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關(guān)鍵詞:木質(zhì)纖維素;預(yù)處理方法;研究進(jìn)展
中圖分類號(hào):Q31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2012)07-1306-03
Research Advances of Pretreatment Technology of Lignocellulose
ZHANG Zhen,ZANG Zhong-sheng,LIU Ping,CHANG Xiu-lian,WEN Shao-h(huán)ong
(School of Life Sciences,Yantai University,Yantai 264005,Shandong,China)
Abstract: Some practical pretreatment technologies of lignocellulose were briefly introduced, including the main methods, principles, advantages and disadventages. And the development prospect of pretreatment technology of lignocellulose was put forward.
Key words: lignocellulose; pretreatment method; research progress
隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和石油資源的日益消耗,開(kāi)發(fā)更加長(zhǎng)久有效的能源是各國(guó)面臨的一個(gè)巨大難題。作為一種可再生能源,生物質(zhì)能源是中國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的必然戰(zhàn)略選擇之一。利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物乙醇、丁醇等生物質(zhì)燃料是生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容。我國(guó)天然纖維素原料非常豐富(包括農(nóng)作物秸稈、林業(yè)副產(chǎn)品、城市垃圾和工業(yè)廢棄物等),利用生物技術(shù)分解和轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素既是資源利用的有效途徑,對(duì)于解決環(huán)境污染、食品短缺和能源危機(jī)又具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
1 木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)
木質(zhì)纖維素是指以纖維素、半纖維素和木質(zhì)素為主要成分的原料,3種成分在植物原料中的含量分別為35%~50%、15%~25%和15%~30%。纖維素是聚合度在1 000~10 000的葡萄糖的線性直鏈聚合物,由結(jié)晶相和非結(jié)晶相交錯(cuò)形成,結(jié)晶相結(jié)構(gòu)致密,阻礙纖維素的分解。半纖維素結(jié)構(gòu)較纖維素簡(jiǎn)單,主要是由木糖、阿拉伯糖等戊糖及少量的葡萄糖、甘露糖和半乳糖等己糖形成的直鏈或支鏈聚合物,在適宜的溫度下易于溶解在稀酸溶液中并降解成單糖。木質(zhì)素是一種由苯丙烷結(jié)構(gòu)單體組成的具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的芳香族高聚物,在植物結(jié)構(gòu)中發(fā)揮膠粘作用,將纖維素和半纖維素緊密結(jié)合在一起,增大莖稈的機(jī)械強(qiáng)度,起到木質(zhì)化作用,阻礙微生物對(duì)植物細(xì)胞的攻擊,同時(shí)減小了細(xì)胞壁的透水性。纖維素和半纖維素作為可酵解糖類,占原料總重的65%~75%[1]。
2 預(yù)處理的目的
木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)化利用可分為原料預(yù)處理、酶水解和糖發(fā)酵3個(gè)階段,主要的技術(shù)瓶頸在于預(yù)處理技術(shù)不夠成熟以及纖維素酶活性較低,造成生產(chǎn)成本過(guò)高。通過(guò)原料的預(yù)處理,可以破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu),降低木質(zhì)素的聚合度,提高木質(zhì)纖維素材料的多孔性,增加酶與底物的接觸面積,從而提高酶解的效率,達(dá)到節(jié)約時(shí)間和降低成本的目的。好的預(yù)處理應(yīng)滿足以下4個(gè)條件:①有利于提高糖產(chǎn)量或者促進(jìn)后續(xù)水解反應(yīng)中單糖的生成;②避免反應(yīng)體系中單糖的分解;③避免生成有害的副產(chǎn)物;④要有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
3 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理方法
木質(zhì)纖維素的預(yù)處理方法可分為以下幾種:物理方法,主要是機(jī)械粉碎法、蒸汽爆破、超臨界水處理和濕氧化法;化學(xué)方法,主要包括堿處理、稀酸處理、濃酸處理、氧化劑處理以及有機(jī)溶劑處理;生物方法?;蛘呤菍⑵渲械哪承┓椒ㄟM(jìn)行組合使用,以達(dá)到較好的處理效果。具有較好經(jīng)濟(jì)前景的預(yù)處理方法有以下幾種。
3.1 物理方法
3.1.1 機(jī)械粉碎法 通過(guò)機(jī)械削切和研磨分別將木質(zhì)纖維處理成粒徑為10~30 mm和0.2~2.0 mm的顆粒,可有效降低木質(zhì)纖維素的結(jié)晶度和消化效率[2]。震動(dòng)球磨技術(shù)能比普通球磨技術(shù)更有效地降低木質(zhì)纖維素的結(jié)晶度和消化特性。相對(duì)來(lái)說(shuō),機(jī)械粉碎耗時(shí)長(zhǎng)、耗能高,造成預(yù)處理成本太高,無(wú)法在工業(yè)化生產(chǎn)中廣泛使用[3]。
3.1.2 蒸汽爆破 蒸汽爆破是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)。通過(guò)將經(jīng)高壓飽和蒸汽溶解的木質(zhì)纖維素瞬間降壓,達(dá)到破壞木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的目的。通常認(rèn)為,半纖維素被爆破過(guò)程中產(chǎn)生的醋酸和其他的有機(jī)酸所溶解,從而導(dǎo)致纖維素暴露出來(lái),增大了微纖維與酶的可及性。木質(zhì)素的含量變化不大,只有小部分被溶解,但是在溶解過(guò)程中木質(zhì)素發(fā)生解聚/再聚合反應(yīng),從而使木質(zhì)纖維素的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。瞬時(shí)爆破使樣品得以破碎降解,從而增大了反應(yīng)的可接觸面積,這些因素都能夠提高纖維素的水解效率。
影響蒸汽爆理效果的因素主要有以下幾方面:壓力保持時(shí)間、溫度、顆粒的粒徑大小和含水量。高溫短時(shí)處理(270 ℃、1 min)或者低溫長(zhǎng)時(shí)間處理都能夠使半纖維素達(dá)到最大程度的溶解。相對(duì)于機(jī)械粉碎,蒸汽爆破法可以節(jié)省大約70%的能量,同時(shí)對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。近幾年來(lái),通過(guò)加入各種催化劑(酸或堿)或者改換不同的蒸汽介質(zhì)(如氨水),發(fā)展出許多新型的爆破技術(shù),有效推動(dòng)了預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展,使蒸汽爆破成為最接近商業(yè)化應(yīng)用的預(yù)處理方法。大量不同種類的木質(zhì)纖維素預(yù)處理試驗(yàn)證明了蒸汽爆破技術(shù)的可行性,其使用規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。加拿大的Iogen工廠已經(jīng)建立了一套利用該技術(shù)處理木質(zhì)纖維素的中試裝置。尤其在闊葉樹(shù)木及農(nóng)作物秸稈的處理方面,蒸汽爆破法被看作是最具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的預(yù)處理技術(shù)[1]。
蒸汽爆破法的局限主要包括半纖維素的分解、木質(zhì)素的不完全降解以及在處理過(guò)程中產(chǎn)生的對(duì)于后續(xù)酶水解和發(fā)酵有害的物質(zhì)。因此,需要用大量的水沖洗預(yù)處理產(chǎn)物以去除這些有害物質(zhì)。但沖洗的同時(shí)帶走了可溶性的糖,其中包括一大部分的可溶性半纖維素,降低了總的糖產(chǎn)量。
3.1.3 超臨界水處理 超臨界水處理是指利用處于超臨界狀態(tài)(T>374.2 ℃、P>22.1 MPa)的水處理木質(zhì)纖維素的方法,通常與亞臨界水解技術(shù)聯(lián)合使用。在臨界點(diǎn)(T=374.2 ℃、P=22.1 MPa)時(shí),水的溶劑化能力突然增強(qiáng),電離程度增大,可有效打破木質(zhì)素的包裹作用同時(shí)降低纖維素的結(jié)晶度,使纖維素可以很容易地溶解在超臨界的水溶液中,并且迅速分解成低聚糖,低聚糖進(jìn)而快速分解成葡萄糖。陽(yáng)金龍等[4]研究了該技術(shù)在玉米秸稈預(yù)處理中的應(yīng)用,將40 mg玉米秸稈和2.5 mL水置于380~400 ℃的密閉容器中反應(yīng)15~35 s,然后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析。結(jié)果表明,玉米秸稈在388 ℃的超臨界水相中,經(jīng)21 s的反應(yīng)時(shí)間后,低聚糖轉(zhuǎn)化率和可檢測(cè)轉(zhuǎn)化率最高,分別為24.1%和43.6%。
相對(duì)于傳統(tǒng)預(yù)處理技術(shù),超臨界水處理具有反應(yīng)時(shí)間短、水解效率高、資源和環(huán)境成本低等優(yōu)點(diǎn),但是作為一項(xiàng)新興技術(shù),其理論研究相對(duì)不足,尚無(wú)法解決葡萄糖分解產(chǎn)物較多、副產(chǎn)物成分復(fù)雜、發(fā)酵糖產(chǎn)量較低等問(wèn)題。
3.2 化學(xué)法
化學(xué)法是用堿、酸、有機(jī)溶劑等預(yù)處理木質(zhì)素、纖維素的方法,主要目的是破壞細(xì)胞壁中半纖維素與木質(zhì)素之間的共價(jià)鍵,破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)及纖維素與木質(zhì)素的連接鍵,從而提高秸稈的消化率。
3.2.1 酸處理 酸處理是利用稀酸、濃酸和無(wú)水有機(jī)酸等酸性物質(zhì)水解秸稈中纖維素的方法。酸處理可大致分為無(wú)機(jī)酸處理和有機(jī)酸處理。
無(wú)機(jī)酸處理主要作用是使半纖維素變成單糖進(jìn)入溶液中,增大試劑與纖維素的接觸面積,提高可及度。預(yù)處理后的原料中木質(zhì)素含量基本不變,半纖維素含量變少,纖維素的含量和聚合度有一定程度的下降。Silverstein等[5]研究了硫酸、氫氧化鈉、過(guò)氧化氫和臭氧在不同條件下預(yù)處理的效果。結(jié)果表明,這幾種物質(zhì)都能夠明顯降解木質(zhì)素或者提高單糖得率,而硫酸預(yù)處理時(shí)半纖維素降解率最高,在121 ℃、0.1 MPa、2% H2SO4、90 min的條件下,木質(zhì)素降解率為95.23%,但是對(duì)后續(xù)的纖維素水解影響最大,葡萄糖的轉(zhuǎn)化率最低,為23.85%。唐锘[6]在研究中發(fā)現(xiàn),稀硫酸預(yù)處理方法對(duì)秸稈各組分降解率最高,在最適水解條件(0.7%稀硫酸、121 ℃、1 h)下,半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的降解率分別為46.15%、43.75%和50.00%。
有機(jī)酸處理原理與無(wú)機(jī)酸相似,主要是使原料中半纖維素和木質(zhì)素溶解,降低二者在原料中的含量,一般在使用時(shí)增添無(wú)機(jī)酸作為催化劑。但是,相對(duì)于無(wú)機(jī)酸,有機(jī)酸對(duì)容器的腐蝕性小,對(duì)后續(xù)水解過(guò)程的毒性低,具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
3.2.2 堿處理 常見(jiàn)的堿處理試劑有氫氧化鈣、氫氧化鈉、碳酸氫鈉或者過(guò)氧化氫等。秸稈堿化的原理在于氫氧根陰離子能削弱半纖維素、纖維素之間的氫鍵,打開(kāi)木質(zhì)素和半纖維素之間的醚鍵,皂化木質(zhì)素和半纖維素之間的酯鍵。堿處理能夠使木質(zhì)素發(fā)生降解以及降低纖維素的結(jié)晶度。Silverstein等[5]用2%的NaOH處理棉花秸稈,能夠明顯去除秸稈中的木質(zhì)素、提高纖維素的轉(zhuǎn)化率。Wang等[7]研究了百慕大海草在不同濃度的氫氧化鈉預(yù)處理后結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在NaOH濃度大于或等于1%的情況下,30 min的處理時(shí)間可以起到明顯的去木質(zhì)化的作用。在整個(gè)處理過(guò)程中,纖維素的去除率變化很?。ㄔ?0%之內(nèi)),而半纖維素的去除率隨著NaOH濃度的增大而增大,而且效果明顯。
