丹陽農(nóng)村生活污水處理設(shè)備廠家天環(huán)

日常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、濃度大、毒性高、可生化性差，不經(jīng)深度處理排放到自然水體會(huì)威脅到人們的生命健康。傳統(tǒng)單一水處理方法如物理法、生物法、焚燒法、化學(xué)法等已經(jīng)難以滿足當(dāng)前廢水處理要求，急需尋找一種更加高效實(shí)用的水處理方法。近年來，零價(jià)鐵(ZVI)作為一種廉價(jià)高效的處理劑已經(jīng)受到了水處理行業(yè)的廣泛關(guān)注。究其原因是，ZVI的標(biāo)準(zhǔn)氧化電極電位低(E=－0.44V)，可還原大部分污染物;另外，鐵作為地殼中含量第四豐富的元素，其來源廣、材料簡(jiǎn)單易得，而且與生化法比不需要復(fù)雜的培養(yǎng)流程，對(duì)可生化性差的高濃度難降解有機(jī)廢水處理效果更好。此外，相比于高級(jí)氧化法(AOPs)，零價(jià)鐵更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且不需要后續(xù)處理，成本節(jié)省60%左右。目前已有大量文獻(xiàn)記載了ZVI處理廢水的實(shí)驗(yàn)與評(píng)價(jià)。事實(shí)證明，零價(jià)鐵在處理砷廢水、廢水、染料廢水、硝酸鹽等高濃度難降解廢水方面有著顯著的效果。鑒于此，本文綜述了近年來ZVI在廢水處理方面的研究進(jìn)展，特別是關(guān)于其對(duì)于難降解污染物的去除機(jī)理方面做了深入闡述。

1、基于ZVI改性的研究

1.1 納米零價(jià)鐵

納米零價(jià)鐵(nZVI)是近年來研究的熱點(diǎn)。相對(duì)于ZVI來講，它具有更細(xì)的粒徑，從而有更大的比表面積和更高的反應(yīng)活性，而且nZVI比ZVI更容易被氧化。Greenlee等研究了nZVI的氧化動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)其最終被氧化為鐵氧化物和纖維鐵礦的綜合體。同時(shí)，nZVI在處理重金屬方面有著顯著的效果，Zhu等采用nZVI/Ni雙金屬材料降解土壤中的Cr6+，在pH=5、T=303K條件下，去除率達(dá)到99.84%。

但是，由于nZVI缺乏穩(wěn)定性且易于聚集，難以將nZVI從處理后的溶液中分離出來，在實(shí)際廢水處理應(yīng)用中有一定局限性。針對(duì)這類問題，近年來開始研究nZVI的表面改性，即在nZVI制備過程中添加高分子和表面荷電物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行物理改性。Liu等把由陰離子聚丙烯酰胺(APAM，MW=300)和羧甲基纖維素鈉(CMC，MW=300～800)改性的nZVI用于降解水中的Ni2+。其中，APAM會(huì)使懸浮液中的nZVI聚集，CMC使得nZVI分散良好。兩者協(xié)同減緩了nZVI的氧化速度，大大增加了Ni2+的降解速率。Arshadi等利用Azolla(水生植物滿江紅)改性nZVI，去除水中的Pb2+和Hg2+，吸附符合二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)，其中Azolla起到了固定和吸附nZVI的作用。通常采用由固體多孔材料(碳、樹脂、膨潤土、高嶺石和沸石等)支撐的nZVI來去除不同的污染物。表1列出了nZVI在有附著物的前提下去除不同污染物的代表性研究。

盡管nZVI在降低廢水中有害物質(zhì)的濃度方面有著顯著的進(jìn)展，節(jié)省了水處理成本和工藝持續(xù)時(shí)間，但是其弊端也不容忽視：(1)現(xiàn)階段，NaBH4法、精密切削法、碳熱還原法、超聲法等生產(chǎn)nZVI的方法都面臨成本高昂的問題，尤其是在處理大批量高濃度的有機(jī)廢水時(shí)，nZVI成本比生物法超出10倍之多;(2)由于實(shí)際廢水處理影響因素多，nZVI的支撐材料容易發(fā)生形變，導(dǎo)致nZVI從其體內(nèi)脫離，會(huì)影響其處理效果，而且nZVI粒徑為納米級(jí)，可均勻分散在水中，常規(guī)水處理技術(shù)很難保證將其分離。目前還沒有關(guān)于nZVI潛在生物毒性的報(bào)道，不排除其會(huì)對(duì)生物活性造成影響。

