导航:首页 > 污水知识 > 光催化氧化降解废水的缺点

光催化氧化降解废水的缺点

发布时间:2023-06-01 04:17:09

1. 光催化氧化法适合哪类废水处理

在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂(如·OH)去除难降解有机物、贵金属等)存在的条件下,能氧化各种有毒和难降解的有机化合物,主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理,·OH亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应去除污染物、02和空气作为氧化剂、N2和H20等无害物质的方法,这成为了光化学氧化需要克服的问题;间接反应是指臭氧分解产生·OH;UV),这种方式不具有选择性, 因此,可以把除Fenton法外:一是利用频率在15kHz~1MHz的声波。 类Fenton法类 Fenton法就是利用Fenton法的基本原理、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展,使其在紫外光的照射下产 生·OH,致使有机物降解不够彻底,这种方式具有较强的选择性,即利用Fe和H202之间的链反应催化生成·OH自由基,且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程,从广义上讲、高压(0。可见臭氧氧化法用于垃圾渗滤液的处理仍存在很大的局限性。Fenton法处理垃圾渗滤液的影响因素主要为pH。光化学氧化法包括光激发氧化法(如03/。 光化学氧化法由于反应条件温和。 臭氧氧化法虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力,一般是进攻具有双键的有机物。电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3一N 都有很好的去除效果,通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效、03和光电效应等引入反应体系,光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体。 电化学氧化法电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程。另外一种是超声波吹脱。直接氧化主要依靠水分子在阳极表面上放电产生的·OH的氧化作用,以达到去除污染物的目的。超声波法用于垃圾渗滤液的处理主要有两个方面; 光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂.5~10MPa)和催化剂(氧化物。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的氧化处理,缺点是能耗较大;UV)和光催化氧化法(如Ti02/,在光辐射作用下产生·OH,在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物,将UV、H202。 催化湿式氧化法催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123℃~320℃),类Fenton法的发展潜力更大,通过·OH与有机物进行氧化反应,而·OH自由基具有强氧化性。 光激发氧化法主要以03,将污水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成C02。 Fenton氧化法 Fenton法是一种深度氧化技术,该法也可分为直接氧化和间接氧化,但该方法的运行费用较高。 臭氧氧化法臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。的氧化作用去除污染物。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应,通过H202产生羟基自由基处理有机物的其他所有技术都称为类Fenton法,两者都是通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理;间接氧化是指通过溶液中C12/。作为对Fenton氧化法的改进。 声化学氧化声化学氧化中主要是超声波的利用;C10高级氧化法一般应用在处理废水,但由于反应条件的限制,对有机物的氧化具有选择性、H202的投加量和铁盐的投加量

2. 印染废水,是染浆废水来的,脱色效果不好,怎么办

不知到你用的什么工艺,一般生物处理不易脱色的话,可以考虑加点絮凝剂,另外氧化法也比较常用,下面一个参考文摘不错的:
由于染料生产品种多,并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展,从而使染料废水处理难度加大。染料废水处理难点:一是COD高,而BOD/COD值小,可生化性差;二是色度高,而成分复杂。三是水质水量不稳定,排放具有间歇性。印染废水的处理目标一般是COD的去除与脱色,但脱色问题难度更大。
3. 脱色处理方法

3.1 物理方法

3.1.1吸附法

吸附法是利用多孔性的固体物质,使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。吸附脱色技术是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子的。吸附按其作用力可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种。目前用于吸附脱色的吸附剂主要是靠物理吸附, 但离子交换纤维、改性膨润土等也有化学吸附作用。

常用的吸附剂包括可再生吸附剂如活性炭、离子交换纤维等和不可再生吸附剂如各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、工业废料(煤渣、粉煤灰) 及天然废料(木炭、锯屑) 等。传统的吸附剂是活性碳,活性炭具有较高的比表面积(500- 600 m2/g),它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。活性炭去除水中溶解性有机物(分子量不超过400)非常有效,但它不能去除水中的胶体疏水性染料。若废水BOD5> 500mg/L,则采用吸附法是不经济的。膨润土作为水处理中的吸附剂和絮凝剂,已被广泛用于印染废水脱色领域,近年来制成多种复合膨润土、VS型纤维和聚苯乙烯基阳离子交换纤维等,具有物理吸附和离子交换功能,且比表面大、离子交换速度快,易再生,对难处理的阳离子染料废水有很好的脱色效果,有些改性的膨润土的脱色效果甚至高于活性炭[4];某些集吸附与絮凝性能为一体的吸附剂如硅藻土复合净水剂也已开发;用电厂粉煤灰制成具有絮凝性能的改性粉煤灰,对疏水性和亲水性染料废水均具有很高的脱色率;另外工业废料(如煤渣、粉煤灰等)、天然废料(如木炭、木屑等)、植物秸秆(如玉米棒等)均对印染废水具有一定的吸附作用。

吸附法尤其适合难生化降解的纺织印染废水脱色处理,印染废水的吸附脱色技术是一项非常有效而又比较经济的方法。活性炭吸附脱色技术不适合印染废水一级处理,只能用于深度脱色处理,活性炭处理成本高,再生困难,所以活性炭的再生技术是正在研究的课题,其中生物再生是研究的重点方向。煤、炉渣吸附剂,原料来源广,成本低,但在处理印染废水之后存在二次污染,所以只适合与生化法或砂过滤等方法联合使用。离子交换树脂对水溶性染料离子吸附特别有效,离子交换吸附剂的开发研制是今后的主要发展方向之一。廉价、高效、因地制宜新型吸附材料的开发是一项很有前途的技术。吸附法与其它处理方法的优化组合处理印染废水,脱色效果更佳。[5]

综上所述,吸附脱色的发展方向体现在两个方面: ①根据吸附机制开发、寻找新的吸附剂; ②对现有吸附剂的改性与活化, 以提高脱色效果和再生能力。

3.1.2超滤法脱色

超滤是利用一定的流体压力推动力和孔径在20~200üA 的半透膜实现高分子和低分子的分离。超滤过程的本质是一种筛滤过程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素。该法的优点是不会产生副作用,可以使水循环使用。早在70 年代初期, 膜分离技术就尝试用来处理印染废水。目前, 该方法可用于去除各种染料和添加剂。但由于分离染料混合物的困难, 并未达到完美的程度。

在这种技术中,半透膜的性质起着决定性的作用。就材料而言,膜有动态膜,纤维素类膜,聚砜超滤膜,荷电超滤膜或疏松反渗透膜。[6]

(1)动态膜从处理效果和经济上讲,ZrO-PAA 动态膜是可行的。但能耗较大,其渗透水及化学物质的再利用率可达88% 到96%。

(2) 纤维素类膜。CA 膜的选择性随膜表面与各种染料互变异构体相互作用而发生变化,但膜材料本身在耐pH、耐温等方面仍然有所不足。纤维素类膜在耐pH值、耐压、耐温度等方面优于CA ,用纤维素超滤膜反渗透处理染色废液, 染料去除率97% 以上可实现水的循环使用,但反渗透所需的高压操作仍是它的不足。

(3) 聚砜超滤膜由于其良好的物理化学稳定性,有较大的应用前景。使用聚砜超滤膜代替纤维素膜可实现高温操作, 回收染料减轻污染, 但仍未达到国家排放的标准。

(4) 荷电超滤膜或疏松反渗透膜是用来描述其分离性能介于反渗透和超滤之间的一种膜。荷电超滤膜是以其化学结构含有荷电基团而定义的, 疏松反渗透膜是以其物理结构而命名, 它们往往指的一种膜。对盐NaCl 截留只有2%~ 3% , 而对于500~2 000 分子量的物质,具有较高的分离率, 同时保持高的水通量。一般染料的分子量正好在这种膜的截留范围, 特别是离子型染料。该膜在低压下操作(10 kg/cm 2) 耐pH值、耐压密、耐污染、耐温等方面都比较突出,前景广阔[7]。

3.1.3辐射降解法

电离辐射可有效地降解染料水溶液,辐射技术和其它技术有很好的协同作用。与常规污染物处理技术相比,辐射技术在常温常压下进行,具有工艺简单、无二次污染等特点,对难降解有机污染物的处理更有其独特长处。[8]

用60Co γ射线辐照甲基橙和活性艳蓝KNR水溶液,辐照后染料水溶液的可见光区和紫外区的特征吸收峰随吸收剂量的增加而渐渐下降至接近零,说明辐射降解反应既破坏了染料分子的发色基团,同时也破坏了染料的有机分子结构。脱色率和COD去除率均随吸收剂量的增加而增加。过氧化氢与辐射有协同作用,在相同的吸收剂量下,脱色率和COD去除率均随过氧化氢的浓度增加而增加。另外,该法pH值适用范围很广;溶液的初始浓度越大,COD去除和脱色效果越差;氧的存在可以促进染料分子的降解。在同样辐照条件下,染料的辐射降解效果因染料分子的结构不同而略有不同[9]。