堿處理是現(xiàn)在人們普遍采用的方法,但是在用堿處理秸稈時(shí)除溶解掉一部分木質(zhì)素外,也使部分半纖維素被分解,損失較大,同時(shí)與用酸處理相同,用堿進(jìn)行預(yù)處理也存在著試劑的回收、中和以及洗滌等問(wèn)題,這些問(wèn)題都不可避免地會(huì)造成環(huán)境污染。隨著技術(shù)的發(fā)展,酸或堿處理通過(guò)與其他的物理或者化學(xué)方法(包括球磨法、蒸汽爆破、微波或者氧化技術(shù))進(jìn)行組合,將形成一些更有效的預(yù)處理方法。
3.3 生物方法
微生物方法預(yù)處理被認(rèn)為是目前最有前途的一種處理手段,它具有對(duì)環(huán)境無(wú)污染、降解率高、用途廣、周期短、可再生、成本低等優(yōu)點(diǎn),能提高秸稈的綜合利用效率,利于可持續(xù)發(fā)展。微生物法主要利用菌類產(chǎn)生的一些酶來(lái)降解木質(zhì)素和半纖維素,而對(duì)纖維素的降解作用較小。目前常用的真菌有白腐菌、褐腐菌等,如黃孢原毛平革菌、彩絨革蓋菌等,利用這些真菌產(chǎn)生的木質(zhì)素分解酶系來(lái)對(duì)物料進(jìn)行分解。Kurakake等[8]對(duì)城市垃圾中辦公室用紙采用兩種菌株(Sphingomonas paucimobilis 和 Bacillus circulans)進(jìn)行混合預(yù)處理,然后再用酶水解。研究表明,混合菌株生物預(yù)處理技術(shù)能夠有效提高廢棄辦公用紙的酶水解率,糖回收率可達(dá)94%,預(yù)處理效果顯著。陳合等[9]采用黃孢原毛平革菌固體發(fā)酵去除秸稈中的部分木質(zhì)素,再添加外源纖維素酶、木聚糖酶降解纖維素和半纖維素。經(jīng)過(guò)25 d發(fā)酵降解以及6 d的酶解,使秸桿中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率分別達(dá)到60.4%、33.0%和67.0%。
4 結(jié)論
在生物質(zhì)能源的研發(fā)過(guò)程中,對(duì)木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理非常重要。通過(guò)預(yù)處理,可以改變木質(zhì)纖維素的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu),有效推動(dòng)木質(zhì)纖維素的生物轉(zhuǎn)化。目前由于對(duì)預(yù)處理基礎(chǔ)理論研究的不足而限制了該技術(shù)的發(fā)展,隨著對(duì)預(yù)處理基礎(chǔ)理論研究的不斷深入,科研人員有望探索到更為合理有效的纖維素預(yù)處理方法。
參考文獻(xiàn):
[1] 波吉特 K,帕特里克 R G,邁克 K. 生物煉制――工業(yè)過(guò)程與產(chǎn)品(上卷)[M]. 馬延和,譯. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007. 160-166.
[2] SUN Y, CHENG J. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: A review[J]. Bioresour Technol,2002,83(1):1-11.
[3] GALBE M, ZACCHI G. Pretreatment of lignocellulosic materials for efficient bioethanol production[J]. Adv Biochem Eng Biotechnol,2007,108:41-65.
[4] 陽(yáng)金龍,趙 巖,陸文靜,等. 玉米秸稈超臨界預(yù)處理與水解[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(9):1408-1411.
[5] SILVERSTEIN R A, CHEN Y, SHARMA-SHIVAPPA R R, et al. A comparison of chemical pretreatment methods for improving saccharification of cotton stalks[J]. Bioresource Technology,2007,98(16):3000-3011.
[6] 唐 锘. 秸稈預(yù)處理方法的篩選[J].化工時(shí)刊,2008(7):22-26.
[7] WANG Z, KESHWANI D R, REDDING A P, et al. Sodium hydroxide pretreatment and enzymatic hydrolysis of coastal Bermuda grass[J]. Bioresour Technol, 2010, 101(10): 3583-3585.
1綜合化工廢水處理技術(shù)
綜合化工廢水處理的重點(diǎn)就是難降解和毒性、抑制性有機(jī)物的去除。目前國(guó)內(nèi)外處理此類工業(yè)廢水的方法主要為物理化學(xué)法和生物法。由于生物法具有基建投資和運(yùn)行成本低、有效、無(wú)害等特點(diǎn),是當(dāng)前理想和主導(dǎo)的方法[8]。
1.1物理化學(xué)工藝物理化學(xué)工藝廣泛應(yīng)用于綜合化工廢水的預(yù)處理和深度處理中。典型的物理方法如混凝沉淀、氣浮、吸附等常用于綜合化工廢水的預(yù)處理單元。此外,高級(jí)化學(xué)氧化、微電解技術(shù)、膜技術(shù)在綜合化工廢水的預(yù)處理和深度處理中也都有很好的應(yīng)用。
1.1.1高級(jí)化學(xué)氧化化學(xué)氧化主要是通過(guò)氧化劑,將難降解的復(fù)雜有機(jī)物全部或部分氧化為較易降解的簡(jiǎn)單物質(zhì),從而達(dá)到處理的目的。然而在處理綜合化工廢水時(shí),常用的氧化劑表現(xiàn)出氧化能力不足,同時(shí)存在選擇性氧化的缺點(diǎn)。Glaze等在1987年提出了高級(jí)氧化法(AOPs),即通過(guò)光化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、聲化學(xué)氧化等高級(jí)氧化過(guò)程,產(chǎn)生比普通化學(xué)氧化劑氧化性能更強(qiáng)的羥基自由基(•OH)[9]。Shang等[10]利用O3和O3/UV工藝分別處理含甲基丙烯酸甲酯(MMA)的半導(dǎo)體廢水,結(jié)果表明,O3能夠明顯提高M(jìn)MA的去除率,單獨(dú)使用O3反應(yīng)速度緩慢,聯(lián)合UV能提高反應(yīng)速率,O3/UV工藝能夠完全將MMA及其中間氧化產(chǎn)物礦化。王勇等[11]將酚醛樹(shù)脂和光催化劑TiO2混合,經(jīng)碳化活化處理后制成一種復(fù)合性催化材料處理含酚廢水,結(jié)果顯示,該材料能夠有效地對(duì)廢水中的酚進(jìn)行光分解和吸附。
1.1.2微電解技術(shù)微電解技術(shù)根據(jù)金屬腐蝕原電池原理,在鐵屑表面構(gòu)成無(wú)數(shù)的微小原電池,污染物在電極上發(fā)生直接或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化,并且電解可以產(chǎn)生具有消毒作用的•OH和活性氯。微電解技術(shù)常用于含有高濃度鹽、高濃度有機(jī)物的難降解廢水的預(yù)處理。Zhou等[12]利用微電解接觸氧化法處理混合化工廢水,處理后m(BOD5)/m(CODCr)值大于0.6,CODCr的去除率為64.6%,同時(shí)對(duì)氨氮和鉛有一定的去除。微電解技術(shù)有效地利用了固體廢棄物,是一種“以廢治廢”的處理技術(shù)。
1.1.3膜技術(shù)膜技術(shù)是一種物理處理技術(shù),是目前最有發(fā)展前景的深度處理技術(shù)。常見(jiàn)的膜分離技術(shù)有超濾、微濾、納濾、電滲析及反滲透等。Juang等[13]利用超濾和反滲透處理高科技工業(yè)園廢水并回用,結(jié)果表明,濁度、TOC、電導(dǎo)率的去除率均在95%以上,可以直接排放或用作冷卻水。朱薛妍等[14]采用自制的中空纖維復(fù)合納濾膜對(duì)含甲基藍(lán)的印染廢水進(jìn)行深度處理,結(jié)果表明,廢水的脫色率大于99%,CODCr的去除率大于90%。
1.2生物強(qiáng)化處理工藝針對(duì)難降解的綜合化工廢水,特別是高濃度難降解的有機(jī)化工廢水,單獨(dú)使用物理化學(xué)法處理的成本過(guò)高,而單獨(dú)使用生物法的處理難度很大,工程中多采用物理化學(xué)法與生物法相結(jié)合的組合工藝或者生物強(qiáng)化技術(shù)來(lái)提高處理效果。
1.2.1投加高效優(yōu)勢(shì)菌從自然界篩選出的優(yōu)勢(shì)菌種,或由基因工程產(chǎn)生的高效菌種,投加到廢水處理系統(tǒng)中,可以提高降解菌的數(shù)量,并能夠加強(qiáng)菌群對(duì)特定環(huán)境或污染物的適應(yīng)能力[15-16]。近十幾年來(lái),投加高效優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)因其快速的處理效果,獲得了研究者的廣泛關(guān)注。針對(duì)一些難降解的有機(jī)污染物,如多氯聯(lián)苯、1,4-二氧雜環(huán)乙烷等,國(guó)外研究人員已經(jīng)篩選出了一些高效降解菌[17]。
1.2.2固定化生物技術(shù)固定化生物技術(shù)是一種新型的水處理技術(shù),它是利用物理、化學(xué)方法將細(xì)胞或酶固定在有限的空間內(nèi),保持其活性并且可以重復(fù)利用的方法[18-19]。該技術(shù)能夠提高反應(yīng)器內(nèi)高效菌種濃度和純度,有利于處理含有高濃度NH3-N、CODCr的廢水。趙大傳等[20]以核桃殼為載體,采用固定化生物技術(shù)處理印染廢水,CODCr的去除率達(dá)到94.5%,脫色率大于99%。Maria等[21]在流化床反應(yīng)器中,以木屑、聚乙烯醇等作為載體固定紅球菌處理石油廢水,結(jié)果表明,此方法具有很高的處理效率,在2~3周后對(duì)正構(gòu)烷烴的去除率達(dá)到70%~100%,對(duì)多環(huán)芳烴類物質(zhì)的去除率達(dá)到70%。
1.2.3共代謝共代謝是一種特殊的微生物代謝途徑,也被稱為協(xié)同代謝。一些不能被微生物作為碳源和能源的難降解有機(jī)物,能與其它易生物降解有機(jī)物形成共基質(zhì)條件,當(dāng)與這些易降解有機(jī)物共存時(shí)就有可能被同時(shí)降解。Graves等[22]研究表明,造紙廢水難以被產(chǎn)甲烷菌生物降解,但當(dāng)提供甲醇、乙醇等易降解的底物時(shí)就可以促進(jìn)廢水中含氯有機(jī)物的去除。
1.2.4其它強(qiáng)化技術(shù)將活性炭等各類吸附劑或微生物生長(zhǎng)素投加到廢水處理系統(tǒng)中均可達(dá)到強(qiáng)化生物處理的目的。該方法操作性強(qiáng),具有普遍適用性,特別適用于綜合化工廢水的生物強(qiáng)化處理過(guò)程。王方園等[23]用生物鐵強(qiáng)化活性污泥法處理工業(yè)園區(qū)綜合化工廢水,結(jié)果表明,該法可以將CODCr去除率提高17%,在提高污泥氧化能力的同時(shí),還能將生物鐵作為酶激活劑和絮凝促進(jìn)劑。
2綜合化工廢水處理中存在的問(wèn)題
綜合化工廢水的各種處理方法都有其優(yōu)點(diǎn)和不足,物理化學(xué)方法由于其操作性強(qiáng)、對(duì)難降解污染物處理效率高,常用于綜合化工廢水的預(yù)處理或深度處理,但其中均存在一定的不足,例如混凝沉淀、活性炭吸附、膜過(guò)濾等方法只是污染物相的轉(zhuǎn)移,并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)污染物的徹底降解;膜分離技術(shù)存在著造價(jià)高、膜壽命短以及膜污染和膜阻塞等諸多問(wèn)題;高級(jí)氧化法處理效率高、反應(yīng)快,在處理難降解廢水時(shí)效果顯著,但該類反應(yīng)器的制造和運(yùn)行成本高、反應(yīng)條件要求嚴(yán)格,不適用于升級(jí)改造已有的廢水處理工藝。同樣的,其它多數(shù)物理化學(xué)方法均存在能源消耗大、投資運(yùn)行成本高的缺點(diǎn),制約了其在化工廢水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。生物處理技術(shù)的成本低,目前仍是主要的處理技術(shù),但由于綜合化工廢水中大量難降解有機(jī)物和生物抑制性物質(zhì)的存在,往往造成了生物處理系統(tǒng)效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。為提高生物處理效果,通常會(huì)采取延長(zhǎng)水力停留時(shí)間或稀釋原水以降低生物系統(tǒng)的進(jìn)水負(fù)荷等措施,但這種方式仍然得不到理想的效果,也不經(jīng)濟(jì),所以工程上通常會(huì)采用以生物處理為主體,物理化學(xué)方法作為預(yù)處理和深度處理的組合工藝,或采取一些生物強(qiáng)化手段來(lái)提高綜合化工廢水的處理效果。
3結(jié)語(yǔ)
[論文摘要]焦化廢水是一種典型的難降解有機(jī)廢水。介紹了預(yù)處理技術(shù),二級(jí)處理技術(shù)的物化法、生物法、化學(xué)法和循環(huán)利用法的應(yīng)用和研究進(jìn)展及優(yōu)缺點(diǎn)。
