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物理化學(xué)處理法
物理化學(xué)法(簡稱物化法),是利用萃取、吸附、離子交換、膜分離技術(shù)、氣提等物理化學(xué)的原理,處理或回收工業(yè)廢水的方法。它主要用分離廢水中無機(jī)的或有機(jī)的(難以生物降解的)溶解態(tài)或膠態(tài)的污染物質(zhì),回收有用組分,并使廢水得到深度凈化。
因此,適合于處理雜質(zhì)濃度很高的廢水(用作回收利用的方法),或是濃度很低的廢水(用作廢水深度處理)。利用物理化學(xué)法處理工業(yè)廢水前,一般要經(jīng)過預(yù)處理,以減少廢水中的懸浮物、油類、有害氣體等雜質(zhì),或調(diào)整廢水的pH值,以提高回收效率、減少損耗。同時(shí),濃縮的殘?jiān)?jīng)過后處理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、吸附法、離子交換法、膜析法(包括滲析法、電滲析法、反滲透法、超濾法等)。
(1)萃取法。
萃取法是向污水中加人一種與水不相溶而密度小于水的有機(jī)溶劑,充分混合接觸后使污染物重新分配,由水相轉(zhuǎn)移到溶劑相中,利用溶劑與水的密度差別,將溶劑分離出來,從而使污水得到凈化的方法。再利用溶質(zhì)與溶劑的沸點(diǎn)差將溶質(zhì)蒸館回收,再生后的溶劑可循環(huán)使用。使用的溶劑叫萃取劑,提出的物質(zhì)叫萃取物。萃取是一種液-液相間的傳質(zhì)過程,是利用污染物(溶質(zhì))在水與有機(jī)溶劑兩相中的溶解度不同進(jìn)行分離的。
在選擇萃取劑時(shí),應(yīng)注意萃取劑對(duì)被萃取物(污染物)的選擇性,即溶解能力的大小,通常溶解能力越大,萃取的效果越好;萃取劑與水的密度相差越大,萃取后與水分離就越容易。常用的萃取劑有含氧萃取劑、含磷萃取劑、含氮萃取劑等。常用的萃取設(shè)備有脈沖篩板塔、離心萃取機(jī)等。
(2)吸附法。
吸附法處理廢水是利用——種多孔性固體材料(吸附劑)的表面來吸附水中的一種或多種溶解污染物、有機(jī)污染物等(稱為熔質(zhì)或吸附質(zhì)),以回收或去除它們,使廢水得以凈化。例如,利用活性炭可吸附廢白水中的盼、隸、錯(cuò)、氧等劇毒物質(zhì),且具有脫色、除臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度處理,可分為靜態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)吸附兩種方法,即在污水分別處于靜態(tài)和流動(dòng)態(tài)時(shí)進(jìn)行吸附處理。常用的吸附設(shè)備有固定床、移動(dòng)床和流動(dòng)床等。
在廢水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、木屑和吸附樹脂等。以活性炭和吸附樹脂應(yīng)用較為普遍。一般吸附劑均呈松散多孔結(jié)構(gòu),具有巨大的比表面積。其吸附力可分為分子引力(范德華力)、化學(xué)鍵力和靜電引力三種。水處理中大多數(shù)吸附是上述三種吸附力共同作用的結(jié)果。
吸附劑吸附飽和后必須經(jīng)過再生,把吸附質(zhì)從吸附劑的細(xì)孔中除去,恢復(fù)其吸附能力。再生的方法有加熱再生法、蒸汽吹脫法、化學(xué)氧化再生法(濕式氧化、電解氧化和臭氧氧化等)、溶劑再生法和生物再生法等。
于吸附劑價(jià)格較貴,而且吸附法對(duì)進(jìn)水的預(yù)處理要求高,因此多用于給水處理中。
安徽玻璃鋼地埋式污水處理設(shè)備厭氧氨氧化工藝
厭氧氨氧化工藝是指在厭氧條件下,以NO2-作為電子受體,將NH3轉(zhuǎn)化為N2的工藝,反應(yīng)過程中無需有機(jī)碳源和O2的介入。從工程角度看,厭氧氨氧化工藝較傳統(tǒng)生物脫氮工藝有明顯優(yōu)勢,這一過程可以擺脫對(duì)傳統(tǒng)電子供體(有機(jī)碳源)的束縛,又可以省去硝化過程的需氧量,從而減少了剩余污泥,又節(jié)約了能源。此外,將厭氧氨氧化菌以顆粒污泥的形式富集于反應(yīng)器中,可以充分利用垂直空間,減少占地。當(dāng)然,厭氧氨氧化工藝的反應(yīng)器形式不僅可以是顆粒污泥形式,也可以是S-BR、生物轉(zhuǎn)盤、移動(dòng)床等。
雖然厭氧氨氧化技工藝有諸多優(yōu)點(diǎn),但其工程應(yīng)用受限于厭氧氨氧化菌極低的生長率(世代時(shí)間10d左右),反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間極長。目前,該工藝主要針對(duì)高NH4+、低COD且有一定余溫的污廢水,如厭氧消化液、垃圾滲濾液等。
反硝化除磷工藝
反硝化除磷的機(jī)理與傳統(tǒng)生物除磷機(jī)理類似,其反應(yīng)主要依靠反硝化除磷菌,該類微生物以O(shè)2或NO3-為電子受體吸磷,并以聚磷酸鹽形式儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi),同時(shí)NO3-轉(zhuǎn)化為N2。利用反硝化除磷菌實(shí)現(xiàn)生物除磷,對(duì)氮、磷的去除率高,同時(shí)可以減少剩余污泥,降低有機(jī)碳源的需求。
傳統(tǒng)的污水處理理論將水作為主要產(chǎn)品,其他物質(zhì)作為處理廢物以廢氣和污泥的形式排出,存在著能源浪費(fèi)和資源浪費(fèi)等問題,同時(shí)傳統(tǒng)的水處理工藝會(huì)占用大量土地。污水處理碳中和運(yùn)行的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)處理過程所需能源的自給自足,從而解決“以能消能”和“污染轉(zhuǎn)嫁”的問題。在這一過程中,不僅是能源的“開源”,更要考慮處理工藝的“節(jié)流”。污水處理的可持續(xù)性和碳中和運(yùn)行是大勢所趨。
可持續(xù)生物脫氮除磷
可持續(xù)生物脫氮除磷工藝的技術(shù)基礎(chǔ)是反硝化除磷技術(shù)和厭氧氨氧化技術(shù)。利用兼性反硝化細(xì)菌,將反硝化脫氮和生物除磷合二為一,降低有機(jī)碳源和O2的消耗量,相比傳統(tǒng)專性好氧除磷菌能節(jié)約50%的有機(jī)碳源和30%的O2,同時(shí)減少50%的剩余污泥量。厭氧氨氧化菌使得NH4+以NO2-為電子受體而被直接轉(zhuǎn)化為N2,這一過程無需有機(jī)碳源和O2,相比傳統(tǒng)全程硝化反硝化工藝大限度的減少了有機(jī)碳源和O2的消耗。
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