A. 过滤池运行管理有什么样的要求
过滤池运行管理要求:(1)冲洗滤池前,必须开启洗水管道上的放气阀,待残留气体放完后方能进行滤池冲洗。(2)冲洗滤池时,排水槽、排水管道应畅通,不应有壅水现象。(3)气水冲洗的气压应视其冲洗效果而定,严禁超压造成跑砂;压力调准后,必须恒压运行;风机应必须有备用。(4)滤池进水浊度宜控制在5NU℃以下,滤后水浊度不宜大于2NU℃,并应设置在线仪表进行实时监测。(5)滤池水头损失达1.5-2.5m或滤后水浊度大于2NU℃时,即应进行反冲洗。(6)滤池新装滤料后,应在含氯量0.3mg/L以上的溶液中浸泡24h,经验滤后水合格后,冲洗两次以上方能投人使用。
B. 水质工程学
十四章
1、生物滤池有多种工艺形式,如普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。举出三种可)
2、生物膜法有多种处理系统,如 生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化法、 生物流化床法 。
3、 生物膜法的实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育,并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。
4、生物膜的性质:①高度亲水,存在着附着水层;②微生物高度密集:各种细菌以及微型 动物,形成了有机污染物——细菌——原(后)生动物的食物链。
厌氧膜的出现:①生物膜厚度不断增加,氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态; ②成熟的生物膜由厌氧膜和好氧膜组成;③好氧膜是有机物降解的主要场所,一般厚度 为2mm。
5、生物膜的原理:废水从上向下从滤料空隙间流过,与生物膜充分接触,其中的有机污染 物被微生物吸附并降解。
6、高负荷生物滤池特点:①采用污水回流,增加进水量,稀释进水浓度,冲刷生物膜使其常保活性,且防止滤料堵塞,抑制臭味及滤池蝇的过度滋生;②增加滤料直径,以防止迅速增长的微生物膜堵塞滤料;③水力负荷和BOD负荷大大提高;占底面积小,卫生条件较好。
出水水质水力负荷的关系:由于水力负荷高,大大缩短了污水在滤池中的停留时间,但不发生硝化反应,可是生物膜吸附有机物速度很快,保证了出水水质的要求。
7、生物转盘:又称浸没式生物滤池,由许多平行排列浸没在一个水槽中的塑料圆盘所组成。8、生物转盘的特点:①废水处于半静止状态,而微生物则在转动的盘面上;②转盘40%的面积浸没在废水中,盘面低速转动;③盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关,一般0.1~0.5mm。
9、生物接触氧化法:在池内充填一定密度的填料,从池下通入空气进行曝气,污水浸没全部填料并与填料上的生物膜广泛接触,在微生物新陈代谢功能的作用下,污水的有机物得以去除,污水得到净化。
10、基本工艺流程 :原污水—(初沉池——生物接触氧化池——二沉池)排泥——处理水。
11、生物流化床:以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体填充在床体内,因载体表面覆盖着生物膜而使其质地变化轻,污水以一定流速从下向上流动,使载体处于流化状态。
12、生物流化床由床体、载体、布水装置和膜脱落装置等组成。
13、生物接触氧化法在工艺、功能及运行方面的主要特征有哪些?