焦炭是高耗水產(chǎn)業(yè),每年全國(guó)焦化廢水的排放量約為2.85 億t。焦化廢水是煤在高溫干餾過(guò)程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過(guò)程中形成的廢水,水質(zhì)隨原煤組成和煉焦工藝而變化,是一種典型的難降解有機(jī)廢水。其成分復(fù)雜,毒性大,它的超標(biāo)排放對(duì)人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都可構(gòu)成很大的危害??傊?,焦化廢水污染,是工業(yè)廢水排放中一個(gè)突出的環(huán)境問(wèn)題,也是擺在人們面前的一個(gè)急需解決的課題。
目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理,然后再進(jìn)行生物脫酚二次處理。但往往經(jīng)上述處理后,外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標(biāo)仍然很難達(dá)標(biāo)。針對(duì)這種狀況,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為物化法、生物法、化學(xué)法和循環(huán)利用等4類。
一、焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)
焦化廢水中部分有機(jī)物不易生物降解,需要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)。
常用的預(yù)處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝,其作用機(jī)理是通過(guò)厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,生成易降解物質(zhì)。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理后,可以提高難降解有機(jī)物的好氧生物降解性能,為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件。
二、焦化廢水的二級(jí)處理技術(shù)
(一)物理化學(xué)法
(1)吸附法
吸附法處理廢水,就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì),使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高,吸附劑再生困難,不利于處理高濃度的廢水。
(2)利用煙道氣處理焦化廢水
由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國(guó)緯達(dá)環(huán)保公司合作研制開(kāi)發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國(guó)家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后,輸入煙道廢氣中進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng),煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化,氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫銨。
該方法投資省,占地少,以廢治廢,運(yùn)行費(fèi)用低,處理效果好,環(huán)境效益十分顯著,是一項(xiàng)十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡,這就在一定程度上限制了方法的應(yīng)用范圍。
(二)生物處理法
生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機(jī)物的方法。目前,活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機(jī)物充分接觸;溶解性的有機(jī)物被細(xì)胞所吸收和吸附,并最終氧化為最終產(chǎn)物(主要是CO2)。非溶解性有機(jī)物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物,然后被代謝和利用。
生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn),但是生物降解法的稀釋水用量大,處理設(shè)施規(guī)模大,停留時(shí)間長(zhǎng),投資費(fèi)用較高,對(duì)廢水的水質(zhì)條件要求嚴(yán)格,這也就對(duì)操作管理提出了較高要求。
(三)化學(xué)處理法
(1)焚燒法
焚燒法治理廢水始于20世紀(jì)50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中,使水霧完全汽化,讓廢水中的有機(jī)物在爐內(nèi)氧化,分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無(wú)機(jī)物灰分。
焚燒處理工藝對(duì)于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實(shí)可行的處理方法。然而,盡管焚燒法處理效率高,不造成二次污染,但是處理費(fèi)用昂貴使得多數(shù)企業(yè)望而卻步,在我國(guó)應(yīng)用較少。
(2)催化濕式氧化技術(shù)
催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下,在催化劑作用下,用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機(jī)物氧化,最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點(diǎn)。但是,由于其催化劑價(jià)格昂貴,處理成本高,且在高溫高壓條件下運(yùn)行,對(duì)工藝設(shè)備要求嚴(yán)格,投資費(fèi)用高,國(guó)內(nèi)很少將該法用于廢水處理。
(3)化學(xué)混凝和絮凝
化學(xué)混凝和絮凝是用來(lái)處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)小懸浮物及膠體微粒,以降低廢水的濁度和色度,但對(duì)可溶性有機(jī)物無(wú)效,常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費(fèi)用低,既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。
(4)臭氧氧化法
臭氧的強(qiáng)氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去,而且臭氧在水中很快分解為氧,不會(huì)造成二次污染,操作管理簡(jiǎn)單方便。但是,這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點(diǎn)。同時(shí)若操作不當(dāng),臭氧會(huì)對(duì)周圍生物造成危害。因此,目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處理。在美國(guó)已開(kāi)始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。
(5)光催化氧化法
目前,這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低,有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物,造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對(duì)光能的吸收,因此,要求體系具有良好的透光性。所以,該方法適用于低濁度、透光性好的體系,可用于焦化廢水的深度處理。
(6)電化學(xué)氧化技術(shù)
電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明,電化學(xué)氧化法氧化能力強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染,是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。
(四)廢水循環(huán)使用
高濃度的焦化廢水經(jīng)過(guò)脫酚,凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后,送往熄焦池以供熄焦,實(shí)現(xiàn)酚水的閉路循環(huán)。從而減少了排污,降低了運(yùn)行等費(fèi)用。但是此時(shí)的污染物轉(zhuǎn)移問(wèn)題也值得考慮和進(jìn)一步研究。
三、結(jié)語(yǔ)
總之,我們應(yīng)根據(jù)焦化廢水的特點(diǎn),深入研究先進(jìn)的處理技術(shù),尋求既高效又經(jīng)濟(jì)的處理方法,降低運(yùn)行費(fèi)用,提高達(dá)標(biāo)率,改善環(huán)境質(zhì)量,減輕焦化廢水對(duì)各地水體的污染,實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。這既是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,也是未來(lái)技術(shù)攻關(guān)所需要面對(duì)的的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】微污染水源,水處理技術(shù),研究,進(jìn)展和對(duì)策
中圖分類號(hào): S273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一.前言
水保障著人類的生存和發(fā)展、社會(huì)的文明和進(jìn)步。我們每個(gè)人的生活更是離不開(kāi)水。隨著工業(yè)化快速的發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,我國(guó)的源水水質(zhì)的污染已經(jīng)越來(lái)越厲害,水源水受污染更進(jìn)一步惡化,水中有機(jī)物質(zhì)逐漸增多。從1960年以來(lái),水源水質(zhì)受污染波及的范圍越來(lái)越廣。水的污染客觀上推動(dòng)了水質(zhì)分析技術(shù)逐漸改進(jìn),水源中能夠測(cè)得的微量污染物質(zhì)的種類也不斷增加。與此同時(shí),人們面臨著新的水質(zhì)進(jìn)化技術(shù)問(wèn)題。面對(duì)源水中出現(xiàn)的污染新問(wèn)題,人們就開(kāi)始著手對(duì)水質(zhì)凈化的新技術(shù)的研究,且在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的成效
二.常見(jiàn)的處理微污染水源的水處理技術(shù)
1.物理技術(shù)
(一)吹脫
吹脫的原理是利用水中溶解化合物的實(shí)際濃度區(qū)別于它的平衡濃度,使揮發(fā)性組分由液相擴(kuò)散進(jìn)氣相中,其目的是去除揮發(fā)性有機(jī)物。吹脫法的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單,但它去除難揮發(fā)的有機(jī)物效果差。當(dāng)然,對(duì)于溶解有可揮發(fā)性化合物的污染原水,用填料塔進(jìn)行曝氣吹脫是一種行之有效的方法。
(二)吸附
吸附處理技術(shù)的工作原理是利用物質(zhì)強(qiáng)大的吸附性能來(lái)去除水中污染物的技術(shù)。目前處理水質(zhì)問(wèn)題的吸附劑包括:活性炭(AC)、二氧化硅、活性氧化鋁、硅藻土、沸石、離子交換樹(shù)脂。在這當(dāng)中,使用率最高的是疏水性物質(zhì)—活性炭。
(三)膜過(guò)濾技術(shù)
膜分離法是新興凈化技術(shù),其特點(diǎn)是:高分離、提純度高、濃縮性能好。膜過(guò)濾技術(shù)是用天然或人工合成高分子薄膜做介質(zhì),以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力,對(duì)雙組分或多組分溶液進(jìn)行過(guò)濾分離、分級(jí)提純和富集的物理處理方法。
2.化學(xué)技術(shù)
(一)預(yù)氧化技術(shù)
預(yù)氧化技術(shù)是指往原水中加入強(qiáng)氧化劑,利用強(qiáng)氧化劑的氧化能力,去除水中的有機(jī)污染物,提高混凝沉淀效果的一種方法。常用的氧化劑有氯氣、臭氧和高錳酸鉀等。預(yù)氧化技術(shù)是在水處理中受到普遍關(guān)注的氯消毒副產(chǎn)物對(duì)人體具有致命危害之后開(kāi)始重視并廣泛采用的方法。
(二)光化學(xué)氧化法
光化學(xué)氧化法是在化學(xué)氧化和光輻射的共同作用下,使氧化反應(yīng)在速率和氧化能力上比單獨(dú)的化學(xué)氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術(shù)。光化學(xué)氧化法目前尚處于研制階段,由于運(yùn)行成本較大,尚難大規(guī)模的在生產(chǎn)中應(yīng)用,但該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展很快,在生產(chǎn)上的應(yīng)用將為期不遠(yuǎn)。