辐射法处理印染等难降解污水时虽然有机物的去除率高、设备占地小、操作简便,但用来产生高能粒子的装置价格昂贵,技术要求高,而且该方法能耗较大,能量利用率不高,若要真正投入实际运行,还需进行大量的研究工作。

3.2 物理化学法

3.2.1絮凝法

印染废水的絮凝脱色技术, 投资费用低, 设备占地少, 处理量大, 是一种被普遍采用的脱色技术。某印染厂采用混凝脱色- 悬浮曝气生物滤池工艺处理主要含活性染料的废水,原水CODCr, SS的平均质量浓度分别为296,285 mg/L 和平均色度为550倍, 处理后出水水质相应各项指标分别为40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分别为87%, 92%和98%。[10]

在印染废水中使用的絮凝剂很多,大致可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂三类,其中,有机絮凝剂还分为天然有机高分子絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂。由于印染废水水质比较复杂,无机单盐絮凝剂在水解絮凝过程中,未能完成具有优势絮凝效果的形态,投药量大,絮凝效果差;无机高分子絮凝剂可以较好地除去废水中大部分悬浮态染料,但对于水溶性染料中分子量小、不容易形成胶体的废水则难以处理;有机高分子絮凝剂对于水溶性染料等废水具有很好的脱色性能,但单独使用效果差,而且易于产生有毒物质;因此,开发研制价廉、无毒、高效的新型有机絮凝剂,已成为目前絮凝法的主要研究方向之一。

复合絮凝剂则能同时发挥几种絮凝剂的优点,使絮凝法用于印染废水处理既经济,又适用。如将有机絮凝剂与无机絮凝剂复配使用,充分发挥有机高分子絮凝剂的吸咐架桥性能和无机絮凝剂的电性中和能力,可以使处理出水达到较好的效果。此外,淀粉衍生物、木质素衍生物、羧甲基壳聚糖[11]等天然高分子具有无毒、原料广、价廉和可生物降解等优点,也得到科研工作者的高度重视。另外,微生物絮凝剂是利用生物技术,从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效,且能自然降解的新型水处理剂。与普通的絮凝剂相比,有固液易于分离,沉淀少,适用性广等优点,因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题[12]。总之,高效、无毒、无害的环境友好性絮凝即将在印染废水处理中有广阔的应用前景。

絮凝法虽然是含染料废水处理的常用方法,但对于许多可溶性好的染料, 处理效果往往不佳。因此, 复合絮凝法将成为工业废水处理工艺研究的主要内容和发展方向。根据实际出水要求,采用适当的预处理和后处理手段,发挥絮凝工艺与其它工艺的协同工作的优势,以达综合治理的目的,这对于提高印染废水的处理效果,降低处理成本具有极其重要的意义。

然而,用絮凝法进行废水脱色依然存在以下几个方面的问题:产生大量的淤泥;由于废水水质变化大,每批废水脱色前均需要进行预试验,以确定最佳条件,提高了成本,又费时。过量的阳离子絮凝剂会在废水中产生大量氮的化合物,它们对鱼类有毒且难以生物降解和硝酸化抑制,絮凝剂过量也可能导致沉淀重新溶解。脱色效率低,不符合排放标准。因此,实际生产中,应根据实际出水要求,采用适当的预处理和后处理手段,发挥混凝工艺与其它工艺的协同工作的优势,以达综合治理的目的,这对于提高印染废水的处理效果,降低处理成本具有极其重要的意义。

3.3 化学方法

3.3.1电化学法

电化学法是处理印染废水的另一种有效的处理方法。电化学法通过可溶性电极在阳极和阴极上发生电絮凝、电气浮和H的间接还原作用从而达到处理废水的目的。电化学法处理印染废水具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色好等优点,但同时电化学法存在着能耗大、成本高和析氧析氢副反应等缺点。近年来,随着电化学和电力工业的发展以及许多新型高析氧析氢过电位电极的发明,电化学法又重新引起人们的重视。根据电极反应方式划分, 传统电化学方法可细分为内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学。

内电解法是利用废水中有些组分易被氧化,有些组分易被还原,在有导电介质存在时,电化学反应便会自发进行,同时兼有絮凝、吸附、共沉淀等综合作用的一种废水处理方法[13]。最著名的内电解法是铁屑法, 即将铸铁作为滤料, 使印染废水浸没或通过, 利用Fe 和FeC 与溶液的电位差, 发生电极反应, 产生较高化学活性新生态H, 能与印染废水多种组分发生氧化还原反应, 破坏染料发色结构, 而阳极产生的新生态Fe2+, 其水解产物有较强的吸附和絮凝作用。该法不需要外加电源,操作简单,成本低廉,是种很有前途的处理方法。

电气浮法是以Fe、AL作阳极产生的H2将絮体浮起;而电絮法则是利用电极反应产生的Fe2+ 、Al3+实现絮凝脱色。采用石墨、钛板等作极板, 对染料废水通电电解, 阳极产生O2或Cl2, 阴极产生H2。通过O的氧化作用及H的还原作用破坏染料分子而使印染废水脱色, 脱色率可达98% 以上,COD去除率达80%以上。

国内重点研究的是电化学与其它方法相结合,其中较为有成就的是用絮凝复合床新技术处理高色度印染废水,对色度>10000倍的印染废水处理后,脱色率可达99%以上,CODCr去除率达75%。国外在新型电极方面研究较多,如:Sb/SnO2、Ti/SnO2、Ti/RnO2、Ti/Pt等电极。

电催化高级氧化技术(Advanced Electro catalysis Oxidation Processes , AEOP) 是最近发展起来的新型AOPs ,因其处理效率高、操作简便、与环境兼容等优点引起了研究者的注意。它能在常温常压下,通过有催化活性的电极反应直接或间接产生轻基自由基, 从而有效降解难生化污染物。陈武等进行了三维电极电化学方法处理印染废水实验, COD去除率达74.7% ,色度去除率达93.3%[14]。

3.3.2氧化法

氧化法是使染料分子中发色基团的不饱和双键被氧化断开,形成分子量较小的有机物或无机物,从而使染料失去发色能力的一种印染废水处理方法。氧化法主要有:高温深度氧化法、化学氧化法和光催化氧化降解法等。

高温深度氧化法主要是焚烧法。

化学氧化法是印染废水脱色处理的主要方法,其机理是利用氧化剂将染料不饱和的发色基团打破而脱色。Fenton试剂(Fe2+-H2O2)、臭氧、氯气、次氯酸钠等是一般采用的氧化剂。常见的有组合法和催化氧化法等。如采用混凝- 二氧化氯组合法的优点在于ClO2氧化能力强,是HClO的9倍多,且无氯气氧化法处理废水时可能与水中有机物结合生成氯代有机物(AOX)[15]。

化学氧化法能有效地去除印染废水中的色度,但不能很好地去除废水中的COD,对此有人提出了不完全氧化的方法,即只部分氧化,使有机物通过自由基耦合降低水溶性而絮凝去除。陈玉峰[16]等通过实验发现,电生成Fenton试剂处理实际工业印染废水,CODCr去除率在80 %以上, 脱色率达到95% ,处理费用1117元/m3,具有很好的实际应用价值和市场前景.盛翼春[17]通过研究发现,采用新型电催化氧化对染料浓度高达0.3g/l的水溶性染料废水在2分钟内脱色率高达95%以上。

同时,随着太阳能技术的发展进步,光催化氧化也越来越受到人们的重视。夏金虹[18]用纳米TiO2粉体光催化降解印染废水,脱色率为96% , CODCr去除率为86%,TiO2催化性能比较稳定,可重复使用。光催化氧化技术具有工艺设备简单、操作条件易控制、处理成本较低、氧化能力强、无二次污染等突出优点,在有机废水处理中有着广阔的应用前景。但悬浮体系的纳米TiO2颗粒由于粒径极为细小,存在着难以回收、容易中毒、不易分散等缺点,需通过先进的负载技术或光化学反应器,甚才会获得更高催化效率。因此,纳米TiO2光催化剂的负载技术对其实现大规模实用化、商品化和工业化具有重大的实际意义,是今后TiO2研究的主要方向[19]。

总之, 氧化法是一种优良的印染废水脱色方法,但也有其自身的缺憾。如果氧化程度不足, 染料分子的发色基团可能被破坏而脱色, 但其中的COD仍未除尽; 若将染料分子充分氧化, 能量、药剂量消耗可能会过大, 成本太高, 所以氧化法一般用于氧化- 絮凝或絮凝- 氧化工艺。采用氧化- 絮凝工艺, 目的是通过氧化法将水溶性染料分子变为疏水性或使阳离子染料分子转变为中性, 阴性分子, 以利絮凝除去。反之, 采用絮凝- 氧化工艺则是将氧化作为后处理步骤, 对印染废水做深度处理经进一步去除残余色度及COD[20]。

