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工业污水及实验室废水处置工艺探讨

随着经济的发展和科技的进步,当今各大城市的科研单位和高等院校进行的科研实验越来越深入、广泛,从实验室以及工厂中排放的废水相对增多,废水的水质相当复杂。此类废水的排放周期不定,排放水量也无规律性,且所含污染物成分较为复杂,除含有洗涤剂及常用溶剂等有机物外,还有较多的酸碱,有毒有害的有机物(三致物、酚和环境激素类物质等)以及重金属,而且含有许多新生物质,性质很难确定。实验室废水水量相对较小,但如果不加处理就外排将对环境造成极大的污染,然而经过调研,发现许多科研实验室对产生的废水仅仅是简单的处理,其至不作任何处理就排放,工业污水的排放量不仅巨大而且处理工程极其简单,根本达不到污水排放的要求。为了进步加强对实验室以及工厂的污水排放管理,研究废水综合治理的方法与处理效果好、技术先进、投资较少的设备势在必行。
 
一、工业污水以及实验室废水分类
 
工业污水的分类有以下三种:
 
第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,含无机污染物为主的为无机废水,含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水,是无机废水;食品或石油加工过程的废水,是有机废水。
 
第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。
 
第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。
 
实验室废水的分类:
 
二、实验室废水按污染程度可分为高浓度和低浓度实验室废水。高浓度实验室废水主要成分为液态的失效试剂(废洗液、废有机溶剂、废试剂等),液态的实验废弃产物或中间产物(如各种有机溶剂、离心液,液体副产品等);低浓度实验室废水指实验室过程中排放的浓度与毒性较低的实验用水,以及各种洗涤液(产物或中间产物的洗涤液,仪器或器具的润洗液和洗涤废水等),毒性小,浓度低的废试液,以及用作冷却、加热用途的水。
 
根据废水中所含主要污染物性质,可以分为有机和无机实验室废水两大类。无机废水主要含有重金属、重金属络合物,酸碱,氰化物,硫化物,卤素离子以及其他无机离子等。有机废水含有常用的有机溶剂,有机酸,醚类,多氯联苯,有机磷化合物,酚类,石油类,油脂类物质。
 
二、废水的处理方法
 
1.离子交换法:离子交换法的主要工作状态就是应用离子交换剂与废水中的有害离子进行交换,从而达到消除废水中有害离子的目的。并且其方法应用于重金属废水处理中,还可以回收其中的重金属离子。因此该方法具有治理效果好、可回收有效物质、简单高效的应用优势。但是在实际的废水治理过程中,该方法由于受到交换剂、成本等因素的影响,其废水处理范围极为的有限,而且该方法对废水的预处理要求较高,不适用于大量的废水治理。
 
2.反渗透和电渗析法:反渗透和电渗析法在所有的物化处理中,其废水处理效果最佳,并且处理后的水可实现循环应用,但是其使用成本较高,无法适应于大批量的废水处理,该方法应用十分的有限。
 
3.电解还原法:上文中已经明确地指出物化处理工艺的主要功能剥离水中的金属离子,因此这些物化处理方法的功效也是消除废水中的金属离子,其中电解还原法主要是消除废水中的阳离子污染。电解还原法的主要工作方法就是利用铁板电极,在直流电的影响过程中,铁板不断溶解出亚铁离子。而且,废水中的氢离子也在不断地减少,使废水中的 pH 值不断地增大,此时的废水呈高碱性,在这样的环境中重金属离子会与废水中的氢氧根离子结合,产生氢氧化物沉淀,也阻止了废水碱性的持续上升,保证了重金属离子的独立。
 
并且这些独立的重金属离子会与阳极溶解的 Fe3 +、Fe2 +产生反应形成 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2,并且这些物质对于水中的胶体物质能够产生很强的凝聚 性和吸附性,实现净化水质的目的。
 
但是采用电解还原法处理水中的废金属离子时,需要大量的电能以及钢材,成本较高。如果在废水中加入适量的食用盐可减少电能的消耗,但也增加了废水中的含盐量,导致处理后的废水不能循环使用。因此电解还原法应用范围十分的有限。
 
4.铁盐-石灰法:铁盐-石灰法在废水物化处理中应用的最为广泛,其中不仅可有效处理废水中的镉、铬、砷等污染物,还拥有较高的经济效益,处理成本较低、投资小等特点。在铁盐-石灰法中,也会在废水中产生 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2,聚集和吸附水中的胶体物质,并且在消除废水中的镉、铬时,铁盐又可以作为共沉剂使用,并且对废水中的 Cr6+离子也具有很好的处理效果。铁盐-石灰法在应用的过程中产生大量的沉渣,但具有较为广泛的应用范围。
 
三、工业污水和实验室废水的处理工艺
 
由于废水中含有大量的重金属,如果直接进入焚烧处置,势必会对大气造成污染,因此最终采用了物理化学法来处置该危险废物。物化主要目的是通过物理化学的方法去除废水中 的 色 度、CODcr及 重 金 属,使处理后的水达到GB8978—1996《污水综合排放标准》三级排放标准[9]。通过多次实验比较,其中分别进行了絮凝沉降法、芬顿氧化法、次钠氧化法、亚铁/石灰法絮凝沉降法、脱色剂+絮凝沉降法等各类实验方法。观察出水的情况及数据分析,最终确定采用脱色剂+絮凝沉降+Fenton氧化法。
 
废水工艺的设计原理:脱色剂采用杭州银湖化工有限公司季铵型阳离子高分子聚合物,利用其极强的吸附能力,易吸附较大分子的染料分子,通过絮凝沉降达到脱色及去除部分CODcr的效果。但脱色剂本身是高分子聚合物,投加过量时会增加废水中CODcr的含量。因此要选择合适的投加量,既能达到脱水效果,又不会增加废水中CODcr的含量。脱色后的废水呈淡红色,而且CODcr在5g/L,不能直接排放,所以必须进行Fenton氧化,去除剩余的色度及CODcr。
 
重金属废水物化处理应用:根据上述设计原则本文以含有重金属离子的生产废水为例,使用物化和生化组合处理工艺。其中物化系统去除重金属离子,物化后的废水进入生化系统(废水进入生化系统时和厂区生活污水一并处理,从而提高B/C比,有利于生化反应。为提高设备利用率,同时减小设备体积,工艺设计拟采用连续工作方式。并且废水来源决定了其水量、水质波动不大,因此物化处理设施前端设置了一个调节池,随后采用了调节pH值、还原、中和、混凝、浓缩沉降,过滤等措施。
 
四、结束语
 
当前,我国的危险废物处置都还处于发展阶段,其中危险废物处置中心的技术水平参差不齐,并且还存在处置设备利用率不高、运行成本较大以及处理不彻底产生再污染等问题。因此,各危险废物处置中心应该提高现有的处理技术,在保证处理质量的同时,还要结合经济效益。本文简单介绍了废水处理系统中物化处理工艺的运用,旨在提高废水处理效果,实现经济的可持续发展。
 
 
文章来源:北极星水处理网(侵删)

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