在工艺方面,使用多种型式的填料,填料表面布满生物膜,形成了生物膜的主体结构。在功能方面,生物接触氧化处理技术具有多种净化功能。在运行方面,对冲击负荷有较强的适应能力,在间歇运行条件下,仍能够保持良好的处理效果,对排水不均匀的企业,更具有重要意义,操作简单,运行方便,易于维护管理,勿需污泥回流,不产生污泥膨胀现象,也不产生滤池蝇,污泥生成量少,污泥颗粒较大,易于沉淀。
14、生物膜法污水处理系统,在微生物相方面和处理工艺方面有哪些特征。( 7 分)
①微生物相方面的特征⑴生物膜中的微生物多样化,能够存活世代时间较长的微生物⑵生物的食物链长⑶分段运行与优势菌属② 处理工艺方面的特征⑴耐冲击负荷,对水质,水量变动有较强的适应性⑵微生物量多,处理能力大,净化能力强⑶污泥沉降性能良好,易于沉降分离⑷能够处理低浓度的污水⑸易于运行管理,节能,无污泥膨胀问题
十五章
1、升流式厌氧污泥床系统( UASB )组成:进水配水系统、反应区(悬浮层和污泥层)、三相分离器、出水系统、集气罩。
2、厌氧生物处理的基本原理:
1)水解阶段:固态有机物被细菌的胞外酶水解;
2)第二阶段是酸化:开环、断链,以小分子的有机物作为受氢体,使有机酸增加,pH下降
3)第三阶段是在进入甲烷化阶段之前,代谢中间液态产物都要乙酸化,称乙酸化阶段;
4)第四阶段是甲烷化阶段。(在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类:非产甲烷菌和产甲烷细菌。)
3、厌氧生物处理的主要特征
主要优点:(1)能耗低,且还可回收生物能(沼气);(2)污泥产量低;——厌氧微生物的增殖速率低,——产酸菌的产率系数Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD,——产甲烷菌的产率系数Y为0.03kgVSS/kgCOD左右,——好氧微生物的产率系数约为0. 5~0.6kgVSS/kgCOD。(4)厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的某些有机物进行降解或部分降解;
主要缺点:(1)反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程;(2)对温度、pH等环境因素较敏感;(3)出水水质较差,需进一步利用好氧法进行处理;(4)气味较大;(5)对氨氮的去除效果不好;等
3、影响产酸细菌的因子
主要影响因子:pH值(pH3.5-8之内都可生存,最适pH值为6-7)、ORP(氧化还原电位)(最适ORP为-200~-300mV)、碱度、温度35℃、水力停留时间和有机负荷(有机负荷影响不是很大,正常为5~60kgCOD/(m3*d),水力停留时间过短将影响底物的转化程度)
4、影响产甲烷细菌的因子
主要生态因子:pH6.5~ 7.5、氧化还原电位- 300~ - 500mV、有机负荷率(直接反应了底物与微生物之间的平衡关系)、温度(中温区在30~390C之间,高温区在50~600C之间)、污泥浓度、碱度、接触与搅拌、营养(COD∶N ∶P= 500∶5∶1)、抑制剂和激活剂。
5、UASB(升流式厌氧污泥层)工作原理:当反应器运行时,废水自下部进入反应器,并以一定上升流速通过污泥层向上流动。进水底物与厌氧活性污泥充分接触而得到降解,并产生沼气,使污泥膨胀。随着气量增加,这种搅拌混合作用更强,气体从污泥层内不断逸出,引起污泥层呈沸腾流化状态。气、液、固的混合液上升至三相分离器,气体可被收集,污泥和水则进入上部相对静止的沉淀区,在重力作用下,水与污泥分离,上清液从沉淀区上部排出,污泥被截留在三相分离器下部并通过斜壁返回到反应区内。
特点:在反应器上配有气-液-固三相分离装置。在运行时能形成具有良好沉降性能的颗粒污泥,大大提高了反应器的生物量,使厌氧处理效率显著提高。
6、UASB反应器的工艺特征:(1)在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器;(2)在反应器底部设置了均匀布水系统;(3)反应器内的污泥能形成颗粒污泥:(直径为0.1~0.5cm,湿比重为1.04~1.08;具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性;污泥浓度可达50gVSS/l以上,污泥龄一般为30天以上;)(4)水力停留时间大大缩短,具有很高的容积负荷;(5)适于处理高、中浓度有机工业废水,也可以处理低浓度城市污水;(6)将生物反应与沉淀分离集中在一个反应器内,结构紧凑;(7)无需设置填料,节省费用,提高容积利用率。
