2、试验原理
电凝聚是一个复杂的过程,在电场的作用下金属电极产生阳离子,在进入水体时包括许多物理化学现象,从离子的产生到形成絮体包括三个连续的阶段:
(1)在电场的作用下,阳极产生电子形成“微絮凝剂”———铁或铝的氢氧化物。
(2)水中悬浮的颗粒、胶体污染物在絮凝剂的作用下失去稳定性。
(3)脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞,结合成肉眼可见的大絮体。
由于电凝聚过程中电解反应的产物只是离子,不需要投加任何氧化剂或还原剂,对环境不产生或很少产生污染,被称为是一种环境友好水处理技术。电凝聚法具有很多的优点,如:设备简单,占地面积少,设备维护简单;电凝聚过程中不需要添加任何化学药剂,产
水淡化,H,Entezari等人利用离子交换法联合超声波用于水的软化技术,Michelle等人利用吸附结合离子交换去除水中的酚,Jennifer等利用离子交换法去除水中溶解的有机污染物,均取得了一定处理效果,不足之处在于均是与其他工艺相结合,同时处理成本较高。伊学农等人利用反渗透
低。但是沉淀法不适用于处理重金属离子浓度较低的废水,而且沉淀下来的污泥难以回收利用,会对环境造成严重污染。
2、吸附法
吸附法包括物理吸附、化学吸附及生物吸附。物理吸附指吸附质与吸附剂分子间因范德华力而引起的吸附,也称范德华吸附;化学吸附指吸附质分子与吸附剂发生电子转移、交换或共有并形成新的化学键的过程;生物吸附指微生物体(细菌、真菌、藻类等)利用自身的化学结构和成分特性来进行吸附。目前常用化学吸附法和物理吸附法处理重金属废水,生物吸附法虽然运行成本低,但由于微生物结构的复杂性使其还处于研究阶段,工艺不成熟,所以应用较少。吸附剂的选择对吸附进程、吸附效果影响很大。传统的吸附剂包括活性炭、沸石、天然粘土等,利用这些吸附剂虽然操作简便,但是它们或是由于吸附容量有限,或是由于成本较高而导致实用性较差。近期研发的新型吸附剂有高分子吸剂(木质素类、纤维素类及壳聚糖类等)、纳米复合吸附材料、碳基吸附剂及矿物吸附剂。主要研究方向是通过寻找新的廉价吸附材料,或对传统吸附剂进行改性来提高吸附效果、降低吸附工艺成本。工农业副产品是低成本吸附剂合成原料的主要来源,工业废料包括热电厂排放的粉煤灰、钢铁冶炼过程产生的炉渣、造纸业排放的石灰泥等;农业废弃物如玉米及小麦的秸秆、稻壳、果皮、果壳等含有多类生物质纤维素,可以利用纤维素中的羟基、氨基、羧基、醇和酯等官能团吸附废水中的重金属离子。吸附剂改性方法包括引入功能基团,提高其空隙率、比表面积及吸附选择性,增强其机械强度及化学性质稳定性。采用新型吸附剂及吸附工艺处理重金属废水具有操作容易、效率高、适用范围较宽、吸附剂可循环再利用且无二次污染的优点,因此被广泛使用。
3、离子交换法
离子交换法指废水中加入的离子交换剂与重金属离子发生离子交换,金属离子形成的新化合物经络合或沉淀而被去除的方法。常用的离子交换剂主要有腐殖酸物质、沸石、离子交换树脂、离子交换纤维。由于离子交换树脂具有较高选择性,并且其本身带有的静电作用能促进金属离子和树脂的有效结合,因此较为常用,尤其是用于治理电子垃圾废水中的重金属。离子交换树脂可分为合成树脂和天然树脂。合成树脂更受青睐,可应用于除去饮用水中的As。离子交换树脂可用化学试剂进行再生,能循环使用,并且从反应产物中可回收利用有价值的重金属。但离子交换法的缺点是操作管理复杂,运行费用高,不适用于大规模的水处理,离子交换树脂容易被高价态金属氧化失活,另外需针对不同的金属离子采用不同的离子交换剂。
4、膜分离法
