关键词:芬顿试剂;煤化工废水;油田污水;污水处理
污染问题是全球性的问题。在中国,近年来随着工农业的迅猛发展,污染与环境保护之间的矛盾日益加深,各类废弃物的种类呈现出多样性。废水的排放量不断增加,这些废水中大多含有毒有害且难生物降解的污染物,这些污染物不易去除分离。在油田化工、医药化工和煤化工等企业生产过程中也会产生大量的有毒有害且难生物降解的工业废水,严重制约了我国煤炭资源开发的潜力和煤化工产业的发展,所以通过有效技术手段降低实现废水达标排放,显得越来越重要[1]。
1芬顿试剂在工业废水处理中的应用现状
法国化学家FentonHJ在1893年发现,在酸性条件下,过氧化(H2O2)与二价铁离子Fe的混合溶液具有强氧化性,2H++C4H6O6+2Fe2++6H2O24CO2+10H2O+2Fe3+,后人为了纪念这一发现,将Fe2+/H2O2命名为Fenton试剂(芬顿试剂),芬顿试剂介导的反应称为芬顿反应[2]。Fenton是反应为数不多的以人名命名的无机化学反应之一。直到进入20世纪70年代,芬顿试剂才在环境化学中找到了它的位置。具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂,在含油废水、印染废水、焦化废水、含酚废水、二苯胺废、水含硝基苯废水等废水处理中体现了很广泛的应用。
采用芬顿试剂处理工业废水既可独立地进行,直至达到排放标准,也可以在其他方法(如生化法)处理前作预处理,或在处理后进行精处理,最终达到排放标准。综述文献[3]可知用芬顿试剂处理工业废水有许多优点,一是反应在酸性的环境中,常温常压下即可反应,芬顿试剂反应启动快,反应条件温和;二是反应设备简单、能耗消耗小,经济性好。芬顿试剂氧化性强,反应过程中可以将污染物彻底地无害化,环保且无污染,氧化剂H2O2参加反应后的剩余物自行分解,同时芬顿试剂也是良好的絮凝剂。芬顿试剂在处理各种工业废水中,其反应条件差别很小[3],这就方便了芬顿试剂在工业中的推广与应用。
2芬顿在处理煤化工废水中的应用
在我国煤化工产业所带来的环境问题日益严峻,环境污染问题已经成为制约我国煤化工行业的瓶颈。在我国,有些地区煤炭资源丰富,然而该地区水资源却很匮乏,例如有些地区的煤炭占有量超过了我国煤炭资源总量的九成以上,而该地区的水资源总量却仅为全国水资源总量的五分之一。此外,水资源总体匮乏,使得当地诸多水资源问题的出现,如不合理利用与严重污染等。煤炭由很多物质构成,成分十分复杂,含有很多有毒有害物质,如组分中的含S、Cl、N等元素的物质,因此在开发使用煤炭资源时,难免产生许多不利于环境保护的因素。此外,煤化工产业废水量大,生产环节多。极易产生大量的污染物质,并且很多污染物是有毒有害难降解的物质,极易造成重大的环境安全事故。
2.1煤化工废水的来源与国内外处理现状
煤化工生产工艺流程十分复杂,废水基本来自各生产环节中产生的废水,液化废水、气化废水和焦化废水是废水的主要来源。目前,国内外煤化工废水处理主要为三级处理模式。一级物化预处理,主要采用萃取脱芬、水蒸气脱芬、蒸氨、气浮、隔油、混凝沉淀等方法。
对于煤化工废水的二级生化处理,目前国内外主要采用多级好氧生物工艺或缺氧-好氧生物工艺处理,主要方法有三种,分别为好氧生物处理法、厌氧生物处理法和厌氧-好氧联合处理法。由于水中含有某些难生物降解物质,所以生化处理污水的效果并不理想。
2.2芬顿氧化处理煤化工废水
芬顿氧化反应即为H2O2/Fe2+诱导产生羟基自由基的反应。此高级氧化反应应用较为广泛,芬顿氧化法具有吸附性好,反应简单快速、可与杂质物质絮凝等特点,对芳烃类、酚类、芳胺类等难降解的有机废水效果较好。H2O2/Fe2+体系氧化主要依靠链反应催化生成的羟基自由基,在当前污水处理中,已知应用最强的氧化剂是OH・。芬顿试剂反应产生的OH・自由基具有重要性质,OH・自由基反应氧化性强,OH・自由基反应选择性小,H2O2分解成OH・自由基的反应极为迅速,可以氧化多数有机物。与传统污水处理方法相比,OH・自由基能够氧化绝大多数有机物,并且可以使整个链反应顺利进行,因此芬顿氧化法对去除传统煤化工废水中难以去除的难降解有机物具有明显的优势。此外芬顿试剂也是十分常见的试剂,因此更易操作从而良好的经济效益。
芬顿氧化法具有独特优势,OH・自由基同时还可以发生加成反应。反应机理复杂,羟基自由基与有机物反应生成游离基,并进一步氧化生成CO2和H2O,煤化工污水中的COD含量可以得到有效的降低。芬顿试剂一般在酸性条件下使用,所以Fe(OH)3以胶体形态存在,故具有较好的吸附与凝聚的能力,因而对去除水中部分悬浮物及杂质有良好的效果。