第十六章 自然生物处理系统
填空题:
1、常见的污水土地处理系统工艺有以下几种:稳定塘;好氧塘;兼性塘;厌氧塘;曝气塘与深度处理塘。
3、在污水的稳定塘自然生物处理中,根据塘水中的微生物的优势群体类型和塘水中的溶解氧情况, 将稳定塘分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘。
名词解释:
1、稳定塘 :是人工适当修整或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘,主要依靠自然生物净化功能。P547
2、污水土地处理 P563污水有节制的投配到土地上,通过土壤-植物系统的物理的、化学的、生物的吸附、过滤与进化作用和自我调控功能,使污水可生物降解的污染物得以降解、净化,氮、磷等营养物质得以再利用,促进绿色植物生长并获得增产。
3、慢速渗滤处理系统 P566 是将污水投配到种有作物的土地表面,污水缓慢地在土地表面流动并向土壤中渗透,一部分污水直接为作物所吸收,一部分则渗入土壤中,从而使污水达到净化目的的一种土地处理工艺。
问答题:
2、稳定塘有哪几种形式?它们的处理效果如何?适用条件如何?P547-548
好氧塘:深度较浅,阳光能透过池底,主要由藻类供氧,全部塘水呈好氧状态,由好氧微生物起有机污染物的降解作用。
兼氧塘:塘水较深,从塘面到一定深度(0.5m)左右,阳光能够透入,其污水净化是由好氧和厌氧微生物协同作用完成的。
厌氧塘:塘水深,有机负荷率高,整个塘水呈厌氧状态。
曝气塘:由表面曝气器供氧,塘水呈好氧状态,污水停留时间短,由于塘水被搅动,藻类的生长与光合作用受到抑制。
4、稳定塘对污水的净化作用有哪些? P550-551
1、稀释作用:污水进入稳定塘后和原塘水进行一定程度的混合,降低了各种污染物的浓度;2、沉淀与絮凝作用:在絮凝作用下,污水中的细小悬浮颗粒聚集成为大颗粒沉淀于塘底;3、微生物的代谢作用 4、浮游生物的作用 5、水生维管束植物的作用。
第十七章污泥处理、处置与利用
填空题:
1、污泥处理的目的是使污泥减量化、稳定化、无害化和资源化。
2、污泥中所含水分大致分为4类:间隙水、毛细水、吸附水、结合水 。
3、污泥 按成分可以分为以下两种:有机污泥和无机污泥 。
4、污泥浓缩的目的在于减容。
5、降低污泥含水率的方法主要有浓缩、自然干化法、机械脱水法、干燥与焚化法。
6、污泥按来源不同可分为沉淀污泥和生物处理污泥;按成分不同可分为有机污泥和无机污泥。
名词解释:
1、消化池的投配率 :是消化池设计的重要参数,是每日投加新鲜污泥体积占消化池污泥总体积的百分数。P591
3、污泥含水率(计算公式)P578污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数。
4、有机物负荷率( S ):指消化池的单位容积在单位时间内能够接受的新鲜污泥中挥发性干污泥量。P592
问答题:
1、污泥稳定的主要目的是什么?P576
答:便于污泥的储存和利用,避免恶臭产生。
3、影响污泥消化的因素有哪些?P519
答:PH值与碱度、温度与消化时间、负荷率、毒性物质、营养与C/N比等。
4、为什么机械脱水前,污泥常须进行预处理?怎样进行预处理?
原因:污水处理厂初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥及消化污泥均由亲水性带负电的胶体颗粒组成,挥发性固体物质含量高、比阻大,脱水较困难,因此机械脱水前必须进行污泥调理。
污泥调理就是破坏污泥的胶态结构,减少泥水间的亲和力,改善污泥的脱水性能。方法有化学调理法、热处理法、冷冻溶解法、淘洗法。
8、试述厌氧消化的影响因素。P591
1、PH值和碱度,最佳PH值为7.0~7.3 碱度为2000mg/L;2、温度与消化时间温度是影响厌氧消化的主要因素,温度的高低不但影响产气量,还决定消化过程的快慢;消化时间是指产气量达到总量所需的时间。 3、负荷率:厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率,负荷率的表达方式包括污泥投配率和有机物负荷率两种; 4、有毒有害物质 5、营养与C/N比。
第十八章 常用给水处理工艺系统
问答题:
1、给水处理系统的选择原则是什么? P619
给水处理系统应该在技术上是可行的,在经济上是合理的,在运行上是安全可靠和便于操作的。(技术可行性可以通过实验验证和参考已建的原水水质相近的水处理工艺系统的运行经验;经济合理性是满足处理水质要求前提下,使建设费用和运行费用最低;水处理工艺系统的抗冲击性是其安全性和可靠性的重要内容之一。)
