化工主要指通过对煤的化学加工将其转变成液态、气态以及固态等多种化工产品的生产过程。具体来说,就是煤炭经过焦化、气化、电石乙炔化、液化以及化工产品的回收利用等一系列的化学生产过程。根据煤化工的生产流程,煤化工废水主要为液化废水、气化废水及焦化废水。煤炭液化分为直接液化和间接液化两种,直接液化产生的废水特征污染物主要为硫化物和氨氮。间接液化产生的废水特征污染物是酮、酸、醇等小分子有机物;煤炭气化则是指在高温条件下,煤气发生炉中煤气裂解而产生的各类气体,在气化过程中产生的水蒸气以及煤气净化洗涤废水。气化废水一般含有氨氮、酚类、油类等有机污染物;焦化废水则是煤炭焦化过程及煤气初冷所产生的废水。焦化废水特征污染物是氰化物、酚化物,是一种有毒难以降解处理的废水。
煤化工废水不仅废水量较大,而且成分较为复杂,包含氰化物、酚类物质及硫化物、氨氮等三百多种化学污染物质,各类污染物的浓度水平也较高,色度也较高,是一种比较有处理难度的工业废水。因为煤化工废水中成复杂,含有剧毒成分氰化物,因而易于使得微生物容易中毒,活性污泥易失活,导致生物处理单元失灵,影响污水处理效率和效果;煤化工废水含有大量氨氮,如果不能够达标处理排放,则易于造成水体富营养化,使得藻类植物大量泛滥,引起水华等;煤化工废水中含有大量难以生物降解的大分子有机物,生化处理难度相对较大。
2、预处理技术
高浓度的酚类、油类会给后续生化处理带来一定的压力,因此为保障后续的生化处理系统能够稳定地运行。因此,在生物处理前段应该进行脱酚、除油的预处理。
2.1 脱酚技术
高浓度的酚类会给后续生化处理带来一定的压力,因此为保障后续生化处理的稳定进行,预处理阶段应将氨氮和酚类的浓度降低到微生物可以接受的浓度。根据酚类在水中和溶剂中的分配系数的不同,采用萃取法去除酚类。酚类在溶剂中的溶解度较大而能够转移到溶剂中去,实现酚类和水的分离。萃取法的处理效率极高,经过萃取处理后的煤化工废水酚类浓度下降至10%左右,约为400mg/L以下,极大地减小了后续生物处理系统的压力。
2.2 除油技术
油类能够隔绝空气,影响煤化工废水中的溶解氧浓度,对后续的生物好氧处理将会产生一定的影响的,可能会阻碍煤化工废水的可生化性。因此,在生物处理前段应该进行除油预处理。油类在废水中的存在状态分为浮油、乳化油、溶解油三类。浮油浮于水
到废水“零排放”,专注产品生产,以期实现经济、环保、社会效益的统一。
文章从废水“零排放”的理念出发,从处理技术、工程应用、存在的问题3方面总结介绍,并提出实现废水“零排放”的建议,以期为相关从业者提供参考。
1、电镀废水“零排放”的概念
“零排放”即无排放,不向环境中排放任何污染物质,实现对资源的循环回用,其早来源于1972年美国提出争取在1985年实现电镀废水“零排放”的计划,1978年美国电镀协会第40号计划中提出漂洗工艺“闭路循环工序化”就是具体落实“零排放”的。在实际生产过程中,物质会不可避免的进入到环境中,因此,理论上废水“零排放”是无法实现的,是一种理想化的污染治理目标,文中所讲的“零排放”,是一种近“零排放”。
2、电镀废水的处理技术
电镀废水按照其生产过程可分为前处理废水、镀件清洗废水、后处理废水以及废液。按照我国电镀废水处理规范,电镀废水通常要分流收集、处理后再进行综合处理,所采用的处理技术目前主要有以下几种。
(1)化学法:目前全球有近80%的电镀废水采用化学法进行处理,主要工艺有酸碱中和、化学沉淀、氧化还原等,化学法简单、可靠,但产生污泥量大,若能实现准确投药,严格管理,也可实现废水的选择性回用。
(2)生物法:生物处理技术包括生物化学法、生物絮凝法、生物吸附法、植物修复法等,常用于去除有机物、氮磷、悬浮物等污染物质。由于电镀废水中重金属离子和某些有机化合物会抑制或扼杀微生物,目前尚无稳定有效的微生物菌种直接处理电镀废水,通常需经过物理、化学法等预处理后再进入生物处理系统。
(3)膜处理法:膜分离技术用于回收废水中的重金属和盐类,削减废水排放量,提高废水的回用率。不过,该技术产生的浓水仍需进一步处理,目前,相当数量的企业采用的处理方式为委外处置或蒸发浓缩等。