结合国内外对煤化工废水深度处理的方法以及我国煤化工废水生化出水的特点,经过比较混凝沉淀法、芬顿氧化法等[1]对煤化工废水的处理效果,韩洪军等人[1]普遍认为芬顿氧化对于煤化工污水中COD有更为显著的作用和良好的去除效果。芬顿试剂在深度处理煤化工废水物的实际工程应用中有待于进一步的详细深入的研究反应机理,芬顿氧化对废水的处理仍需进一步实验。
3芬顿试剂法在处理油田污水中的应用
自1960年大庆油田开发建设以来,原油产量第一,累计生产原油19.1亿吨,占全国同期陆上原油总产量的40%以上。随着采出油产量的减少,采出油中含水量不断增加,聚合物驱油技术已经成为采油的关健技术。聚合物驱油在大庆油田中得到较为广泛的应用。与以往的水驱相比,聚合物驱油在油田采油技术中取得了良好的效果,但是聚合物驱油注水量很大,大量外排含聚合物的污水,荼卦斐裳现氐幕肪澄廴荆含聚合物的污水的回注造成油井附近油层的污染,产油量不断下降,聚合物驱油技术面临着日益严重的问题。
目前聚合物驱油一般采用聚丙烯酰胺,产生的含聚丙烯酰胺的污水粘度大、固体悬浮物及水中油滴在聚丙烯酰胺及其水解产物的作用下乳化稳定性强,处理极其困难。去除污水中的聚丙烯酰胺是处理油田污水中聚合物的关键,有效降低污水粘度后更利于后续处理的深入。所以找到合适的试剂与方法以去除污水中的聚丙烯酰胺显得尤为重要。近年来,随着中国石油化工行业的发展,现有的油田污水处理设备和技术已不能满足国家环保法规的要求。尝试使用芬顿试剂处理高浓度油田污水是一个新的课题。
3.1芬顿试剂高级氧化技术处理油田污水中的聚丙烯酰胺
不同油田污水的成分不尽相同,所需的最佳操作条件也有一定的差异,所以处理含聚丙烯酰胺的油田污水首先要确定最佳反应条件。
邵强[4]等人采用在含聚污水处理中采用了较少使用的芬顿试剂氧化技术,文章研究了芬顿试剂在H2O2浓度、pH值、反应时间和Fe2+浓度等不同条件下的污水处理聚丙烯酰胺污水的效果,并通过正交试验确定了芬顿试剂各反应因素的影响权重,结果表明权重从大到小的次序为H2O2浓度>反应时间>Fe2+浓度>反应温度,H2O2浓度作为反应的核心试剂是Fenton氧化反应的主要影响因素。采用芬顿试剂处理聚丙烯酰胺污水取得了良好的效果。
3.2芬顿试剂法降解油田污水COD的技术
李涛等人[5]通过正交试验考察了反应时间、pH值和H2O2的浓度对COD去除率的影响,试验结果表明影响COD去除率的主要因素是H2O2/COD(g/g),在H2O2/COD(g/g)=1.5,pH值为3时,静置氧化3h后,COD去除率高达94.9%。说明芬顿试剂对油田污水中难降解的高浓度COD有较好的处理效果。
通过技术经济可行性分析,芬顿试剂氧化法相比于其他方法[6]有很多优势条件,同时也说明芬顿在去除油田污水COD的技术上有较广阔的工程应用前景,但在酸性条件下运行,机理上还需进一步的研究,工艺上需要进一步优化。
4前景展望
当今污染问题严重制约了我国经济的发展,况且我国水资源匮乏,国家大力提倡循环经济和绿色经济的发展模式,现在国内的大型化工园区,大多采用单一的污水处理方式来处理园区内所有的有毒废水,希望能达到废水净化后循环利用的目的。废水中含量复杂,成分巨多,用单一的处理模式远远不能达到国家污水排放标准。芬顿反应作为一种非常有效的废水处理手段,既可以在废水处理的中段提高废水的可生化性,同时又可以在系统的末端对污水进行深度处理,再配合其他处理技术以达到中水回用,可以实现循环利用的目标。
本文主要阐述了芬顿试剂法在处理油田污水和煤化工废水等方面的应用,与其他污水处理方法相比,芬顿试剂法具有明显的优势。芬顿反应在有毒有机污染物处理、实验室研究和实际的工业生产过程中均具有良好的降解效果和较大的应用范围。芬顿试剂反应启动快,反应条件温和,芬顿试剂氧化性强,反应过程中可以将污染物彻底地无害化,绿色环保且无污染,氧化剂H2O2参加反应后的剩余物自行分解,同时芬顿试剂也是良好的絮凝剂。芬顿试剂在处理各种工业废水中,其反应条件差别很小[3],这就方便了芬顿试剂在工业化中的推广与应用,所以在污水处理方面具有广阔的发展前景。芬顿试剂应用在深度处理煤化工废水的实际工程仍需做大量工作,针对具体情况作经济考虑,应进行深入的试验及论证。
目前我国已有几例典型的处理高浓度含油乳化废水的成功案例,并确定了一系列工艺参数,在实际工程中取得了良好的成效。但由于目前研究方法和手段的限制,仍有几个方面需要进一步改进:废水有机物的转化机理尚不明确,今后研究的重点方向应深入研究废水有机物的转化机理和废水有机物降解动力学,从而为提高芬顿氧化效率打下理论基础。
废水处理过程中使用芬顿氧化引入了较高浓度的硫酸盐,因此在生化阶段厌氧效果会有所影响。关注高浓度难降解废水芬顿预处理后,硫酸盐对生化处理效果的影响及机理是今后一段时间的主要研究方向。实际废水处理工程运行中,废水中的部分成分虽已有效的分离,但是后续的精制提纯仍需要技术攻关。
参考文献
[1]李志远,韩洪军.芬顿氧化混凝沉淀处理煤化工废水生化出水试验研究[J].给水排水,2013.