3.3.3还原法

还原法式使用还原型脱色剂对直接染料废水进行脱色处理的方法,使用的原料主要是铁屑。铁屑是机械加工过程中的废料, 用于处理印染废水,不仅成本低廉、操作简单, 而且能够获得以废治废的效果。该方法主要基于电化学反应。铁屑是铁-碳合金, 浸入废液后形成无数微小原电池。电极反应产物为Fe2+, H2,OH-, 均具有较高的化学活性, 可有效地脱除废水中的染料分子。其它还原剂有保险粉(+ 活性炭)、亚硫酸及其盐。洪俊明等[21]通过铁屑内电解的强化A/ O MBR 工艺处理印染废水, 出水的水质中色度的去除率超过90.0 %和COD的去除率达到94.9 %。董永春[22]等采用以含硫还原剂和氢化物引发剂为基础的稳定双组分还原反应系统,处理直接染料染色废水,使之与其中的直接染料发生还原脱色反应,其优点是脱色剂用量少,反应快速,脱色率高。还原法的主要缺点是还原降解产物具有毒性, 必须经过二次处理。如活性炭吸附等, 处理费用增大。

3.3.4高级氧化法

高级氧化法(Advanced Oxidation Processes ,AOPs)脱色被认为是一种很有前途的方法。所谓高级氧化法如UV + H2O2、UV + O3, 因为在氧化过程中产生羟基自由基(·OH), 其强氧化性使染料废水脱色。经研究发现它对偶氮染料的脱色很有效, 高级氧化反应随O3和H2O2加入量的增加,其反应速率也随之增加[23]。 在实际生产中与某些化学辅助剂会提高脱色效果, 而且UV + H2O2方法处理偶氮型活性染料产生的降解产物对环境完全无害。最近的研究发现二氯三嗪基型偶氮类活性染料使用UV + H2O2方法脱色也有很好的效果[24]。

氧化剂O3对绝大多数染料的脱色效果较好, 无二次污染, 引入紫外光(UV) 等可加快氧化和提高脱色率。有学者指出O3/UV 对偶氮染料脱色效果好,UV 的引入促使O3在溶液中产生氧化性强的羟自由基。胡文容[25]等指出, 虽超声波几乎不能降解偶氮肿I , 但对O3氧化有明显的强化作用, 当O3浓度为7107mg/ L , 加80w 超声波是超声波协同O3处理偶氮肿的最佳组合, 既可满足90 %脱色率, 又可节省48%的O3。但是目前用O3处理染料废水费用较高, 开发新型臭氧发生器并和UV 或超声波连用以提高效率、降低费用是O3在染料废水处理中推广的前提, O3对COD的去除不理想。

高级氧化法的对环境污染极小,效果较好,但有一个严重不足之处是处理费用较高, 从而限制了它的广泛使用。

3.3.5超声波氧化

超声波处理印染废水是基于超声波能在液体中产生局部高温、高压、高剪切力,诱使水分子及染料分子裂解产生活性非常强的氢氧自由基, 对大部分有机污染物有氧化作用并可并促进絮凝;同时,在超声波作用下传质加强,超声空化产生局部高温高压,可大大强化氢氧自由基对有机物的氧化速度,提高降解效率。

用超声波可以强化臭氧氧化处理偶氮类染料废水,这是因为超声波空化效应产生高能条件促使臭氧快速分解,产生大量的自由基,从而使氮类染料脱色。张家港市九州精细化工厂用根据超声波气振技术设计的FBZ 废水处理设备处理染料废水[26],色度平均去除率为97.0 % ,CODCr去除率为90.6% ,总污染负荷削减率为85.9 %。符德学[27]等使用该法处理含碱性湖蓝-5B的印染废水,COD去除率达90.2%,脱色率达到98.3%。刘静[28]等的实验结果表明,超声波与微电场的协同作用大大提高了脱色率,在最佳条件下处理60min,色度去除率可达96.6%。

3.3.6萃取法

萃取是采用与水互不相溶,但能很好溶解污染物的萃取剂,使其与废水充分混合接触后,利用污染物在水中和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物,从而净化废水。废水中的酸性染料可用混合胺进行萃取回收,阴离子染料可用离子对萃取法用长碳链去除,萃取剂可用氢氧化钠再生。由邻苯二甲酸与间苯二酚为原料制备荧光黄的生产废水可用N235/煤油系统萃取,其COD去除率可达91-98%,色度去除率为99.8%[29]。

离子对萃取法是一种新的废水脱色方法。该法是将染色残液与一非水溶性有机溶剂一同振荡,当两相分离时,水相中便呈现无色,染料聚积于上层有机相中。只要燃料含有至少一个磺酸基团或者是染料必须是酸性的,那么任何深浓的染色废液均可用此法脱色。该有机相可反复使用数次[30]。离子对萃取法的优点有:液/液相分离工艺简单,能耗低。对于活性染料来说,仅钠盐和钙盐形成的水解产物需处理。萃取剂无需再生就可重复使用[31]。

3.4 生物处理方法

生物法是利用微生物酶来氧化或还原染料分子,破坏其不饱和键及发色基团,从而达到处理目的的一种印染废水处理方法。生物法目前仍是国内外主要的印染废水处理方法。

生物法的缺点在于微生物对营养物质、PH、温度等条件有一定的要求,难以适应印染废水水质波动大、染料种类多、毒性高的特点;同时还存在占地面积大、管理复杂、对色度和COD去除率低等缺点。生物法处理印染废水的脱色率和COD去除率不高,一般不适宜单独应用,可作为预处理或深度处理。

3.4.1传统生物处理技术

生物法处理印染废水中,以活性污泥法最为普遍,这是因为活性污泥法具有可分解大量有机物、能去除部分色素、可调节pH值、运转效率高且费用低等优点,但对色度的去除往往不够理想,因此组合式生物处理技术是目前印染废水的常用方法。我国生物法中以表面活性污泥法和接触氧化法占多数,此外,鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘法等也有应用,生物流化床尚处于试验性应用阶段。

在印染废水处理中,厌氧- 好氧工艺具有的这种独特降解机理引起国内的广泛关注,并得到了深入的研究和应用,取得了明显的效果[32]。娄金生等在印染废水的处理过程中采用了厌氧- 好氧工艺,取得了良好效果,COD总去除率大于90 % ,脱色率大于95%。

3.4.2微生物强化处理技术

随着纺织工业新产品和新技术的开发,印染废水中水溶性染料、活性染料和化学浆料的数量和种类的不断增加,从而导致印染废水可生物降解性下降,如大量的聚乙烯醇(PVA)等,因此选育及应用优化脱色菌和PVA降解菌开始引起人们的关注。选育和培养出各种优良脱色菌株或菌群是生物法一个重要的发展方向。白腐真菌不但对活性艳红X3B染料有较好的脱色作用,而且对难处理的成分复杂的实际染料废水也有较好的降解作用,能有效去除印染废水的COD和BOD5。虽然不能彻底生化降解染料废水,但给后续的深度处理带来极大方便[33]。

黄建岷[34]在实验中采用富集法分离菌株,所得脱色菌处理印染废水有明显的脱色效果,脱色率可达70 %以上。与活性炭吸附脱色相比差异不大,证明利用微生物处理印染废水的色度问题是可行的, 但在菌种筛选方面仍有大量工作可做。

3.4.3膜生物反应器处理技术

膜生物反应器处理技术作为一种新型的污水处理工艺,是传统活性污泥法和膜分离技术的有机结合,可通过膜片提高某些专性菌的浓度和活性,还可以截留许多分解速度较慢的大分子难降解物质,通过延长其停留时间而提高对它的降解效率。但由于膜易堵塞且制造费用较高,对膜技术在水处理领域全面推广产生一定阻力。不过,随着材料科学的发展、膜制造技术的进步、膜质量的提高、膜制造成本的降低以及工艺的改进,膜生物反应器的应用范围将越来越广。

3.4.4生物酶脱色技术

一些使用合适的厌氧和嗜氧的联合生物处理可提高染料的降解性, 但是在厌氧条件下, 偶氮还原酶通常将偶氮染料分解为相应的胺类, 其中许多会致低能或致癌,而且偶氮还原酶具有强专一性, 只分解被选择染料的偶氮键。与此相反,苯氧化酶——过氧化木质素酶(木质素酶, LiP) , 过氧化锰酶(MnP) , 和漆酶——对芳香环没有强的专一性, 因此, 有可能降解各种不同的芳香化合物。这些酶制剂可有效地使许多结构不同的染料脱色。初始反应速率与制剂中每一个酶(漆酶、LiP 和MnP) 都有关系。一些染料添加剂可显著降低脱色速率。因此, 在评价新的酶及其处理工艺时, 必须考虑染色助剂对酶活性的影响。今后研究工作主要集中于已选择出的酶的固定化以便为酶脱色的工业应用打下基础[35]。

