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第二章制浆造纸废水的污染与控制第一节概述一、自然界的水水源可分为地面水和地下水。地面水源包括湖、河和水库。杂质有有机物和无机物。可以是溶解状、悬浮状和胶体状等。地下水有井水和泉水。通常含有很高浓度的可溶性矿物质,悬浮物和有机物的浓度很低。
中国除了人均淡水资源贫乏之外,水资源的分布在时间和空间上也很不平衡。
中国属季风气候,水量大部分集中在汛期,夏季径流量几乎占全年的40%,那时大量的淡水未被利用,通过洪水排入大海,而其余时间又往往缺水,因持续干旱而造成河流断流现象时有发生。
从地区上来说,中国长江流域及其以南地区的径流量约占全国的81%,而北方广大地区不足20%。南方人均年径流量为4,170立方米/年,北方只有938立方米/年,南方为北方的4.5倍。中国目前600多个城市中有300我个城市缺水,日均缺水量达1,600万立方米,影响产值每年为200亿元以上。
水资源的短缺,严重制约了城市的经济发展,使得一些城市不得不进行长距离引水,耗资巨大。二、水质与水质标准水质指标大致可分为:(1)物理指标(嗅味、温度、浑浊度、透明度、颜色等)(2)化学指标
(a)非专一性指标:电导率、pH值、硬度、碱度、无机酸度等;
(b)无机物指标:有毒金属、有毒准金属、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等;
(c)非专一性有机物指标:总耗氧量、化学耗氧量、生化耗氧量、总有机碳、高锰酸钾指数、酚类等;
(d)溶解性气体:氧气、二氧化碳等](3)生物指标(细菌总数、大肠菌群、藻类等)(4)放射性指标(总α射线、总β射线、铀、镭、钍等)地面水环境质量标准五类水域的划分源头水,国家自然保护区。集中式生活饮用水水源地一级保护区,珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场集中式生活饮用水水源地二级保护区,一般鱼类保护区及游泳区。一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区农业用水区及一般景观要求水域Ⅰ类水Ⅱ类水Ⅲ类水Ⅳ类水Ⅴ类水三、水体污染与自净水体污染:是指水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或放射性等方面特性的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象。(《中华人民共和国水污染防治法》)水体污染可分为物理性污染、化学性污染和生物性污染。
物理性污染是指水的浑浊度、温度和水的颜色发生改变,水面的漂浮油膜、泡沫以及水中含有的放射性物质增加等;
化学性污染包括有机化合物和无机化合物的污染,如水中溶解氧减少,溶解盐类增加,水的硬度变大,酸碱度发生变化或水中含有某种有毒化学物质等;
生物性污染是指水体中进入了细菌和污水微生物等。
事实上,水体不只受到一种类型的污染,而是同时受到多种性质的污染,并且各种污染互相影响,不断地发生着分解、化合或生物沉淀作用。水体自净:指水体受污染后,污染物在水体的物理、化学和生物学作用下,使污染成分不断稀释、扩散、分解破坏或沉入水底,水中污染物浓度逐渐降低,水质最终又恢复到污染前的状况。环境自净作用环境自净的机制光氧化反应光解反应包括稀释、混合、扩散、挥发、沉淀等过程。水体中的污染物浓度得以降低。但沉入底泥的污染物可因降雨时流量增大或其他原因搅动河底泥而使已沉入底泥的污染物再次悬浮于水中,造成水体的二次污染。四、制浆造纸废水常用检测项目
1、生化需氧量(BiochemicalOxygenDemand,简称BOD)
进入水体的有机污染物质,通过微生物生化降解过程,所需要消耗的溶解的氧气量。单位为mg/L。概念来源
主要是指纤维素和半纤维素的降解产物(多糖类)。在制浆和漂白过程中溶出的原料组分,一般是易于生物降解的,其中包括低分子量的半纤维素、甲醇、醋酸、蚁酸、糖类等。意义用生物法处理废水时,确定所需的大致氧气确定废水处理设备的大小测量某些处理过程的效率确定废水排放是否符合许可证规定Ⅰ类水<3mg/LⅡ类水≤3mg/LⅢ类水<4mg/LⅣ类水<6mg/LⅤ类水<10mg/LBOD520卫生标准(单位:mg/L)《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)有关BOD的问题BOD实验有以下一些不足之处:(1)需要浓度高、有活性的经驯化过的接种细菌。(2)当涉及到有毒废水时,需要预处理(3)只能测量可生物降解的有机物。(4)需要较长的测量时间。2、化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,简称COD)
