重慶陽(yáng)正環(huán)保科技股份有限公司
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污水污泥處理裝置深度處理,也稱高級(jí)處理或三級(jí)處理。它是將二級(jí)處理出水再進(jìn)一步進(jìn)行物理、化學(xué)和生物處理,以便有效去除污水中各種不同性質(zhì)的雜質(zhì),從而滿足用戶對(duì)水質(zhì)的使用要求。深度處理常見的方法有以下幾種。
1、活性炭吸附與離子交換
活性炭是一種多孔性物質(zhì),而且易于自動(dòng)控制,對(duì)水量、水質(zhì)、水溫變化適應(yīng)性強(qiáng),因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應(yīng)用前景的污水深度處理技術(shù)?;钚蕴繉?duì)分子量500~3000的有機(jī)物有十分明顯的去除效果,去除率一般為70%~86.7%,可經(jīng)濟(jì)有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產(chǎn)物、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、放射性有機(jī)物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆?;钚蕴?GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。近年來(lái),國(guó)外對(duì)PAC的研究較多,已經(jīng)深入到對(duì)各種具體污染物的吸附能力的研究。淄博市引黃供水有限公司根據(jù)水污染的程度,在水處理系統(tǒng)中,投加粉末活性炭去除水中的COD,過(guò)濾后水的色度能降底1~2度;臭味降低到0度。GAC在國(guó)外水處理中應(yīng)用較多,處理效果也較穩(wěn)定,美國(guó)環(huán)保署(USEPA)飲用水標(biāo)準(zhǔn)的64項(xiàng)有機(jī)物指標(biāo)中,有51項(xiàng)將GAC列為最有效技術(shù)。GAC處理工藝的缺點(diǎn)是基建和運(yùn)行費(fèi)用較高,且容易產(chǎn)生亞硝酸鹽等致癌物,突發(fā)性污染適應(yīng)性差。如何進(jìn)一步降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用,降低活性炭再生成本將成為今后的研究重點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):能延長(zhǎng)活性炭的工作周期,大大提高處理效率,改善出水水質(zhì)。節(jié)省新鮮水的補(bǔ)充量,減少污水排放量,減輕水體污染,降低生產(chǎn)成本,還體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。
缺點(diǎn):活性炭微孔極易被阻塞、進(jìn)水水質(zhì)的pH 適用范圍窄、抗沖擊負(fù)荷差等。
2、膜分離法
膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù)。它的最大特點(diǎn)是分離過(guò)程中不伴隨有相的變化,僅靠一定的壓力作為驅(qū)動(dòng)力就能獲得很高的分離效果,是一種非常節(jié)省能源的分離技術(shù)。
微濾可以除去細(xì)菌、病毒和寄生生物等,還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開發(fā)區(qū)污水處理廠采用微濾膜對(duì)SBR二級(jí)出水進(jìn)行深度處理, 滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求。
超濾用于去除大分子,對(duì)二級(jí)出水的COD和BOD去除率大于50%。北京市高碑店污水處理廠采用超濾法對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理,產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn),回用污水用于洗車,每年可節(jié)約用水4 700m3。
反滲透用于降低礦化度和去除總?cè)芙夤腆w,對(duì)二級(jí)出水的脫鹽率達(dá)到90%以上,COD和BOD的去除率在85%左右,細(xì)菌去除率90%以上。緬甸某電廠采用反滲透膜和電除鹽聯(lián)用技術(shù),用于鍋爐補(bǔ)給水。經(jīng)反滲透處理的水,能去除絕大部分的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物。
優(yōu)點(diǎn):納濾介于反滲透和超濾之間,其操作壓力通常為0.5~1.0MPa,納濾膜的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有離子選擇性,它對(duì)二價(jià)離子的去除率高達(dá)95%以上,一價(jià)離子的去除率較低,為40%~80%。潘巧明等人采用膜生物反應(yīng)器-納濾膜集成技術(shù)處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結(jié)果,出水COD小于100mg/L,廢水回用率大于80%。
缺點(diǎn):我國(guó)的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。今后的研究重點(diǎn)是開發(fā)、制造高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、抗污染、高通量的膜材料,著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關(guān)鍵問題。
3、高級(jí)氧化法
工業(yè)生產(chǎn)中排放的高濃度有機(jī)污染物和有毒有害污染物,種類多、危害大,有些污染物難以生物降解且對(duì)生化反應(yīng)有抑制和毒害作用。而高級(jí)氧化法在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基(如?OH等),使難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成易降解小分子物質(zhì),甚至直接生成CO2和H2O,達(dá)到無(wú)害化目的。
4、濕式氧化法
濕式氧化法(WAO)是在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20 MPa)下利用O2或空氣作為氧化劑,氧化水中的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物,達(dá)到去除污染物的目的,其最終產(chǎn)物是CO2和H2O。福建煉油化工有限公司于2002年引進(jìn)了WAO工藝,徹底解決了堿渣的后續(xù)治理和惡臭污染問題,而且運(yùn)行成本低,氧化效率高。
優(yōu)點(diǎn):適用范圍廣,處理效率高,極少有二次污染,氧化速率快,可回收能量及有用物科。
缺點(diǎn):①式氧化一般要求在高溫高壓的條件下進(jìn)行,其中間產(chǎn)物往往為有機(jī)酸,故對(duì)設(shè)備材料的要求較高,需要耐高溫、高壓,并耐腐蝕,因此設(shè)備費(fèi)用大,系統(tǒng)的一次性投資高;②由于濕式氧化反應(yīng)中需維持在高溫高壓的條件下進(jìn)行,故僅適于小流量高濃度的廢水處理,對(duì)于低濃度大水量的廢水則很不經(jīng)濟(jì);③即使在很高的溫度下,對(duì)某些有機(jī)物如多氯聯(lián)苯、小分子羧酸的去除效果也不理想,難以做到完全氧化;④濕式氧化過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生毒性題解強(qiáng)的中間產(chǎn)物。