3.生物預(yù)處理技術(shù)
水源水生物處理技術(shù)的本質(zhì)是水體天然凈化的人工化,通過(guò)微生物的降解,去除水源水中包括腐殖酸在內(nèi)的可生物降解的有機(jī)物及可能在加氯后致突變物質(zhì)的前驅(qū)物和NH3—N,NO2—等污染物,再通過(guò)改進(jìn)的傳統(tǒng)工藝的處理,使水源水水質(zhì)大幅度提高。
(一)塔式生物濾池
輕質(zhì)濾料的開(kāi)發(fā)與采用,為塔式生物濾池的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。生物塔濾增加了濾池高度,分層放置填料,通風(fēng)良好克服了普通生物濾池(非曝氣)溶解氧不足的缺陷。塔式濾池的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷高、占地面積小、產(chǎn)水量大,對(duì)沖擊負(fù)荷水量和水質(zhì)的突變適應(yīng)性較強(qiáng)。缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗較大,基建投資高,運(yùn)行管理不便。
(二) 生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器
生物轉(zhuǎn)盤在污水處理中已廣泛采用,目前在給水處理領(lǐng)域,對(duì)某些污染程度較為嚴(yán)重的微污染水進(jìn)行了一些研究。轉(zhuǎn)盤上生物膜生長(zhǎng)面積大,生物量豐富,不存在類似于生物濾池的堵塞情況,有較好的耐沖擊負(fù)荷的能力,脫落膜易于清理處置。但存在的不足是生物氧化接觸時(shí)間較長(zhǎng),構(gòu)筑物占地面積大,盤片價(jià)格較貴,基建投資高。
(三)生物接觸氧化法
生物接觸氧化工藝?yán)锰盍献鳛樯镙d體,在曝氣充氧的條件下微生物迅速生長(zhǎng)繁殖,且聚集在填料表面上形成生物膜,其生物膜上的生物相當(dāng)?shù)呢S富,有細(xì)菌、絲狀菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),溶解性的有機(jī)污染物在與生物膜融合中被吸附、被分解和被氧化,氨氮轉(zhuǎn)化或被氧化成高價(jià)形態(tài)的硝態(tài)氮?,F(xiàn)有生物接觸氧化法在生物填料、曝氣充氧方式上都有所改進(jìn)。國(guó)內(nèi)填料已從最初的蜂窩管式填料、半軟性填料、經(jīng)軟性填料,發(fā)展到最近一段時(shí)間的YDT彈性立體填料;曝氣充氧方式也有變化,從最初的單一穿孔管式向微孔曝氣頭直接充氧和穿孔管中心導(dǎo)流筒曝氣循環(huán)式發(fā)展。這種改進(jìn),大大的促進(jìn)了膜的更新,并且使傳質(zhì)效果更好。
(四)電生物反應(yīng)器
電生物反應(yīng)器,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是電極裝置與生物反應(yīng)器組合的結(jié)合體。顯然,通電解水,陰極提供電子,產(chǎn)生氫的氫氣與硝酸鹽發(fā)生了一定的化學(xué)反應(yīng),從而大大提高了生化反應(yīng)速率及去除率,近而減少了水中硝酸鹽的比例。其實(shí),原理上講,這種方法不僅可以實(shí)現(xiàn)反硝化處理,還可以去除水體中的溶解的有機(jī)物,但目前這種方法尚處于基礎(chǔ)理論研究階段,尚不能夠應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。
三.對(duì)各種處理技術(shù)的分析
筆者認(rèn)為,物理、化學(xué)法處理效率較高。尤其是各種聯(lián)用技術(shù)的開(kāi)發(fā),能有效的去除一些難降解有機(jī)物,經(jīng)過(guò)高效氧化,水中的絕大部分的有機(jī)物被去除,能有效地降低飲用水致突變的活性。但這種方法也有其弊端,主要表現(xiàn)在設(shè)備都相對(duì)復(fù)雜,操作條件要求高,成本較高。經(jīng)過(guò)權(quán)衡比較,生物預(yù)處理技術(shù)算得上經(jīng)濟(jì)有效且比較安全的方法。主要表現(xiàn)為:
1.通過(guò)降解BOM,它降低了輸水管網(wǎng)中菌群的生長(zhǎng)的可能性,從而很少的消耗消毒劑.
2.降低THMs的形成提供便利。
3.通過(guò)降低Zeta電位,有效地減少對(duì)混凝劑的消耗。
4.其對(duì)NH3—N有比較好的處理效果,尤其在它與傳統(tǒng)工藝的混合使用后,對(duì)降低飲用水致突變活性很有利。
總之,該該方法具有投資少,見(jiàn)效快的特點(diǎn),特別適合我國(guó)國(guó)情,因此,在目前我國(guó)的水廠改善出水水質(zhì)的方法中,最好的是生物預(yù)處理技術(shù)與傳統(tǒng)工藝的組合。但是,有研究表明,生物預(yù)處理技術(shù)處理微量難生物降解的優(yōu)先污染物的作用不明顯;只能少量的除去THMS;Ames試驗(yàn)不能使陽(yáng)變成陰;運(yùn)行效果受到很多的因素的影響;相交與常規(guī)工藝,需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)發(fā)展,并馴化生物。
由于生物處理是利用微生物新陳代謝的規(guī)律來(lái)吸收利用水中的污染物,故而,會(huì)使微生物本身以及各種代謝產(chǎn)物進(jìn)入水中,其中大多數(shù)生物的特性當(dāng)前研究還很少。不斷研究新的凈水技術(shù),增加新的治理措施,是當(dāng)前的水質(zhì)技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題??v觀當(dāng)前的水質(zhì)研究方向和研究結(jié)果,增加生物預(yù)處理和加強(qiáng)出水的深層次處理能夠有效改善飲用水水質(zhì)。
四.結(jié)束語(yǔ)
水是萬(wàn)物之源,上至國(guó)家下至個(gè)人都離不開(kāi)水。然而伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展社會(huì)的進(jìn)步,水大量的被污染。盡管現(xiàn)階段我國(guó)的微污染水源水處理技術(shù)有所發(fā)展,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的要求,這要求國(guó)家、社會(huì)、水處理技術(shù)人員,要加大這方面的技術(shù)的研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 錢慶玲,范瑾初,吳國(guó)權(quán)。微污染源水凈化技術(shù)綜述。
[2] 賈瑞寶,文閔英。應(yīng)用水源微污染現(xiàn)狀及其深度處理技術(shù)。山東環(huán)境,1999
[3] 莫罹,黃霞。微濾膜處理微污染源水研究。中國(guó)給水排水,2002,18(4):
[4] 羅建中,孫國(guó)勝。微污染水處理技術(shù)進(jìn)展。過(guò)濾與分離,2002,12(3):4-9
【關(guān)鍵詞】制藥廢水尾水;預(yù)處理;工藝
1、制藥廢水的特點(diǎn)及危害
制藥廢水主要來(lái)源于制藥廠的提前廢水、洗滌廢水以及其他廢水,主要成分為蛋白質(zhì)、糖類以及各種無(wú)機(jī)鹽類。還包括化工原料、有機(jī)溶劑以及酸等。
制藥廢水中主要污染物有化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、生化需氧量(BOD)、氰化物以及氨氮等有毒物質(zhì)。(1)抗生素制藥廢水;它主要是有機(jī)廢水含S與N及毒性物質(zhì)較多,廢水中參與抗菌素較多,ph值浮動(dòng)大,治理難度大。(2)中成藥廢水;中成藥廢水主要含有糖類、有機(jī)色素類、鞣質(zhì)體、纖維素、生物堿以及木質(zhì)素等有機(jī)物,它具有懸浮物(藥渣、泥沙)多、化學(xué)需氧量濃度變化大,色度高且水溫在25~60℃。(3)化學(xué)制藥廢水;廢水的成分較為復(fù)雜,含有抗生素殘余以及未反應(yīng)的原理,化學(xué)需氧量濃度較大?;瘜W(xué)制藥廢水具有成分復(fù)雜、無(wú)機(jī)鹽濃度高以及含有生物毒性物質(zhì)。(4)生物制藥廢水;生物制藥廢水的成分也非常復(fù)雜,含毒及生物抑制物,氣味重及泡沫。具有這些特點(diǎn):化學(xué)需氧量濃度高、懸浮物濃度高,抗生素殘留較多使得難降解,同時(shí)含有抑菌物質(zhì)SO42-濃度高,還有一個(gè)特點(diǎn)就是成分非常復(fù)雜。
制藥廢水由于藥劑種類繁多也使得其水質(zhì)也都不相同,其毒性高且含有有機(jī)污染物等特點(diǎn),屬于破壞性較為嚴(yán)重的廢水,如果不對(duì)其進(jìn)行處理的話,對(duì)環(huán)境能造成不可估計(jì)的危害。它具有以下的危害性:(1)消耗水中的溶解氧;有機(jī)物分解時(shí)需要耗費(fèi)水中的溶解氧,如果有機(jī)物含量高的話會(huì)造成水體缺氧使得水中的好氧生物滅亡,厭氧生物繁殖,使得水體發(fā)出臭味。(2)影響生態(tài)平衡;制藥廢水中通常含有抗生素等殺菌成分,會(huì)影響水中微生物的生存,嚴(yán)重的會(huì)破壞生態(tài)平衡。
2、傳統(tǒng)的制藥廢水處理方法
2.1、物化處理法
制藥廢水物化處理的方法主要有5種:(1)混凝法,這種方法使用較為廣泛,其關(guān)鍵在于混凝劑的選擇及投加;(2)吸附法,常見(jiàn)的吸附劑主要有活性炭、吸附樹(shù)脂以及活性煤,效果也較為明顯;(3)氣浮法,其效果較前兩種要差些,主要有溶氣、充氣以及電解等幾種氣浮法;(4)電解法,其特點(diǎn)為易操作、效率高以及脫色好等特點(diǎn);(5)膜分離法,主要是反滲透膜,它能回收部分有用的物質(zhì)。
2.2、化學(xué)處理法
化學(xué)處理法是存在弊端的,如果藥劑加入量超過(guò)一定的量,則會(huì)對(duì)水體造成污染,采用化學(xué)處理法時(shí)必須要提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn),確定藥劑的用量。常見(jiàn)化學(xué)處理方法有:(1)鐵碳法,其預(yù)處理方法采用的是鐵加碳的方式,這樣能提高廢水的可生化性;(2)臭氧氧化法,這種方法能提高化學(xué)需氧量的去除率,同時(shí)提高廢水的可生化性;(3)Fenton試劑處理法,這種試劑是由亞鐵鹽與H2 O2組成的,它能夠有效的去除制藥廢水中的難降解物質(zhì),近年來(lái)引進(jìn)了紫外光以及草酸鹽等;(4)高級(jí)氧化技術(shù),也叫做深度氧化技術(shù),這種技術(shù)對(duì)化學(xué)需氧量的去除率能達(dá)到96%,主要有紫外光以及超聲波等氧化技術(shù),它具有高效以及無(wú)選擇性等特點(diǎn),應(yīng)用較為廣泛。
2.3、生化處理法
制藥廢水生化處理主要有這么幾種方式:(1)好氧生物處理法;制藥廢水濃度高且多含有機(jī)物,在對(duì)原液進(jìn)行稀釋時(shí)消耗的動(dòng)力大,處理后一般都不能直接排放,需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。常見(jiàn)的好氧生物處理法有:活性污泥法、接觸氧化法、深井曝氣法、吸附生物降解法等。(2)厭氧生物處理法,目前高濃度的制藥廢水處理大都是采用的厭氧處理方法,但是經(jīng)過(guò)這種方法處理后仍然存在化學(xué)需氧量較高的缺點(diǎn),還需要對(duì)水體進(jìn)行后期處理。常見(jiàn)的厭氧生物處理法有上流式厭氧污泥床、厭氧折流板反應(yīng)器以及水解法等。(3)組合處理法,單一的制藥廢水處理方法往往都不能滿足排放要求,于是厭氧―好氧等工藝組合起來(lái)使用就用在了廢水處理中,它能有效的結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn),處理結(jié)果也符合要求,在實(shí)踐中得到了較為廣泛的使用。
3、制藥廢水生化前預(yù)處理的分析
3.1、制藥廢水的處理方法
一般制藥廠的廢水處理站的工作流程如下:原水初沉池調(diào)節(jié)池復(fù)合水解酸化池交替流生物反應(yīng)器雙流向曝氣生物濾池出水(尾水)。
其處理處理技術(shù)原理為:
(1)調(diào)節(jié)池;曝氣調(diào)節(jié)池的工作原理為使用壓縮空氣攪拌制藥廢水,起到防止沉淀均勻水質(zhì)的作用,同時(shí),它可以將廢水中的易揮發(fā)物質(zhì)去除掉,對(duì)廢水進(jìn)行初期的處理。
(2)復(fù)合水解酸化池;水解酸化池可以將廢水中的毒性物質(zhì)及有機(jī)物進(jìn)行水解,能夠有效的抑制甲烷的產(chǎn)生,并且處理后的水ph值在6.0~7.5作用。
(3)交替流生物反應(yīng)器;這道工藝的特點(diǎn)變現(xiàn)為深層曝氣,保證了氧氣的提供,同時(shí)加強(qiáng)了氧轉(zhuǎn)移的工作效率,處理高濃度及高鹽度的制藥廢水效果較為明顯。需要注意的是,交替流生物反應(yīng)器需要進(jìn)行保溫處理,以保證冬季時(shí)能正常運(yùn)行。
(4)雙流向曝氣生物濾池;這種系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了水資源的利用率,同時(shí),對(duì)制藥廢水進(jìn)行了深度的處理,最后的出水能達(dá)到排放及回用標(biāo)準(zhǔn)。
3.2、制藥廢水處理后分析
