含酸廢水處理技術(shù)
化工廠、化纖廠、金屬表面處理行業(yè)及電鍍行業(yè)等制酸用酸過程中,會(huì)大量排出酸性廢水。酸性廢水若直接排放,將會(huì)腐蝕管道,損壞農(nóng)作物,傷害魚類等水生物,危害人體健康。因此,酸性廢水必須處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放,或回收利用。對(duì)于含酸廢水的處理可采用化學(xué)中和法、離子交換、膜法等方法。
含酸廢水處理技術(shù)1 化學(xué)中和法
酸堿中和反應(yīng)H+(aq)+OH-(aq)? HO2是一種基本的化學(xué)反應(yīng),也是一種重要的化學(xué)反應(yīng)。人們經(jīng)常應(yīng)用化學(xué)中和處理酸性廢水的方法有:綜合(回收)利用、酸堿廢水互相中和、投藥中和和過濾中和等。
對(duì)于濃度較高(3 %~5 %以上)、成份較簡單的酸,應(yīng)回收利用。如從酸洗廢液中,可以回收再生酸、硫酸亞鐵等。另一種處理就是將酸、堿性廢水直接在中和池中攪拌中和,這是一種既簡單又經(jīng)濟(jì)的以廢治廢的方法。投藥中和可以處理任何性質(zhì)、任何濃度的酸性廢水。中和的藥劑主要有石灰、苛性鈉、電石渣、鍋爐灰和軟化站廢渣等。
另外,以石灰石、大理石、白云石等作為濾料,讓酸性廢水通過濾層,使水中和的方法稱作過濾中和法。這個(gè)方法一般適用于處理少量含酸濃度低(硫酸小于2 g/L,鹽酸、硝酸小于(20 g/L)的酸性廢水。
含酸廢水處理技術(shù)2 離子交換法處理技術(shù)
離子交換樹脂是一類能顯示離子交換功能的高分子材料。離子交換樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu),在交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子基體上以共價(jià)鍵結(jié)合著許多交換基團(tuán),這些交換集團(tuán)由固定離子何以離子鍵與其相結(jié)合的電荷相反的離子組成。反離子在溶液中可以解離,在一定條件下可以與其他符號(hào)相同的離子發(fā)生交換反應(yīng)。
廖贊、蘭新哲、朱國才等用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂回收氰化物的研究,主要集中在兩種樹脂的最佳吸附條件、飽和吸附量和吸附的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)規(guī)律上,確定了樹脂吸附最佳條件,確定了回收氰化物較佳的樹脂類型。
吳克明、石瑛王、俊黃羽研究交換樹脂處理鋼鐵鈍化含鉻廢水。發(fā)現(xiàn):(1)陰離子交換樹脂處理鋼鐵鈍化含鉻廢水時(shí)對(duì)鉻(VI)有很好的去除效果,在Cr6+為116 mg/L,pH為3左右時(shí),動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)表明可以實(shí)現(xiàn)殘余濃度符合國家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。(2)陰離子交換樹脂處理含鉻廢水速度快,操作簡單,容易控制,同時(shí)還可以去除水中的部分有機(jī)污染物和其它金屬污染,處理比較經(jīng)濟(jì),工業(yè)易于實(shí)現(xiàn)。(3)樹脂可用堿性溶液進(jìn)行逆流再生,再生效果好,再生液可回收。另外, 在水的深度處理中, Albin Pintar等用整合Pd-Cu/γ-Al2O3型催化劑的氯型樹脂在去除飲用水中少量氨氮的研究中,研究了整合催化劑的樹脂在去除水中微量離子的物理化學(xué)特征,研究表明整合催化劑作為離子交換技術(shù)的新型技術(shù)結(jié)合體具有相當(dāng)誘人的前景。
含酸廢水處理技術(shù)3 膜法處理技術(shù)
對(duì)于酸性廢液的處理可以使用滲析、電滲析等膜處理法,此類方法的好處在于能分離廢液中的物質(zhì),達(dá)到資源回收的目的。
含酸廢水處理技術(shù)3.1 擴(kuò)散滲析法
