环境工业废水中深度处理研究的现状与发展趋势
2024-06-16
来源:好走旅游网
科技论坛 ・99・ 环境工业废水中深度处理研究的现状与发展趋势 王成涛 (大庆市环境监测中心站,黑龙江大庆163000) 摘要:水资源短缺已成为制约经济建设和城市建设发展的重要因素,城市生活污水被认为是可靠的第二水源。人们对污水中微量 有机物的危害已受到了广泛的关注。随着社会的经济发展及科学进步,人们对环境保护意思不断加强,人们都知道生活饮用水来自地表 水和地下水两部分,随着工业科技发展,废水污染的日益严重和国家水质标准的不断提高,为避免污染物进入地表水环境后,会产生生态 效应,破坏水生态环境,影响植物的生长发育,对水生生物造成危害,所以工业污水深度处理势在必行,为废水处理研究和新工艺的开发 提供了参考依据,技术的不断创新发展是社会主要发展趋向,文中展望了一些技术发展方向和应用。 关键词:化工污水深度处理;高锰酸钾应用;联用技术;生物活性炭 地球上存在水的总量估计约为13.7×10 亿m ,海水占97.3%,HNO,具有氧化性,它可能氧化被测定的物质)。利用KMnO4作氧化 淡水占2.7%。淡水不仅比例小,而且大部分存在于地球南北极的冰剂,可直按滴定许多还原性物质,如Fe2+、H20 、草酸盐、As 、Sb3+、 盖、冰河及深度在750m以上的地下水中。可利用的淡水资源只是W5+及V4+等。有些氧化性物质,如不能用KMn 04溶液直接滴 河流、湖泊和地下水的一小部分,不到淡水总量的1%。随着人类的定,则可用间接法测定之。由于高锰酸钾是无机强氧化剂,具有极强 工农业生产和生活主要是利用淡水资源,而我国淡水资源人均占有的灭菌能力,近年来国内对其助凝效能、除污染效能进行了实验研 量为2700m ,仅为世界人均淡水资源占有量的28%,我国是一个水究。结果表明,高锰酸钾能显著控制氯化消毒副产物,使水中有机物 资源短缺的国家。所以水是全世界面临的主要急需解决的问题。 数量、浓度都有显著降低,水的突变性由阳性转为阴性或接近阴性。 随着用水量的加大和水污染日趋严重,陈旧的水处理工艺远远不能高锰酸钾预氧化可控制氯酚的生成,并有一定的色、臭、味去除效 满足现在工业用水需求、优质水质要求。即使是水中存在的微量污果。在酸『生和碱性条件下,高锰酸钾对低分子质量、低沸点类有机污 染物对人体健康也是长期潜在的危害,因此废水处理工艺技术不断染物有良好的去除效果,但对高分子质量、高沸点有机污染物去除 创新。深度加工处理技术通常是指常规处理工艺以后,采用适当的效果不好,另外,经高猛酸钾氧化后的产物中,有些是碱基置换突变 处理方法'一将常掘处理工艺不能有救去除的污染物或消毒副产物的物前驱物,它们不易被后续工艺去除,当氯气投量高时,前驱物转化 前体物加以去除,以提高和保证水质的处理方法。他往往以废水回致突变物,反应会增加出水的致突变性。 ’ 收和再利用为目的,所以越来越多的生活和工业废水发挥更大的作 3生物法 .一 用。国外很多优秀科研队伍在水利用和处理发挥作用。形成了一套 生物处理是利用微生物的代谢作用分解水中有机物、氨氮、亚 成熟的理论,按照其处理方法大致包含化学氧化法、物理法、生物法硝酸盐、硝酸盐等无机物的污水处理方法。生物膜作为主要处理工 和联用技术法。近年来,国内的水处理行业在水的深度处理技术方艺,对比研究生物接触氧化工艺和曝气生物滤池工艺在中试规模上 面,形成了自己一套成熟的理论和专用处理设备。 