►混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵。混流泵的比转速高于离心泵,低于轴流泵,一般在300-500之间。它的扬程比轴流泵高,但流量比轴流泵小,比离心泵大。
化工废水处理工艺——离心脱水机
►离心脱水机是洗涤设备的一种,是采用内筒转动等离心方式,通过高速的旋转产生的离心力,将物件所含的水分甩出去的一种设备。可以分为:下泄漏脱水机,上卸料脱水机,固定式离心脱水机,活动式脱水机。
化工废水处理工艺——立式多段焚烧炉
►多段立式焚烧炉结构紧凑,操作弹性大,适用于各种污泥的焚烧处理。多段炉的污泥自上而下进行干燥和焚烧,焚烧后的气体在炉内上升,在顶部与处于干燥阶段的含水率为65%一75%的泥饼逆向接触,对气体起到一定脱用。
化工废水处理工艺——连续式重力浓缩池
►浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠,污泥的含水率降低,污泥的体积大幅度地降低,从而可以大大降低其他工程措施的投资。连续式重力浓缩池的基本构造特点是装有与刮泥机一起转动的垂直搅拌栅,能使浓缩效果提高20%以上。
化工废水处理工艺——流化床焚烧炉
►其炉体是由多孔分布板组成,在炉膛内加入大量石英砂,将石英砂加热到600度以上,并在炉底股入200度以上的热风,是热砂沸腾起来,再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾起来,垃圾很快燥,着火,燃烧。未燃尽的垃圾比重交轻,继续沸腾燃烧,燃尽的垃圾比重较大,落到炉底,经过水冷却后,用分选设备将粗渣,细渣送到厂外,少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到垃圾焚烧炉中继续使用。
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