膜分离法指重金属废水在压力驱动下流经半透膜,重金属被截留,而其他分子随液体流出的过程。被截留的重金属可被浓缩、纯化、再重新利用。水处理中膜分离法包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等。半透膜分为陶瓷膜和高分子聚合物膜两类。陶瓷膜化学性质稳定,具有疏水性,但是价格昂贵;现在研发的一些聚合物膜具有多孔性、耐腐蚀,可处理容量较大的重金属废水。膜分离法处理废水具有高效性,并且由于金属离子粒径太小难以被半透膜滤出而常与其他工艺结合。李福勤等人采用壳聚糖-超滤技术处理有色金属矿山产生的重金属废水,发现在佳反应条件下,Pb2
处理高盐废水可实现含盐废水的回用,且COD和TDS的去除率分别可达到90%和99%以上。杨克吟介绍了高含盐废水的膜分离应用技术,与热浓缩工艺相比,膜分离技术具有处理成本低、规模大、技术成熟等特点,缺点是浓缩倍数不高,通常浓缩3倍左右,虽然强化预处理后可大大提高膜分离倍数,但需要较长的预处理流程。目前膜分离技术有微滤(MF)膜分离技术、超滤(UF)膜分离技术、纳滤(NF)膜分离技术和反渗透(R0)膜分离技术等,其中用于处理高含盐废水的主要是纳滤膜分离技术和反渗透膜分离技术。
离子交换和膜处理处理成本高,设备要求严格,同时处理膜容易受到污染,且需要经常进行反冲洗及更换处理膜,对处理造成不便,产生的浓水需要后续方法进一步处理。
3、蒸发及焚烧法
虽然离子交换和膜处理能够在实际生产中运用,但是人工及成本投入太高,因此蒸发及焚烧法得到了发展。目前利用蒸发和焚烧方法处理的高浓含盐废水,含盐量达8%~20%以上,在进入设备前需经过一定的预处理,终处理均取得了较好的效果。
刘艳明等人介绍了煤化工高含盐废水蒸发处理技术进展,包括对焦化废水、煤气化废水、煤液化废水、煤制烯烃废水进行蒸发处理,实现“零排放”。王丹等人采用蒸发结晶技术应用于高含盐废水处理,对香料、制药、农药等行业的废水处理,实现了终端废水的零排放,回收了有用化工原料,并对蒸发结晶技术应用于废水处理的前景进行了深度展望,表明该技术应用前景广泛。袁惠新综述了国内外高含盐废水处理技术,并对各种
生的污
水是极难处理的废水之一,当前,针对含盐废水的处理,主要方法包括生物法、物理法和物化法。其中,生物法,主要是通过驯化培养利用嗜盐菌来完成含盐废水的处理,具体可细分为活性污泥法、接触氧化法、厌氧处理法等;物化法分为蒸发法(蒸发-冷却结晶和蒸发-热结晶)、离子交换法、焚烧、膜处理等,通过对比分析目前工业所采用的处理方法,找出一种合理处理高盐废水的途径,并从根源上解决工业中氟腐蚀的问题。
1、生物法处理含盐废水
生物法具有处理成本低、效果好、运行稳定、出水水质好等优点,是目前废水处理中常见的处理方法。在含盐废水处理的过程中采用生物法处理能取得较好的处理效果,早期就有宋晶利用SBBR对含盐有机废水进行处理研究,结果表明在3.5%的盐度条件下,SBBR工艺对COD去除率可达95%,且对有机废水的耐冲击负荷能力较强。
周颖将纯氧曝气系统与活性污泥相结合进行有机物降解及耐盐性实验研究,研究表明纯氧曝气系统具有氧传递效率高、抗冲击负荷好、剩余污泥量少、能耗小等特点,能够高效的去除污染水体中的污染物,大限度地削减水体的污染物负荷,具有良好的生态环境效应。赵天亮等利用好氧活性污泥处理高含盐采油废水开展实验,实验表明经驯化的活性污泥可适应高含盐环境,且对不同浓度高含盐采油污水均具有较高的CODCr去除率,活性污泥驯化后,对采油废水CODCr去除率可达90%以上。祝义平通过接触氧化法对腌制废水处理研究,得出了该法
泥量少,且污泥的含水率低,易于处理;操作简单,只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变,很容易实现自动化控制。