制浆造纸废水导致COD的主要是木素及衍生物。浆厂难生物降解的物质通常是带色的。指在一定条件下(如测定温度、酸性等),强氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾等)氧化水中有机物所消耗的氧量,单位:mg/L。概念来源意义代表水中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量,可间接反映水体中有机物的含量。有机物越多,COD越高。(1)代表水中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量;(2)不能表示可被微生物氧化的有机物量。COD缺点芦苇硫酸盐蒸煮过程COD污染物发生量与制浆得率的关系制浆得率90858075706560555048吨浆COD发生量/kg110200300413543692866107013201430《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类水≤15mg/LⅡ类水≤15mg/LⅢ类水≤20mg/LⅣ类水≤30mg/LⅤ类水≤40mg/LCOD标准(单位:mg/L)几种耗氧量的比较名称BOD20BOD5CODCrCODMn所需时间20d5d2~3h1h被氧化物质全部有机物70%有机物全部有机物及部分还原性物质70%有机物及部分还原性物质氧化剂好氧微生物好氧微生物K2Cr2O7KMnO4影响因素水质水质无无注:还原性无机物为低价金属、硫化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐等。通常情况下,CODCr>BOD20>BOD5>CODMn黑液和红液的耗氧物质分析数据表CODCr-BOD5:表示不能被生物氧化的有机物BOD5/CODCr:判断废水的可生化性,当其大于0.3时,适合采用生化处理。纸浆废液pH值COD(mg/l)BOD5(mg/l)红液1.010000036000黑液12.916000050000
悬浮物沉积河底,形成淤泥,影响水生生物的新陈代谢,直接危害水生生物。加速鱼类死亡。影响氧向水中的传递,影响光向水中透射。3、悬浮固形物(SuspendedSolids,简称SS)概念
指水中未溶解的非胶态的固体物质。来源
造纸工业废水中的悬浮物主要是细小纤维,其次是胶料、填料、涂料等。危害4、总有机碳(TotalOrganicCarbon,简称TOC)
把水样在有催化剂和充分供氧的条件下加热至950℃,将水中有机物完全氧化成二氧化碳,测定二氧化碳量并折合成碳计算。是指水中全部有机物的含碳量,相对表示水中有机物的含量,单位mg/L,是评价水体有机需氧污染程度的综合性指标之一,不能说明有机污染的性质。概念测定方法5、可吸附有机卤素(AdsorbableOrganicHalogens,简称AOX)
是指在规定条件下,可被活性碳吸附的结合在有机化合物中的卤族元素(包括氟、氯和溴)的总量(以氯计),是总有机卤化物的一部分。
概念测定方法各国对漂白纸浆的AOX排放限制值(kg/t浆)19891990199119921993199419951997美国0.625加拿大BC省2.51.5加拿大安大略省6~72.51.5芬兰1.4德国1.0瑞典1.2~1.81.50.5奥地利1.0挪威4.02.52.0日本1.56、溶解氧(DissolvedOxygen,简称DO)概念
溶解于水中的分子氧。水中DO与空气氧分压和水的温度有关,空气中氧分压越高,水温越低,水中DO含量就越高。由于水被污染,有机腐败物质和其他还原性物质的存在,溶解氧就被消耗,所以越干净的水,所含溶解氧越多;水污染越厉害,溶解氧就越少。意义(1)反映水的清洁度;(是否有有机物污染)(2)反映水体自净能力。DO是有机物氧化分解,水体自净和水生生物生存的必须条件,是水质好坏的重要标志之一。饱和率≥90%(或7.5)
饱和率≥6mg/L饱和率≥5mg/L饱和率≥3mg/L饱和率≥2mg/L标准(单位:mg/L)Ⅰ类水Ⅱ类水Ⅲ类水Ⅳ类水Ⅴ类水《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)
微生物分解有机物、消耗溶解氧的同时,空气中的氧可通过水面不断溶解补充到水中,水生植物的光合作用释放的氧也补充到水体,这一过程称之。水体复氧过程有机物进行生物净化的过程中,复氧与耗氧同时进行,水中溶解氧含量即为耗氧与复氧两过程相互作用的结果。