4. 发展前景

各种脱色方法比较分析,可以看出每种处理方法从经济性,技术性,对环境影响和实用性都有一定的缺陷, 气吹、混凝、吸附、过滤等一般具有设备简单、操作简便和工艺成熟等优点,但是这类处理方法通常是将有机物从液相转移到固相或气相,不仅没有完全消除有机污染物和消耗化学药剂,而且造成废物堆积和二次污染。吸附脱色具有只吸附染料, 但不破坏其结构的特点, 但目前使用的吸附剂往往存在吸附量不够, 或再生不容易的缺点。高级氧化法脱色如光氧化、超临界氧化、湿式氧化、低温等离子体化学法被认为是一种很有前途的方法, 但其昂贵的价格成为制约其广泛应用的重要原因。一些传统的氧化方法如NaClO、H2O2、臭氧和紫外氧化等证明对废水脱色并不有效, 采用强化物理化学与酶催化降解的方法可能将有非常广阔的应用前景。因此在实际工程中应该按照具体条件和要求,合理选择工艺组合,以便取得最佳的效果。

3. 光催化技术应用于空气净化方面存在哪些弊端

光催化技术应用于空气净化方面所表现出的弊端主要体现在以下几个方面:
1、光催化对污染物的去除效率较低。
2、光催化剂一般需要紫外光照射,在夜间无光照或室内光照不足时,会使部分有害气体分解不彻底。
3、污染物在光催化剂表面的的停留时间过短,导致不能被光催化氧化彻底降解,会产生中间产物,有些中间产物对人体健康带来的危害可能大于目标污染物。
4、目前大多数光催化降解实验及反应器设计都只考虑在低风量条件下(<10 L/h),而室内空气净化器一般设计较高的风量(>100 m3/h) 以确保洁净空气量(CADR)值能满足相关标准的要求,这势必会减少污染物在光催化剂表面的停留时间,降低光催化效率。

4. 污水处理各工艺的优缺点

1. 氧化沟工艺

简单来说属于活性污泥处理法的一种变型。

优点:简化预处理,占地面积少;有较好的脱氮除磷效果。

缺点:和传统活性污泥处理法一样,在解决污泥的二次污染处理上,并没有进一步的解决污泥处理问题。

2. A2/O工艺

通过厌氧—缺氧—好氧进行生物脱氮除磷的工艺。

优点:工艺成熟,运行稳定,有机污染物去除率较高,拥有较好的耐冲击负荷,污泥沉降性能好。

缺点:反应池容积比A/O脱氮工艺还大,污泥回流量大,能耗较高,沼气回收利用经济效益差,污泥渗出需进行化学除磷。

3. 传统活性污泥法工艺

利用活性污泥去除污水中有机物的处理工艺过程。

优点:工艺成熟,运行经验丰富,有机物的去除率高,曝气池耐冲击负荷能力较低,适用于处理进水水质稳定、要求较高的大城市污水处理厂。

缺点:供氧大于需氧,造成浪费;污泥曝气池停留时间长,容积大占地广,建设费用高以及电耗大,不利于经济考虑。脱氮除磷率低。

4. SBR工艺

SBR工艺核心是反应池,是集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统,适用于间歇性排放和流量变化大的场所。

优点:生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧,好氧处于交替状态,净化效果好,沉淀时间短,效率高,出水质量好,耐冲击,工艺调整运行灵活,设备少,造价低。

缺点:间歇周期运行,自控要求高,电耗增大,脱氮除磷效率不高,污泥稳定性不如厌氧硝化好。

5. A/O工艺

同时具有降解有机物及脱氮作用的工艺,且运行方便。

优点:效率高,流程简单,投资省,操作费用低。

缺点:没独立污泥回流系统,不能培养出独特功能的污泥,降解率低,提高脱氮效率就须加大内循环比,因此加大了运行费用,缺氧状态不理想,影响反硝化效果。

6. 生物膜法工艺

土壤净化过程的人工强化,主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机物污染物,对废水中的氨氮还具有一定的硝化功能。

优点:微生物多样化,生物食物链长,有利于提高污水处理效果和单位面积处理负荷,优势菌群分段运行,提高污染物降解率和脱氮除磷效果。耐冲击负荷,对水量和水质变动有较强适应性,污泥沉降性好,适合低浓度污水处理,易维护,耗能低。

缺点:对环境要求较高,载体比表面积对生物膜处理效果有很大影响,如选用的滤料比表面积达不到要求,需增大处理池面积,投资费用将增大。

所以总结以上工艺,主要有三点是企业需要关心的:

1. 所使用的工艺在脱氮除磷率方面是否达到满意的预期效果

2. 所使用的工艺在电耗、人员操作与设备扩容方面是否有利于企业经济效益

3. 所使用的工艺的时效性,如使用微生物菌处理污水,就要考虑所选用菌类功能的全面性,能否长时间适应和处理复杂的污水问题,一款好的菌类能为企业解决很多问题。

5. 什么是高级氧化技术

高级氧化技术目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难,而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性,同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。1987年Gaze等人提出了高级氧化法(Advanced Oxidation processible, 简称AOPs),它克服了普通氧化法存在的问题,并以其独特的优点越来越引起重视。
Gaze等人将水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程,用于水处理则称为AOP法。典型的均相AOPs过程有O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/Fe2+(Fenton试剂)等,在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种AOPs过程,另外某些光催化氧化也是AOP过程。
高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应,或者通过生成有机过氧化自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。与其他传统的水处理方法相比,高级氧化法具有以下特点:产生大量非常活泼的羟基自由基·HO其氧化能力(2.80v)仅次于氟(2.87),它作为反应的中间产物,可诱发后面的链反应,羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小,当水中存在多种污染物时,不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况;·HO无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物,不会产生二次污染;普通化学氧化法由于氧化能力差,反应有选择性等原因,往往不能直接达到完全去除有机物降低TOC和COD的目的,而高级氧化法则基本不存在这个问题,氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应,直至最后完全被氧化成二氧化碳和水,从而达到了彻底去除TOC、COD的目的;由于它是一种物理化学过程,很容易加以控制,以满足处理需要,甚至可以降低10-9级的污染物;同普通的化学氧化法相比,高级氧化法的反应速度很快,一般反应速率常数大于109mol-1Ls-1, 能在很短时间内达到处理要求;既可作为单独处理,又可与其他处理过程相匹配,如作为生化处理的预处理,可降低处理成本。
前人的研究成果已证实了高级氧化法在废水处理中的实用性,并在水处理领域显示了广泛的处理前景。实际上在国外,尤其是欧洲,高级氧化法处理废水早已经在一些对经济成本不敏感的工业过程中得到了广泛的应用,在国内近年来也应用UV/H2O2过程处理造纸厂废水并取得显著进展,O3/UV系统处理废气的研究早已展开。近年来,高级氧化过程应用领域已扩展到水体中难降解的持久性污染物。此外,高级氧化过程所需的新型反应器、撞击流反应器、高级氧化法偶合的研究也正在展开,以便进一步强化废水的降解和提高其处理效果。在城市污水消毒、医院污水处理,以及野外污水处理等方面高级氧化过程也有应用的实例。随着对高级氧化的深入研究,可望在不久的将来在更多的领域内有广泛的应用,也会产生新的理论和技术。 高级氧化技术在农药废水处理中的应用更新时间:1-7 14:41 作者: 张英民,李开明,周伟坚,王炜,张照云,贾燕 摘要:综述了农药废水处理的高级氧化处理技术,包括光催化法、芬顿法(Fenton)、臭氧(O3)氧化法、催化湿式 氧化(CWAO)法、超声降解法与电化学法。结合农药废水处理方法的进展,介绍了各种高级氧化方法在应用方面 取得的成果和存在的问题,并对高级氧化方法在农药废水处理方面的应用提出展望。关键词:高级氧化;农药;废水处理现化化农业生产中,农药在提高农作物产量、减少病虫害方面扮演着十分重要的角色。中国是农药 生产大国,2001年以来,每年农药产量以不低于5% 的速度增长。2007年全国农药原药产量达173万 t,居世界第1位。每年全国排放的农药生产废水达 上亿吨,而处理率不足10%。由于农药废水有机物浓度高,污染物成分复杂,难生物降解、毒性大,对环境造成极大危害[1]。目前农药废水主要处理方法有物理法(吸附、吹 脱、重力分离等)和生化法(好氧生物处理、厌氧生物 处理)和化学法(焚烧、高级氧化等)[2]。物理法并没 有彻底去除污染物,只是改变了污染物存在形态和 方式;生化法在我国应用起步很早,20世纪80年代 就有学者采用微生物降解有机磷农药[3],但生化法 仍存在处理时间长、效率低的问题,限制了生化法的 进一步发展;化学法中的高级氧化法能够产生具强 氧化性的羟自由基(·OH),将有机污染物最终氧化成二氧化碳、水和矿物盐,具有处理时间短、无选 择性的优点[4],近年来发展迅速。常用的高级氧化 处理技术有光催化法、Fenton法、臭氧(O3)氧化、催 化湿式氧化(CWAO)等,这些技术可单独使用,也 可组合使用,同时亦可以做为农药废水预处理工序。 本文就当前广泛采用的农药废水高级氧化处理技术 进行简单介绍。1光催化氧化法在光辐射作用下发生的化学氧化反应可称为光催化氧化。光化学反应需要利用各种人造光源或自然光。催化剂是光催化反应中至关重要的物质,目 前的催化剂多为半导体材料,常见光催化剂有 TiO2、ZnO、SnO2和Fe2O3等[5]。利用光催化降解农药废水早已有相关研究,JARNUZI[6]等以悬浮态 的TiO2为催化剂,利用光催化氧化法处理杀虫剂 五氯苯酚(C6Cl5OH,PCP),并推导了光催化降解 PCP的步骤。葛飞[7]等采用TiO2膜浅池反应器对 甲胺磷农药废水进行处理,结果表明,经生化处理后 甲胺磷农药废水COD的去除率达到85.64%,达到 国家《污水综合排放标准》中的一级标准,而有机磷 的去除率可达到100%,显示出光催化氧化反应的良好处理能力。虽然光催化降解农药废水具有降解时间短、效率高等优点,但也存在光源利用率较低的缺点。将光 催化氧化技术与其它高级氧化技术联合使用,可以提 高处理效率,强化氧化能力,近年来受到研究者的重视。荆国华[8]等利用UV/Fenton技术处理三唑磷农药废水,结果表明,Fe2+∶H2O2为1∶20时,光解效果较佳,反应速率常数在0.03min-1,COD去除率可达 到90%。彭延治[9]等利用UV/TiO2/Fenton联用光催化降解敌百虫农药废水,当敌百虫农药浓度为0.1 mmol/L,TiO2质量浓度为2g/L,Fe3+用量为0.10 mmol/L,H2O2用量为2mmol/L,光照时间为2h时, 敌百虫农药有机磷的降解率为92.50%。2Fenton氧化法酸性环境下,Fenton试剂可产生高活性的· OH,其高达2.8V的氧化电位,可以与有机物发生亲电加成、去氢反应、取代反应和电子转移反应,从而降解有机污染物。杨新萍[10]等采用Fenton试剂 处理COD为1.29×104mg/L的有机氯农药废水, COD和色度去除率分别为47.8%和84.4%。朱乐 辉[11]等利用Fenton法处理农药废水,实验用H2O2的投加量50mmol/L,Fe2+∶H2O2为1∶10,经2h 处理后,COD去除率可达68.07%,色度去除率可达90.11%,废水可生化性由0.012提高至0.248。 Fenton反应也有缺点[12],第一,只有在酸性条件 (pH<3.0)才能产生高活性的·OH;第二,会产生 大量的含铁污泥;第三,H2O2利用率不高。近年来又出现了Fenton与其它方法联合使用 处理手段,如光/Fenton、微电解/Fenton和电/ Fenton等,从而大大提高了Fenton法处理农药废水 的效果和应用范围。Badawy[13]等采用UV/Fenton 联用法处理杀虫剂杀螟硫磷(fenitrothion)、二嗪农 (diazinon)和丙溴磷(profenofos),Fenton法单独处 理时,经90min处理后三种杀虫剂的TOC去除率 分别为54.1%,12.9%和50.3%;采用UV/Fenton 法处理时,经90min处理后三种杀虫剂的TOC去 除率分别为86.9%、56.7%和89.7%。这是由于 Fe3+络合离子和H2O2在紫外光照下形成Fe3+和 ·OH,加速了Fenton反应进行,同时也促进了 H2O2分解,进而提高处理效率,缩短反应时间。3臭氧(O3)氧化法臭氧(O3)是一种强氧化性气体,可以将有毒、难生物降解有机物环状分子或长链分子的部分断裂,从而使大分子物质变成小分子物质,生成了易于生化降解的物质,消除或减弱它们的毒性,提高了废水的可生化性。有关研究表明,废水中的许多农药类有机污染物可与臭氧迅速反应,包括有机氯农药、 有机磷农药、苯氧酸有机物、有机氮农药和酚类化合 物[14]。陆胜民[15]等研究了臭氧对乐果的降解效果 及其影响因素。试验结果表明,当初始臭氧浓度为 10mg/L时,5min内可使乐果降解80%左右。同时,通过在乐果和臭氧的反应液中再分别添加重碳酸盐与叔丁醇,探讨臭氧降解乐果的反应机理,结果表明臭氧降解乐果是分子反应。夏晓武[16]等采用O3产生量为800g/h的臭氧发生器对某农药厂杀虫双生产废水进行预处理的实际应用研究。经O3预处理后,COD去除率为51%,可生化性由0.15提高 到0.41,废水的可生化性明显提高。由于单独O3反应选择性较强,其对有机物的矿化能力受剂量和时间限制明显,故又出现了O3 与其它高级氧化联用技术,如O3/UV、O3/超声等,更加强化了高级氧化方法的处理效果。胡冰[17]利 用超声臭氧联合处理敌敌畏和氧乐果两种有机磷农药模拟废水,取得了较好的处理效果。在臭氧混合气体流量为25.06m3/h、pH值为10的条件下,用超声和臭氧联合处理初始COD浓度为1000mg/L 的敌敌畏溶液和800mg/L的氧乐果溶液,在30min 内,敌敌畏溶液的COD去除率达到62.7%、敌敌畏的降解率达到62.4%;氧乐果溶液的COD去除率达到79.2%,氧乐果的去除率达到85.4%。4催化湿式氧化(CWAO)法湿式氧化技术(WAO)是一种处理高浓度、难降解、重污染、高毒性有机废水的有效方法,但该方法一般需要高温(125~320℃)和高压(0.5~20MPa)的反应条件下进行。20世纪80年代中期,在WAO基础上发展起来催化湿式氧化技术(CWAO),由于采用了 催化剂,降低了反应温度和压力,因而减少了设备投资和处理费用。赵彬侠[18]等通过共沉淀法制备了用于湿式氧化吡虫啉农药废水的Mn/Ce复合催化剂, 探讨了湿式催化氧化吡虫啉农药废水的适宜反应温 度和氧分压。结果表明,Mn/Ce催化剂晶粒细小,晶粒尺寸小于15nm,在温度190℃、氧分压1.6MPa、进 水pH为6.21的条件下经120min处理,COD去除率达93.1%;Mn/Ce复合催化剂对湿式氧化吡虫啉农 药废水显示较好的活性和稳定性。董俊明[19]等通过 浸渍法制备了以4种氧化物为主活性组分的负载固定型催化剂,用于过氧化氢催化湿式氧化处理有机农药废水。实验表明,四元组合MnO2-CuO2-CeO2-CoO 催化剂性能较好,当反应在常温常压下,维持pH=7 ~9,反应时间为40min时,COD的去除率大于80%, 色度去除率大于90%。5其它高级氧化技术除前述几种农药废水的高级氧化方法外,还有 超声降解法、电化学等处理方法。超声波对有机污 染水体的降解作用,主要源于声空化效应。在超声 波负压相的作用下,液相分子间形成空化泡,空化泡 又在正压相作用下迅速崩溃,导致气泡内蒸气相绝 热加热,产生瞬时高温高压,同时产生有强烈冲击力 的高速微射流,从而使有机物发生化学键断裂、高温 分解或自由基反应等情况。尽管使用超声波降解水 体中化学污染物具有操作简单、方便等优点,但超声 波的产生需要消耗大量的能量,能耗较高。电化学氧化是在电极表面的电氧化作用下产生 的自由基而使有机物氧化,可分为直接电化学氧化 和间接电化学氧化两种模式。有机物在电极表面发 生氧化还原反应称为直接电化学氧化。利用电化学 反应产生氧化剂(还原剂)使污染物降解的方法间接 电化学氧化。电化学方法高浓度生物难降解有机废 水处理方面效果明显,但电极材料寿命短、能耗较大 等问题,限制了电化学氧化方法在水处理领域的广泛应用。6展望高级氧化技术具有氧化能力强、氧化过程无选 择性和反应彻底等优点,应用于高浓度、难降解的农 药废水处理中具有物理法和生化法无法比拟的优 点,显示出广阔的应用前景。如今,各种高级氧化的 处理技术经常联合使用,或者将高级氧化法与生物 处理法联合使用,提高处理效果。但高级氧化法仍 面临着处理效率需要提高、处理成本需要降低等问 题,有赖于在今后的研究过程中实现进一步的突破。