5、濕式催化氧化法
濕式催化氧化法(CWAO)是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應(yīng)能在更溫和的條件下和更短的時(shí)間內(nèi)完成,也因此可減輕設(shè)備腐蝕、降低運(yùn)行費(fèi)用目前,建于昆明市的一套連續(xù)流動(dòng)型CWAO工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置,已經(jīng)體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)性。
優(yōu)點(diǎn):濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復(fù)合氧化物3類。目前,考慮經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)用最多的催化劑是過(guò)渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。采用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產(chǎn)生及資金的浪費(fèi)。
6、超臨界水氧化法
超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點(diǎn)以上,該狀態(tài)的水就稱為超臨界水。在此狀態(tài)下水的密度、介電常數(shù)、粘度、擴(kuò)散系數(shù)、電導(dǎo)率和溶劑化學(xué)性能都不同于普通水。較高的反應(yīng)溫度(400~600 ℃)和壓力也使反應(yīng)速率加快,可以在幾秒鐘內(nèi)對(duì)有機(jī)物達(dá)到很高的破壞效率。
優(yōu)點(diǎn):COD的去除率達(dá)到99.9%以上,污泥中的有機(jī)成分全部轉(zhuǎn)化為CO2、H2O以及其他無(wú)害物質(zhì),且運(yùn)行成本較低。反應(yīng)速度快、反應(yīng)時(shí)間少、反應(yīng)溫度低。
缺點(diǎn):高溫高壓的操作條件的要求對(duì)設(shè)備材質(zhì)較嚴(yán)格。
7、光化學(xué)催化氧化法
目前研究較多的光化學(xué)催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。
光催化法是利用光照某些具有能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發(fā)強(qiáng)氧化自由基?OH,使許多難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)能在常規(guī)條件下進(jìn)行。
優(yōu)點(diǎn):銳鈦礦中形成的TiO2具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)良和成本低等特征。在全世界范圍內(nèi)開展的最新研究是獲得改良的(摻入其他成分)TiO2,改良后的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產(chǎn)生率。
缺點(diǎn):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。
8、電化學(xué)氧化法
電化學(xué)氧化又稱電化學(xué)燃燒,是環(huán)境電化學(xué)的一個(gè)分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機(jī)物氧化。除可將有機(jī)物徹底氧化為CO2和H2O外,電化學(xué)氧化還可作為生物處理的預(yù)處理工藝,將非生物相容性的物質(zhì)經(jīng)電化學(xué)轉(zhuǎn)化后變?yōu)樯锵嗳菪晕镔|(zhì)。
優(yōu)點(diǎn):這種方法具有能量利用率高,低溫下也可進(jìn)行;設(shè)備相對(duì)較為簡(jiǎn)單,操作費(fèi)用低,易于自動(dòng)控制;無(wú)二次污染等特點(diǎn)。
缺點(diǎn):能耗大、成本高、有機(jī)物分解不徹底。
9、臭氧氧化法
優(yōu)點(diǎn):臭氧具有極強(qiáng)的氧化性,對(duì)許多有機(jī)物或官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng),有效地改善水質(zhì)。臭氧能氧化分解水中各種雜質(zhì)所造成的色、嗅,其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度,起到良好的絮凝作用,提高過(guò)濾濾速或者延長(zhǎng)過(guò)濾周期。
缺點(diǎn):目前,由于國(guó)內(nèi)的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后,所以運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高,推廣有難度。
10、超聲波降解法
超聲輻射降解法主要源于液體在超聲波輻射下產(chǎn)生空化氣泡,它能吸收聲能并在極短時(shí)間內(nèi)崩潰釋放能量,在其周圍極小的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生1 900~5200 K的高溫和超過(guò)50 MPa的高壓。進(jìn)入空化氣泡的水分子可發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生高氧化活性的?OH,誘發(fā)有機(jī)物降解。
優(yōu)點(diǎn):在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水,有利于化學(xué)反應(yīng)速度的提高。超聲波對(duì)含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著,氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機(jī)物最終的降解產(chǎn)物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對(duì)硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進(jìn)一步增強(qiáng)超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點(diǎn),如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學(xué)法。
缺點(diǎn):目前,超聲輻射降解水體污染物的研究仍處于試驗(yàn)探索階段。
11、輻射法
輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對(duì)化合物的破壞作用所開發(fā)的污水輻射凈化法。一般認(rèn)為輻射技術(shù)處理有機(jī)廢水的反應(yīng)機(jī)理是由于水在高能輻射的作用下產(chǎn)生?OH、H2O2、?HO2等高活性粒子,再由這些高活性粒子誘發(fā)反應(yīng),使有害物質(zhì)降解。
優(yōu)點(diǎn):輻射法對(duì)有機(jī)物的處理效率高、操作簡(jiǎn)便。
缺點(diǎn):用于產(chǎn)生高能粒子的裝置昂貴、技術(shù)要求高,而且該法的能耗大、能量利用率較低;此外為避免輻射對(duì)人體的危害,還需要特殊的保護(hù)措施。因此該法要投入運(yùn)行,還需進(jìn)行大量的研究探索工作。
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