因此,可把溶解氧作为水体自净的一个指标。7、pH值
制浆废水中酸碱物质可明显改变接受水体的pH,碱法制浆废水pH值为9~10;漂白废水的pH值变化很大,可低于2,可高于12;而某些酸法浆厂的废水pH值则低至1.2~2.0。水质标准中以pH值来间接反映水的酸碱性及其强弱,由于排放的酸碱污染物含会使接受水体的pH值发生变化,以致妨碍水体的自净功能。因此,测定和控制水样的pH值,对于维持废水处理设施的正常运行,防止废水处理及输送设备的腐蚀,保护水体的自净功能,具有十分重要的意义。pH值是废水排放的最基本指标之一。
8、色度单位(ColourUnit,C.U.)制浆废水中所含残余木素是高度带色的,特别是漂白硫酸盐浆厂的废水呈茶褐色。概念水样的颜色是其在465nm波长时吸收光波情况的放映。废水颜色深浅采用色度单位来度量。一个色度单位等于465nm波长时1mg/L铂的铂-钴标准溶液对于光线的吸收。
来源9、毒性(Toxicity或Poisonousness)
浆厂排放的污染物中有许多有毒物质,主要有:黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸;污冷凝液中含有的对鱼类特别有毒的成分如硫化氢、甲基硫、甲硫醚;漂白碱抽提废水中的多种氯化有机化合物,其中剧毒的二噁英已引起广泛注意。来源半致死浓度(MedianLethalConcentration,LC50):96h内,用做毒性试验的鱼群死亡一半的浓度。半致死时间(MedianLethalTime,LT50):在一定浓度下,鱼群死亡一半的时间。衡量环境污染物毒性的常用指标水温:一般制浆造纸厂排出的废水温度都比较高,如果采用生物法进行处理,必须在进入生物处理前经过冷却塔,将温度降至微生物能生存的适宜温度。磷含量:富营养化氮含量:富营养化10、其它新建企业水污染物排放浓度限值现有和新建企业水污染物排放先进控制技术限值五、造纸节水迫在眉睫地表水的水质状况和制浆造纸工业用水密切相关,地表水的水质状况必须达到国家规定标准;制浆造纸工厂无论建在城镇河流的上游或者下游,都要远离城镇,取得合格的地表水的同时,不能影响居民饮用水的质量;造纸厂排出的废水必须是经过处理达到排放标准的水才允许排放。一、国外制浆造纸工业节约用水概况美国:硫酸盐浆厂吨浆取水量1959年240m3,1988年72m3,1992年吨浆用水设计指标36m3。新闻纸吨浆取水量50~60m3,目前利用废纸原料的新闻纸厂,包括制浆和造纸,每吨取水量20m3以内。目前世界先进水平的吨浆纸综合水耗为35~50m3,其中吨纸水耗10~20m3。第四节大力控制和减少制浆造纸生产用水二、我国在控制和减少制浆造纸工业用水上的进展
我国造纸工业单位产品的取水量单位:m3/t产品企业类型先进制浆企业中上水平制浆企业传统落后的制浆企业抄纸生产线废纸脱墨浆抄纸线取水量60~80100~200200~30050~10050我国造纸工业取水量定额指标(m3/t)标准分级A级B级纸浆漂白化学木(竹)浆90150本色化学木(竹)浆60110漂白化学非木(麦草、芦苇、甘蔗渣)浆130210脱墨废纸浆3045未脱墨废纸浆2030机械木浆3040纸新闻纸2050印刷书写纸3560生活用纸3050包装用纸2550纸板白纸板3050箱纸板2540瓦楞原纸2540国内较先进造纸企业的单位产品取水量企业名称生产能力(万t/a)品种取水量(m3/t纸)广西凤凰10漂白化学木浆60山东华泰4.5漂白化学麦草浆110福建青山20未脱墨废纸浆9.0福建龙岩5.0机械木浆19福建南纸18新闻纸10~12上海泛亚14脱墨废纸浆10~12江苏金东70铜版纸18~20宁波中华48白板纸15.7无锡荣成76箱板纸20苏州金红叶12生活用纸9.0天津万利4.0高强瓦楞原纸4.7第二节制浆造纸废水的来源与水量制浆造纸废水主要来源于生产工艺中的备料、蒸煮、冷凝、洗浆、漂白和抄造纸工序。一备料过程中的废水备料过程中产生的废水主要包括洗涤水以及湿法剥皮机排水,其中含有的主要污染物质包括树皮、泥沙、木屑以及木材中的水溶性物质,如果胶、多糖、胶质及单宁等。二蒸煮废液植物纤维原料经过蒸煮以后,50%~80%转化为纸浆,其余20%~50%的物质则溶于蒸煮液中。制浆方法和所用原料不同,则蒸煮废液的组分也存在很大差异,其主要成分为木素、糖类及蒸煮所用的化学药剂。碱法制浆产生的废液呈黑色,称为“黑液”。酸法制浆产生的废液呈红色,称为“红液”。制浆造纸废水的污染以黑液为主。1黑液碱法制浆采用的蒸煮药剂为NaOH或NaOH+Na2S。