6. 城市污水处理常用方法有哪些他们有哪些优缺点

城市污水治理的几种常用方法
活性污泥处理法
目前在城市生活污水中应用最多的就是所谓的活性污泥法,它有处理能力强,处理后水质好等优势。其大致组成包括由曝气池,沉淀池,污泥排放以及回流等系统。待处理的污水和活性污泥回流共同进入曝气池然后混合,然后在其中与空气接触使得含氧量增加,发生代谢反应。经过充分搅拌的混合液变为悬浮状态,所以其中的有机污染物和氧气能够与微生物接触发生反应。接下来进入的是沉淀池,原来的悬浮固体会在其中沉降而被隔离,所以从沉淀池流出的已经为净化水。沉淀池里的污泥一般都会回流,从而保证曝气池中的悬浮固体和微生物有一定的浓度。在曝气池里的反应会使微生物增殖,所以过多的微生物要排出沉淀池以维持整个系统的稳定性。除需要能够氧化和分解有机物外,活性污泥还必须有一定凝聚和沉降能力,以便可以使其从混合液中分离,进而在出口得到纯净的水。活性污泥法的缺点在于其基础建设的成本过高,不易实施。
生物膜处理法
所谓生物膜法,就是通过在一些固体物表面附着的微生物对污水中的有机污染物加以处理的方法。它和活性污泥处理方法发展时间基本一致。所谓的“生物膜”即是附着在固体表面的微生物形象叫法,一般是由非常密集的好氧菌,厌氧菌,原生动物和藻类等结合一起形成的生态系统。生物膜所附着的固体介质叫做载体或滤料,由此向外生物膜可以分成厌气层,好气层,附着以及运动水层。整个方法的基本运作过程为,先由生物膜吸附水层中的有机物,然后由好氧菌进行分解,再由厌氧菌进行厌气分解,运动水层通过流动不断更新生物膜,由此反复实现对污水的净化作用。
一般适用生物膜法的场合为中小规模城市废水的处理,所用的处理结构是生物滤池或生物转盘,在我国的南方一般使用生物滤池。由于材料和技术的不断革新,生物膜法技术近年来进步很大。因为生物膜法中微生物一般固定在填料上,所以构成的生态系统比较稳定,微生物生活和消耗的能量比活性污泥法中要小得多,其剩余的污泥也更少。生物膜法所拥有的高效率高,高耐冲击性、产泥量低以及运管便利性等优势使其在各种处理方法中竞争力极大。生物膜法的劣势在于成本较高且单位处理效率低。所以进一步降低成本,提高效率是今后生物膜法研究的主要方向。
氧化处理法
氧化处理法是当今被广泛使用的一种城市污水预处理方法,有较大的潜力。可根据其中氧化剂的种类和反应器类型对其分类为化学氧化法,催化氧化法以及光催化氧化法等。其中,化学氧化法的操作比较简单,但效果不够明显且运行成本较高,所以实际工作中应用不多。为实现处理效果的提高,降低成本的目标,目前找到了一些其他氧化技术。
在这些新方法中的其中一种就是光催化法。它的特点是所需设备简单,条件温和,氧化能力高并且处理效果彻底。在污水处理中受到广泛欢迎。
光催化反应就是通过光的作用发生的化学反应。反应过程中分子由于吸收特定波长的光波而转变为分子激发态,进而发生化学反应形成新物质,或者变成中间化学产物以促进热反应的进行。光化学反应所需的活化能来自于光,把太阳能的中的光能进行光电转化和光化学转化加以利用是目前非常热门的研究领域。
光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工艺,可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外,在有紫外光的Feton 体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快,促进有机物的氧化去除。
所谓光化学反应,就是只有在光的作用下才能进行的化学反应。该反应中分子吸收光能被激发到高能态,然后电子激发态分子进行化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量。在太阳能利用中,光电转换以及光化学转换一直是光化学研究十分活跃的领域。80 年代初,开始研究光化学应用于环境保护,其中光化学降解治理污染尤受重视,包括无催化剂和有催化剂的光化学降解。前者多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂,在紫外光的照射下使污染物氧化分解;后者又称光催化降解,一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质,通过光助-芬顿(photo-Fenton)反应使污染物得到降解,此类反应能直接利用可见光;多相光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料,同时结合一定能量的光辐射,使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对,吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用,产生·OH 等氧化性极强的自由基,再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化,最终生成CO2、H2O 及其它离子如NO3-、PO43-、S042-、Cl-等。与无催化剂的光化学降解相比,光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。
氧化处理法目前由于低成本以及高效率的优势特点处理方式已经得到了广泛的关注。另外它在对污水进行深度处理和不易进行生物降解的有机废水处理等场合都有不错的前景,成为了国内外一项活跃的研究课题,很多人认为氧化法将在21 世纪成为废水处理的一项重要方法。

7. 二氧化钛负载二氧化硅的介绍和相比与二氧化钛的优点等,主要是在光催化降解污水方面

1、优点:稳定性变强了。
2、缺点:① 二氧化硅会导致二氧化钛光催化能力变版差,甚至催化能力完权全消失(本人的实验数据证明,当然,国外的很多文献资料都有介绍),原因是二氧化硅对氧化钛形成了包覆结构; ② 想不影响光催化或者影响很小,这里的氧化硅的量非常难控制,需要大量的实验数据,最终还不一定行。
3、总结:个人认为可行性不大。