2、举例说明微污染水的处理系统。P620 图
原水——混合装置——絮凝池——沉淀池——过滤池————清水池——出水
混凝剂 Cl2
第十九章 特种水源水处理工艺系统
1、常用的水的药剂软化法有:石灰软化法、石灰-苏打法、磷酸盐法及掩蔽剂法。
2、列举3种除盐的方法:蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法、电子混合床法。
3、常用的除氟方法有:吸附法、药剂法、电渗析法等。
问答题:
1、地下水除铁除锰的主要方法是什么?P643 P646
氧化法,将水中的二价铁氧化成三价铁,将水中的二价锰氧化成四价锰,由于三价铁、四价锰在水中的溶解度极小,故能从水中析出,再用固液分离的方法将其去除。
2、举例说明游泳池水的处理方法。P657 图
平衡水池上部设补充水管,循环水泵由平衡池抽水,水泵吸水管上设毛发过滤器,截留水中的毛发,将混合剂和中和剂(除藻剂)投加到水泵吸水管中,利用水泵叶轮搅拌混合,最后,处理水进入游泳池前要对水进行消毒
3、举例说明高浊水的处理方法。P641图
高浊度水首先进入辐流式沉淀池沉淀,再向水中投加混凝剂,经混合、絮凝、沉淀、过滤、投氯消毒,即可获得合格的处理水。
第二十章 城市污水处理工艺系统
填空题:
1、污水处理的物理法有:沉淀法、过滤法、气浮法、筛滤法、反渗透法和上浮法 等。
2、污水的化学处理法通常有:中和、混凝、电解、氧化还原、吸附、离子交换等。
3、污水的生物处理通常包括好氧氧化法和厌氧还原法两类。
名词解释:
1、 SV(settling velocity)(污泥沉降比):又称30min沉降率。混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率,以%表示。
SVI(sludge volume index)(污泥容积指数):本项指标的物理意义是从曝气池出口处取出的混合液,经过30min静沉后,每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积,以ml计。SVI=SV(mL/L)/MLSS(g/L) 单位:mL/g
SOUR(specific oxygen uptake rate)(活性污泥的比耗氧速率):是衡量活性污泥生物活性的一个指标。是指单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量,其单位为mgO2/(gMLVSS.h)mgO2/(gMVSS.h)。
8、泥龄(单位d) :在曝气池内,微生物从其生长到排出的平均停留时间,也就是曝气池内的微生物全部更新一次所需要的时间 。从工程上来说,在稳定条件下,污泥龄就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。
9、污泥回流比 :从二沉池返回到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比,常用%表示。
10、BOD—容积负荷率 (标明单位):单位曝气池容积(m3),在单位时间(d)内接受的有机物量。Nv=Q*So/V kgBOD/(m3曝气池.d)
11、污泥解体:当活性污泥处理系统出现处理水质混浊,污泥絮凝体微细化,处理效果变坏等时的现象。
12、污泥膨胀 :是一种丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降的现象。
13、污泥上浮 :是由于曝气池内污泥泥龄过长,硝化进程较高,但却没有很好的反硝化,因而污泥在二沉池底部产生反硝化,硝酸盐成为电子受体被还原,产生的氮气附于污泥上,从而使污泥比重降低,整块上浮。
14、同步驯化法 :在培养开始就加入少量工业废水,并在培养过程中逐渐增加比重,使活性污泥在增长的过程中,逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。
C. 一体化净水器原理图
一体化净水装置和城市供水厂的净化流程一样。它有:混凝池、沉淀池、过滤池、水质稳定装置、反冲洗装置、水泵及电气控制柜。分别介绍如下:
1、混凝池:投加混凝剂的原水由进水管进入混凝池内,用特制的搅拌机搅动,使水中的悬浮物和混凝剂充分接触反应形成矾花。一般净水装置是采用涡流反应来使水和混凝剂混合,但效果受水量的变化而不稳定。该净水装置则用搅拌机混合,不受水量变化而影响效果。
2、沉淀室:水经加混凝剂混凝后形成矾花,流到设备的沉淀池内进行沉淀,沉淀池采用斜管沉淀法,经过梯形斜板沉淀室沉淀完成固液分离,沉淀下来的污泥排入泥斗。