黑液中含有的污染物质大致上可分为无机物和有机物两大部分。有机物主要是碱、木素、半纤维素的降解产物。无机物主要是硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠,以及NaOH和Na2S等钠盐。对黑液碱进行回收利用是解决制浆厂废水污染的重要途径之一。回收之后可减少纸浆厂的总排污负80%~85%,并利用其中有机物燃烧产生的热能,回收其中所含的化学药品。2红液酸法制浆采用的化学药剂是以钙、镁、钠、铵等为盐基的酸性亚硫酸盐或亚硫酸氢盐。红液的化学成分复杂,其中的有机物主要是木素和纤维素,还包含有糖类和制浆药剂。亚硫酸铵法以亚硫酸铵为蒸煮药剂,其中肥分(氮、钾、磷)很高,可将这部分废水经过一定预处理之后用于农业灌溉或制作肥料。回收其中的化学品及热能,是解决红液污染的基本途径。3污冷凝水蒸煮过程的冷凝水是污冷凝水的来源之一。主要含有烯类化合物、甲醇、乙醇、丙酮、丁酮及糠醛等污染物,还可能含有硫化氢、有机硫化物及油类物质。蒸煮过程中产生的污冷凝水是制浆厂污冷凝水的另一个来源。亚硫酸发制浆中,红液蒸发污冷凝水是重要污染源,其主要污染物是醋酸,其次是甲醇及糠醛。4机械浆及化学机械浆废水机械浆得率较高,因而污染物的产生量较少。化学机械浆属于两步制浆法,污染物的排放负荷比化学制浆过程少得多,但比传统磨木浆排污负荷可能高若干倍。5洗浆、筛选废水洗浆废水主要来源于洗浆机和贮槽的清洗水以及设备的跑、冒、滴、漏。筛选和净化主要是为了去除粗浆中的生片、木节、粗纤维素及非纤维素细胞、沙砾和金属屑。筛选后的浓缩排水也是筛选废水的来源之一。6废纸回用过程的废水废纸回用需经过碎解、净化、筛选、浓缩等几个阶段才能制成纸浆。在以上各个阶段中都会产生污染性质不同的废水。此外,为了使废纸脱墨,要使用化学药品,之后还要采用洗涤法或浮选法洗除纸浆中的油墨粒子。7漂白废水纸浆漂白的两种类型:以氧化性漂白剂破坏木素及有色物质的结构,使其溶解,从而提高纸的纯度与白度;以漂白剂改变有色物质分子上发色基的结构,使其脱色,但不设计纤维组分损失。使用含氯漂白剂产生的漂白废水污染严重;而使用过氧化物漂白剂产生的废水污染相对较轻。漂白废水主要含有有机物、悬浮物,并具有颜色,还含有剩余漂白剂。8造纸废水造纸过程的废水主要来自于打浆、纸机前筛选和抄造等工序。这部分废水常称为“白水”,其中含有纤维碎屑、小纤维、颜料、淀粉及染料等。污染物主要以溶解性物质和悬浮固体物质存在,主要来源于原料、少量的辅助化学品及大部分的辅助剂(如防腐剂、杀菌剂、消泡剂)。第三节制浆废液的资源化利用一、概述二、制浆废液在农业上的利用三、制浆废液在建筑业上的利用四、制浆废液在石油工业上的利用五、制浆废液在高分子材料领域的利用六、制浆废液在其他行业上的利用第四节物理法处理废水废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统,或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法,如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝——沉淀和活性炭吸附的两级处理,是一种比较典型的物理化学处理系统。和生物处理法相比,此法优点:占地面积少;出水水质好,且比较稳定;对废水水量、水温和浓度变化适应性强;可去除有害的重金属离子;除磷、脱氮、脱色效果好;管理操作易于自动检测和自动控制等。但是,处理系统的设备费和日常运转费较高。1、废水萃取处理法废水萃取处理法是利用萃取剂,通过萃取作用使废水净化的方法。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质,可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂(萃取剂),使溶解于废水中的某些污染物(被萃取物)经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中。萃取操作按处理物的物态可分固——液萃取、液——液萃取两类。工业废水的萃取处理属于后者,其操作流程:①混合,即使废水和萃取剂最大限度地接触;②分离,即使轻、重液层完全分离;③萃取剂再生,即萃取后,分离出被萃取物,回收萃取剂,重复使用。萃取剂的选择应满足:①对被萃取物的溶解度大,而对水的溶解度小;②与被萃取物的比重、沸点有足够差别;③具有化学稳定性,不与被萃取物起化学反应;④易于回收和再生;⑤价格低廉,来源充足。此法常用于较高浓度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水的处理。