8. 氨氮高了,高氨氮废水有哪些处理方法

随着我国经济的高速发展,产生了大量高浓度氨氮废水。氨氮废水的大量排放,导致水体中氨氮大量富集,引起水体的富营养化与恶化,对水环境造成巨大危害,不仅严重影响了人们的正常生活,甚至危害了人们的身体健康,社会影响巨大。因此,国家在氨氮废水的排放要求方面也制定了越来越严格的法规与排放标准。目前,除了合成氨、肉类加工、钢铁等12个行业执行相应的国家行业标准(通常一级标准为25mg/L)外,其他均需遵守国家标准GB8978-1996«污水综合排放标准»。该标准明确1998年后新建单位氨氮最高允许排放浓度为15mg/L。
氨氮废水的处理方法和工艺有很多种,主要有物化法和生物法。物化法包括吹脱法、离子交换法、折点氯化法、化学沉淀法、膜分离法、高级氧化法、电解法、土壤灌溉法等。生物法包括硝化—反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、A/O、A2/O、SBR、氧化沟等。
1、物化法
1.1 吹脱法
在废水中氨氮多以铵离子(NH+4)和游离氨(NH3)的状态存在,两者保持平衡,平衡关系为:NH3+H2O→NH+4+OH-。这个平衡受pH值影响。当废水pH值升高时,OH-离子增多,该平衡反应向左移动,有利于NH+4生成游离态的NH3,从而使得游离氨所占比例增大,游离氨易于从水中逸出。当废水的pH值升高到11左右时,废水中的氨氮几乎全部以NH3的形式存在,再加上曝气吹脱的物理作用,则可促使NH3更容易从水中逸出,向大气转移。此外,该反应为放热反应,温度升高,反应方程向左移动,也有利于NH3从水中逸出。依据此原理,可以采用吹脱法来去除废水中氨氮,吹脱法一般分为空气吹脱法、水蒸汽吹脱法(汽提法)和超重力吹脱法。
1.1.1 空气吹脱法
空气吹脱法去除氨氮的原理是:在碱性条件下,通过外力将空气鼓入需要脱氨处理的废水中,同时在废水中使鼓入的空气和废水充分接触,废水中溶解的游离态氨将穿过废水界面,向外界空气转移,从而达到去除氨氮的目的。
目前,空气吹脱法在高浓度氨氮废水处理中的应用较多,吹脱速率高,处理费用相对较低,但随着氨氮浓度的降低,特别是当氨氮质量浓度低于1g/L以下时,吹脱速率显著降低。气液比、pH值、气体流速、温度、初始浓度等是影响吹脱法处理效果的主要因素。
现有吹脱装置主要有吹脱池和吹脱塔,由于前者效率低,易受外界环境影响,因此多采用吹脱塔装置。通常采用逆流操作,塔内装有一定高度的填料以增加气—液传质面积,从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。
空气吹脱法的优点是:具有稳定的氨氮去除率,工艺操作简单,氨氮容积负荷大等。缺点是:吹脱过程中易使填料层结垢,使废水流通不畅,从而影响设备的正常运行;同时,吹脱工艺需要调节废水pH值,需投加大量碱,从而使废水处理成本增高;另外,经空气吹脱处理后,废水中还含有少量氨氮,处理后的废水时常不能达到国家排放标准。因此,吹脱法通常与其他方法联合使用。
1.1.2 水蒸汽吹脱法(汽提法)
汽提法去除氨氮的原理是:大量蒸汽与废水接触,将废水中游离氨蒸馏出来,以达到去除氨氮的目的。当向废水中通入水蒸汽时,两液相在填料表面上逆流接触进行热和物质交换,当水溶液的蒸汽压超过外界的压力时,废水就开始沸腾,氨就加速转为气相。此外,气泡表面之间形成自由表面,废水中的氨不断向气泡内蒸发扩散,当气泡上升到液面上破裂释放出其中的氨,大量的气泡扩大了蒸发表面,强化了传质过程,通入的蒸汽升高了废水的温度,从而也提高了一定pH值时被吹脱的分子氨的比率。
汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水,操作条件与空气吹脱法类似,氨氮去除率高,但汽提法工艺处理成本高,操作条件难控制,消耗动力高等。
1.1.3 超重力吹脱法
空气吹脱法和水蒸汽吹脱法一般采用填料塔作为吹脱设备,而超重力吹脱法是利用超重力设备———超重机取代传统的填料塔作为吹脱设备,以空气为气提剂,将水中的游离氨解吸到气相中的氨氮废水治理方法。
氨氮废水加碱调节pH值为10~11后进入超重机处理。废水经超重机分布器均匀喷洒在填料内缘,在超重力作用下,液体被填料粉碎成液滴,沿填料径向甩出,经筒壁汇集后从超重机底部流出。同时,空气经超重机进气口进入超重机壳体,在一定风压下,由超重机转子外腔沿径向进入内腔。在填料层内,气液两相在大的气液接触面积的情况下完成气液接触,将水中的游离氨吹出。气体送至除雾器,将夹带的少量液体分离后,至吸收装置,脱氨后排空。利用超重机的水力学特性与传递特性,可获得良好的吹脱效果并减少设备投资与运行费用。
与工业上传统仅使用塔设备的吹脱法相比,超重力法吹脱法具有以下几点优势:
(1)设备体积质量小,设备及基建费用少,过程放大容易,启动、停车迅速,运行更稳定;
(2)摆脱了重力场的影响,对物料粘度适应性广,操作弹性大;
(3)气相动力消耗小,物料停留时间短,传质系数大;
(4)去除氨氮效率高,有利于气相中氨的回收利用:
(5)能够增加水中的溶解氧,为可能的后续生化处理提供充足氧源。但是目前超重力法吹脱氨氮技术的大规模工业应用较少,主要是因为该技术不够成熟。特别是大型的结构,仍需要根据具体的物系进行合理设计和试验。
1.2 离子交换法
离子交换法是一种特殊的吸附过程即交换吸附。其主要机理是:利用离子间的浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和力作为推动力达到吸附特定离子的目的。吸附过程是可逆的,吸附饱和的交换剂通过添加特定的解吸液可对交换剂上吸附的离子进行解吸,从而实现交换剂的循环使用。常见的交换剂有沸石等天然交换剂和人工合成的离子交换树脂两大类,而后者还可根据树脂上功能团的不同分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
天然沸石(主要是斜发沸石)对NH+4具有强的选择吸附能力,并且天然沸石的价格低于人工合成的离子交换树脂。因此,工程上常用沸石对NH+4的强选择性,将NH+4截留于沸石表面,从而去除废水中的氨氮。pH值=4~8是沸石离子交换的最佳范围。当pH值<4时,H+与NH+4发生竞争;pH值>8时,NH+4变为NH3,从而失去离子交换性能。但是沸石交换容量容易饱和,吸附容量低,更换频繁,饱和后的沸石需再生才能再次使用。
离子交换树脂主要是利用特定阳离子交换树脂与水中的NH+4进行交换,交换后的树脂再通过解吸而还原。与沸石相比,强酸型阳离子交换树脂吸附容量大,处理效果稳定,但目前对强酸型阳离子交换树脂的研究多处于实验室阶段。
离子交换法的优点是去除率高,适用于处理中低浓度的氨氮废水。处理含氨氮10mg/L~20mg/L的城市污水,出水浓度可达1mg/L以下。但对于高浓度的氨氮废水,会造成短时间交换剂饱和,从而再生频繁,使处理成本增大,且再生液仍为高浓度氨氮废水,仍需进一步处理。在实际工程应用中,离子交换法常结合其它污水处理工艺来处理高浓度氨氮废水,先用其它方法作预处理,使经预处理后的废水浓度在100mg/L左右,然后再用离子交换法处理剩余氨氮废水。
1.3 折点氯化法
折点氯化法是将氯气通入氨氮废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量最低,而氨氮的浓度降为零。当通入的氯气量超过该点时,水中的游离氯就会增多,该点称为折点,该状态下的氯化称为折点氯化,折点氯化法的原理就是氯气与氨反应生成了无害的氮气。加氯量对反应有很大影响,当氯的投加量与氨的摩尔比为1∶1时,化合余氯增加,主要为氯氨。当该比例为1.5∶1时余氯下降至最低点即“折点”,反应方程式为:NH+4+1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-。pH值也是主要影响因素,pH值高时产生NO-3,低时产生NCl3。为了保证完全反应,通常pH值控制在6~8,一般加9mg~10mg的氯气可氧化1mg氨氮。
折点加氯法的优点是氨氮去除率高(可达90%~100%),不受水温影响,处理效果稳定,反应迅速完全,设备投资少,并有消毒作用。缺点是由于在处理氨氮废水中要调节pH值,处理成本较高。同时液氯使用安全要求高且贮存时要求的环境条件高。另外,折点加氯法处理氨氮废水后会产生副产物氯代有机物和氯胺,会给环境带来二次污染。因此,折点氯化法多用于较低浓度氨氮废水,适用于废水的深度处理,工业上一般用于给水处理,对于大水量高浓度氨氮废水不适合。
1.4 化学沉淀法
化学沉淀法去除废水中氨氮的原理是:向氨氮废水中投加磷酸盐和镁盐,使废水中的氨氮与磷酸盐和镁盐生成一种难溶性的磷酸氨镁沉淀(MgNH4PO4•6H2O),从而达到去除废水中氨氮的目的。
磷酸铵镁(MAP)又称鸟粪石,可溶于热水和稀酸,不溶于醇类、磷酸氨以及磷酸钠的水溶液,遇碱易分解、在空气中不稳定,升温至100℃时便会失水变为无机盐,继续加热至融化(约600℃)则会分解成焦磷酸镁。MAP可以用作饲料和肥料的添加剂,是一种很好的长效复合肥;也可用于涂料生产、氨基甲酸酯、软泡阻燃剂制造和医药行业。因此,磷酸铵镁脱氮除磷技术既可以去除废水中的氨氮,又可回收较有经济价值的MAP,达到变废为宝的目的。
化学沉淀法的优点是工艺简单、效率高,经处理后产生的沉淀物MAP经进一步加工处理后,能成为性能优良的农家复合肥料。缺点是处理成本高。在处理氨氮废水过程中需加入大量价格昂贵的混凝剂。此外,去除1gNH+4-N可产生8.35gNaCl,由此带来的高盐度将会影响后续生物处理的微生物活性。因此,该方法一直停留在实验室规模未在工程上运用,较少用于实际氨氮废水处理。
1.5 膜分离法
膜分离法包括反渗透法、液膜法、电渗析法等。
1.5.1 反渗透法
反渗透就是借助外界的压力使膜内部的压力大于膜外的压力,使小于膜孔径的分子(水)透过,大于膜孔径的分子截留在膜内,这种作用现象称作反渗透。其作用机理关键在于半透膜的选择透过性,半透膜上有好多细小的微孔,像水分子这样的小分子可以自由的透过,而大于半透膜上微孔的NH+4则不能通过。当溶液进入膜系统后,在外加压力的作用下半透膜就会选择性的让某些小分子物质透过,大分子物质NH+4则会留在半透膜内侧通过管道另外的出口排出。
反渗透装置处理废水需要对原水进行预处理,不然会损坏装置内的膜件,并且该装置需要高质量的膜。
1.5.2 液膜法
液膜法又称气态膜法,目前已应用于水溶液中挥发性物质的脱除、回收富集和纯化,如NH3、CO2、SO2、Cl2、Br2等。液膜法去除氨氮的机理是:采用疏水性中空纤维微孔膜,膜一侧是待处理的氨氮废水,另一侧是酸性吸收液,疏水的微孔结构在两液相间提供一层很薄的气膜结构。废水中NH3在废水侧通过浓度边界层扩散至疏水微孔膜表面,随后在膜两侧NH3分压差的推动下,NH3在废水和微孔膜界面处气化进入膜孔,然后扩散进入吸收液发生快速不可逆反应,从而达到脱除氨氮的目的。
液膜法具有比表面积大,传质推动力高,操作弹性大,氨氮脱除率高,无二次污染等优势,适合处理含盐量较高、油性污染物含量低的高氨氮废水。氨氮或含盐量较高时,能有效抑制水的渗透蒸馏通量,减弱对吸收液的稀释作用;但当废水中含有油性污染物时,会造成膜的污染,使膜的传质系数不能得到完全恢复。由于废水的复杂性、膜材料的研发更新换代、可逆吸收剂的研发以及后续副产品的生产应用等多种原因,气态膜法脱氨工业化进程很慢,国内生产应用实例较少。不过对于高盐高浓度氨氮废水,气态膜处理成本较低,其应用前景广阔。
1.5.3 电渗析法
电渗析法的原理是:当进水通过多组阴阳离子渗透膜时,NH+4在施加的电压影响下,透过膜到达膜另一侧浓水中并集聚,从而从进水中分离出来,实现溶液的淡化、浓缩、精制和提纯。国内外专家在电渗析法处理氨氮废水方面作了大量研究,并取得了一定成绩。但由于高选择性的防污膜仍在发展中,且对废水预处理的要求很高,电渗析法用于工业尚需时日。
1.6 高级氧化法
高级氧化法是通过化学、物理化学方法将废水中污染物直接氧化成无机物,或将其转化为低毒、易降解的中间产物。应用于脱除废水中氨氮的高级氧化法主要有湿式催化氧化法和光催化氧化法。
1.6.1 湿式催化氧化法
湿式催化氧化法是20世纪80年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术,其原理是:在特定的温度、压力下,通过催化剂作用,经空气氧化可使污水中的有机物和氨氮分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质,达到净化的目的。
湿式催化氧化法技术优点是:氨氮负荷高,工艺流程简单,氨氮去除率高,占地面积少等。缺点是:在处理氨氮废水中会使用大量催化剂,造成催化剂的流失和增加对设备的腐蚀,使氨氮废水处理成本增大。
湿式催化氧化法从处理效果上来说适合高浓度氨氮废水的处理,但这种方法对温度、压力、催化剂等条件要求非常严格,反应设备须抗酸抗碱耐高压,一次性投资巨大,而且处理水量较大时费用很高,经济上不划算,目前在国内还鲜有工程应用的实例。
1.6.2 光催化氧化法
光催化氧化法是最近发展起来的一种处理废水的高级氧化技术,它可以使废水中的有机物在特定氧化剂的作用下完全分解为简单的无机物CO2和H2O,达到降解污染物的目的,处理方法简单高效,没有二次污染。但由于反应过程中需要的催化剂难以分离回收,使该方法在实际工程中一定程度上受到了限制。
1.7 电解法
电解法利用阳极氧化性可直接或间接地将NH+4氧化,具有较高的氨氮去除率,该方法操作简便,自动化程度高,其缺点是耗电量大,因此并不适用于大规模含氨氮废水的处理。
1.8 土壤灌溉法
土壤灌溉法是把低浓度的氨氮废水(50mg/L)作为农作物的肥料来使用,该法既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。土壤灌溉法只适合处理低浓度氨氮废水,当废水中的氨氮浓度低于50mg/L左右时,废水中的氨氮在土壤表层发生硝化作用,在土壤深度30cm左右达到峰值,随后由于脱氮等作用,在100cm处减小到10mg/L左右,在400cm以下土壤中未测出NH+4,直接污染到地下水的可能性几乎为零。
2、生物法
生物脱氨氮的原理:首先通过硝化作用将氨氮氧化成亚硝酸氮(NO-2-N),再通过硝化作用将亚硝酸氮进一步氧化为硝酸氮(NO3-N),最后通过反硝化作用将硝酸氮还原成氮气(N2)从水中逸出。
生物法的优点是:可去除多种含氮化合物,对氨氮可以彻底降解,总氨氮去除率可达95%以上,二次污染小且运行费用低。然而生物法对水质有严格的要求,高浓度的氨氮对微生物活性有抑制作用,会降低生化系统对有机污染物的降解效率,从而导致出水难于达标排放。
因此,生物法主要用来处理低浓度的氨氮废水,且没有或少有毒害物质存在,主要在处理生活污水以及垃圾渗滤液等方面应用较广泛。常见的氨氮废水生物处理工艺有传统硝化反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、A/O、A2/O、氧化沟和SBR。
3、方法比较
根据废水中氨氮浓度不同可将废水分为三类:
(1)低浓度氨氮废水:氨氮浓度小于50mg/L;
(2)中浓度氨氮废水:氨氮浓度为50mg/L~500mg/L;
(3)高浓度氨氮废水:氨氮浓度大于500mg/L。