制藥廢水處理分析主要是采用下面幾個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行分析:(1)BOD5/COD指標(biāo),它是判斷廢水能否使用生物方法進(jìn)行處理,該比值越大可生化的性能越好,一般達(dá)到0.3才能采用生化處理;(2)BOD5/TN指標(biāo),它是判斷廢水能否使用生物脫氨技術(shù)的方法,國(guó)家規(guī)范要求改比值需要大于4,反應(yīng)才能徹底;(3)BOD5/TP指標(biāo),它是判斷生物除磷的一個(gè)必須指標(biāo),我們要求該比值要大于20才能采用生物除磷的方法。
總 結(jié):
制藥廢水的生化前預(yù)處理必須要將處理效果放在第一位,必須要保證出水能夠滿足排放要求及工業(yè)用水回水使用的要求,其次還要考慮到經(jīng)濟(jì)性的要求,注意對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù),盡量對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單化,既能滿足我們的制藥廢水處理需要,還能降低工作的成本,提高企業(yè)的效益。最后一點(diǎn),還需要注意處理工藝的適用性,選擇一種可以處理復(fù)雜廢水且經(jīng)濟(jì)的工藝,適用范圍廣,經(jīng)濟(jì)性較好,這才是最佳的處理工藝。
參考文獻(xiàn)
[1] 潘志彥,陳朝霞,王泉源等. 《制藥業(yè)水污染防治技術(shù)研究進(jìn)展》[J].《水處理技術(shù)》,2004,28(2):68-71.
[2] 馬文鑫,陳衛(wèi)中,任建軍等.《制藥廢水預(yù)處理技術(shù)探索》 [J].《環(huán)境污染與防治》,2001,1,23(2):87-89.
[3] 楊 軍,陸正禹,胡紀(jì)萃等.《抗生素工業(yè)廢水生物處理技術(shù)的現(xiàn)狀與展望》[J].《環(huán)境科學(xué)》,1997,18(5):83-85.
關(guān)鍵詞:污染水源水水處理技術(shù) 對(duì)策
中圖分類號(hào): U664.9+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
微污染水源水是指有機(jī)物、氨氮等指標(biāo)超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)、且存在微量有毒有害化學(xué)污染及病原微生物污染的水源水。面對(duì)水源水質(zhì)的變化,常規(guī)工藝(混凝一沉淀一過(guò)濾一消毒)己經(jīng)顯得力不從心。本文將根據(jù)我國(guó)微污染水源水的特點(diǎn),探討了近年來(lái)微污染水源水處理技術(shù),并就如何做好微污染水源水的處理工藝提出了相應(yīng)的對(duì)策。
1微污染水源水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.1物理技術(shù)
1)吸附技術(shù)。吸附處理技術(shù)是指利用物質(zhì)強(qiáng)大的吸附性能來(lái)去除水中污染物的技術(shù)。目前用于水源水處理的吸附劑有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化鋁、沸石、離子交換樹(shù)脂,其中用得最多的是對(duì)水中有機(jī)污染物和臭味有較強(qiáng)吸附作用的疏水性物質(zhì)—活性炭。
2)膜過(guò)濾技術(shù)。膜分離法是指用高分子薄膜作介質(zhì),以附加能量為推動(dòng)力,對(duì)雙組分或多組分溶液進(jìn)行表面過(guò)濾分離的物理處理方法。目前常見(jiàn)的膜法有:微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透蒸發(fā)、液膜及剛出現(xiàn)的毫微濾技術(shù)等。從膜濾法的功能上看,反滲透能有效的去除水中的農(nóng)藥、表面活性劑、消毒副產(chǎn)物、THMs、腐殖酸和色度等。
3)吹脫技術(shù)。吹脫是利用水中溶解化合物的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異,將揮發(fā)性組分不斷由液相擴(kuò)散到氣相中,達(dá)到去除揮發(fā)性有機(jī)物的目的。吹脫法具有費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)難揮發(fā)的有機(jī)物去除效果差。
1.2化學(xué)技術(shù)
1)預(yù)氧化技術(shù)。預(yù)氧化技術(shù)是指向原水中加入強(qiáng)氧化劑,利用強(qiáng)氧化劑的氧化能力,去除水中的有機(jī)污染物,提高混凝沉淀效果。氯氣會(huì)和水中某些有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生大量的鹵代烷和氯化有機(jī)物,且不易被后續(xù)的常規(guī)處理工藝去除。通過(guò)預(yù)臭氧化不但可以使得難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生化降解有機(jī)物,還可以使得不溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶性有機(jī)物,從而為后續(xù)生物處理提供有利條件。高鐵酸鉀是近年來(lái)研究較多的氧化劑,它是一種優(yōu)良的預(yù)處理藥劑,在水處理過(guò)程中可以發(fā)揮氧化、殺菌、吸附等多功能的協(xié)同作用。
2)光化學(xué)氧化技術(shù)。光化學(xué)氧化法是在化學(xué)氧化和光輻射的共同作用下,使氧化反應(yīng)在速率和氧化能力上比單獨(dú)的化學(xué)氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術(shù)。光激發(fā)氧化法是以臭氧、過(guò)氧化氫、氧和空氣等作為氧化劑,將氧化劑的氧化作用和光化學(xué)輻射相結(jié)合,可產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的自由基。光催化氧化技術(shù)是以N形半導(dǎo)體為催化劑的一種光催化氧化。起光催化作用的N形半導(dǎo)體有TiO2,WO3,F(xiàn)e2O3,TiO3等,TiO2因光化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性都很好,反應(yīng)前后性質(zhì)不變而被普遍采用。
1.3生物技術(shù)
1)生物接觸氧化法。生物接觸氧化法,在池內(nèi)設(shè)置人工合成的填料,經(jīng)過(guò)充氧的水,以一定的速度循環(huán)流經(jīng)填料,通過(guò)填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中可生化利用的污染物基質(zhì)得到降解去除。生物接觸氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是處理能力大,對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性,污泥生成量少;缺點(diǎn)是填料間水流緩慢,水力沖刷小,另外填料價(jià)格較貴,加上填料的支承結(jié)構(gòu),投資費(fèi)用較高。
2)新型的生物反應(yīng)器處理技術(shù)。膜生物反應(yīng)器是膜處理和生物處理相結(jié)合的一種新工藝,它是指以超濾膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設(shè)備,并與生物反應(yīng)器組合構(gòu)成的一種新型生物處理裝置。由于超濾膜能很好地截流來(lái)自生物反應(yīng)器混合液中的微生物絮體、分子量較大的有機(jī)物及固體懸浮物質(zhì),并使之重新返回到生化反應(yīng)器中,這就使反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥濃度得以大大提高,從而能有效的提高有機(jī)物的去除率。
2微污染水源水處理對(duì)策
2.1做好微污染水源水的預(yù)處理
預(yù)處理通常指在常規(guī)處理工藝前采用適當(dāng)物理、化學(xué)或生物的處理方法將水中的污染物進(jìn)行初級(jí)去除的過(guò)程。預(yù)處理可使常規(guī)處理更好地發(fā)揮作用, 減輕常規(guī)處理及深度處理負(fù)擔(dān), 改善和提高飲用水水質(zhì)?;瘜W(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)是指依靠氧化劑的氧化能力, 分解破壞水中污染物的結(jié)構(gòu), 達(dá)到轉(zhuǎn)化或分解污染物的目的的技術(shù)。目前采用的氧化劑主要有高錳酸鉀、氯氣、臭氧、過(guò)氧化氫、過(guò)碳酸鈉、氧化偶合絮凝劑等。生物氧化法是一種借助微生物群體的新陳代謝作用, 有效去除或減少可能在加氯后生成致突變物質(zhì)的前體, 如一些可生物降解的有機(jī)物、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和金屬等的處理技術(shù)。生物處理單元可設(shè)在傳統(tǒng)凈水工藝的不同位置, 以發(fā)揮不同的作用。吸附預(yù)處理技術(shù)常用的吸附劑有活性炭、黏土等。活性炭吸附最能有效去除水中的有機(jī)物, 并且可使致突變活性從陽(yáng)性轉(zhuǎn)為陰性。研究表明: 當(dāng)粉末活性炭的投放質(zhì)量濃度為20 mg/L時(shí), 可使常規(guī)處理工藝的 COD 去除率增加 20.8%~39.6%。
2.2改善混凝劑和混凝工藝
強(qiáng)化混凝技術(shù)主要是通過(guò)改善混凝劑性能和優(yōu)化混凝工藝條件,提高混凝沉淀工藝對(duì)有機(jī)污染物的去除效果。強(qiáng)化混凝主要方式有:提高混凝劑投加量使水中膠體脫穩(wěn)、凝聚沉降;增加投設(shè)絮凝劑或助凝劑,增強(qiáng)吸附和架橋作用,使有機(jī)物絮凝下沉;投加新型高效的混凝 / 絮凝藥劑;改善混凝/ 絮凝條件,如優(yōu)化水力學(xué)條件、調(diào)整工藝pH等。其中,增投助凝劑和采用新型高效處理藥劑是強(qiáng)化混凝技術(shù)的主要措施和發(fā)展方向。以高錳酸鉀作助凝劑、鐵鹽作混凝劑可以強(qiáng)化對(duì)微污染水源水的處理效果。采用新型高錳酸鹽復(fù)合藥劑可以強(qiáng)化混凝效果,同時(shí)發(fā)揮高錳酸鹽的氧化作用,有效提高水源水中的有機(jī)污染物的去除效率。
2.3強(qiáng)化沉淀,提高過(guò)濾
沉淀分離是常規(guī)給水處理工藝的重要組成部分,沉淀分離的效果對(duì)后續(xù)處理工藝和最終出水水質(zhì)有較大影響。加強(qiáng)沉淀主要可以通過(guò)以下幾種方式:投加高效新型高分子絮凝劑,提高絮凝體的沉降特性;優(yōu)化改善沉淀池的水力學(xué)條件,提高沉淀效率;提高絮凝顆粒的有效濃度,當(dāng)水進(jìn)入沉淀區(qū)后,在水中很快形成懸浮狀態(tài)的整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾層,進(jìn)池原水通過(guò)該過(guò)濾層以自下而上的分離清水和自上而下濃縮絮凝泥渣的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)對(duì)原水中有機(jī)物進(jìn)行連續(xù)性網(wǎng)捕、掃裹、吸附、共沉等從而提高其沉淀分離效果。強(qiáng)化過(guò)濾技術(shù)可以通過(guò)在不預(yù)加氯的條件下,在濾料表面培養(yǎng)繁育微生物,利用微生物的生長(zhǎng)繁殖活動(dòng)去除水中的有機(jī)物;也可以通過(guò)采用新型、改性濾料等的使用提高過(guò)濾工藝對(duì)濁度、有機(jī)物等的去除效果。
2.4聯(lián)用處理
實(shí)驗(yàn)表明:臭氧 - 活性炭聯(lián)用工藝先進(jìn)行臭氧氧化再進(jìn)行活性炭吸附,能夠同時(shí)發(fā)揮臭氧、活性炭的優(yōu)勢(shì),揚(yáng)長(zhǎng)避短。臭氧的加入能夠?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物,提升活性炭的去除效果;炭表面或炭層中的有機(jī)物也能被氧化分解,減輕了活性炭的負(fù)擔(dān)。采用臭氧- 生物活性炭深度處理工藝進(jìn)行改造,砂濾池出水經(jīng)臭氧活性炭后 COD 去除率明顯上升,該系統(tǒng)對(duì)NH3-N 和 CODMn的去除率比常規(guī)處理工藝可分別提高 27.9%和 32.8%,經(jīng)過(guò)臭氧活性炭后,出水色度、嗅和味等感官指標(biāo)也有大幅度改善。
3結(jié)語(yǔ)
微污染水源水的處理必須突破常規(guī)處理工藝的局限以實(shí)現(xiàn)人們對(duì)飲水安全性的需求。常規(guī)處理工藝是成熟的技術(shù),而深度處理技術(shù)能夠有效去除常規(guī)工藝不能去除的有機(jī)物和消毒副產(chǎn)物,常規(guī)處理工藝聯(lián)合深度處理能夠有效提高和保障飲用水水質(zhì),該技術(shù)受到廣泛關(guān)注,并具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]齊魯, 劉帥, 張建福, 等. 高錳酸鹽復(fù)合藥劑預(yù)氧化處理低濁高藻水庫(kù)水[J].工業(yè)用水與廢水,2009,40(1):18-21.