2、废水光氧化处理法废水光氧化处理法是利用紫外光线和氧化剂的协同氧化作用分解废水中有机物,使废水净化的方法。废水氧化处理使用的氧化剂(氯、次氯酸盐、过氧化氢、臭氧等),因受温度影响,往往不能充分发挥其氧化能力;采用人工紫外光源照射废水,使废水中的氧化剂分子吸收光能而被激发,形成具有更强氧化性能的自由基,增强氧化剂的氧化能力,从而能迅速、有效地去除废水中的有机物。光氧化法适用于废水的高级处理,尤其适用于生物法和化学法难以氧化分解的有机废水的处理。3、废水离子交换处理法废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换而去除废水中有害离子的方法。其交换过程:①被处理溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中;②该离子通过液膜扩散(简称膜扩散)进入颗粒中,并在颗粒的孔道中扩散而到达离子交换剂的交换基团的部位上(简称颗粒内扩散);③该离子同离子交换剂上的离子进行交换;④被交换下来的离子沿相反途径转移到被处理的溶液中。离子交换反应是瞬间完成的,而交换过程的速度主要取决于历时最长的膜扩散或颗粒内扩散。离子交换的特点:依当量关系进行,反应是可逆的,交换剂具有选择性。应用于各种金属表面加工产生的废水处理和从原子核反应器、医院和实验室废水中回收或去除放射性物质,具有广阔的前景。4、废水吸附处理法废水吸附处理法是利用多孔性固体(称为吸附剂)吸附废水中某种或几种污染物(称为吸附质),以回收或去除某些污染物,从而使废水得到净化的方法。有物理吸附和化学吸附之分。前者没选择性,是放热过程,温度降低利于吸附;后者具选择性,系吸热过程,温度升高利于吸附。吸附法单元操作分三步:①使废水和固体吸附剂接触,废水的污染物被吸附剂吸附;②将吸附有污染物的吸附剂与废水分离;③进行吸附剂的再生或更新。按接触、分离的方式,可分为:①静态间歇吸附法,即将一定数量的吸附剂投入反应池的废水中,使吸附剂和废水充分接触,经过一定时间达到吸附平衡后,利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来;②动态连续吸附法,即当废水连续通过吸附剂填料时,吸附去除其中的污染物。吸附剂有活性炭与大孔吸附树脂等。炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等均为廉价吸附剂,但它们的吸收容量小,效率低。第五节化学法处理废水1、废水中和处理法废水中和处理法是利用中和作用处理废水,使之净化的方法。其基本原理是,使酸性废水中的H+与外加OH-,或使碱性废水中的OH-与外加的H+相互作用,生成弱解离的水分子,同时生成可溶解或难溶解的其他盐类,从而消除它们的有害作用。反应服从当量定律。采用此法可以处理并回收利用酸性废水和碱性废水,可以调节酸性或碱性废水的pH值。2、废水氧化处理法废水氧化处理法是利用强氧化剂氧化分解废水中污染物,以净化废水的方法。强氧化剂能将废水中的有机物逐步降解成为简单的无机物,也能把溶解于水中的污染物氧化为不溶于水、而易于从水中分离出来的物质。
常用氧化剂:①氯类,有气态氯、液态氯、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等;②氧类,有空气中的氧、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。
氧化剂的选择应考虑:对废水中特定的污染物有良好的氧化作用,反应后的生成物应是无害的或易于从废水中分离,价格便宜,来源方便,常温下反应速度较快,反应时不需要大幅度调节pH值等。氧化处理法几乎可处理一切工业废水,特别适用于处理废水中难以被生物降解的有机物,如绝大部分农药和杀虫剂,酚、氰化物,以及引起色度、臭味的物质等。3、废水混凝处理法废水混凝处理法是通过向废水中投加混凝剂,使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝而分离出来,以净化废水的方法。混凝系凝聚作用与絮凝作用的合称。前者系因投加电解质,使胶粒电动电势降低或消除,以致胶体颗粒失去稳定性,脱稳胶粒相互聚结而产生;后者系由高分子物质吸附搭桥,使胶体颗粒相互聚结而产生。