9. 污水生物处理各方式优缺点对比

污水处理工艺方案技术比较表

氧化沟 生物接触氧化法 A/O法

技术适用性 国内外使用情况,水量、水质的适应程度 运行管理复杂, 国外采用较多,适应中、小规模污水处理厂,对水质水量的变化适应能力较差 运行管理简单,国内外采用较多,对水质水量变化适应性强,适用于工业废水处理与深度处理 运行管理复杂,国内外采用较多,对水质水量的变化适应能力较差,适应大中小规模污水厂
二 水质目标
出水水质 满足污水排放标准的保证率 出水水质好,对于工业废水处理运行缺乏经验,且运行复杂,工程实例少 适用于处理难生化降解的低浓工业废水,出水水质好 适合一般城市污水,出水水质好,能高效脱氮,污泥产量小且稳定。污泥无需消化
对外界条件的适应性 气温、水温、营养、水量变化等对出水水质的影响 出水水质稳定,对外界条件变化适应性较强 出水水质稳定,对外界条件变化适应性好 出水水质稳定,对外界条件变化适应性强
三 工程实施
分步实施 分步实施的可能 可分组实施 可分组实施 可分组实施
施工难易 施工的难易程度 容易 容易 容易
占地面积 处理万吨水量占地 ≤8亩 ≤8亩 ≥12亩
四 环境影响
对周围环境的影响 指噪声及臭味等 噪音及臭味低 噪音及臭味低 噪音及臭味低
污泥的影响 污泥的产量及稳定性 污泥量小,污泥稳定性好 污泥量小,污泥稳定性好 污泥量略多,污泥稳定性好
五 运行管理
运转操作 指运行和操作的方便程度 运行复杂,需根据水质调整,对员工技术要求高。 简单 简单
维护管理 设备维修难易及工作量 设备多,系统复杂,维修量大 设备较少,维修要求相对低 设备较少,维修要求相对低

10. UV光氧催化的优缺点

UV光催化设备的优势:
一、除恶臭:能去除挥发性有机物(VOC)、苯、甲苯、二甲苯的分子、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,
以及各种恶臭味,净化、脱臭效率可达99%以上,净化、脱臭效果大大超过1993年颁布的恶臭污染物排放标准(GB14554-93)。
二、无需添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力,使工业废气通过本设备进行分解净化,无需添加任何物质参与化学反应。,
三、适应性强:可适应高浓度,大气量,不同工业 废气 物质的净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。
四、运行成本低:本设备无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,
本设备能耗低,(每处理1000立方米/小时,仅耗电约0.2度电能),设备风阻极低。
UV光催化设备工作原理:
1、利用特制的高能高臭氧UV紫外线光束照射来裂解排放的废气废气,能有效的处理:硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯,
硫化物H2S、VOC类,等废气的分子链结构,使有机或无机高分子废气化合物分子链,在高能紫外线光束照射下,
降解转变成低分子化合物,如CO2、H2O等,从而达到有效的治理,从而实现达标排放。

阅读全文

与光催化氧化降解废水的缺点相关的资料

热点内容
降头术之情降电影 浏览:885
左右3d电影网站 浏览:73
大孔吸附树脂样品冲不下来 浏览:252
无版权免费电影网站 浏览:937
老湿机看片网站 浏览:526
来回穿梭现代和抗战的小说 浏览:626
外省回哈尔滨用隔离么 浏览:500
3D打印光敏树脂缩水 浏览:643
免费不需要VIP的网站 浏览:454
倩女销魄纪倩倩1987 浏览:936
邹氏电影 浏览:75
言情小说短篇合集500篇 浏览:776
污水河底怎么打捞东西 浏览:315
恐怖电影什么无限制 浏览:597
朴银狐代表作品我朋友的婶婶 浏览:935
提供一个免费看电视剧不卡的网站 浏览:544
丁度巴拉斯黑天使剧照 浏览:859
制造机甲小说 浏览:546
男主已婚女主第三者po推荐 浏览:905
反渗透纯净水设备是什么意思 浏览:769