3、过滤池:经沉淀后的水流到过滤池过滤,滤池结构:底部为布水管,中部为石英砂,上部为无烟煤。过滤速度为10m/h,最后清水流到清水池内消毒处理后饮用。过滤池反冲周期为12小时左右,反冲时间为5-10分钟。
(3)s型净化过滤池扩展阅读
重力式一体化净水器,是有设有缩口的改进型喉管及格网、折板、水力反应等设施的综合净水器设备,将絮凝、澄清和过滤工艺紧凑合理地组合成一体,能方便地将一般地面水源原水净化成符合卫生标准的生活用水。
主要适用于广大农村、乡镇、农场、部队营房和中小企事业单位改善生活饮水水质使用,适用于工业用水软化,除盐工艺的水处理,同时也合于某些以分离去除水中悬浮物及胶体杂质为主要目的的接近中性的生产废水的净化使用。
D. 电镀污水处理毕业设计
我最近也要在做的,我们讨论下:
电镀废水文献综述
设计要求:(1)水质:铜离子30mg/L,六价铬25mg/L,锌离子12mg/L,镍离子16mg/L,氰8mg/L,其他微量,铅等,Ph4.5
(2)处理要求:执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标
中文摘要: 电镀行业的废水量在整个工业系统废水中虽然所占比重较小,但电镀废水含有氰化物、酸、碱以及六价铬、铜、镍、锌、镉等金属污染物,对环境有严重的危害,因此,国内外对这类废水积极的展开了治理方法的研究与应用。本文在吸取微电解和生物吸附处理重金属离子废水的优点以及已有实验对单一重金属离子废水进行处理的基础上,确定了使用微电解—生物膜复合工艺对实际电镀废水进行处理。
关键词:含铬废水 处理 还原
英文摘要: The plating wastewater with cyanide, acid, alkali and heavy metal ions such as chromium, copper, nickel, zinc, cadmium etc. has appeared to be environmental serious damage despite its small quantity proportion in all through the instrial wastewater. For the moment, the research and application of the wastewater treatment has commenced forwardly in domestic and overseas. In this paper, micro-electrolysis and biological lessons Absorption of Heavy Metal Ions wastewater treatment, as well as have the experimental advantage of heavy metal ions on a single wastewater treatment on the basis of determining the use of micro-electrolysis – biofilm composite plating process on the actual wastewater treatment.
Keywords: Electroplating wastewater, treatment,restore
铬在水环境中的存在形态主要是三价铬(Cr(Ⅲ)和六价铬(Cr(Ⅵ)),它们在水体中的迁移转化有一定的规律性。Cr(Ⅲ)主要被吸附在固体物质上面而存在于沉积物中;Cr(Ⅵ)多溶于水中,而且是稳定的,只有在厌氧的情况下,才还原为Cr(Ⅲ)。铬的毒性与其存在状态有关,通常认为Cr(Ⅵ)的毒性远比Cr(Ⅲ)大[1]。在电镀含铬废水中,Cr(Ⅵ)是主要的特征污染物。
1 Cr(Ⅵ)污染的来源
Cr(Ⅵ)化合物,是冶金工业、金属加工电镀、制革、颜料、纺织品生产、印染以及化工等行业必不可少的原料,这些工业分布点多面广,每天排放出大量含铬废水,这些废水的排放可造成水体和土壤的污染直接影响人类饮用水的卫生状况。WHO所规定的饮用水中Cr(Ⅵ)的含量标准为1~2μmol/L[2],国内有不少地方的饮用水由于受到工业废水的污染或因地质背景所致使生活饮用水中Cr(Ⅵ)含量严重超标。
2 含Cr(VI)污水的处理技术
通过查资料,电镀工业含铬废水的处理最常用的方法有还原法、电解法,工艺成熟,运行效果好。但是近来又有很多其他的方法被研究出来,综合比较会发现这些方法也各有优缺点。作为新方法,他们自有借鉴之处。
2.1还原沉淀法
