化工廢水是指化工廠(chǎng)生產(chǎn)產(chǎn)品過(guò)程中所生產(chǎn)的廢水,如生產(chǎn)乙烯、聚乙烯、橡膠、聚酯、甲醇、乙二醇、油品罐區(qū)、空分空壓站等裝置的含油廢水,經(jīng)過(guò)生化處理后,一般可達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)由于水資源的短缺,需將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步深度處理后,達(dá)到工業(yè)補(bǔ)水的要求并回用。
化工廠(chǎng)作為用水大戶(hù),年新鮮水用量一般為幾百萬(wàn)立方米,水的重復(fù)利用率低,同時(shí)外排污水幾百萬(wàn)立方米,不僅浪費(fèi)大量水資源,也造成環(huán)境污染,并且水資源的短缺已對(duì)這些工業(yè)用水大戶(hù)的生產(chǎn)造成威脅。為保持企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及減少水資源的浪費(fèi),降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。需對(duì)化工廢水進(jìn)行深度處理(三級(jí)處理),作為循環(huán)水的補(bǔ)水或動(dòng)力脫鹽水的補(bǔ)水,實(shí)現(xiàn)污水回用。
化工廢水主要特征
1、化工廢水排放量大、成分復(fù)雜,反應(yīng)原料常為溶劑類(lèi)物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物,增加了廢水的處理難度;
2、該廢水中含有大量污染物物質(zhì),主要是由于原料反應(yīng)不完全和原料或生產(chǎn)中使用大量溶劑造成的。
3、有毒有害物質(zhì)多,有機(jī)物濃度高、含鹽量高、色度高、難降解化合物含量高、生物難降解物質(zhì)多,可生化性差、治理難度大。精細(xì)化工廢水中有許多有機(jī)污染物對(duì)微生物是有毒有害的,如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等;
化工廢水處理方法
1、化學(xué)方法處理
化學(xué)方法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物雜質(zhì)。主要有化學(xué)混凝法、化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法等。
化學(xué)混凝法作用對(duì)象主要是水中微小懸浮物和膠體物質(zhì),通過(guò)投加化學(xué)藥劑產(chǎn)生的凝聚和絮凝作用,使膠體脫穩(wěn)形成沉淀而去除?;炷ú坏梢匀コ龔U水中的粒徑為1——10mm的細(xì)小懸浮顆粒,而且還能去除色度,微生物以及有機(jī)物等。該方法受pH值、水溫、水質(zhì)、水量等變化影響大,對(duì)某些可溶性好的有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)去除率低。
化學(xué)氧化法通常是以氧化劑對(duì)化工污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化去除的方法。廢水經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化還原,可使廢水中所含的有機(jī)和無(wú)機(jī)的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì),從而達(dá)到廢水凈化的目的。常用的有空氣氧化,氯氧化和臭氧化法??諝庋趸蚱溲趸芰θ酰饕糜诤€原性較強(qiáng)物質(zhì)的廢水處理,Cl是普通使用的氧化劑,主要用在含酚、含氰等有機(jī)廢水的處理上,用臭氧處理廢水,氧化能力強(qiáng),無(wú)二次污染。臭氧氧化法、氯氧化法,其水處理效果好,但是能耗大,成本高,不適合處理水量大和濃度相對(duì)低的化工污水。
電化學(xué)氧化法是在電解槽中,廢水中的有機(jī)污染物在電極上由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而去除,廢水中污染物在電解槽的陽(yáng)極失去電子被氧化外,水中的Cl-,OH-等也可在陽(yáng)極放電而生成Cl2和氧而間接地氧化破壞污染物。實(shí)際上,為了強(qiáng)化陽(yáng)極的氧化作用,減少電解槽的內(nèi)阻,往往在廢水電解槽中加一些氯化鈉,進(jìn)行所謂的電氯化,NaCl投加后在陽(yáng)極可生成氯和次氯酸根,對(duì)水中的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物也有較強(qiáng)的氧化作用。近年來(lái)在電氧化和電還原方面發(fā)現(xiàn)了一些新型電極材料,取得了一定成效,但仍存在能耗大、成本高,及存在副反應(yīng)等問(wèn)題。
2、物理處理法
化工污水常用的物理法包括過(guò)濾法、重力沉淀法和氣浮法等。
過(guò)濾法是以具有孔粒狀粒料層截留水中雜質(zhì),主要是降低水中的懸浮物,在化工污水的過(guò)濾處理中,常用扳框過(guò)濾機(jī)和微孔過(guò)濾機(jī),微孔管由聚乙烯制成,孔徑大小可以進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)換較方便;
重力沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉淀性能,在重力場(chǎng)的作用下自然沉降作用,以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程;