处理实际污水的效果,从工艺进、出水水质和污泥质量浓度、原生动 1物理法 物和后生动物密度的角度比较工艺的运行效果,进一步认识生物膜 吸附技术 法污水处理工艺的规律。在小规模分散型污水处理中大量使用生物 目前用于水处理的吸附剂有活性炭、二氧化硅、硅藻土、沸石及膜污水处理工艺,比使用活性污泥工艺更有优势,各种生物膜工艺 离子交换树脂等方法,其中活性炭吸附是用的最多的吸附剂。活性中参与净化反应的微生物多样化,微生物的食物链较长,世代时间 炭是弱极性的多孔吸附剂,有发达的细孔结构和巨大的表面积,它较长的微生物易于存活,在分段运行中每段都能够形成优势菌种; 的作用机理是通过物理吸附为主以及部分生物降解。吸附作用主要生物法在运行管理中受外界干扰很大,培养与运行条件相当严格。 在极大的内表面上进行,它可从水中吸附剂大部分有机物质,是其他水处理单元工艺难以取代的。而且,活性炭对溶解度小,亲水性差,极性弱的有机物如苯类、酚类化合物,石油及其产品等具有较强的吸附能力,对生化法和其他化学法难以去除的有机物如消毒副产物杀虫剂、农药、合成洗涤剂、及其合成洗涤剂也有好的去除效果。 由于活性炭吸附剂有效的去除水中的有机物,因此被广泛采用在谁的深度处理方面中,通过实验表明,活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力。且装置占地小,易于制动控制。尽管这样,活性炭并不能有效地去除氯化物致突变物质的前体物,对低分子极性强的有机物和大分子有机物也难以吸附。活性炭其吸附性能受其自身吸附特性和吸容量的限制,不能保证所有的有机化合物有稳定的和长久的去除效果,活性炭吸附法将污染物从液相转移到了固相,从而增加了投资,给水处理的操作管理带来不方便。 生物法是污染治理工程中最常用的处理方法。生物处理技术可有效 的去除有机物及消毒副产物的前驱体,生物法的实质是利用有孔 的,潮湿的介质上聚集的活性微生物的生命,将有害物质转化为无 机物或其它成份,并可大幅度的降低氨氮等一些指标参数,而且效 率高,过程稳定,成本相对较低。由于过量的氨氮与硝酸盐及亚硝酸 盐会破坏水质,因此含氮化合物的去除非常关键。氨在水环境中挥 发需要一定量的氧,氧化一克的氨需要4.7克氧。对水生生物来说, 亚硝酸盐是有毒物质,并可使人诱发高铁血红蛋白症(血液中携氧 量减少),因此在污水被排放至自然水域之前,要求有效去除污水中 的氮。在废水处理当中,氨氮去除一直是个难题,传统式除氮始于氨 氮氧化为亚硝酸氮及硝酸氮(硝化作用),完结于亚硝酸氮或硝酸氮 转变为氮气(反硝化作用)。但是实际运行中,硝化细菌对环境因素非 常敏感,生长繁殖很容易受到抑制,传统的除氮法在第一步已经受 2化学氧化法 阻,就没法进行。所以深度处理对传统工艺也进行了改进。 高猛酸钾氧化法4联用技术 KMn04是强氧化剂,它的氧化作用和溶液的酸度有关,在强酸 联用技术是使化学、物理、生物的净化作用有机的相互结合起 性溶液中获得5个电子还原为Mn2+,在中性或碱性溶液中,获的3来的,充分采用优势互补,充分发挥各处理手段的长处,以期达到微 个电子Mn02.MnO4-+8H++5e===Mn2++4H20 量有机物的最佳去除效果。 MnO4-+2H20+3e===Mn02 +4OH 41生物活性炭法 由于MnO 2 为褐色,影响滴定终点观察,所以用KMn04 臭氧和活性炭去除饮用水中有机物时,活性炭滤料表面有大量 标准进行滴定一般在强酸性溶液中进行,所用的强酸通常是H:s0 ,微生物,出水水质很好并且活性炭再生周期明显延长。