關(guān)鍵詞:污水處理廠;除臭;方法
污水處理廠在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)伴隨臭氣產(chǎn)生,不僅危害人體健康,還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。環(huán)保部在《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中,對(duì)污水處理廠的廠界廢氣規(guī)定了明確排放標(biāo)準(zhǔn),并以氨、硫化氫、臭氣、甲烷為控制因子對(duì)最高允許排放濃度做出明確限制,見(jiàn)表1。污水處理廠為使臭氣達(dá)標(biāo)排放會(huì)采取針對(duì)性除臭措施。
1物理方法
物理除臭法可根據(jù)除臭原理不同進(jìn)行區(qū)分。
1.1阻斷原理除臭
1.1.1設(shè)置綠化隔離帶法設(shè)置綠化隔離帶法是在污水處理廠內(nèi)部和園區(qū)周圍種植綠色植物來(lái)阻斷臭氣擴(kuò)散。該方法可將臭氣阻斷在一定區(qū)域內(nèi),改善廠內(nèi)工人和周邊居民的生活環(huán)境,綠色植物本身也能吸收一定的臭氣。
1.1.2隔斷材料密封法隔斷材料密封法是利用隔斷材料將進(jìn)水泵房、粗細(xì)格柵、污泥堆貯場(chǎng)等地的臭氣隔斷在一定范圍內(nèi)。該法不能從根本上減少臭氣的總量,但可改善廠內(nèi)工人的工作環(huán)境,可作為臭氣處理的輔助措施。
1.2吸收原理除臭
1.2.1水洗滌法用水吸收硫化氫、氨、有機(jī)硫等易溶于水的臭氣。缺點(diǎn)是僅對(duì)特定臭氣有效,產(chǎn)生的清洗廢液易造成二次污染。優(yōu)點(diǎn)是成本低廉、操作簡(jiǎn)單。該方法可用于低濃度臭氣的主處理階段或高濃度臭氣的預(yù)處理階段。
1.2.2物理吸附法用吸附能力強(qiáng)的物質(zhì)吸附臭氣。最常用的是活性炭吸附法,傳統(tǒng)活性碳吸附法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,多用于風(fēng)量較小、濃度低的臭氣處理,以及其他除臭方法的后處理。缺點(diǎn)是系統(tǒng)風(fēng)壓損失大、吸附劑容量有限、飽和點(diǎn)難掌握。美國(guó)卡岡碳素(calgon Carbon)公司設(shè)計(jì)完成了CENTAURHSV催化活性碳除臭系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)控制氣流、濕度和停留時(shí)間,把臭氣氧化成易溶于水的物質(zhì),達(dá)到除臭目的??傮w來(lái)說(shuō),物理吸附法的優(yōu)點(diǎn)是二次污染小、除臭效果好、適用范圍廣。缺點(diǎn)是除臭成本高,多用于臭氣的主處理階段。
1.3其他方法
物理除臭法還有液化分離法、納米分解法、掩蔽法、稀釋擴(kuò)散法等。液化分離法是將臭氣液化后分離出來(lái)達(dá)到除臭目的;納米分解法是用納米材料分解臭氣。這兩種方法都處于研發(fā)階段,正在不斷完善。掩蔽法是用其它更強(qiáng)烈氣體與臭氣混合達(dá)到掩蔽目的;稀釋擴(kuò)散法是將惡臭氣體排放高空進(jìn)行稀釋,這兩種方法不建議使用。
2化學(xué)方法
化學(xué)除臭法根據(jù)原理不同可分為兩類。
2.1中和反應(yīng)除臭
將臭氣通入吸收液中,與之發(fā)生酸堿中和反應(yīng)達(dá)到除臭目的。優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是效果不穩(wěn)定,難溶于水的揮發(fā)性有機(jī)化合物去除困難,易造成二次污染。相比水洗滌法,該法更適合用于高濃度臭氣的預(yù)處理和主處理階段,但還需要深度處理。
2.2氧化還原反應(yīng)除臭
2.2.1熱破壞法通過(guò)燃燒的方法破壞臭氣的分子結(jié)構(gòu)達(dá)到除臭目的。該法應(yīng)用廣泛,是研究的熱門,主要包括熱力燃燒法、直接燃燒法和催化燃燒法,可用于臭氣的深度處理階段。
2.2.2水中氧化法水中氧化法是在污水中添加強(qiáng)氧化劑如液氯、漂白粉、臭氧等物質(zhì)來(lái)氧化水中的有機(jī)臭氣。投入水中的氧化劑是在殺滅水中細(xì)菌的同時(shí),起到除臭作用。
3物理和化學(xué)結(jié)合法
離子除臭法是物理和化學(xué)相結(jié)合的除臭方法。設(shè)備通過(guò)高壓電場(chǎng)產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性的正、負(fù)氧離子并能在極短的時(shí)間內(nèi)氧化、分解甲硫醇、氨、硫化氫、醚類、胺類等臭氣因子,生成二氧化碳和水等穩(wěn)定無(wú)害小分子。該技術(shù)是瑞典的高新技g,在歐洲主要應(yīng)用于醫(yī)院、辦公樓、公眾大廳等,近些年逐步開(kāi)發(fā)應(yīng)用于污水處理廠和污水提升泵房的脫臭方面。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)運(yùn)行成本低、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)明顯二次污染。缺點(diǎn)是與臭氣接觸時(shí)間不長(zhǎng)、高能離子衰減速率過(guò)快、使用壽命短。在我國(guó),該技術(shù)正在不斷完善,可用于臭氣的深度處理。
4生物方法
4.1微生物除臭法
利用特定微生物在一定條件下將臭氣降解為二氧化碳和水等物質(zhì)的方法。根據(jù)微生物的附著條件不同,可分為多種方法:生物濾池法是將增濕后的臭氣通過(guò)微生物填料層進(jìn)行除臭;生物洗滌法是將微生物循環(huán)液從洗滌塔塔頂噴入,與下部上升的臭氣接觸進(jìn)行除臭;生物滴濾池法是將臭氣加濕后通入附有生物膜的填料層進(jìn)行除臭;活性污泥法是將臭氣通入附有微生物的活性污泥進(jìn)行除臭;土壤除臭法是將臭氣通入土壤中進(jìn)行除臭。微生物除臭法的缺點(diǎn)是占用空間較大,微生物的生長(zhǎng)環(huán)境不易控制;優(yōu)點(diǎn)是污染小、成本低、除臭徹底。該法可作為臭氣的主處理階段。
4.2植物除臭法
種植綠色植物不僅能阻斷臭氣,還能吸收臭氣。植物中也能提取出天然除臭劑,優(yōu)點(diǎn)是無(wú)二次污染,并且有關(guān)研究顯示,該法對(duì)甲硫醇、三甲胺以及硫化氫的去除率已超過(guò)了90%,缺點(diǎn)是提取流程復(fù)雜,對(duì)設(shè)備的操作要求較高,需要資金量大。植物提取液可噴淋在提升泵房、污泥脫水車間等不宜收集臭氣的地方除臭。
5結(jié)論
污水處理廠在除臭方案的選擇上要考慮社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一。通過(guò)分析比較結(jié)論如下。
預(yù)處理階段:污水處理廠應(yīng)按照環(huán)保部要求,設(shè)置綠化隔離帶隔離吸收臭氣。在工作人員出入較多的區(qū)域,可用密封法阻斷臭氣。水洗滌法和化學(xué)吸收法可分別用于處理低濃度和高濃度臭氣的預(yù)處理。
主處理階段:規(guī)模較小的污水處理廠,建議采用活性炭吸附法。該方法操作簡(jiǎn)單,使用靈活,除臭效果較好,如果條件允許也可考慮CENTAUR HSV催化活性碳除臭系統(tǒng)。規(guī)模較大的污水處理廠可考慮生物除臭法。該方法往往占據(jù)空間大、處理周期長(zhǎng),但是除臭徹底、無(wú)二次污染,其中生物滴濾法和活性污泥法好控制,可優(yōu)先考慮。條件一般的污水廠可采用化學(xué)吸收法除臭,該方法一次性投資小、操作簡(jiǎn)單,但處理效率較低、操作不穩(wěn)定、易造成二次污染。
關(guān)鍵詞:畜禽養(yǎng)殖;廢水處理;技術(shù)
前言:近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速,并已成為我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要支柱。規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖具有許多優(yōu)點(diǎn),它可以縮短畜禽養(yǎng)殖的生長(zhǎng)周期、提高產(chǎn)量、節(jié)約成本、便于管理; 但是,規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生大量畜禽廢水,帶來(lái)一系列的環(huán)境污染問(wèn)題,且污染相對(duì)集中,處理困難。畜禽養(yǎng)殖廢水的直接排放不僅會(huì)污染地表水體,引起水體富營(yíng)養(yǎng)化,還會(huì)對(duì)地下水和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞,甚至危害人體健康。國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出多種禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù),對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié),對(duì)于推動(dòng)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)的進(jìn)步非常重要。
1.畜禽養(yǎng)殖廢水特點(diǎn)與污染現(xiàn)狀