氣浮法是通過(guò)生成吸附微小氣泡附裹攜帶懸浮顆粒而帶出水面的方法。這三種物理方法工藝簡(jiǎn)單,管理方便,但不能適用于可溶性廢水成分的去除,具有很大的局限性。
3、光催化氧化技術(shù)
光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結(jié)合。所用光主要為紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工藝,可以用于處理化工廢水中CHCl3、CCl4、多氯聯(lián)苯等難降解物質(zhì)。另外,在有紫外光的Fenton體系中,紫外光與鐵離子之間存在著協(xié)同效應(yīng),使H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基的速率大大加快,促進(jìn)有機(jī)物的氧化去除。
所謂光化學(xué)反應(yīng),就是只有在光的作用下才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)中分子吸收光能被激發(fā)到高能態(tài),然后電子激發(fā)態(tài)分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)的活化能來(lái)源于光子的能量。在太陽(yáng)能利用中,光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換一直是光化學(xué)研究十分活躍的領(lǐng)域。80年代初,開(kāi)始研究光化學(xué)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù),其中光化學(xué)降解治理污染尤受重視,包括無(wú)催化劑和有催化劑的光化學(xué)降解。前者多采用臭氧和過(guò)氧化氫等作為氧化劑,在紫外光的照射下使污染物氧化分解;后者又稱(chēng)光催化降解,一般可分為均相、多相兩種類(lèi)型。均相光催化降解主要以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質(zhì),通過(guò)光助-芬頓(photo——Fenton)反應(yīng)使污染物得到降解,此類(lèi)反應(yīng)能直接利用可見(jiàn)光;多相光催化降解就是在污染體系-空穴對(duì),吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子-空穴作用,產(chǎn)生?OH等氧化性極強(qiáng)的自由基,再通過(guò)與污染物之間的羥基加合、取代、電子轉(zhuǎn)移等使污染物全部或接近全部礦質(zhì)化,生成CO2、H2O及其它離子如NO3——、PO43——、SO42-、Cl——等。與無(wú)催化劑的光化學(xué)降解相比,光催化降解在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用研究更為活躍。
4、超聲波技術(shù)
超聲波技術(shù),是通過(guò)控制超聲波的頻率和飽和氣體,降解分離有機(jī)物質(zhì)。
功率超聲的空化效應(yīng)為降解水中有害有機(jī)物提供了獨(dú)特的物理化學(xué)環(huán)境從而導(dǎo)致超聲波污水處理目的的實(shí)現(xiàn)。超聲空化泡的崩潰所產(chǎn)生的高能量足以斷裂化學(xué)鍵。在水溶液中,空化泡崩潰產(chǎn)生氫氧基和氫基,同有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)??栈?dú)特的物理化學(xué)環(huán)境開(kāi)辟了新的化學(xué)反應(yīng)途徑,驟增化學(xué)反應(yīng)速度,對(duì)有機(jī)物有很強(qiáng)的降解能力,經(jīng)過(guò)持續(xù)超聲可以將有害有機(jī)物降解為無(wú)機(jī)離子、水、二氧化碳或有機(jī)酸等無(wú)毒或低毒的物質(zhì)。
5、磁分離法
磁分離法,是通過(guò)向化工污水中投加磁種和混凝劑,利用磁種的剩磁,在混凝劑同時(shí)作用下,使顆粒相互吸引而聚結(jié)長(zhǎng)大,加速懸浮物的分離,然后用磁分離器除去有機(jī)污染物,國(guó)外高梯度磁分離技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用。
磁分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理有三種方法:直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。利用磁技術(shù)處理廢水主要利用污染物的凝聚性和對(duì)污染物的加種性。凝聚性是指具有鐵磁性或順磁性的污染物,在磁場(chǎng)作用下由于磁力作用凝聚成表面直徑增大的粒子而后除去。加種性是指借助于外加磁性種子以增強(qiáng)弱順磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分離法除去;或借助外加微生物來(lái)吸附廢水中順磁性離子,再用磁分離法除去離子態(tài)順磁性污染物。
高梯度磁分離處理法是磁分離技術(shù)之一。利用磁場(chǎng)中磁化基質(zhì)的感應(yīng)磁場(chǎng)和高梯度磁場(chǎng)所產(chǎn)生的磁力從廢水中分離出顆粒狀污染物或提取有用物質(zhì)的方法。磁分離器可分為永磁分離器和電磁分離器兩類(lèi),每類(lèi)又有間歇式和連續(xù)式之分。高梯度磁分離技術(shù)用于處理廢水中磁性物質(zhì),具有工藝簡(jiǎn)便、設(shè)備緊湊、效率高、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。