[2]林红岩,王春财,杨鸿伟,等.芬顿试剂在废水处理中的应用[J].化工科技市场,2009,10.
[3]邓小晖,张海涛,曹国民,等.芬顿试剂处理废水的研究与应用进展[J].上海化工,2007,8.
[4]邵强,闫光绪,郭绍辉.Fenton试剂处理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的试验研究[J].能源环境保护,2007,3.
【关键词】水解酸化;中和;氯碱化工;沉淀;废水
采用NaC1溶液和电解饱和的方法支取氢气、氯气、氢氧化钠,应以此为原料对化工产品进行生产的工业为氯碱化工。在石油化学、冶金工业、纺织工业、轻工业等行业领域广泛应用到氯碱化工产品。氯碱化工最主要的产品是烧碱,现阶段,常用的使用烧碱的方法是离子交换膜法,该方法具有无污染、低能耗的特点。在生产氯碱化工时,需要使用大量的水。而PVC、氯碱生产过程中产生的各种废水是氯碱化工生产废水的主要来源。干燥工序废水、氯乙烯合成废水、电石渣废水等均为在PVC生产过程中产生。碱蒸发工艺冷凝液、各工序酸碱废水、螯合树脂再生废水、化盐工序盐水等均在氯碱生产过程中产生。
1氯碱化工废水特征及危害
氯碱工业废水特点如下:第一,酸碱、盐、金属催化剂等有毒有害污染物多;第二,难生物降解物质多,污染物浓度高,可生化性能低;第三,副产物多、水质成分较为复杂,生产化工产品对压强、温度等诸多条件要求严格,生产过程较为复杂,各种溶剂和辅料等物质存在于排出的废水中;第四,生产中诸多工序需要大量的水,同时具有很大的水资源可循环利用潜力。氯碱化工废水中还有高有机物废水及高浓度的盐,若未采取相关措施进行有效处理直接排放的话危害极大,如农业生产用水、生活饮用水、水体生物等。除了外海农作物、土壤外,含盐量高的废水增高了地下水硬度,从而对人体产生危害。对工业设备而言,高盐度水具有很强的腐蚀性,从很大程度上缩短了工业设备使用寿命。
2氯碱化工废水处理
2.1好氧生物处理
在生产氯碱化工的过程中会排出酸性废水,酸性废水会对构筑物和排水管产生腐蚀,因此需要对其进行及时处理,采用生物接触氧化法深度处理二沉池出水,该处理工艺具有生物膜法和活性污泥法的优点,处理效果较为稳定、耐冲击负荷、管理简单,在生物滤池的基础上添加曝气发展、演变而来。
2.2焚烧法
采用焚烧技术来处理高浓度的有机废水,在预处理废水后,可将有机废水热值提升,从而使焚烧处理的成本降低。采用蒸发工艺能够转化有机物的含盐有机废水,使其成为不含盐的有机废水蒸汽。含有高沸点有机物含盐废水中的碱金属盐类和有机物不能完全被单独蒸发预处理分离。利用萃取技术预处理蒸发残液后,再焚烧处理脱盐后的有机物,从焚烧对象中将盐质完全脱离,从而分离了无机盐和有机物。
2.3反渗透法
苦咸水淡化中成熟运用反渗透淡化技术,该技术也能够在脱盐处理高浓度废水。在某化工厂的废水处理中应用了优化后的反渗透过程,经过工艺脱盐,工厂废水中还有的大量Cl-和Ca2+,脱盐后,大幅降低了Cl-的浓度质量。
2.4电化学法
高盐度导电性高,对紫胶合成树脂排放的高盐度有机废水采用电解絮凝法进行处理,可提升废水透明度,将废水中有机污染物去除。在生产染料中间体的过程中,高盐度有机废水会产生,对于除去废水中有机物而言,电化学法效果很好。
3生产废水回用
3.1处理、回用思路
氯碱生产废水很大一部分为碱性高、盐度大、有机物浓度大的废水,回收处理后可以用于锅炉烟气脱硫除尘,或者可作为水合肼生产及PVC生产用水,部分废水可用于强氯精、三氯氢硅尾气的吸收。废水经过收集后,一般废水进入废水处理系统调节池、沉淀池进行预处理,处理废水工艺原则如下:技术成熟可靠、设备操作管理方便,污泥含水率应控制在一定范围内,使其易于处理,生化处理前应进行除盐处理。为负荷厂区环保标准、应与厂区整体规划相符;在提升管理水平、自动控制处理过程的基础上,灵活采用有效的废水处理方式将设备和装置的处理能力最大限度地发挥出来,并根据进水水质调整处理设施运行方式和参数,以此节约成本,扩大效益,降低运行费用。处理工艺应保持可靠、稳定,并且长期运行中,确保排水和废水回用率。
3.2回用方法
在PVC生产中,经过预处理澄清工艺处理的废水,与乙炔发生工序所产生的电石渣废水可以实现工序用水的循环,从而实现减少新鲜用水量,降低用水成本。另外,碱性废水能够吸收一部分呈酸性的锅炉烟气,有机污染物浓度的高低对此工序无影响,因此在混合了PVC工序产生的电石渣废水后,完全可用于锅炉烟气脱硫除尘以降低环保运行成本。此外,碱性水能够吸收呈酸性的三氯氢硅尾气,且具有很大的用水量,因此三氯氢硅尾气可用于PVC废水中强碱废水处理和外排废水处理;当碱性缺乏时,三氯氢硅尾气吸收用水的碱性也可通过投加固废电石渣的方式实施,通过这样的方式,可以对一部分外排废水量进行控制、减少了部分废水排放量,还将三氯氢硅尾气吸收的水量减少了,实现废废利用。检修空冷器用水以及三氯氢硅合成炉的用水量大、且需要新鲜水。该部分对盐度没有特别要求,盐度高、不含其他污染物是浓水站的特点,所以新鲜水可由浓水取代,从而实现了对空冷器、三氯氢硅合成炉的检修。该方法既能够控制、降低空冷器、三氯氢硅合成炉的新鲜水量,还回收了直接排放的浓水。废水处理及回收减少了废水的排放量以及新鲜水的使用量,同时有助于污水处理系统对负荷的控制、节约了水资源。