混凝剂可归纳为两类;①无机盐类,有铝盐(硫酸铝、硫酸铝钾、铝酸钾等)、铁盐(三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等)和碳酸镁等;②高分子物质,有聚合氯化铝,聚丙烯酰胺等。处理时,向废水中加入混凝剂,消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力,使水中胶体颗粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成较大颗粒或絮凝体,进而从水中分离出来。
影响混凝效果的因素有:水温、pH值、浊度、硬度及混凝剂的投放量等。4、废水化学沉淀处理法废水化学沉淀处理法是通过向废水中投加可溶性化学药剂,使之与其中呈离子状态的无机污染物起化学反应,生成不溶于或难溶于水的化合物沉淀析出,从而使废水净化的方法。投入废水中的化学药剂称为沉淀剂,常用的有石灰、硫化物和钡盐等。
根据沉淀剂的不同,可分为:①氢氧化物沉淀法,即中和沉淀法,是从废水中除去重金属有效而经济的方法;②硫化物沉淀法,能更有效地处理含金属废水,特别是经氢氧化物沉淀法处理仍不能达到排放标准的含汞、含镉废水;③钡盐沉淀法,常用于电镀含铬废水的处理。化学沉淀法是一种传统的水处理方法,广泛用于水质处理中的软化过程,也常用于工业废水处理,以去除重金属和氰化物。第六节物理化学法处理废水1、废水吸附处理法
废水吸附处理法是利用多孔性固体(称为吸附剂)吸附废水中某种或几种污染物(称为吸附质),以回收或去除某些污染物,从而使废水得到净化的方法。有物理吸附和化学吸附之分。前者没选择性,是放热过程,温度降低利于吸附;后者具选择性,系吸热过程,温度升高利于吸附。
吸附法单元操作分三步:①使废水和固体吸附剂接触,废水的污染物被吸附剂吸附;②将吸附有污染物的吸附剂与废水分离;③进行吸附剂的再生或更新。
按接触、分离的方式,可分为:①静态间歇吸附法,即将一定数量的吸附剂投入反应池的废水中,使吸附剂和废水充分接触,经过一定时间达到吸附平衡后,利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来;②动态连续吸附法,即当废水连续通过吸附剂填料时,吸附去除其中的污染物。吸附剂有活性炭与大孔吸附树脂等。炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等均为廉价吸附剂,但它们的吸收容量小,效率低。2、膜分离法
膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。反渗透(RO):是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择透过性,以膜两侧静压为推动力,而实现的对液体混合物分离的膜过程。
反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分,因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点,而成为海水和苦咸水淡化,以及纯水制备的最节能、最简便的技术.目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。反渗透的截留对象是所有的离子,仅让水透过膜,对NaCl的截留率在98%以上,出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质,也即能截留所有的离子,在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛,如垃圾渗滤液的处理。超滤(UF)是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程,膜孔径在0.05um至1nm之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术,超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,当水流过膜表面时,只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过,达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。对于超滤而言,膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征,通常截留分子量范围在1000~300000,故超滤膜能对大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮固体等进行分离
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