化工废水处理回用技术

(1)、化工废水的特性

化工生产,其中特别是精细化工产品(如农药,染料、医药等)生产过程中排出的有机物质,大多都是结构复杂、有毒有害和生物难以降解的物质。因此,化工废水处理的难度较大。

化工废水的基本特征如下。

①水质成分复杂,副产物多。反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物,增加了废水的处理难度。

②废水中污染物含量高。这是由于原料反应不完全和原料或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水体系所引起的。

③有毒有害物质多。精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的,如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等。

④生物难降解物质多,B/C比低,可生化性差。

⑤含盐量高,有的高达20%。

近年来我国化工行业的环境污染防治工作取得了较大进展,废水治理率、排放达标率逐年有所增长。但目前化工行业废水排放达标率仍不高,对高效、低成本的处理化工废水新工艺、新技术的研究,仍然是世界各国研究者研究的重点之一。

(2)、化工废水深度处理技术

化工废水深度处理的方法有电解法、高级氧化法、萃取法、吸附法、膜分离法等。主要处理对象为难生物降解溶解性有机物。

①电解法 电解法是废水在直流电作用下,阴、阳两极分别发生氧化还原反应,使污染物分解为简单无毒物质的一种方法,它的优点是方便,简捷。该法耗电较大,主要适用于含盐最高的电解质溶液。化工废水有机质浓度高,通常含盐量又大,采用生物法或膜法都互相制约,电解法既能适应高有机质,又需要导电性(减少电耗),因而在化工废水处理中是有优势的。

微电解技术又称为内电解法,是广泛研究与应用的一项废水处理技术。它采用铁、炭熔融物(铁屑)或混合物作填料,利用铁、炭屑在水中产生的原电池的微小电压差,完成氧化还原反应,分解废水(如染料、印染、农药、制药等工业废水)中难生物降解污染物,从而实现大分子有机污染物的断链、发色与助色基团的脱色,提高废水的可生化性,便于后续生化反应的进行。

②高级氧化法 高级氧化法有紫外光催化氧化及湿法氧化(WO)法等法。紫外光催化氧化处理技术利用TO2等半导体催化剂在300~400m的紫外光照射下,产生光电子空穴和形成羟基自由基等强氧化剂的能力,将废水中的有机物氧化分解,并最终氧化为CO2和H2O.湿法氧化(WO)法在高温高压下,在水溶液中有机物发生氧化反应的处理技术。利用催化剂,用空气中的氧气和纯氧为氧化剂,可以在较低的温度和压力下,使有机物氧化。

③萃取法该法采用与水不互溶但能很好溶解污染物的萃取剂,使其与废水充分混合接触,利用污染物在水和溶剂中的溶解度或分配比的不同,达到分离、提取污染物和净化废水。萃取剂的重复使用有一定限制,成本也较高,该法主要用于分离提取物有回收利用价值的情况。

④生物固定化细胞技术(简称IMC)通过化学或物理手段,将筛选分离出的适宜于降解特定废水的高效菌株,或通过基因工程技术克隆的特异性菌株进行固定化,使其保持活性并反复利用。固定化细胞技术,由于其诸多的优点:生物处理构筑物中微生物浓度高,反应速度快;固定对某种特定污染物有较强降解能力的酶或微生物,使有毒难降解物质的降解成为可能;固定化技术为生理特性不同的硝化菌、反硝化菌的生长繁殖提供了良好的微环境,使得硝化、反硝化过程可以同时进行,从而提高了生物脱氮的速度和效率;固定化微生物特别是混合菌相当于一个多酶反应器,对成分复杂的有机废水适应能力强,因而成为近年来化工废水生物处理领域的研究热点,并已有工程应用。

⑤吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂,以吸附剂的表面吸附废水中的有机污染物的方法,活性炭是常用的一种非选择性的吸附材料,但是活性炭再生技术尚需工程化大孔树脂是一种重要的吸附剂,它吸附容量大,不易污染,能有效有机废水中污染物质,并脱附重复使用,有的脱附物可回收作原料。

新型修饰材料吸附法是一种工艺简单的水处理技术。经过化学修饰的吸附材料,能选择性地除去废水中含N和C等有机物,对于含硝基苯、硝基酚、苯酚、氯代烃等难降解废水具有很好的水处理效果,材料吸附和解吸速度快、再生性能优良。将该材料成功用于含苯酚废水处理,用该材料一次处理后的废水,其硝基苯类化合物、苯酚等可以达到国家一级排放标准,并可以回收硝基酚和苯酚等有价值的化工产品。新型吸附材料具有使用寿命长、操作方便、工艺简单的优点,达到工业应用的阶段。

⑥膜分离法 包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)、透析(Di-

alysis)、电渗析(ED)以及渗透气化(PV)等。反渗透是利用“半渗透膜”,完成分离作用。它可以除去水中的溶解固体、大部分溶解性有机物和胶状物质。超滤和微滤常作为反渗透、纳滤的前处理,用于除去杂质及大分子物质。

纳滤是纳米级孔径的膜技术,孔径2~10m。纳滤机理属于压力渗透溢流过滤,无明显的浓差极化。其功能是去除相对分子质量小于300的低分子有机物及二价以上离子。可为RO起保护及减轻负荷的作用。由于纳滤允许部分盐分通过膜排除,浓液循环处理不易发生盐分积累问题,较之反渗透更便于在化工废水的处理中应用。纳滤技术是化工废水深度处理的一种有前景的方法。

电渗析是在渗析法的基础上发展起来的一项废水处理工艺,它在直流电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性,而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学技术。该法处理对象是无机离子。水中有机物会对膜产生污染，需经微滤、超滤预处理。