4结束语
为了达到废水回收利用的目的,文章提出处理、回收废水的几种方式。在生产氯碱化工时,需要使用大量的水,而氯碱生产过程中产生的各种废水经过处理后部分可以作为氯碱化工生产用水的来源,从而降低新鲜用水使用量,节约用水成本。采用生物接触氧化法深度处理二沉池出水,该处理工艺具有生物膜法和活性污泥法的优点,利用萃取技术预处理蒸发残液后,再焚烧处理脱盐后的有机物,从焚烧对象中将盐质完全脱离,从而分离了无机盐和有机物。废水处理及回收减少了废水的排放量以及新鲜水的使用量,同时有助于污水处理系统对负荷的控制。三氯氢硅尾气可用于PVC废水中强碱废水处理和外排废水处理,当废水碱性不够时,三氯氢硅尾气吸收用水的碱性可通过投加电石渣的方式实施。
参考文献:
[1]闫小武.反渗透技术在金泰氯碱化工废水处理中的应用[J].化学工程与装备,2012(6).
【关键词】工业废水;类别;处理技术;防治措施
工业废水的处理与防治是当代环境工作亟待解决的重大问题之一。如果工业废水不经处理即排入河道,给河流和附近的人、畜及其它生物都带来了重大危害。基于此,以下就工业废水的处理技术与防治措施进行了探讨。
一、工业废水的主要类别
工业废水包括生产废水和冷却用水和生活污水,为了了解工业废水的主要性质,区分种类,认识其危害,研究其处理措施,通常进行废水的分类,一般有三种分类方法。(1)按污染物的性质分类。工业废水中主含有无机污染物为主的称为无机废水,主要含有机污染物为主的称为有机废水。比如说,电镀工艺和矿物加工工艺过程中产生的废水就是无机废水,食品或石油加工过程产生的废水是有机废水。按这种方法,分类简单,对考虑处理方法非常有利。如对易生物降解的有机废水一般采用生物处理法,对无机废水一般采用物理、化学和物理化学法处理。但是一般在在工业生产过程中,一种废水常常既含o机物,也含有机物。(2)按成分分类。含有硝酸等的酸性废水、含有小苏打的碱性废水、氮过量的酚废水、重金属过量的镉废水、铬废水、汞废水、含有毒物质的氟废水、含有机磷废水、伤害庄家,以及含有放射性物质的废水等。这种分类方法有很大的的优点。可以明显的划分出废水的污染成分,以便进行有针对性的处理。(3)按加工对象分类。在工业冶金生产中产生的废水、造纸过滤产生废水、炼焦煤气废水、洗涤金属废水、纺织染料产生的大量有色废水、制革有毒废水、农药化工废水和和化学化工废水等。
二、主要工业废水的处理技术分析
1.钢铁工业废水处理技术。常见的钢铁工业废水处理法有:化学处理、物理处理以及生物处理。化学处理法中常见的有中合法、混凝法以及氧化还原法等;物理法有气浮和沉淀、过滤和隔截、蒸发浓缩和离心技术等。这些方法处理废水量比较大,并且处理的效率也很高,但是设备的占地面积比较大,经过处理后废水中含有的污染物容易超标,并且回用水质并不稳定。按照物理和化学方法处理后经常会出现废水中锰、铁以及部分有机物和浊度超标等,在这种情况下并不能达到废水回用的标准,因此需要采用生物技术提高废水回用率。膜分离技术和生物活性炭技术在废水深度处理中具有很大的作用,能够有效去除废水中难以被降解的重金属和有机物,提高废水回用率。
2.石油工业废水处理技术。石油工业废水是石油、天然气等原料加工成各种石油产品、有机化工原料、化工纤维及化肥过程中产生的废水。石油工业废水具有排放量大,有机物含量高,多为有毒有害物质。其处理技术表现为:(1)油类污染物废水处理技术。油类污染物一般包括浮油、分散油、乳化油和溶解油。其中粒径大于100μm的可浮油,可以依靠油水相对密度差从水中重力沉降出来或采用隔油法去除。粒径在100~1000nm的微小油珠稳定地悬浮于水中,这种状态的油不能用静置法从废水中分离出来,需采用絮凝法去除。水中乳化油去除效率高,处理后水质清亮,污泥体积小且含水率低。溶解油则采用强氧化法(如臭氧等)分解去除。臭氧氧化法可用于去除含油废水中可溶解性油和其他一些难生物降解物质。目前主要采用的气浮法是加压气浮法,吸附法可用于处理分散油、乳化油和溶解油,最常用的吸附剂是活性炭。生物法因为有机物种类繁多,状态复杂,处理效果并不好,一般用于废水的二级处理。(2)硫化物污染物废水。硫化物废水处理方法主要有氧化法和水蒸气汽提法。