化学沉淀法处理电镀含Cr(Ⅵ)废水,一种是通过还原法,把Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),然后沉淀;另一种是用钡盐,使铬酸根生成铬酸钡沉淀。袁智斌[3]通过建调节池,使含铬废水经调节池后进入还原池,在还原池通过加H2SO4控制pH值在2.5~3投加NaHSO3,将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),并在反应池通过投加NaOH形成Cr(OH)3沉淀。窦秀冬等[4]通过研究比较,发现通过还原-沉淀法Cr去除率均达到99%以上,MgO的铬泥沉降性能非常优越,NaOH和CaO中掺入部分MgO可以较大地改善所生成铬泥的性能,最佳投药量以投加后pH≈8.3为宜。郑新卿[5]对还原-沉淀法处理含铬废水工艺步骤、固-液分离后的上清液和沉降污泥Cr(Ⅵ)含量以及Cr(Ⅲ)-Cr(Ⅵ)之间的形态转化相关性进行研究和分析,提出要特别注意控制含铬污水中铬反弹及全过程处理的完整性。
2.2电解法沉淀过滤
1.工艺流程概况
电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池, 均衡水量水质, 然后由泵提升至电解槽电解,在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子,在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子,同时由于阴极板上析出氢气,使废水pH 值逐步上升,最后呈中性。此时Cr3+ 、Fe3+ 都以氢氧化物沉淀析出,电解后的出水首先经过初沉池,然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料:木炭、焦炭、炉渣;二级过滤池内有填料:无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附,出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定期收集在锅炉房掺烧。
2.主要设备
调节池1座;初沉池1座、沉淀过滤池2座;循环水池1 座;电源控制柜、电解槽、电解电源、电解电压1套;水泵5台。
3.结果与分析
某电镀厂电镀废水处理设备在正常工况条件下,间隔不同的时间多次取样。
电镀含铬废水采用电解法沉淀过滤工艺处理后全部回用,过滤池内填料定期集中于锅炉房掺烧,达到了综合治理电镀含铬废水的目的。
该处理技术虽然运行可靠,操作简单,但应注意几个方面:
a)需要定期更换极板;
b)在一定的酸性介质中,氢氧化铬有被重新溶解的可能;
c)沉淀过滤池内的填料必须定期处理,焚烧彻底,否则会引起二次污染。由此可见,对处理设施加强管理非常重要。
4.结论
1)该处理工艺对电镀含铬废水治理彻底,过滤池内填料定期统一处理,不会引起二次污染;处理后清水全部回用,可节省水资源,具有明显的经济效益。
2)该工艺投资较小,技术成熟,运行稳定可靠,操作方便,易于管理,适应于不同规模的电镀生产企业。
2.3吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,目前工业应用中最常用的吸附剂是活性炭,活性炭吸附容量大,对Cr(Ⅵ)阳离子也具有较强还原作用[6],用20%硫酸溶液浸泡后,Cr(Ⅵ)去除率达91.6%,易于再生[7]。Valix等[8]研究了活性炭表面的杂环原子(如S、N、O、H等)以及活性炭的结构特性对吸附Cr(Ⅵ)的影响,认为杂环原子辅助活性炭起还原剂作用,提高活性炭吸附铬酸根离子,此外提高活性炭的总表面积有助于提高吸附容量和取出Cr(Ⅵ)。
活性炭虽然性能优良,但我国活性炭产量少,价格较昂贵,限制了它们在一些经济不发达地区和一些行业的使用,因此,又开发出来了许多类型的吸附剂,一类是利用工农业废弃物做吸附剂,以废治废,不仅吸附效果好,还具有价格低,来源广的优点。李鑫金等[9]用活化赤泥处理含铬废水,处理含Cr(III)浓度在300 mg/L以下废水,去除率可达99%以上;处理含Cr(Ⅵ)废水,先加入硫酸亚铁还原,同样可使Cr(Ⅵ) 浓度在300 mg/L以下废水处理后达到国家标准。马少健等[10]利用钢渣吸附Cr(III),去除率可达99%以上,同时可去除废水中94%以上的Pb2+。蒋艳红等[11]研究了高炉渣对铬离子的吸附特性,在pH4~12范围内高炉渣对Cr(III)去除率可达97%以上,对Cr(Ⅵ)需加硫酸亚铁还原再处理。Hu等[12]研究了磁赤铁矿纳米颗粒吸附Cr(Ⅵ),吸附容量可与活性炭相比,不受其他共存离子的影响,易于再生,可用于回收废水中的Cr(Ⅵ)。程永华等[13]研究了壳聚糖高效吸附含铬废水,在强酸下壳聚糖对Cr(Ⅵ)吸附速度较快,在弱酸下壳聚糖对Cr(Ⅲ)吸附有利,通过控制pH值分段吸附,可有效除去废水中的铬含量。
