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上海二当家
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氧化还原法原理

氧化还原法是通过氧化还原反应将废水中的溶解性污染物质去除的方法。 化学反应中,失去电子的过程叫氧化,失去电子的物质称还原剂,在反应中被氧化,得到电子的过程叫还原,而得到电子的物质叫氧化剂,在反应中被还原。每个物质都有各自的氧化态和还原态,其氧化还原电 位的高低决定了该物质的氧化还原能力。 废水的氧化还原处理法又可分为氧化法和还原法两类。

常用的氧化剂:空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、三氯化铁、过氧化氢和 电解槽的阳极等。

1、氯氧化法

原理:

氯氧化法采用氯系氧化剂,如次氯酸钠、漂白粉和液氯等,主要用于去除废水中的氰化物、硫化物、酚、 醇、醛、油类以及对废水进行脱色、脱臭、杀菌等处理。

2、臭氧氧化法

(1)臭氧的特性

臭氧是一种强氧化剂,其氧化能力仅次于氟,比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。在理想的反应条 件下,臭氧可以把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态,对水中有机物有强烈的氧化降 解作用,还有强烈的'消毒杀菌作用。

臭氧的性质主要有: ①不稳定性;②溶解性;③毒性;④氧化性;⑤腐蚀性。

(1)臭氧氧化的接触反应装置

废水的臭氧处理是在接触反应器中进行,为了使臭氧与水中充分反应,应尽可能使臭氧化空气在水中形成 微小气泡,并采用气液两相逆流操作,以强化传质过程。常用的臭氧化空气投加设备有多孔扩散器、乳化 搅拌器、射流器等。

(2)臭氧处理工艺设计

设计内容主要有两方面:一是臭氧发生器型号和台数的确定,确定的依据是臭氧投加量,臭氧化空气中臭 氧的浓度和臭氧发生器工作的压力,二是臭氧布气装置和接触反应池容积的确定,确定的依据是布气装置 性能和接触反应时间,一般为5~10 分钟。

(3)臭氧在废水处理中的应用发展很快,近年来,随着一般公共用水污染日益严重,要求进行深度处理,国 际上再次出现了以臭氧作为氧化剂的趋势。臭氧氧化法在水处理中主要是使污染物氧化分解,用于降低 ,脱色,除臭、除味、杀菌、杀藻、除铁、锰、氰、酚等。

(4)臭氧氧化法的优缺点

优点:氧化能力强,对脱色、除臭、杀菌、去除有机物和无机物等效果,无二次污染,制备臭氧只用空气 和电能,操作管理方便;

缺点:投资大,运行费用高。

3、过氧化氢氧化法

过氧化氢价格较高,单独使用时氧化反应过程过于缓慢,所以目前多利用投加催化剂的方法以促进氧化过 程。常用的催化剂有硫酸亚铁、络合铁、铜、锰、天然酶或芬顿试剂等。过氧化氢与二价铁离子作用,能 产生羟基自由基,其氧化能力仅次于氟,能使许多难于生物降解及一般化学氧化法难于氧化的有机物氧化 分解。

4、光氧化法

目前由光分解和化学分解组合成的光催化氧化法已成为废水处理领域中的一项重要技术。常用光源为紫外 光,常用氧化剂有臭氧和过氧化氢等。紫外光和臭氧法是光催化氧化法中比较成功的一种,能有效地去除 水中卤代烃、苯、醇类、酚类、醛类、硝基苯、农药和腐殖酸等有机物以及细菌和病毒等,而且在处理过 程中不会产生二次污染。

5、湿式氧化法

在高温(150~350℃)和高压(~20MPa)的操作条件下,以氧气和空气作为氧化剂,将废水中的有机物转化 为二氧化碳和水的过程称为湿式氧化法。

(1)原理

在高温和高压下,水及氧气的物理性质都发生了变化,在100℃以内,氧的溶解度随温度升高而降低,但 当温度大于150℃时,氧的溶解随温度升高而增大,而且氧在水中的传质系数也增大。湿式氧化过程主要 有两个过程:空气中的氧从气相到液相的传质过程以及溶解氧与基质之间的化学反应。

(2)湿式氧化法的应用

目前,湿式氧化法主要应用在两大方面:一是进行高浓度难降解有机废水生化处理的预处理,以提高可生 化性,二是用于处理有毒有害的工业废水。

(3)特点

湿式氧化法由于系统设备复杂,投资大,操作管理难和运行费用高等原因而未能广泛应用。

6、电解法

(1)原理

电解法就是利用电解原理处理废水的方法。在废水的电解处理过程中,因阴极与电源负极相连,放出电子, 废水中的阳离子则在阴极上得到电子而被还原,阳极与电源正极相连,得到电子,废水中的阴离子则在阳 极上失去电子而被氧化。因此,废水中的有害物质在电极上发生了氧化还原反应,生成了新的物质,新的 物质则过沉积在电极表面或沉淀于水中或转化为气体而被去除。