(4)离子交换法:离子交换技术已经成为有效处理电镀废水并且回收某些高价值金属的重要手段,也是电镀废水实现闭路循环的重要组成环节。离子交换法在处理低浓度金属废水时,在处理效果和运行成本上较化学法更有优势。
(5)电渗析技术:在直流电场的作用下,离子透过选择性离子交换膜而迁移,从而使电解质离子自溶液中部分分离出来的过程称为电渗析,常用于工业用初级纯水的制备、工业残液中有用成分的回收等。
(6)电吸附技术:电吸附是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子,使水中溶解的盐类和其他带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化和盐的去除,与电渗析技术相比,其对进水水质要求较低,具有产水量高、除盐程度适中、操作维护简便以及能
分电镀清洗工艺为逆流漂洗工艺,水量消耗大,镀件清洗废水为电镀废水中的主要来源,由于其污染物成分与镀槽溶液相同,杂质很少,经回收后可再次使用[19]。这方面的专利很多,且相当部分在实际中得到了应用。如某企业在镀槽后的回收槽和数个清洗槽各槽口两侧安装自动微量雾化水喷射装置,可将回收槽中的回收液适时补充到原镀槽中,再补充因蒸发引起的微量水,从而实现电镀清洗废水的“零排放”。
此外,将镀件清洗废水分类收集并采用膜技术、电化学等技术分离、浓缩后,产生的浓液与原镀槽溶液成分相同,可再次返回使用,净化水作为电镀清洗水循环使用,使水、镀液离子和药剂全部回收,达到电镀清洗废水“零排放”的目的。如美、日等国20世纪70年代采用的“逆流漂洗-离子交换-蒸发浓缩”组合工艺、我国20世纪70年代中后期采用的“逆流漂冼-离子交换或逆流漂冼-薄膜蒸发”工艺以及近些年国外和台湾地区兴起的电渗析技术、国内开始流行的线边处理技术,就可实现清洗废水的“零排放”,这种工艺的实质就是闭路循环工序化的无排放处理。采用这种工艺,大多数电镀清洗废水都可以做到“零排放”,尤其是含稀贵金属(如金、铑、钯)的电镀清洗废水,回收利用价值高,企业也愿意进行资金投入。
3.2 电镀废水的“零排放”
我们通常所讲的电镀废水,一般指的是近年来,我国各地加快电镀产业园区的建设,有利于电镀企业的集中管理,但由于电镀废水来源广、成分复杂,当前普遍采用的膜处理技术仅能获得可回用的纯水,产生的浓缩液无法直接回用,目前主要采用外委处置或蒸发浓缩的方式进行处理,而这只是排放方式的改变,并不能称为“零排放”。
中德金属生态城是我国电镀园区废水“零排
属污染大多数都是来自于一些工业生产过程中所产生的废水,因为一些工厂的管理人员环保意识较差,在工业生产过程中产生的废水直接排放到户外,并且随着我国工业规模和工业类型的不断扩大,在工业生产过程中所产生污染源的类型也逐渐增多。比如对于一些从事煤矿和石油的企业在生产中排放含有Ce、Cr、Ti等带有重金属的水资源。在一些机械制造行业中,也有许多重金属污染水源每天向外排放,这些因素共同导致了在我国水资源中含有大量的重金属元素,给我国的环境带来恶劣的影响。
1.2 废旧电池的污染
废旧电池中含有大量的重金属元素,比如Hg、Pb、Ni等,假如人们没有在生活和生产的过程中处理好这些废旧电池,那么这些废旧电池一旦丢入到土地或者是水资源中就会为给我国的生态环境带来恶劣的影响。但是在日常生活中,由于一些人们环保意识较差,不懂得如何正确的处理废旧电池,对于一些废旧电池,大多数人们都是采用随意丢弃的做法,电池中的重金属元素在电池被丢弃之后泄漏到水资源中,对水资源的生态环境造成了恶劣的影响。
1.3 城市化建设
随着我国经济的不断发展,城市化建设的进程也不断加快,在城市化进程建设的过程中,许多施工材料也对我国的水资源造成了恶劣的影响,并且在城市化建设的过程中,需要运用到许多的重金属材料,比如高压汞灯、日光灯等,这些材料中都蕴含着大量的重金属元素,假如在城市化建设的过程中,施工人员没有对这些废弃物进行合理的处理,而是采用丢弃的方法进行处理,很容易造成我国水资源环境污染情况。
2、重金属废水的危害
2.1 对水生植物的影响