另一类是用改性材料作为吸附剂,由于一些天然材料(或废弃物)的吸附效果不理想,许多学者就对它们进行改性,目前有许多这方面的报道。韩毅等[14]以氯化铁为改性剂制得改性赤泥,任乃林等[15]用木屑经酸化、与8-羟基喹啉金属络合剂浸泡处理制得改性木屑,马小隆等[16]用无机酸对钙基膨润土进行活化改性,Li等[17]用氯化铁改性汽爆秸秆吸附Cr(Ⅲ),隋国舜等[18]研究了低聚合羟基铁离子-蛭石复合体对Cr(Ⅵ)的吸附,结果都表明了改性后的吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附能力明显提高,废水中Cr(Ⅵ)去除能力更强。
2.4其他国内外含铬废水处理方法的研究进展
1.1 生物法
生物法治理含铬废水,国内外都是近年来开始的。生物法是治理电镀废水的高新生物技术,适用于大、中、小型电镀厂的废水处理,具有重大的实用价值,易于推广。国内外对SRB菌(硫酸盐还原菌)、SR系列复合功能菌、SR复合能菌、脱硫孤菌、脱色杆菌(Bac.Dechromaticans)、生枝动胶菌(Zoolocaramigera)、酵母菌、含糊假单胞菌、荧光假单胞菌、乳链球菌、阴沟肠杆菌、铬酸盐还原菌等进行研究,从过去的单一菌种到现在多菌种的联合使用,使废水的处理从此走向清洁、无污染的处理道路。将电镀废水与其它工业废弃物及人类粪便一起混合,用石灰作为凝结剂,然后进行化学—凝结—沉积处理。研究表明,与活性的淤泥混合的生物处理方法,能除去Cr6+和Cr3+,NO3氧化成NO3-.已用于埃及轻型车辆公司的含铬废水的处理。
生物法处理电镀废水技术,是依靠人工培养的功能菌,它具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。该法操作简单,设备安全可靠,排放水用于培菌及其它使用;并且污泥量少,污泥中金属回收利用;实现了清洁生产、无污水和废渣排放。投资少,能耗低,运行费用少。
1.2 膜分离法
膜分离法以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时,原料侧组分选择性透过膜,以达到分离、除去有害组分的目的。目前,工业上应用的较为成熟的工艺为电渗析、反渗透、超滤、液膜。别的方法如膜生物反应器、微滤等尚处于基础理论研究阶段,尚未进行工业应用。电渗析法是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从而使废水得到净化。反渗透法是在一定的外加压力下,通过溶剂的扩散,从而实现分离。超滤法也是在静压差推动下进行溶质分离的膜过程。液膜包括无载体液膜、有载体液膜、含浸型液膜等。液膜分散于电镀废水时,流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子,然后在液膜内扩散,在膜内界面上解络,重金属离子进入膜内相得到富集,流动载体返回膜外相界面,如此过程不断进行,废水得到净化。膜分离法的优点:能量转化率高,装置简单,操作容易,易控制、分离效率高。但投资大,运行费用高,薄膜的寿命短。主要用于回收附加值高的物质,如金等。
电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理方面的主要应用,水和金属离子可达到全部循环利用,整个过程可在高温和更广的pH值条件下运行,且回收液浓度可大大提高,缺点为仅能用于回收离子组分。液膜法处理含铬废水,离子载体为TBP(磷酸三丁酯),Span80为膜稳定剂,工艺操作方便,设备简单,原料价廉易得。也有选用非离子载体,如中性胺,常用Alanmine336(三辛胺),用2%Span80作表面活性剂,选用六氯代1,3-丁二烯(19%)和聚丁二烯(74%)的混合物作溶剂,分离过程分为:萃取、反萃等步骤。近来,微滤也有用于处理含重金属废水,可去除金属电镀等工业废水中有毒的重金属如镉、铬等。
1.3 黄原酸酯法
70年代,美国研制成新型不溶重金属离子去除剂ISX,使用方便,水处理费用低。ISX不仅能脱除多种重金属离子,而且在酸性条件下能将Cr6+还原为Cr3+,但稳定性差。不溶性淀粉黄原酸酯脱除铬的效果好,脱除率>99%,残渣稳定,不会引起二次污染。钟长庚等人用稻草代替淀粉制成稻草黄原酸酯,处理含铬废水,铬的脱除率高,很容易达到排放标准。研究者认为稻草黄原酸酯脱除铬是黄原酸铬盐、氢氧化铬通过沉淀、吸附几种过程共同起作用,但黄原酸铬盐起主要作用。此法成本低,反应迅速,操作简单,无二次污染。