氧化法包括空气氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法等,其中光催化氧化法无毒高效,而光催化剂价格高昂,工程推广难度大。电化学氧化法工艺条件相对简易、相对成本低,在实际应用中处理过程复杂,实验条件、电极材料、溶液介质等都是其影响因素,工程推广还有待探讨。湿式空气氧化法(WAO)是利用空气中的分子氧在高温高压条件下进行液相氧化,它将含硫成分充分氧化为无机硫酸根,有效脱除臭味。由于其需要的压力、温度并不是很高,较易于成功运行。湿式空气氧化法特别适宜于有毒有害污染物或高浓度难降解有机污染物的处理。(3)酸碱污染物废水。对于废水中高浓度的酸碱首先考虑回收利用。对于低浓度的酸碱污染物一般采用中和法预处理,并且考虑以废治废的原则。处理低浓度含酸石油工业废水主要采用碱废水或加药中和法等;含碱废水则采用废酸、烟道气和加酸中和。
三、加强工业废水防治的措施
1.严格控制工业企业的废水排放。摆脱先污染后治理的发展模式,从控制污染物的排放量来遏止污染的进一步扩大。对工程企业要采取有力措施,改善经营管理,积极引进先进的生产工艺,提高物料利用率,减少污染物的排放。通过修定产业政策,调整产业结构,用行政、经济手段推行节约用水和清洁生产。
2.加强工业废水管理,并且严格执法。建立健全的水环境
保护法律体系。对污水的排污标准进行严格控制,加强对工业污水排放的监督和管理,对违法排放的工业企业要从重处罚。对集中排污口的各类污染源,加强跟踪监测,发现问题及时解决。加强对地表水和地下水的水质监测和水源的保护工作。以流域为单元,以河流为主线,以城镇为节点,建立流域水资源保护监督管理体系,强化流域管理的监督职能和协调能力,加强各相关部门之间的交流与合作。
3.加强工业废水资源化利用。污水资源化利用是解决用水紧张的一个有效途径,并产生较高的经济效益,实现较好的环境效益。如合理利用采煤过程中抽取的地下水,以全国煤炭产量12亿t计算,大约抽排50亿m3的受污染的矿井地下水,如若全部净化成饮用水,能产生巨大的社会和经济效益。另外,中水回用、工业冷却用水的循环利用等都是充分合理地利用水资源的有效措施。
结束语
水污染是我国面临的最主要的环境污染之一。随着我国工业的发展,工业废水也大量增加,那些没有达到排放标准的工业废水排入水体后,会使地表水和地下道污染。而一旦水体受到污染,就会很难恢复,因此必须加强对工业废水的处理及其防治的分析。
参考文献:
[1]巫瑞上.浅谈钢铁工业废水深度处理回用技术的应用[J].科技咨询,2013
关键词:制药企业、废水处理工艺、基本方法、废水回收
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:
一、制药废水的特点和构成
那些对药品进行制造的企业因生产而排出的污水,其中含有很多结构复杂并且有害的污染物,并且有很多微生物是无法降解的,这会严重的污染到水体的质量。与此同时,医药工业的污水含有较高的酸性以或是碱性,其中一部分污水中所含的盐分也非常的高,所以,由制药而产生的污水处理起来难度非常大。在制药工业排放的废水中,其中有合成类药物生产过程产生的废水、抗生素类药物生产过程产生的废水、中成药生产过程产生的废水,还有许多是在进行制剂生产中的冲洗废水与洗涤水等。废水最显著的特点就是具有复杂的成分,含有较高的有机物,并且具有较强的毒性,含盐量非常高且有较深的色度,尤其是有特别差的生化性,并且是进行间歇排放的,处理起来是非常有难度的。我们国家的医药工业发展越来越快,制药水对人类的影响越来越严重,所以,摆在大家面前的一个难题就是怎样才能做好废水的处理工作。
二、目前我们国家在制药废水处理中使用的工艺
对于制药而产生的废水在处理中有很多种方法,具体如下:化学处理、物化处理、生化处理及多方法组合处理等,每一种处理的方法都有其自身的优点及缺点。首先,就是物化的处理方法,根据制药废水不同的水质特点,对处理的过程采用物化的方法进行处理,做好预处理工作。其一,就是使用混凝法,目前,无论是在国内还是在国外都在采用此项技术,尤其是制药废水的预处理中被广泛应用,除此之外,还被应用在后处理的过程中,比如一些中药废水的处理。混凝法对废水处理的关键就在于对选择与投加的混凝剂能够做到恰到好处。最近几年里,混凝剂的发展是非常快速的,它的成分也逐步被复合型代替了单一型。这种高效的复合型的混凝剂对废水去除率能达到百分之六十多到百分之九十多不等,去污性能非常高,并且具有非常明显的效果。其二,就是使用气浮法,其中包括溶气气浮、充气气浮、电解气浮以及化学气浮等很多种形式。对制药过程而产生的废水进行预处理就在采用气浮的装置,再加上适当的药剂互相配合,就可以产生很好的去污效果,污染物的去除率在百分之二十五左右。其次,使用化学的方法进行化学处理的时候,有一些试剂如果使用过量的话,就会给水体带来再次的污染,所以,在进行设计之前,一定要做好实验与研究工作。