在水资源中加入含有大量的重金属的物质,不仅会对水资源的生态环境造成恶劣的破坏,还会对水资源中的水生植物带来较大的影响。一些重金属物质会在水生植物细胞细微结构上进行渗透,抑制水生植物细胞日常的光合作用或者是呼吸作用,使得水生植物内部的核酸组成成分发生了改变,不利于水生植物的正常生长。另外,水生植物的生长,大多数都是靠水体中的浮游生物或者是氧气来维持生命的,在水资源中加入含有大量重金的属污染物,会使得水生植物的生长环境遭到破坏,不利于水生植物的正常生长。
2.2 对人体带来的影响
人们的生活和水资源是非常密切的,人们在生活和生产的过程中都会运用到水,因此,假如在水资源中蕴含着大量的重金属,则会对人体带来很多的危害。一方面,人们在饮用水时很有可能会饮用到一些重金属成分较多的水资源,对人们的身体健康造成恶劣的影响。另一方面,一些农民在种植农产品时,假如用到了一些没有经过处理的重金属水资源,则会间接地发生农产品污染的情况。例如在农业生产的过程中,如果灌溉水中有大量的重金属元素,则在灌溉的过程中,这些重金属元素就会停留在农作物表面,不仅影响农作物的正常生长,还会使得使用过后的人们产生一些不适的反应,重金属元素通过水进入到人体内之后,会严重消耗人体内的铁元素或者是其他影响元素,使得人的免疫能力下降,很容易诱发其他的病症。
2.3 对水生动物的危害
水资源中还有大量的重金属,不仅会对水资源的生态环境造成恶劣的影响,还会对水生动物的生长环境造成破坏。当水资源中,含有大量的重金属时,水生动物日常的生理和代谢过程会受到恶劣的影响。例如在一些海域中生存着文昌鱼,由于水资源含有大量的重金属,文昌鱼在生长的过程中,由于接触到了这些重金属,会使文昌鱼的身体发生弯曲的情况,严重时还会造成文昌鱼的死亡。另外,在水域中含有大量的重金属,还会对水生动物的基因结构造成破坏,假如一些水生动物在严重的重金属水浴条件下不能得到良好的生长,则会造成该水生动物灭绝的情况。
3、处理重金属废水的方法
随着我国重金属废水量越来越多,我国逐渐将发展的重点放在对这些重金属废水的处理上。另外,随着现代化环境保护要求的不断提高,在对重金属废水处理的过程中,一些研发人员纷纷运用了先进的技术手段和设备来对重金属废水进行合理的处理。
3.1 化学处理法
化学处理法主要是要求工作人员在水资源中释放一些化学物质,从而达到对重金属的抑制作用。在当前的化学处理法中,大多数科学人员都采用沉淀或者是絮凝的方法来提高水体的pH值,当水体中的pH值升高之后,重金属物质会慢慢的从水体中分离出来。但是化学处理法只适用于水资源的重金属废水处理问题,在对土壤中的重金属进行治理时,化学处理法并不适用。在利用化学处理法对水资源中的重金属进行处理时,工作人员需要在水中加入一些硫化物,重金属物质在遇到硫化物离子时,会发生相应的沉淀现象,之后工作人员再将这些沉淀从水中清除掉,从而达到对重金属水资源治理的目的。在化学处理法中,主要是运用到了重金属氧化反应的化学原理。
放”工程,总设计规模30000t/d,采用了德国“机械负压蒸发”、美国陶氏组合膜浓缩及领
耗低、稳定性好等特点。
(7)蒸馏浓缩法:蒸发技术的实质就是水蒸气的形成过程,根据
面,易于去除。乳化油粒径较小,呈乳化状态存在于水中,因而难以直接去除。溶解油为溶解于水中的废油,为难分离处理的油,但该类油类的量较少。煤化工废水的除油处理一般采用气浮法。气浮法是利用微小气泡作为载体,将油滴微粒粘附于其上,使得其密度大于水而上浮于水面上,通过机械刮离水面。该类油类分离处理方法技术比较成熟,大量应用于废水除油处理中。
3、二级处理-生物技术
高分子有机物的厌氧降解指的是:无氧气条件下,在微生物作用下,复杂的大分子有机物在微生物胞外酶的作用下分解为小分子的可溶性有机物,可溶性小分子有机物再在发酵细菌作用下将水解产物降解脂肪酸、乳酸、醇类等小分子代谢产物。经过厌氧降解后的煤化工废水中的COD得以下降。另一方面,经硝化细菌的作用,能够将氨氮转化为硝酸盐,降低氨氮的浓度。厌氧生物降解为后续的好氧生物处理准备了有利的条件。经过厌氧处理后的煤化工废水再进行好氧生物处理。一般采用活性污泥法,通过微生物自身的生命活动,将废水中