(2)法拉第电解定律

电流通过电解质溶液时,在电极上发生化学反应的物质的量与通过的电量成正比,在电极上析出或溶解 1mol 的任何物质时,都需要96500 库仑的电量,这就是法拉第电解定律。

(3)电解法在废水处理中的应用

利用废水中物质通过电解后能沉积在电极表面的特点,处理贵重金属废水,同时又能回收纯度较高的贵重 金属,如含银、含汞废水的电解处理。利用废水中的物质通过电解后能沉积于水中的特点,处理重金属有 毒废水,此时,一般以铁、铝为电极,极板溶解下来的铁、铝离子兼有混凝作用,有助于沉淀分离,如含 铬废水的电解处理。利用废水中物质通过电解后生成气体的特点,处理非金属有毒废水,如含氰、含酚废 水的处理。电解法处理含氰废水时,一般采石墨作为电极,当不加食盐电解质时,CN-首先在阳极被氧化 为CNO-,然后CNO-再被氧化为无毒的二氧化碳和氮气,同时也有部分CNO-转化为氨离子。若投加食盐 后,不但增加了废水的导电性,降低了电解电压,电解反应也发生了变化,首先水中的氯离子被氧化为具 强氧化性的游离性氯,然后游离性氯再将CN-和CNO-氧化为无毒的二氧化碳和氮气,从而加速了电解反应。

(4)电解槽的结构形式和极板

电解槽多采用矩形,槽内水流为折流式,有回流式和翻腾式两种布置形式,其中水流在水平方向折流的称 为回流式,水流在上下方向折流的为翻腾式。回流式水流程长,容积利用率高,但施工和检修困难。翻腾 式的极板为悬挂式,可减少漏电现象发生。在工程应用中,应定期倒换电极,以减少电极钝化,保证电解 反应正常进行,倒换时间与废水性质有关,应由试验确定。

(5)微电解

目前在废水处理中也采用微电解,与电解的区别是工艺过程中不需要外接电源。原理是,铁和碳在废水中 形成无数个微电池,铁是阳极,碳是阴极,在酸性条件下发生电化学反应,从而去除部分COD

204 评论

吃得圆圆的

工业废水是水环境污染的主要来源,环境保护是我国的一项基本国情。下面是由我整理的工业废水处理技术论文,谢谢你的阅读。

浅谈工业废水处理技术

【摘要】随着工业现代化的大力发展,国民经济和人民生活水平得到了显著提高,但是产生的废水越来越多,废水是造成环境污染的原因之一。工业废水是指含有生产原料、中间产物和产品以及在生产过程中能够产生污染物的废水、污水和废液。文章结合实际工作岗位,阐述了工业废水特点、分类、处理原则以及方法。

【关键词】环境污染 工业废水 处理原则及方法

工业废水是水环境污染的主要来源,环境保护是我国的一项基本国情。20世纪50年代,我国的工农业开始发展,水污染程度低,国家提倡采用废水混合灌溉的方式来处理废水;60、70年代,随着工农业的迅速发展,水污染程度升高,污染成分增多,国家开始设置环保组织机构,建立废水处理厂;20世纪末期,由于国家大量人力和财力的投入,我国的废水处理技术得到了显著提高,一些技术达到了国际领先水平,并引进了国外废水处理的新技术、新工艺、新设备;近些年来,随着国家政策全力支持,全国大力新建废水厂和改造工艺落后的废水厂,大大提高了废水处理数量和质量以及废水处理后的二次利用比例。建立大型废水处理厂和废水处理的全过程需要巨大的费用,要想把工业废水处理好,尽可能降低对环境的污染,我们就必须有一套科学完整的废水处理工艺和先进的废水处理设备。

1 工业废水特点和分类

与城市生活废水相比,工业废水的主要特点包括:

(1)种类多,防治途径复杂多样,废水处理后可以单独排放,或与城市废水一起处理,或是经过预处理后进入污水处理厂;

(2)污染物成分多,处理难度大,费用高,需要多种处理技术;

(3)有的污染物含量高,如果直接排放,会对环境造成很大影响;

(4)排放数量大,约占整个废水的70%左右;