其中化学法包括化学氧化还原法、铁炭法以及深度氧化技术等。其一,关于铁炭法,工业运行表明,以Fe-C作为制药废水的预处理步骤,其出水的可生化性可大大提高。楼茂兴等[9]采用铁炭—微电解—厌氧—好氧—气浮联合处理工艺处理甲红霉素、盐酸环丙沙星等医药中间体生产废水,铁炭法处理后COD去除率达20%,最终出水达到国家《废水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。其二,关于Fenton试剂处理法,亚铁盐和H2O2组合称为Fenton试剂,它能有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐(C2O42)等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大加强。以TiO2为催化剂,9W低压汞灯为光源,用Fenton试剂对制药废水进行处理,取得了脱色率100%,COD去除率92.3%的效果,且硝基苯类化合物从8.05mg/L降至0.41mg/L。其三,采用该法能提高废水的可生化性,同时对COD有较好的去除率。如Balcioglu等对3种抗生素废水进行臭氧氧化处理,结果显示,经臭氧氧化的废水不仅BOD5/COD的比值有所提高,而且COD的去除率均为75%以上。
最后,关于生化处理,生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术,包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧-厌氧等组合方法。因为在制药的过程中排放的废水中有机物的浓度都非常高,所以,需要进行好氧生物处理,在进行处理时通常会把原液稀释,这样就会消耗较大。的动力,并且也会降低废水的可生化性,要想再进行生化处理就非常困难了。正因如此,一般不会单独使用好氧处理,只能作为预处理使用。其一,关于深井曝气的方法,这是一种速度高活性污泥的系统,此法的特点就是有氧的利用率非常高,但是占地的面积却很小,对废水的处理效果也非常好,不需要太多的投资,不需要太高的运行费用,也不会存在污泥膨胀的现象等。除此之外,它还具有非常好的保温效果,而且完全不受气候条件的影响,尤其在北方的冬天对于废水的处理效果也非常好。其二,就是AB法,此法是具有超高负荷活性污泥的方法。它对磷与氨氮的去除率都比常规的活性污泥法要高。最大的优点就是A段具有较高的负荷,对于负荷的抗冲击能力也非常强,尤其对于处理高浓度废水非常适合,并且对于水质水量有较大变化的废水也非常适用。
三、目前我们国家对制药废水的回收的具体分析
为了使制药业的生产更加清洁,使对原料的利用率不断提高,并且使得中间产物的综合回收率不断提高,所以,对污水处理工艺进行了不断的改革。但是,因为某些制药工艺有些特殊性,使得排放的废水中有很多可以回收再利用的物质存在,所以,对于这种废水进行处理时,就要充分考虑物料的回收问题以及综合利用的问题。如果对这种物料进行了充分的再利用,那么,对于企业来讲可以降低其投资的费用;于社会来讲能够使经济效益得到推动,使环境效益得到与经济效益的统一。但是,一般情况下,制药生产过程中排放的废水的成分是非常复杂的,很多情况下也是不适合回收的,并且对其回收的流程也非常复杂,具有非常高的成本。所以,从根本上解决制药废水处理这一大难题,就要对制药废水综合治理技术领域进行不断的创新与研究。
四、结束语
总而言之,在对制药过程产生的废水进行的处理与研究中,涌现出很多新的处理工艺,但是,因为制药行业无论是原料还是工艺都是复杂多样的,所排放出来的废水的水质也各有不同。因此,目前来讲对于制药所产生的废水还没有统一的治理方法,要选择什么样的处理工艺还要根据废水的具体性质而定。通常情况下会先采用预处理来对废水的可生化性进行提高,并达到出不去除污染物的目的,然后再结合生化法做出处理。如今,经济的开发以及如何有效的处理复合水都是急需解决的问题。与此同时,在清洁生产方面还要加强研究,这样才能更好的达到环境效益与经济效益的合理统一。
参考文献:
[1]楼茂兴,王方圆.制药综合废水的处理[J].工业用水与废水,2003,34(5):39-41.
[2]刘国信,叶康钰,夏恒霞.从制药废水中回收金霉素的研究[J].水处理技术,1995,21(2):85-87.
[3]王金梅,关荐伊.离子交换法从制药废水中回收土霉素[J].化学世界,2006,8:510-511.
[4]丁立,周荣琪,段占廷.制药废液中回收乙腈和DMF[J].精细化工,2000,17(3):140-142.
[5]崔艳玲,田苗珍,高俊艳.从制药废水中回收苯乙酸.当代化工,2009,38(3):216-217.