于是发展成 避免使用HC1或HN03(因为HCI具还原性也能与Mn04一作用,而为一种有效的给水深度处理方法,即生物活性炭法。 (转下页) .・1oo・ 科技论坛 高等数学教学改革的实践与探索 桑彩丽 (贵州民族大学理学院,贵州贵阳550025) 摘要:高等数学是高等学校的一门重要基础课,其教学质量的优劣直接影响着学生对本门课程的态度、看法、学习积极,1 ̄-2 ̄学习效 果,也直接影响着学生对以后课程的学习。因此,找出当前高等数学教学的矛盾点,有的放矢地进行教学改革,充分调动学生学习的积极 性、主动性是十分关键的。本文从教学大纲、教学内容、教学方法和教学评价等几个方面进行深入系统地讨论,提出教学改革的具体措施 和实务建议。 关键词:高等数学;教学改革;教学方法;多媒体 高等数学是高等学校各专业的一门必修理论课和基本工具,但 没有发生本质的变化,偏重逻辑性、系统性,缺乏应用性的问题仍然 从当前的教学现状看,高等数学的教学无论是教学大纲、教学内 存在。在教学内容上,很少体现数学知识在相关专业中的实际应用, 容、教学方法和教学评价等方面,还是教学思想和教学观念等方面 使得学用分离,既不能体现培养应用型人才的现代教育理念,也没 都已显得比较陈旧,已严重滞后于时代的变化和社会的发展。 有体现高等数学针对各专业所应有的基础性和工具性,这显然与大 1当前教学的现状和改革的必要性 学教育的大众化相违背,导致大多数学生认为高等数学不实用。 随着高考扩招,高等教育已从精英教育进入大众教育,大学生 1.2在科技高度发展的当今社会,数学知识的应用日益扩大,内 无论从质量还是从数量上来看都发生了很大的变化。在当前高等教 容不断增多,而高等数学的教学课时不但没有增加,反而一再减 育大众化背景下,普通本科院校的高等数学教学遇到了许多的新问 少,以现在传统的教学方法和手段几乎不可能完成各专业所需要数 题: 学知识的教学。在这样的教学背景下,传统教学手段已很难保证教 1.1当前教材基本上沿用了精英教育阶段的内容和编排模式。 学的质量,且没有将抽象的数学知识变得直观、形象,这给学生理解 近年来在教材内容和编排上虽然有了很大更新和改进,但是大框架 数学知识带来了困难。 (转下页) 生物活性炭法是20世纪70年代在我国开始发展起来的,是将 甲烷。紫外线和过氧化氢相结合对去除再生水中的三氯甲烷实验研 臭氧氧化,活性炭吸附及生物处理相结合处理工艺。该技术采取先 究表明,由于过氧化氢在紫外光激发下能产生具有强氧化性的羟基 臭氧氧化后活性炭吸附。在活性炭吸附中又继续氧化,臭氧活性炭 自由基,从而能够去除饮用水中三氯甲烷,同时能减少再生水中有 的臭氧将水中一部分有机物氧化成CO:和H:O,将有机大分子分解 机碳含量,使水质进一步提高。用臭氧和过氧化氢去除水中的微量 成中间产物,改善了有机物可生化性及吸附性。这样,臭氧能使难解 污染物,对有机物的去除十分有效。联用技术更加提高了工业污水 的氧化降解的高分子有机化合物被氧化成易生物降解的低分子有 处理效果,同时扩大了处理范围,在水深度处理及降低突变性方面 机物,利用活性炭为载体,使炭在处理废水过程中炭表面上生成生 发挥了显著效果,但这些方法都相对复杂,运行和操作条件相对要 物膜,产生活性炭吸附和微生物氧化分解有机物的协同作用的废水 求较高,费用大,成本高,严重影响了未来发展。 生物处理过程。