畜禽養(yǎng)殖廢水處理難度大"其特點(diǎn)主要如下:
①COD、SS、NH、-N含量高;②可生化性好,沉淀性能好;③水質(zhì)水量變化大;④含有致病菌并有惡臭。
畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速。僅以四川省為例,據(jù)相關(guān)資料顯示,2010年四川省生豬等主要畜禽規(guī)?;B(yǎng)殖比重達(dá)到45%,預(yù)計(jì)2020年將提高到80%以上.目前,我國(guó)每年產(chǎn)生畜禽糞便約45億噸,其化學(xué)需氧量 (COD) 超過(guò)我國(guó)工業(yè)廢水和生活污水之和。因此畜禽養(yǎng)殖污染已經(jīng)是繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源"而畜禽養(yǎng)殖廢水的處理則是其中的重點(diǎn)。
2.畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)
為控制畜禽養(yǎng)殖廢水直接外排對(duì)環(huán)境的破壞,目前畜禽養(yǎng)殖廢水的處理技術(shù)可分為物化處理技術(shù)和生物處理技術(shù)兩大類。
2.1 物化處理技術(shù)
2.1.1常用的物化處理技術(shù)有吸附法、磁絮凝沉淀、電化學(xué)氧化、fenton氧化等。
吸附法。該法的關(guān)鍵是吸附介質(zhì)的選取,目前常用沸石等作為介質(zhì)。錢鋒等采用吸附―過(guò)濾法對(duì)實(shí)際養(yǎng)豬廢水進(jìn)行預(yù)處理,以稻草―沸石雙層濾料為過(guò)濾介質(zhì),在 5m/h的濾速下,COD、NH、-N和磷的最高去除率分別達(dá)47.9%、72.9%和50.1%,還能去除一定量的小分子有機(jī)物和臭味,同時(shí)附著有大量固體有機(jī)物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石,經(jīng)過(guò)處理后可作為土壤改良劑或肥料,但該法對(duì)于吸附飽和的過(guò)濾介質(zhì)必須嚴(yán)格處理,避免造成二次污染。梁文婷等采用氧化鎂改性沸石,在最佳作用時(shí)間4h下,得到豬場(chǎng)廢水中NH、-N、總磷的去除率分別為88.6%和76.2% ,該法的改性沸石使用微波制成,能耗和技術(shù)要求較高,且吸附劑達(dá)到飽和時(shí)必須脫附,故只能間歇處理廢水。
2.1.2磁絮凝沉淀。崔麗娜等通過(guò)投加磁種和絮凝劑進(jìn)行磁絮凝分離反應(yīng),處理豬場(chǎng)廢水,實(shí)驗(yàn)條件下,COD為3232mg/L的豬場(chǎng)廢水樣,去除率最高可達(dá)61.2%。該技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單、沉降性好、處理周期短,但會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥。
2.1.3電化學(xué)氧化"電化學(xué)氧化對(duì)氨氮的去除率較高。歐陽(yáng)超等對(duì)實(shí)際養(yǎng)豬廢水進(jìn)行電化學(xué)氧化處理,在180min內(nèi),NH-N、的去除率可達(dá)98.22% ,但COD 的去除率僅14.04% 。
3.畜禽養(yǎng)殖廢水的預(yù)處理
畜禽養(yǎng)殖廢水無(wú)論以何種工藝或綜合措施進(jìn)行處理, 都要采取一定的預(yù)處理措施。通過(guò)預(yù)處理可使廢水污染物負(fù)荷降低, 同時(shí)防止大的固體或雜物進(jìn)入后續(xù)處理環(huán)節(jié), 造成設(shè)備的堵塞或破壞等。針對(duì)廢水中的大顆粒物質(zhì)或易沉降的物質(zhì), 畜禽養(yǎng)殖業(yè)采用過(guò)濾、離心、沉淀等固液分離技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理, 常用的設(shè)備有格柵、沉淀池、篩網(wǎng)等。格柵是污水處理的工藝流程中必不可少的部分, 其作用是阻攔污水中粗大的漂浮和懸浮固體, 以免阻塞孔洞、閘門和管道, 并保護(hù)水泵等機(jī)械設(shè)備。沉淀法是在重力作用下將重于水的懸浮物從水中分離出來(lái)的處理工藝, 是廢水處理中應(yīng)用最廣的方法之一。目前, 凡是有廢水處理設(shè)施的養(yǎng)殖場(chǎng)基本上都是在舍外串聯(lián) 2至3個(gè)沉淀池, 通過(guò)過(guò)濾、沉淀和氧化分解將糞水進(jìn)行處理。篩網(wǎng)是篩濾所用的設(shè)施, 廢水從篩網(wǎng)中的縫隙流過(guò), 而固體部分則憑機(jī)械或其本身的重量, 截流下來(lái), 或推移到篩網(wǎng)的邊緣排出。常用的畜禽糞便固液分離篩網(wǎng)有固定篩、振動(dòng)篩和轉(zhuǎn)動(dòng)篩。此外, 還有常用的機(jī)械過(guò)濾設(shè)備如自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、轉(zhuǎn)輥壓濾機(jī)、離心盤式分離機(jī)等。
4.畜禽養(yǎng)殖廢水自然處理法技術(shù)
自然處理法是利用天然水體、土壤和生物的物理、化學(xué)與生物的綜合作用來(lái)凈化污水。其凈化機(jī)理主要包括過(guò)濾、截留、沉淀、物理和化學(xué)吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及生物的吸收等。其原理涉及生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則, 分層多級(jí)截留、儲(chǔ)藏、利用和轉(zhuǎn)化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)機(jī)制等。這類方法投資省、工藝簡(jiǎn)單、動(dòng)力消耗少, 但凈化功能受自然條件的制約。自然處理的主要模式有氧化塘、土壤處理法、人工濕地處理法等。
氧化塘又稱為生物穩(wěn)定塘,是一種利用天然或人工整修的池塘進(jìn)行污水生物處理的構(gòu)筑物。其對(duì)污水的凈化過(guò)程和天然水體的自凈過(guò)程很相似,污水在塘內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng),有機(jī)污染物通過(guò)水中微生物的代謝活動(dòng)而被降解,溶解氧則由藻類通過(guò)光合作用和塘面的復(fù)氧作用提供,亦可通過(guò)人工曝氣法提供。作為環(huán)境工程構(gòu)筑物,氧化塘主要用來(lái)降低水體的有機(jī)污染物,提高溶解氧的含量,并適當(dāng)去除水中的氮和磷,減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度。
土壤處理法不同于季節(jié)性的污水灌溉, 是常年性的污水處理方法。將污水施于土地上, 利用土壤- 微生物- 植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行一系列物理的、化學(xué)的和生物凈化過(guò)程, 使廢水的水質(zhì)得到凈化, 并通過(guò)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)利用,使綠色植物生長(zhǎng)繁殖, 從而實(shí)現(xiàn)廢水的資源化、無(wú)害化和穩(wěn)定化。
人工濕地可通過(guò)沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途徑去除廢水中的懸浮物、有機(jī)物、氮、磷和重金屬等。近年來(lái), 人工濕地的研究越來(lái)越受到重視, 葉勇等利用紅樹(shù)植物木欖和秋茄處理牲畜廢水營(yíng)養(yǎng)鹽 N、P, 結(jié)果表明兩種植物對(duì)N、P 的去除效果較好。廖新,駱世明分別以香根草和風(fēng)車草為植被,建立人工濕地, 隨季節(jié)不同, 對(duì)污染物的去除率不同, CODCr去除率可達(dá) 90% 以上, BOD5可達(dá) 80%以上。它是一種較為經(jīng)濟(jì)的處理方
法, 特別適宜于小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的廢水處理。
5.結(jié)語(yǔ)
畜禽養(yǎng)殖廢水污染控制是目前環(huán)保行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn),應(yīng)從“防”、“治”兩方面著手,關(guān)閉小型養(yǎng)殖場(chǎng),建立集約化、規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng),建成有效、經(jīng)濟(jì)的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理系統(tǒng),加大政策的推行和實(shí)施力度,促進(jìn)高效低耗的厭氧-好氧組合處理技術(shù)的應(yīng)用,為解決畜禽養(yǎng)殖廢水污染提供有效可行的途徑。
參考文獻(xiàn)
[1]田寧寧,王凱軍, 李寶林等. 畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污的治理技術(shù)[J ]. 中國(guó)給水排水,2002, 18 (2): 71- 73.