【关键词】工业废水电化学处理技术研究与分析
电化学处理需要运用多种物理技术和有机化工原料,通过物理、化学等降解、催化作用,工业废水中的合成肥料、农药、染料、废油等都可以有效解离。在高污染的工业废水中,含有大量金属粒子和大分子有机物,通过电化学处理,这些金属粒子和有机物可以被有效分割。
一、电化学处理的基本原理和技术应用特征
(一)基本原理。电化学处理是指电能转化为化学能的过程,选用适当物理原料当做电极,在电流的干扰作用下,工业废水中的阴阳极会分别发生化学反应。阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。金属粒子和化学分子在化学反应的作用下,其污染物质会被进一步综合,最终转化成二氧化碳和水。转化过程公式如下:
含氯废水:
含重金属离子废水:
(二)电化学处理技术应用特征。通过直流电能催化工业废水发生电极反应,这种电化学处理方法不受环境温度和装置压力的影响,可以在常态环境下进行。同时,电解法使用的化学物质非常少,可以有效避免工业废水出现二次污染和资源浪费。整个电化学处理装置在组成上,结构简单,并没有复杂设备,因此工人在操作处理工业废水时很容易控制电极处理状态。如果工业废水中的负荷污染离子过多,装置可以自动调节电极电流和电压,可控性的电荷量可以增加工业废水的电荷稳定性,促进能量的有效转化。
二、不同种类的工业废水电化学处理方法
我国工业生产类型很多,不同生产工艺所排出的工业废水污染物质不同。因此,要想拓宽电化学处理的范围,施工人员应针对不同类型的工业废水,进行特殊处理,使之能够达到更好的电化学处理效果。
(一)含油污废水。此类工业废水中的吸附性污染物非常多,悬浮胶体会干扰电荷粒子的运动。因此,针对含油污废水,施工人员应先利用电极溶解方法,将废水中的吸附性物质去除,利用电荷的凝聚、溶解性能,将油和水进行隔离处理。净化油污后的水,仍存在诸多污染离子,这时可以运用传统的铅电极处理方法,控制电流在0.25-0.3A之间,控制电压在6.5-7.5V之间。经过三十分钟的电极降解,工业废水中的微小油污离子会被逐层分离,转化成气体或水。经过多次试验,双重隔离处理方法可以有效清除油污工业废水中的有害物质,其去污效率高达96.34%。
(二)含重金属离子废水。很多冶炼厂在运营过程中会产生大量工业废水,这些废水中的金属离子含量巨大,有氯离子、铁离子、铜离子等,如果这些重金属离子侵蚀到居民用水中,则居民的用水质量会大幅度下降,危害到公民的生命健康。由此可见,对含重金属离子的工业废水进行净化处理至关重要。一般情况下,施工人员还采用阴极吸引的方式,利用电极的电荷吸引能力吸引氧化离子,氧化离子汇集到一起会形成胶体团,由水电解而成的氢气和氧气会将胶体团隔离出工业废水之外。该电化学处理方式采用的是铁电极,电流在0.5-1A之间,电压在9.5-10V之间,去除重金属离子效率高达89.34%。
(三)染料工业废水。对于此类工业废水,常采用金属阳极溶解的方法。众所周知,在染料废水中,大量颜色分子会吸附在水中,聚集的分子形成一个个不容易降解的凝聚体,这个凝聚体的主要组成物质是氢氧化物。施工人员首先应利用电极的电解作用,破坏凝聚体中的氢氧化物,将悬浮在上层的、质量较轻的凝聚体分割开来;之后,应选用绿色脱色剂,对剩余废水进行添加剂处理;最后,利用电解气体将多余颜色分子隔离,并进行终极脱色处理。
三、电化学处理操作条件分析
(一)电解电压。不同电化学处理方法的电解电压不同,电压的大小取决于电极的距离、电阻率、废水中污染物的电荷量、粒子成分等。因此,在对工业废水进行电化学处理时,质量检验人员应抽取废水样本,分析废水中的成分和粒子形态,制度科学的电解方案,选用合适的电压。
(二)通电量。如果工业废水中的污染物浓度过大,利用传统电解方式无法有效去除废水中的污染离子,为避免数次电解工作给工厂带来巨大的经济压力。施工人员可以适当提升通电量,加大电流,让单位体积废水的电流密度瞬时提高。电流密度提高了,电荷对废水离子的吸收能力会大幅度提高。
(三)PH值。离子平衡是电化学废水处理的核心原理,所以无论是何种工业废水,在进行电解处理时,都应控制好水的PH值,始终保持其在6.5-7之间。如果工业废水中的碱性过大,则电解阳极会被工业废水钝化,金属离子等正离子则很难被负电荷溶解。如果工业废水的酸性过大,则电解阴极会被工业废水酸化,多余的负电荷会干扰电流密度,其溶解能力也会被大大削弱。
四、结论
通过上文对电化学工业废水处理方法进行系统分析可知,现阶段工业生产中,工业废水的处理技术正在不断革新和发展。电化学处理作为一种高性能、高效率的废水处理工艺,其研究和发展价值巨大。综上分析,施工人员应不懈努力,引入电子数据处理和数学模型,增强电化学处理技术的智能化、自动化、科学化性质,在优化废水处理体系的基础上,提高技术的应用效果。
参考文献:
[1]吴高明,魏松波,雷兴红,杜健敏,陆晓华.焦化废水电化学处理技术研究进展[J].工业水处理,2007,12(09):127-130.