對(duì)于高鹽廢水的處理，傳統(tǒng)方法是首先將廢水減量濃縮，然后將濃縮液通過蒸發(fā)技術(shù)使鹽結(jié)晶，最終實(shí)現(xiàn)廢水脫鹽和鹽資源的回收。目前，已大規(guī)模工業(yè)化的濃縮方法主要有熱法和膜分離法。熱法主要是通過加熱的方式，將高鹽廢水中的水分蒸發(fā)出來，以達(dá)到濃縮和減容的目的，該方法通常利用水蒸氣作為熱源，因此耗能巨大，運(yùn)行成本非常高。膜分離法使用選擇性透過膜作為過濾介質(zhì)，以壓力差?電勢(shì)差?滲透壓等作為驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)含鹽廢水的濃縮，常見的膜分離工藝有微濾?超濾?反滲透?電滲析等。對(duì)于膜技術(shù)，目前存在的主要問題是膜元件成本高?膜污染及清洗等問題。

膜蒸餾技術(shù)是傳統(tǒng)熱蒸發(fā)過程與膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型分離技術(shù)，其原理是在疏水性微孔膜的攔截作用下，阻止廢液以液體形式穿透膜孔，僅以揮發(fā)組分在膜兩側(cè)蒸汽壓差的推動(dòng)下穿透膜孔，而非揮發(fā)組分則被攔截，最終實(shí)現(xiàn)混合物的分離和提純，具有濃縮倍數(shù)高?能耗低等(使用30~70℃的低品熱源)特點(diǎn)。在常見的膜蒸餾技術(shù)中，真空膜蒸餾技術(shù)(vacuum membrane distillation，VMD)是利用真空泵使膜的透過側(cè)維持負(fù)壓狀態(tài)，從而增加膜兩側(cè)的蒸氣壓差以提高膜通量，與其他膜蒸餾技術(shù)相比，具有膜通量高?溫度極化程度低等顯著優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了研究人員的廣泛關(guān)注。Mericq等采用VMD技術(shù)對(duì)反滲透處理后的海水濃縮液進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)透過側(cè)壓力為6000Pa?溫度為50℃?雷諾數(shù)為4000?進(jìn)水含鹽量為64~300g/L時(shí)，膜通量可達(dá)7~17L/(m2•h)，VMD工藝可將反滲透處理后的海水濃縮液的體積減少81.9%。劉宇程等采用VMD技術(shù)處理經(jīng)濕式氧化后的頁巖氣壓裂返排液，結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水COD為299mg/L?NaCl濃度為67870mg/L時(shí)，在操作條件為料液溫度70℃?真空度0.085MPa?運(yùn)行時(shí)間為90min情況下，出水NaCl含量僅為1.17mg/L，出水COD降至93.2mg/L。Wen等應(yīng)用VMD技術(shù)處理低放射性廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水含鹽量高達(dá)80g/L時(shí)，VMD工藝對(duì)Cs(Ⅰ)?Sr(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的去污因子可分別達(dá)到6000?3700和8300。游文婷等采用VMD工藝對(duì)硫酸鈉和氯化鈣模擬廢水進(jìn)行了處理研究，實(shí)驗(yàn)選用聚四氟乙烯平板膜作為膜組件，結(jié)果表明：隨著進(jìn)水溫度的升高?冷側(cè)壓強(qiáng)的減小，通量隨之增大，VMD工藝的截留率均達(dá)到了99.99%以上。另外，隨著膜材料和疏水膜制造工藝的不斷發(fā)展，在保證較高膜通量的前提下，可有效降低膜污染問題，提高VMD工藝的穩(wěn)定性和可靠性。

因此，對(duì)于高含鹽工業(yè)廢水，如油氣田產(chǎn)出水?煉化廢水等須回用或外排的高鹽廢水，真空膜蒸餾技術(shù)是一個(gè)較好的選擇。本研究采用聚丙烯中空纖維膜元件，研究了真空膜蒸餾技術(shù)在不同條件下處理模擬高含鹽廢水的效果，分析了各因素對(duì)膜通量的影響程度，對(duì)真空膜蒸餾技術(shù)進(jìn)行了初步探索，為高含鹽工業(yè)廢水提供新的處理選擇。

在250mL錐形瓶中加人100mL廢水和適量萃取劑，調(diào)節(jié)pH值，放人恒溫振蕩器中振蕩，程序結(jié)束后將液體倒人分液漏斗，靜置0.5h等待分層。取出下層水相，測(cè)定水樣揮發(fā)酚、CODcr、氨氮濃度。單因素影響試驗(yàn)分別考察了相比、pH值、萃取時(shí)間、振蕩強(qiáng)度、萃取溫度、萃取級(jí)數(shù)等條件對(duì)萃取效果的影響。

萃取后的有機(jī)相被收集進(jìn)行反萃取試驗(yàn)，有機(jī)相和一定濃度的NaOH溶液以1:1的體積比混合，放人恒溫振蕩器中振蕩，程序結(jié)束后倒人分液漏斗靜置分層。經(jīng)過反萃后的生物柴油重新作為萃取劑對(duì)含酚廢水進(jìn)行處理，并將其萃取效果與初次使用的生物柴油進(jìn)行對(duì)比，確定較優(yōu)的反萃取條件。

經(jīng)過反萃取的生物柴油被反復(fù)使用，測(cè)定水樣揮發(fā)酚、CODcr、氨氮等指標(biāo)的去除效果，檢驗(yàn)生物柴油是否適合多次利用。