此法提高了对废水中有机物的去除率,增加了对毒 结束语 物和负荷变化的稳定性,改善了污泥脱水及消化的性能,延长了活 深度处理技术是维系良好水资源,使水资源可持续发展的重要 性炭的使用寿命,是一种以生物处理为主,同时具有物化处理特点 举措,是通向健康水循环的桥梁,具有良好的发展前景。活性炭吸附 的一项生物处理新技术。一般常用的有粉末炭活性污泥法、固定床 是微污染水源水深度处理有效成熟手段之一。随着经济发展和生产 催化氧化、流化床吸附、膨胀床吸附氧化等不同工艺流程。同时,臭 成本有效降低,膜分离技术也是我国水处理方面有着发挥更大前景 氧氧化使水中有充足的溶解氧,反过来又为好氧微生物活动提供了 作用。生物活性炭技术作为一种优水质、低能耗、无污染的绿色工业 优良的条件,从而达到水质深度处理的目的。 水处理技术,在水的深度处理中有着广泛的应用前景。相比之下,生 4.2辐射氧化法 物活性炭法是一种经济有效且毒理学上相对安全的方法。该方法投 辐射氧化法是利用高能射线( ,13,X射线等)对化合物的破坏 资少,见效快,更适合我国国情。在注重技术和经济效益的同时,考 作用起到对污水的净化处理,如伽马射线和电子束,是一种简单有 虑环境效益,开发出高效无污染的工艺,保证水资源的可持续发展。 城市污水深度处理再回用,是城市供水开源节流的首选方案, 效的方法,能去除很多有机污染物,也能杀灭有害微生物。辐射法已 广泛应用于净化天然水和受污染饮用水以及消毒污水污泥,但是用 是实现水资源可持续利用以保证经济和城市可持续发展的重要措 可选择不同的深 于二级出水深度处理回用的应用研究较少,因为二级出水中含有浇 施,已成为众多国家的共识。针对不同的回用途径,高浓度的各种污染物。韩国建立了一个使用辐射技术的中试工厂, 度处理工艺。随着对城市污水深度处理的研究和分析手段的不断提 用于生活污水二级出水的深度处理,以达到回用的目的。该系统有 高,预计在不久的未来,城市污水处理长将普遍应用深度处理技术, 砂滤、-y辐射、臭氧和离子交换组成。辐射能高效降解有机污染物, 膜技术和高级氧化法将成为去除微量有机污染物的关键技术。由于 完全解决水质污染问题,深度娃理技术对水质改善有 离子交换可大大去除无机离子,包括TN和TP。该系统处理二级生 技术的完善,化出水对色度、CODer、BOD5、TOC、TN和肿得去除率分别达到 了进一步开发前景。 参考文献 66%、62%、64%、61%、97%和94%。出水水质完全能满足工业、农田 灌溉等用水。 [1]贾瑞宝,文闽英.饮用水源微污染现状及其深度处理技术【JJ.山东 5开展研究的其它技术 环境,1999 5:42—43. 2]王宝庆,陈亚维,宁平.活性炭水处理技术应用叭云南环境科学, 在预处理基础上的活性炭深度处理法也是联合技术的一类,如 『19(3):46—49. 以臭氧、生物滤塔等作为预处理的技术被广泛用于深度处理工艺流 2000.程中,它利用了预处理环节中技术优势来补充后续的深度处理中一 『31李伟英.微污染源水深度处理与生物活性炭法[J].公用科技, 14(1):24—26. 些不足。 除了上述处理方法外,其他联用技术如O,一活性炭、一硅 1998.环境工程中的高级氧化技术【M】.北京:化学工业出版社, 藻土、O,一H20:混合氧化、O,一13射线辐射、紫外线(uV)与O,、H20 、 孙德智. O:等氧化剂的联用也被用于深度处理水中有机污染物。经科学大 2002.51水和废水监测分析方法[M1.北京:中国环境科学出版社. 量证明利用紫外线和臭氧结合的方法可以除去再生水27%的三氯 『