1抗生素废水产生的原因及特点
1.1抗生素废水产生的原因现代抗生素工业生产过程主要通过菌种制备、孢子制备、种子制备、发酵、提取精制等步骤来实现。在这些生产步骤当中,因为生产需要都会产生大量的工业废水,比如说废弃母液、结晶液、生产设备洗涤废水等。
1.2抗生素废水的特点抗生素废水中残留的抗生素及中间体仍然有着较高的浓度,还会有较多的悬浮物、硫酸盐,因此这些废水成分复杂,不仅包含各种中间代谢产物,还有不少表面活性剂残留。它们不但有着普遍的物理污染作用,还有一定的生物毒性。这些工业废水一旦不经过处理排入自然水体之中,不但会对自然环境造成危害,而且由于其中富含的多种物质能够消耗水体中的氧气会造成水体富氧化,还会对生态系统造成不好的影响。
2抗生素废水处理技术现状分析
2.1物化方法在抗生素废水处理采用物理和化学综合作用的处理办法一直是我国抗生素废水处理的传统办法之一,在实际的废水处理中,主要用到的方法有混凝、沉淀、吸附、化学气浮、焚烧、反渗透等方法。比较成熟的混凝-沉淀法和炉渣吸附法主要用于对混合废水的处理,这两种办法对废水中的COD去除率均能达到80%以上。物化方法中效果最好的要数反渗透方法,利用该方法对土霉素结晶母液的处理中,COD去除率甚至能够达到99%以上。虽然物化法对废水处理均有一定的效果,但由于物化法需要投入大量的化学药剂,使得处理成本加大,而且复杂的操作程序往往会导致处理不当二次污染的产生。这些因素都在一定程度上限制了物化法的应用。
2.2生物处理法生物法是利用微生物的代谢作用分解污水中污染物的方法。生物法在处理抗生素工业废水时有着COD去除率高、能耗低、能源可回收等优点。在抗生素废水处理领域常用的处理方法有好氧生物法和厌氧生物处理法。
2.2.1好氧生物处理法我国现存的好氧生物处理工艺包括活性污泥法、深井曝气法、SBR、氧化沟等几种方法。其中青霉素废水处理主要用的是活性污泥法,这种方法虽然对COD有较高的去除率,但是在容积负荷上有一定限制。深井曝气法主要用于对乙酰螺旋霉素废水和林可霉素废水的处理当中,这种方法需要较高的清水进水率,而且处理规模受到资源条件的限制。好氧生物处理法在对抗生素工业废水处理时需要对原液进行较大倍数的稀释,因此有着成本高、动力消耗大的缺点,因而在实际应用过程中也出现了许多问题。
2.2.2厌氧生物处理法随着20世纪60年代厌氧技术的发展,厌氧处理法为抗生素工业生产废水处理带来了新的技术。与好氧生物法相比,厌氧法具有有机物负荷高、污泥产率低、能耗低、能源可回收等优点。我国现存的抗生素污水处理技术有普通厌氧消化工艺、厌氧流化床技术、厌氧折流板反应器技术等。普通厌氧消化工艺主要用于处理青霉素、阿维菌素、味精、卡那霉素的废水;厌氧流化床技术主要用于青霉素生产的废水处理中。这些方法的实际应用仍然有着不少的缺点,首先这些方法对进水量的需求也十分庞大,而且COD去除率并不理想,因此在工业生产中的应用也并不十分普遍。
2.2.3厌氧-好氧组合工艺针对好氧法和厌氧法的研究和实践总结而来的厌氧-好氧组合工艺,由于其容积负荷高、较少稀释用水量、能源可回收等方法在工业生产中得到了普遍的应用。比如说将活性污泥法和生物接触氧化法与普通厌氧消化法相结合、好氧流化床与厌氧滤池相结合等厌氧好氧组合工艺。厌氧段还有脱色作用,这对于高色度抗生素废水的处理意义较大;好氧处理段的目的是保证厌氧出水经处理后达标排放,从工程应用角度应优先采用生物接触氧化SBR工艺(序批式活性污泥法);同时对于高氮、高COD废水,通过厌氧-好氧组合工艺还可以达到脱氮的目的。目前在各种厌氧-好氧组合工艺中最为引人注目的是水解酸化-生物接触氧化组合工艺。采用水解酸化-AB生物法新工艺处理青霉素、四环素等生产废水的实验结果表明,当废水COD为3283.9mg/L,BOD为1348.9mg/L时,处理后的出水分别为287.8mg/L、21.3mg/L,出水达到国家规定的(GB9678-1988)生物制药行业废水排放标准。
3抗生素废水处理新方法的探究和展望
虽然上述所说的各种抗生素废水的处理方法在废水处理领域都得到了一定的应用,但无论是物化法还是生物法,都有着各自的局限性。在科技日益进步的今天,通过相关领域人员的努力,有许多新方法新工艺的产生,这些工艺和方法相较传统的处理方法,不仅有着更好的废水COD去除率,而且在能源和经济方面也有着不错的表现。
3.1水解酸化法这种方法对外界条件要求不苛刻,不但能在常温条件下进行,而且还不需要外界提供热源和氧气。水解酸化法还因为不设立封闭系统、不需要搅拌设备,因此具有污泥产率低,占地少等优点。因为它在拥有诸多优点的同时还能节约能耗和降低造价成本,因此这种方法在工程中得到了很好的推广。
3.2水解和电解法某些制药厂的抗生素废水在生产过程中会使用大量乙醇胺、尿素、亚硝酸钠、盐酸、糠醛等作为原料,导致所排废水含高浓度有机无核大量氯离子,并呈现强酸性。根据这种废水特点可采用微电解-水解-生物接触氧化处理工艺。这种方法在水解和电解阶段,能够去除废水中的大部分有机物和生物毒性物质,利于后续好氧生物处理的进行。