丹陽農(nóng)村生活污水處理設(shè)備廠家天環(huán)

1.3 分析方法

廢水中揮發(fā)酚采用4-氨基分光光度法進(jìn)行測(cè)定；氨氮、CODcr濃度采用COD快速測(cè)定儀測(cè)定。

2、結(jié)果與討論

2.1 相比對(duì)萃取效果的影響

生物處理是目前廢水處理的方法之一，它具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)?；U水如染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等含鹽較高的廢水則給生物處理帶來一定的難度。

這類廢水含鹽較高，污染嚴(yán)重，必須處理才能排放。況且，此類廢水成分復(fù)雜，不具備回收價(jià)值采用其他處理方法成本較高，因此生物處理仍是的方法。

1、現(xiàn)狀說明

許多研究表明，生物方法可以處理高含鹽廢水。但由低鹽到高鹽，微生物有一個(gè)適應(yīng)期。從淡水環(huán)境到高鹽環(huán)境時(shí)，由于鹽的變化可能引起微生物代謝途徑的改變，菌種選擇的結(jié)果使適應(yīng)高鹽的菌種較少，只有當(dāng)微生物經(jīng)培養(yǎng)馴化后，才能產(chǎn)生適應(yīng)高鹽的菌種，以耐受一定的鹽濃度。

2、含鹽廢水生物處理流程的選擇

生物法是高鹽廢水處理的方法之一，在處理高鹽廢水時(shí)表現(xiàn)出較高的有機(jī)物去除率，但這種方法所需要的時(shí)間相當(dāng)長，而且高含鹽廢水的生物處理需要進(jìn)行稀釋，通常在低鹽濃度下運(yùn)行，因此容易浪費(fèi)水資源，同時(shí)由于處理設(shè)施龐大也會(huì)造成投資增加、運(yùn)行費(fèi)用的提高，不適合我國節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念高含鹽廢水，生物處理流程與普通生物處理流程是有區(qū)別的，該流程主要包括廢水預(yù)處理系統(tǒng)、調(diào)節(jié)池、曝氣池、二沉池、污泥回流等。

2.1 高含鹽廢水的預(yù)處理辦法

由于工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水中含有較高的鹽分，對(duì)生化處理產(chǎn)生了不良的影響，只能采用蒸發(fā)除鹽處理，使用含鹽廢水結(jié)晶蒸發(fā)器設(shè)備是有效且經(jīng)濟(jì)的方法。基于蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的原理，對(duì)廢水進(jìn)行多效減壓蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理。先將廢水濃縮到將近飽和狀態(tài)，然后繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)器的底部含晶體鹽的濃縮液不斷進(jìn)入鹽分器內(nèi)，在鹽分器內(nèi)晶體鹽和水分實(shí)現(xiàn)分離，晶體鹽進(jìn)入儲(chǔ)鹽池，分離后的含鹽水再進(jìn)入蒸發(fā)器連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶。蒸發(fā)后的冷凝水可以實(shí)現(xiàn)國家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。還有些廢水可以通過蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶，將廢水中的有用物質(zhì)回收、變廢為寶。

廢水蒸發(fā)器現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、化工、輕工、金屬冶煉、生物工程、環(huán)保工程、廢液回收等領(lǐng)域，如電鍍廢水、冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學(xué)肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、電站廢水等多種工業(yè)廢水的蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶處理。

2.2 調(diào)節(jié)池

含鹽廢水調(diào)節(jié)池考慮的主要因素是廢水鹽濃度的變化，除生產(chǎn)波動(dòng)周期、沖擊因素外，應(yīng)重點(diǎn)考慮水中鹽濃度的變化和如何進(jìn)行調(diào)整，低含鹽水量的減少或過高含鹽來水的沖擊。

2.3 曝氣池

根據(jù)廢水中含鹽類型不同，曝氣池選擇也應(yīng)有所不同。生物處理含CaCl2較高的廢水，應(yīng)采用傳統(tǒng)曝氣方式。鈣離子能增加活性污泥的絮體強(qiáng)度，高CaCl2可使污泥中灰分達(dá)到40%～50%，污泥密度增加，曝氣池中的污泥濃度可在20g/L以上。因此，應(yīng)采用提升力較大的傳統(tǒng)曝氣、深井曝氣、流化床曝氣等曝氣方法。曝氣也應(yīng)選用氣泡較大、提升力較強(qiáng)的散流曝氣器等曝氣方式。

2.4 二沉池

二沉池表面負(fù)荷應(yīng)有一定的余量，主要是考慮廢水密度增加，不利于污泥沉淀，尤其是含NaCl廢水。處理水量較大時(shí)，特別是含CaCl2廢水，采用周邊傳動(dòng)式刮泥機(jī)，以適應(yīng)污泥濃度高、密度大的特點(diǎn)。在采用傳統(tǒng)活性污泥法處理高CaCl2廢水時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大污泥回流量，以減少廢水波動(dòng)造成的沖擊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。