關(guān)鍵詞:焦化廢水;生化法;超臨界水氧化;傳統(tǒng)生化處理技術(shù);新型焦化廢水處理技術(shù)
中圖分類號(hào):X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0121-02
一、當(dāng)前國(guó)內(nèi)外焦化廢水的治理技術(shù)及其存在問(wèn)題
(一)焦化廢水的處理技術(shù)主要分為生化法、化學(xué)氧化法和物理化學(xué)方法
生化法方面主要有活性污泥法,SBR法,A-O(缺氧-好氧)法,以及新興的生物強(qiáng)化技術(shù)、生物膜、生物流化床技術(shù)和各種生物脫氮組合工藝?;瘜W(xué)氧化法主要有催化濕式氧化法、光化學(xué)氧化法、化學(xué)藥劑氧化、臭氧氧化法等,因焦化廢水處理量大,這些方法處理工業(yè)廢水目前更多的是實(shí)驗(yàn)研究或者處理中試階段,尚未真正投入工業(yè)運(yùn)用。物理化學(xué)方面有混凝、萃取、活性炭吸附、膜分離以及超聲波聲化學(xué)法等,一般作為生化法的預(yù)處理或后處理方法。
(二)焦化廢水的處理方式雖然很多,但目前各國(guó)應(yīng)用最廣泛的還是生化法
1.它利用微生物的新陳代謝使廢水中的有機(jī)物分解。然而,生化處理法雖然有處理量大,適用范圍廣,維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),但也因焦化廢水水質(zhì)水溫波動(dòng)較大而處理效果受到影響。如細(xì)菌等微生物對(duì)廢水的溫度要求特別高,一般水溫需控制在10℃~40℃之間,而地處我國(guó)南方的夏季進(jìn)水水溫通常在50℃左右。也同時(shí)受廢水的pH值,污染物濃度的影響,所以對(duì)操作條件要求比較嚴(yán)格。
2.國(guó)內(nèi)外所采用的生化處理技術(shù)大體相同,只不過(guò)國(guó)外在二級(jí)生化處理之前采取了更為復(fù)雜的預(yù)處理和其他方法控制進(jìn)入生化系統(tǒng)的水質(zhì),防止有毒污染物濃度過(guò)高,并在生化處理流程之后采取三級(jí)凈化系統(tǒng)。如美國(guó)美鋼聯(lián)的加里公司煉焦廠將生產(chǎn)的焦化廢水收集后,再用等量的湖水稀釋。該系統(tǒng)包括脫焦油、游離蒸氨、后蒸氨、調(diào)節(jié)槽、廢水調(diào)節(jié)儲(chǔ)存槽以及活性污泥處理系統(tǒng)等。加拿大Dofasco和Stelco公司的焦化廠采用經(jīng)蒸氨去除游離氨和加堿去除固定銨后進(jìn)行生化處理與深度處理。日本大部分焦化廠的廢水使用活性污泥法,由于日本特有的排海優(yōu)勢(shì),因此在焦化廢水處理時(shí),首先考慮降低廢水中的有毒物質(zhì),在調(diào)節(jié)池中先加3~4倍稀釋水,以降低NH4+-N和COD濃度。在進(jìn)入曝氣池之前,再進(jìn)行pH值調(diào)整,加入磷酸鹽,然后進(jìn)行約10h的曝氣,再經(jīng)沉淀后的水排入海洋水體。歐洲的焦化廢水處理工藝普遍采用以預(yù)處理去除油與焦油,氣提法除氨,生物法去除酚、氰化物、硫氰化物、硫化物,并進(jìn)行深度處理后排放。
3.當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)焦化廢水的處理普遍采用預(yù)處理加生化處理的二級(jí)處理工藝,國(guó)外進(jìn)一步利用活性炭、生物膜技術(shù)等進(jìn)行三級(jí)的深化處理。我國(guó)在20世紀(jì)60年代末,冶金部冶金研究總院環(huán)境保護(hù)研究所開(kāi)展了焦化廢水生化處理研究,而后在馬鋼、武鋼等工程中得到了應(yīng)用,至今仍為大多數(shù)鋼鐵企業(yè)在焦化廢水中所采用。20世紀(jì)70年代末與80年代初,寶鋼從日本全部引進(jìn)焦化廢水三級(jí)處理技術(shù)。所謂三級(jí)處理,是采取脫酚、蒸氨、生物處理和活性碳吸附等組成的以生物處理為中心的多種物理化學(xué)方法組成的工藝流程。目前,國(guó)內(nèi)大多數(shù)廢水處理系統(tǒng)都是采用一級(jí)處理和二級(jí)處理工藝。一級(jí)處理是指高濃度廢水中污染物的回收利用,其工藝包括氨水脫酚、氨水蒸餾、終冷水脫氰等。二級(jí)處理主要是指一級(jí)預(yù)處理后的出水與其他焦化廢水混合,將酚氰廢水無(wú)害化處理,進(jìn)入以生化法為主的處理系統(tǒng),如活性污泥法,A-O池,SBR池等。三級(jí)深度處理是指生化處理后的排水仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用再次深度凈化。其主要工藝有活性碳吸附法、炭生物膜法、混凝沉淀法和氧化塘法。
4.作為生化法處理焦化廢水的代表,活性污泥法是一種應(yīng)用最為廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù),占地小,處理效率高,工藝流程如圖1所示。該方法采用曝氣池活性污泥與廢水中的有機(jī)物充分接觸,溶解性的有機(jī)物被微生物細(xì)胞吸附、降解,最終形成代謝產(chǎn)物(主要是CO2、H2O);非溶解性有機(jī)物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物,然后被代謝和利用。但是,對(duì)于焦化廢水中的難降解有機(jī)物,如多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物,其處理效果并不理想,出水CO濃度較高,難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)COD的要求。因而各廢水站采用延長(zhǎng)曝氣池水力停留時(shí)間來(lái)提高處理效果,tHRT分別延至24h、36h甚至48h。由于焦化廢水中多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其降解過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間,延長(zhǎng)水力停留時(shí)間對(duì)處理效果起到了一定的改善作用,但出水水質(zhì)仍難以達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)COD的要求。此外,常規(guī)生物處理對(duì)氨氮無(wú)明顯去除作用,無(wú)法滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氨氮的控制要求。
現(xiàn)有的生化處理工藝對(duì)當(dāng)中酚、氰、油類等物質(zhì)的脫除較為有效,但對(duì)氨氮和CODCr的去除效果非常有限。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)焦化廠外排廢水CODCr均未能達(dá)標(biāo)排放。我國(guó)焦化廢水通常所占比例最大的為苯酚及其衍生物,約占總質(zhì)量的60%以上,而雜環(huán)化合物、多環(huán)芳烴、喹啉、苯類等難降解的毒性物質(zhì)占1/3以上。難降解性有機(jī)物的比例越高,越難于實(shí)現(xiàn)好的生化處理效果。
二、傳統(tǒng)生化處理技術(shù)進(jìn)展
近年來(lái),人們從微生物、反應(yīng)器及工藝流程幾方面著手,研究開(kāi)發(fā)了生物強(qiáng)化技術(shù)、生物流化床、固定化生物處理技術(shù)及A/O/O、O/A/O等包含生物脫氮技術(shù)的工藝流程等。這些技術(shù)的發(fā)展使得大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了生物降解,出水水質(zhì)得到了改善。
生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn),改進(jìn)后的新工藝在一定程度上提高了焦化廢水的外排水質(zhì),因而也在國(guó)內(nèi)外得到廣泛使用。但是生物法對(duì)進(jìn)水污染物含量有嚴(yán)格要求,稀釋水用量大,廢水的pH值、溫度、營(yíng)養(yǎng)、有毒物質(zhì)濃度、進(jìn)水有機(jī)物濃度、溶解氧量等多種因素都會(huì)影響到細(xì)菌的生長(zhǎng)和出水水質(zhì),這也就對(duì)操作管理提出了較高要求。另一方面,生化處理設(shè)施規(guī)模大,停留時(shí)間長(zhǎng),投資費(fèi)用較高等方面的缺點(diǎn)也使人們急切地尋找合適的替代方法。于是一些新的方法應(yīng)運(yùn)而生。其中包括以超臨界水氧化法,濕式氧化法為代表的新型氧化技術(shù),微波與超聲波法、芬頓試劑處理法、光催化納米材料處理等高級(jí)氧化技術(shù),藥劑絮凝的新物化法、電化學(xué)法氧化技術(shù)、等離子體處理技術(shù)以及一些以廢治廢的方法如煙道氣處理剩余氨水或者焦化廢水等。
三、新型焦化廢水處理技術(shù)
(一)超臨界水氧化技術(shù)概述
超臨界水氧化(super crtical water oxidation,SCWO)是一項(xiàng)新興的有機(jī)廢水處理技術(shù),它利用超臨界水表現(xiàn)出的極性或者非極性有機(jī)溶劑的特性,與氧化物反應(yīng),將廢水中的有機(jī)物分解成完全氧化的產(chǎn)物如二氧化碳等。在水的臨界點(diǎn)(Tc=374.3℃,Pc=22.1MPa)以上,水的密度、黏度、介電常數(shù)、離子積的降低,水分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)消失,水的介電常數(shù)降低到與有機(jī)溶劑近似,此狀態(tài)下的超臨界水具有一系列特殊性質(zhì)。通過(guò)調(diào)整超臨界水體系溫度和壓力,可以控制體系中所進(jìn)行的反應(yīng)的速度和反應(yīng)進(jìn)行的程度。
超臨界水的這些特性使超臨界水氧化反應(yīng)與生化處理法、濕式空氣氧化法、燃燒法等傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)相比具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。例如,在有機(jī)污染物的處理過(guò)程中,超臨界水特殊的溶解性能使得本來(lái)在液相和(或)固相中有機(jī)物與氣體(通常為氧氣)之間發(fā)生的多相反應(yīng),轉(zhuǎn)化為超臨界水中的均相反應(yīng),消除了相間的傳質(zhì)阻力;超臨界水特殊的傳質(zhì)、傳熱和擴(kuò)散性質(zhì),使得超臨界水氧化過(guò)程的反應(yīng)速度比較快,通常在幾秒到幾分鐘內(nèi),反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率就可達(dá)到100%小分子氣體。超臨界水氧化并不針對(duì)某種或某類有機(jī)物,而是對(duì)幾乎所有的有害有機(jī)物均有效,因而是一種常用的有機(jī)物處理技術(shù),尤其適合于高毒性、難降解的污水、污泥處理。經(jīng)處理后的污水可達(dá)標(biāo)排放或零排放,無(wú)二次污染,處理時(shí)間短,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。相對(duì)于傳統(tǒng)方法難以處理的廢水體系,超臨界水氧化技術(shù)已成為一種具有很大潛在優(yōu)勢(shì)的環(huán)保新技術(shù)。美國(guó)國(guó)防部和能源部已用SCWO 技術(shù)處理化學(xué)武器、火箭推進(jìn)劑、炸藥等高能廢物。此外,廢水產(chǎn)生的余熱還可用于發(fā)電和供熱。超臨界水氧化處理廢水的工藝最早是由Modell提出的,1985年由Modar公司建成超臨界水氧化的中試裝置,其流程如圖2所示:
超臨界水氧化處理過(guò)程如下:首先,用廢水泵將廢水壓入反應(yīng)器,在此與一般循環(huán)反應(yīng)物直接混合而加熱,提高溫度。其次,用壓縮機(jī)將空氣增壓,通過(guò)循環(huán)用噴射器把上述循環(huán)反應(yīng)物一并帶入反應(yīng)器。有害有機(jī)物與氧在超臨界水相中迅速反應(yīng),使有機(jī)物完全氧化,氧化釋放出的熱量足已將反應(yīng)器內(nèi)的所有物料加熱至超臨界狀態(tài),在均相條件下,使有機(jī)物和氧進(jìn)行反應(yīng)。離開(kāi)反應(yīng)器的物料進(jìn)入旋風(fēng)分離器,在此將反應(yīng)中生成的無(wú)機(jī)鹽等固體物料從流體相中沉淀析出。離開(kāi)旋風(fēng)分離器的物料一分為二,一部分循環(huán)進(jìn)入反映器,另一部分作為高溫高壓流體先通過(guò)蒸汽發(fā)生器,產(chǎn)生高壓蒸汽,再通過(guò)高壓氣液分離期,在此氮?dú)馀c大部分二氧化碳以氣體物料離開(kāi)分離器,進(jìn)入透平機(jī),為空氣壓縮機(jī)提供動(dòng)力。液體物料經(jīng)排出減壓閥,進(jìn)入低壓氣液分離器,分出的氣體進(jìn)行排放,液體則為潔凈水,而作為補(bǔ)充水進(jìn)入水槽。
(二)超臨界水氧化法的特點(diǎn)
1.氧化效率高,水溶液中有機(jī)物的去除率可達(dá)到99.9%以上。
2.水溶液中有機(jī)物濃度達(dá)到 5%以上時(shí),有機(jī)物氧化釋放出的反應(yīng)熱可以維持反應(yīng)所需熱量,在正常運(yùn)行中無(wú)需外界供熱,實(shí)現(xiàn)自燃。
3.反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,密封條件極好,有利于有毒、有害物質(zhì)的氧化處理,不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)二次污染。
4.有機(jī)物氧化徹底,處理后的排水可以直接排放,不需要后續(xù)處理過(guò)程。
5.幾乎對(duì)所有有機(jī)污染物均可進(jìn)行氧化分解。
6.由于均相反應(yīng)停留時(shí)間短,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用較小體積的反應(yīng)器就可以處理較大流量的有機(jī)污染物,有利于工業(yè)實(shí)際運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]王紹文,錢雷,秦華,等.焦化廢水無(wú)害化處理與回用技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.
[2]鄒家慶.工業(yè)廢水處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.
[3]何苗,顧夏聲.雜環(huán)化合物和多環(huán)芳烴生物降解性能的研究[J].給水排水,2006,2(22).
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