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工业废水处理分析及治理

时间:2020-07-20 点击次数:287
  在我国的治理工业废水的过程中,采取了大量的不同方法。并且我国已经进行了多年的污水治理与对污水排放现象的大力惩处,污水污染状况得到了遏制,但由于我国工业化发展速度相比较慢,多年的积累还是让大量的水资源已经被污染。
 
  1 工业水处理技术的发展概况
 
  工业水处理技术的发展概况主要是:无论是在工业生产还是居民的日常工作和生活中都会用到大量的水资源,这些水资源在经过使用后往往会含有大量的有毒有害物质,而且通过生物降解技术很难将这些有毒有害的物质分解,这种没有被完全处理好且含有毒素的水没有经过严格控制就被排放到外界环境中,造成严重的环境污染问题,因此,必须重视对工业废水的处理。在遵循习近平总书记提出的生态化发展的原则下,所有工业废水都必须先经过适当的处理,当其内部各物质含量达标后才能进行统一的排放。我国传统的、常见的水处理技术常利用投入和置换的方式,例如,加药处理、离子交换处理等技术,但是这些技术对工业废水的处理效果还不够理想,依然会造成环境污染问题,而且会导致“投入—污染—更大的投入—更大污染”的恶性循环,对环境和人体的危害都非常显著[1]。因此,必须加强工业废水处理技术的改革和创新,要求水处理技术发展的方向应该为:有利于节能降耗、提高水质、减少污染、简化操作。
 
  2 工业废水处理方法
 
  2.1 物理法
 
  工业废水处理方法之一是物理法。工业废水处理方法中的物理法指的是,在进行废水处理时方法使用不会发生化学反应的方法。在我国当下的技术中大部分借助了污水处理设备,处理沉淀等不溶于水的物质。可以采用旋转失重剔除杂质、利用物质自身不溶于水的性质进行剔除、利用过滤将水中的物质进行剔除与当水中含有大量的金属元素时,可以采用强磁铁进行吸附从而从污水中进行剔除。
 
  2.2 电氧化法
 
  工业废水处理方法之二是电氧化法。一般认为电化学氧化主要通过阳极材料产生的强氧化性物质(如•OH)来氧化污染物。根据阳极材料活泼性不同,将产生的•OH分为吸附态•OH和自由态•OH。(1)吸附态•OH:在强吸附性的活性阳极材料(IrO2、RuO2、Pt)上产生的•OH与阳极存在的吸附氧空位相互作用形成超氧化物MOx+1,MOx+1可以将污染物R氧化为中间产物RO。(2)自由态•OH:在弱吸附性的惰性阳极材料(氧化锡电极、二氧化铅电极、掺硼金刚石电极)上产生的自由态的•OH与电极不反应,可以彻底将污染物氧化成二氧化碳和水。无论是吸附态•OH反应,还是自由态•OH,都会发生析氧副反应,从而降低电流传质效率以及加快电极的腐蚀减少电极寿命。因此,为了解决上述问题,研究者对电极进行了大量的改性工作。
 
  2.3 厌氧生物处理
 
  工业废水处理方法之三是厌氧生物处理。
 
  厌氧发酵过程借助于不同微生物种群间的协同作用,通过水解—酸化(产氢及产乙酸)—产甲烷等一系列反应将有机底物转化为甲烷和无机物。厌氧生物处理废水的过程分为3个阶段:首先将大分子物质水解为简单的小分子物质,在这个阶段中需要产氢产乙酸细菌的参与,因此也叫水解酸化阶段;第二阶段将上一阶段产生的有机酸分解转化成氢气、二氧化碳和部分乙酸,这个阶段需要水解产酸菌群的参与;第三阶段是厌氧发酵过程中重要的一个步骤,在产甲烷细菌的作用下将二氧化碳、氢气、乙酸等转化为甲烷。
 
  3 纳米材料在有机废水处理中的应用
 
  3.1 印染废水处理
 
  印染废水是主要难点在于污染物浓度大、毒性高、难生物降解,尤其近年来新型染料、助剂等大量使用,使得印染废水处理难度变大,常规二级处理出水水质已经难以达到国家排放标准及回用要求。近年来,将纳米材料作为催化剂催化氧化印染废水、利用纳米材料良好的吸附能力吸附染料颗粒等处理技术得到深入的探究。利用纳米零价铁(nZVI)—厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)耦合处理染料X-3B。在染料X-3B初始浓度为100mg/L,nZVI投加量为0.5g/L,溶液pH=6.0,温度为30℃的条件下,48h以内去除率可达98.93%,具有较高的去除效率。以溶剂热合成法合成了纳米ZnO光催化剂,对淄博某印染厂二级出水进行光催化臭氧氧化试验,当使用紫外光照1h后废水COD去除率能从36.03%提高到98.06%,达到印染废水回用和环保排放要求,可见纳米ZnO作为光催化剂处理染料废水具有很大潜力,尤其是与紫外光照等联合作用的条件下可大幅提高对污染物的去除率。在70℃下凝结制备出多层阳离子聚合物,再在超声条件下经由20min酯化反应后将其涂覆到磁性Fe3O4上。由此季铵化β-环糊精偶联磁性纳米颗粒制备的GEPCD-MNP材料对阳离子染料具有良好的吸附性能,吸附量可以达到389.1mg/g。纳米材料作为催化剂或者吸附剂都可大幅提高污染物的去除效率,但不同纳米材料对不同污染物的去除效果差异性较大,需要区别对待。
 
  3.2 核工业废水处理
 
  常用的放射性废水处理技术包括蒸发浓缩、化学沉淀、电渗析、离子交换法等。利用沉积还原法制备出新型磁性功能纳米吸附材料Fe3O4@g-C3N4并应用于铀的吸附性实验,仪器表征表明,g-C3N4均匀包裹在磁性Fe3O4纳米粒子外部,极大改善了吸附材料的物理组织结构,吸附铀的性能较好。吸附实验表明,在质量浓度为140mg/L的铀标准溶液中,pH=10,吸附剂投入量为6.5mg,吸附时间为150min,吸附量可达352.1mg/g,吸附率可达到90%以上。通过原位聚合法制备出的聚苯胺改性的碳纳米纤维(PANI@CNF)复合材料用于高效去除水溶液中放射性核素铀〔U(Ⅵ)〕。结果表明,pH对于U(Ⅵ)去除影响很大,而离子强度没有影响。吸附能够在30min内快速达到平衡,且符合拟二级动力学模型。二者之间的作用机理为内层表面络合,U(Ⅵ)的去除是单分子层均匀吸附过程。在pH=5.0和T=298K时,PANI@CNF对U(Ⅵ)的吸附量高达319.4mg/g,远远高于单纯的CNF(133.9mg/g)。可见纳米材料作为高效去除放射性物质的潜在储备材料,有助于核废料治理工作。
 
  总之,我国作为一个工业化发展进程中不断进步的国家,由于科学技术力量的不足,对于水资源的消耗、浪费、污染,以及相应的工业化废水处理技术还不够成熟。因此,对工业废水进行净化和处理时,必须在科学技术、化学技术的提升过程中对相应的工业废水处理设备和工业废水处理技术进行改革和完善,使其在未来的工作过程中更好地促进社会工业水平的经济建设。

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