擴(kuò)散滲析(DD)是一種以濃差為推動(dòng)力的工業(yè)膜過程,在1993 年以前日本的工業(yè)界就有50 多家企業(yè)應(yīng)用了這一膜分離技術(shù),規(guī)模從0.5~50 m3/d 不等。DD 在工業(yè)廢水和污水處理中的主要應(yīng)用是廢酸、廢堿的回收。用陰離子交換滲析法處理廢酸液的新工藝于20 世紀(jì)80年代就在工業(yè)中得到應(yīng)用。在重氮化水解工藝工業(yè)生產(chǎn)間甲酚時(shí),是用30 %~50 %的硫酸進(jìn)行酸性水解的,因此排放的廢水中含有250~350 g/L 的H2SO4、100~120 g/L 的Na2SO4 和一些有機(jī)物質(zhì)。通過3362BW 陰離子交換膜進(jìn)行的DD 試驗(yàn)表明,常溫下,膜中H+ 和Na+的平均擴(kuò)散速度分別為7.8×10-4m/h廢水中的H2SO4 和Na2SO4 被有效分離,H2SO4回收率達(dá)83 %,擴(kuò)散液中的Na2SO4 含量小于6 g/L,可滿足重氮化水解工藝生產(chǎn)間甲酚的要求。對(duì)含金屬鹽類酸性廢水進(jìn)行分離凈化,回收的酸可循環(huán)使用,從除酸后的殘液回收有用金屬。因而DD廣泛的用于各種排放廢酸的行業(yè),如鋼鐵工業(yè)、鋁箔浸漬作業(yè)、鈦白粉工業(yè)、濕法煉銅工業(yè)、鈦材加工業(yè)、電鍍業(yè)、木材糖化業(yè)、稀土工業(yè)及其他有色金屬冶煉業(yè)等,回收的酸的種類可包括硫酸、鹽酸、氫氟酸、硝酸、醋酸等,涉及的金屬離子主要包括過渡金屬離子、稀土離子及鈣、鎂等。
化纖廠酸性廢水約含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10 %的Na2SO4,7 %的H2SO4,1 %的COD。蘭州化學(xué)工業(yè)公司化纖廠用DD 膜堆處理酸性廢水的試驗(yàn)結(jié)果表明,酸的回收率、鹽截留率回收酸與廢酸濃度比均可達(dá)70 %~ 80 % , 原廢水處理能力為15 L/(m2?d),1?3濃縮的廢水處理能力為7.5~11.3 L/(m2?d)。
擴(kuò)散滲析可與電滲析組合回收酸和廢水中金屬。DD可回收85 %的游離酸,廢水經(jīng)DD處理后,再經(jīng)ED脫鹽和回收酸;厥账岬腅D裝置采用特種離子交換膜。ACM膜回收酸具有高的電流效率,CMS膜堆單價(jià)陽離子具有選擇性,而排斥鋁離子透過。經(jīng)處理后,H+回收率98 %,鋁損失率5 %。
含酸廢水處理技術(shù)3.2 電膜法
由于產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的原因,排放的工業(yè)廢酸中常含有各種金屬離子,ED 法可以實(shí)現(xiàn)金屬離子和廢酸的回收。對(duì)于含銅、鐵、鎳離子的硫酸廢水,即使硫酸質(zhì)量濃度高達(dá)200 g/L,金屬離子質(zhì)量濃度高達(dá)59 %,ED 法回收硫酸也能取得很好的效果。
工業(yè)排放的稀乙酸廢水中乙酸的含量在1 %以下。回收廢水中稀乙酸的方法有萃取分離法、生化處理法、吸附法以及電膜分離法。ED 法可以將廢水中乙酸濃度從2.5 %濃縮到20 %。雙極膜ED 法可以將含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2 %乙酸廢水中的乙酸有效清除,廢水中乙酸濃度可以被濃縮到36 %以上。用改性異相膜ED 處理化纖廠去酸水,可把酸和鹽濃縮到了200 g/L,再進(jìn)行多效蒸發(fā)可回收多余的Na2SO4,經(jīng)ED 濃縮的H2SO4 和ZnSO4 溶液可返回凝固浴再用。廢水淡化后,溶解固體降到0.7 g/L 以下,無硬度,返回生產(chǎn)用作洗滌水。在電流密度24 mA/cm2,濃淡水濃度比在10 左右時(shí),膜的鹽遷移量為0.4 kg/(m2?h)左右。溶液遷移量濃縮時(shí)為1770 mL(m2?h),
脫鹽時(shí)平均為396 mL/m2?h 。濃縮1 t 鹽的耗電量在300 kWh,回收水溫在(35±2) ℃的軟化水耗電10~13 可W?h/m3 水。
含酸廢水處理技術(shù)3.3 膜生物反應(yīng)器法
化工廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸、堿廢水中,難降解物質(zhì)的COD、BOD、SS 都很高。在采用浸入式屏幕狀結(jié)構(gòu)的中空纖維膜組件的MBR 處理酸、堿廢水中工藝中,MBR 由6 組
SM-L 型膜組件組成,處理水量為220 m3/d,實(shí)際運(yùn)行中膜通量為0.20 m3/(m2?d)。出水中的SS 幾乎為零,COD 的去除率大于95 %,工藝運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單、管理方便。
含酸廢水處理技術(shù)3.4 微濾和超濾法
Michal Bodzek 和Krystyna Konieczny 比較了不同類型的微濾膜和超濾膜在處理天然水的低
壓膜過程情況,證實(shí)即便對(duì)于天然水中低濃度的污染物的處理都具有較高的效率;但是實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),即便對(duì)各種金屬鹽類的去除具有良好的效果,但是對(duì)硫酸鹽的去除效率卻不高。
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