1.4 光催化法
光催化法是近年来在处理水中污染物方面迅速发展起来的新方法,特别是利用半导体作催化剂处理水中有机污染物方面已有许多报道。以半导体氧化物(ZnO/TiO2)为催化剂,利用太阳光光源对电镀含铬废水加以处理,经90min太阳光照(1182.5W/m2),使六价铬还原成三价铬,再以氢氧化铬形式除去三价铬,铬的去除率达99%以上。
1.5 槽边循环化学漂洗
这一技术由美国ERG/Lancy公司和英国的Ef fluentTreatmentLancy公司开发,故也叫Lancy法。它是在电镀生产线后设回收槽、化学循环漂洗槽及水循环漂洗槽各一个,处理槽设在车间外面。镀件在化学循环漂洗槽中经低浓度的还原剂(亚硫酸氢钠或水合肼)漂洗,使90%的带出液被还原,然后镀件进入水漂洗槽,而化学漂洗后的溶液则连续流回处理槽,不断循环。加碱沉淀系在处理槽中进行,它的排泥周期很长。广州电器科学研究所开发了分别适用于各种电镀废水的三大类体系的槽边循环化学漂洗处理工艺,水回用率高达95%、具有投药少、污泥少且纯度高等优点。有时,用槽边循环和车间循环相结合。
1.6 水泥基固化法处理中和废渣
对于暂时无法处理的有毒废物,可以采用固化技术,将有害的危险物转变为非危险物的最终处置办法。这样,可避免废渣的有毒离子在自然条件下再次进入水体或土壤中,造成二次污染。当然,这样处理后的水泥固化块中的六价铬的浸出率是很低的。
2、电镀含铬废液及污泥的综合利用
由于电镀含铬老化废液有害物质含量高,成分复杂,在综合利用之前应对各种废液进行单独和分类处理。对于镀锌钝化液、铜钝化液及含磷酸的铝电解抛光液均用酸碱调节pH;对于阴离子交换树脂,只需将它变为Na2CrO4即可。
2.1 利用铬污泥生产红矾钠
在高温碱性条件介质Na2CrO4中三价铬可被空气氧化为Na2Cr2O7,同时污泥中所含的铁、锌等转化为相应的可溶盐NaFeO2、Na2ZnO2.用水浸取碱熔体时,大部分铁分解为Fe(OH)3沉淀而除去。将滤液酸化至pH<4,Na2CrO4即转变为Na2Cr2O7,利用Na2SO4与Na2Cr2O7溶解度差异,分别结晶析出。采用高温碱性氧化铬污泥制红矾钠的条件是n(Na2CO3)∶n(Cr2O3)=3.0∶1.0,温度780℃,时间2.5h,铬的转化率在85%以上。
2.2 生产铬黄
利用纯碱作沉淀剂去除电镀废液中的杂质金属离子,再利用净化后的电镀废液替代部分红矾钠生产铅铬黄。电镀液加入Na2CO3饱和液后,调整pH至8.5~9.5.进行过滤,滤液备用。在碱性条件下将滤渣中的Cr3+用H2O2氧化为Cr6+,再经过滤,滤液与上述滤液混合。将滤液与硝酸铅溶液和助剂,在50~60℃反应1h,然后经过滤、水洗,洗去氯根、硫酸根以及其它部分可溶性杂质,再经干燥粉碎即得成品铅铬黄。利用电镀废液生产铅铬黄,不仅解决了污染问题,而且使电镀废液中的铬得到了回收利用。据估算,按年处理电镀废液200t,年平均回收18t红矾钠,可实现年创收4万余元。效益可观。
2.3 生产液体铬鞣剂及皮革鞣剂碱式硫酸铬
含铬废液先用氢氧化钠去除金属离子杂质,控制pH=5.5~6.0,然后过滤,滤液待用,污泥用铁氧体无害化处理。然后,在滤液中投加还原剂葡萄糖,使Na2Cr2O7还原为Cr(OH)SO4,在100℃条件下,进一步聚合,当碱度为40%时,分子式为4Cr(OH)3.3Cr2(SO4)3,即为铬鞣剂。河北省无极县某皮革厂就是利用电镀含铬废水生产液体铬鞣剂。按每天生产5t液体铬鞣剂,每天可得利润为6000余元。可见利用含铬废液生产铬鞣剂的经济效益是十分显著的。另外,可将含铬的污泥与碳粉混合,在高温下煅烧,从而可制得金属铬。因为含铬污泥是电镀车间污泥的主要品种,根据电镀处理方法不同,污泥的回收利用也不同。
电解法污泥:
(1)做中温变换催化剂的原料;
(2)做铁铬红颜料的原料。
化学法的污泥:
(1)回收氢氧化铬;
(2)回收三氧化二铬抛光膏。铁氧体污泥做磁性材料的原料等等。
3、结束语
以上介绍的含铬废水的处理方法及其资源化利用,有的已经实现了工业化,有的尚处于实验室基础研究阶段。在实际使用过程中并不一定限定于上述的处理方法,也可将上述的几种处理方法一起使用。从环保角度出发,人们将摈弃传统的化学法,而选择微生物法、膜分离法等。微生物法将代表21世纪电镀含铬废水处理方法的发展趋势,可以预计在不久的将来,微生物法会得到更为广泛的应用。
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