(5)处理工艺复杂,往往需要多种化学、物理、生物代谢等工艺;

(6)具有明显的酸碱度;

(7)有的废水温度高,容易造成环境的热污染;

(8)常常含有易燃易爆有毒物质。

为了划分工业废水的类别,了解各种工业废水的性质和危害性,并制定出相应的废水处理方法,工业废水主要按下面方法分类:

(1)按废水中所含主要污染物的化学性质分为无机废水和有机废水。例如电解废水、电镀水、硝酸废水及合成氨废水是无机废水;食品、皮革及造纸加工过程产生的废水,是有机废水。

(2)按企业的产品和加工对象分类,如皮革制衣废水、催化重整废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、纺织印染废水、医药农药废水等。

(3)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、含金属废水、含油废水、含有机磷废水和放射性废水等。

第(1)、第(2)种分类法没有指出废水中所含污染物的主要成分和危害;第(3)种分类法,明确地指出废水中主要污染物的成分,并能表明废水具有一定的危害性。此外,也可以按处理难度、危害性大小将废水分为:

(1)废热,主要是指设备和装置的冷却水,冷却水可以循环利用;

(2)一般污染物,无毒、易于生物代谢降解;

(3)有毒害污染物,有毒性而又不易生物降解的物质,主要是指重金属、有毒化合物等。

在实际生产活动中,单一的工业生产可以排出多种不同性质的废水,而一种废水可能含有多种污染物并且污染物的浓度不同。例如:皮革、纺织工厂既排出酸性废水,又排出碱性废水。具体的一套生产设备或装置排出的废水,也可能同时含有几种污染物,如石油化工厂的蒸馏、重整、裂化、催化等装置的塔顶油品蒸气凝结水中,常常含有酚类、油类、硫化物等。不同的工业企业,即使原料、产品和生产工艺不同,也可能排出性质相同或相似的废水,如石油化工厂和农药化肥厂的废水,可能均有含油类、酚类物质。

2 废水处理的原则和方法

由于工业废水量大,成分复杂,处理难,不易降解和净化,对环境的影响大,所以在进行工业生产同时要考虑如何控制废水的产生,加强工业废水的科学管理,处理废水应该遵循一些基本原则:

(1)首选无毒生产工艺,改革淘汰落后工艺,从源头尽可能杜绝或减少有毒有害废水排放;

(2)生产原料、中间产物、产品、副产品涉及有毒有害物质时,要加强监管,提高操作人员技能,避免有毒有害物质流失;

(3)废水分类回收,特别是含有剧毒、重金属、放射性成分的废水要与其他废水分流,便于处理和回收其他有用物质;

(4)排放量大而污染较轻的废水,经过处理后可以循环使用,但不宜直接排入下水道;

(5)生物可以降解代谢的有毒废水,如含有酚、硫酸盐废水,要经处理达到国家废水排放标准后,再做进一步生化处理;

(6)一些生物不能降解代谢的有毒有害废水,应单独处理,禁止排入城市下水道;

(7)类似生活废水的有机废水,如食品、造纸等废水,可以直接排入城市污水管道。

19世纪末期,国外就开始了对废水处理的研究,做了大量的试验并用于生产实践。工业废水处理方法主要包括:物理法、化学法和生物法。

物理处理法是在不改变废水的化学性质的前提下利用过滤、分离等物理方法去除废水中不溶解的悬浮状颗粒污染物质,是对废水的预处理,也是废水处理的第一阶段。格栅和筛网工艺是用金属栅条制成一定间隔的框架结构,放置于废水渠里,主要用来去除悬浮颗粒物,保护后面的废水处理设备不堵塞;沉淀工艺是指利用污染物自身的重力,使废水中比水重的物质下沉,达到与水分离的效果,沉淀的类型分为:自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩沉淀;气浮工艺是在废水中通入空气,产生气泡并附着在细小污染物上,形成比水轻的浮体,使之浮在水面上,用来分离密度接近或者比水小的细微颗粒;离心分离工艺是借助离心设备产生离心力,使不同质量的悬浮物、水体分离。

化学处理法主要是向废水中加入化学物质,与废水反应,产生无害物,例如:酸碱中和法用来平衡废水中的酸碱度;萃取法是根据可溶物(溶质)在两种互不相溶的溶剂里溶解度不同,把溶质从一种溶剂中提出到另一种溶剂中;氧化还原法可以出去废水中还原性或氧化性污染物。

生物法是利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。自然界中,微生物种类繁多、数量巨大、分布范围广、繁殖力强,具有氧化分解有机物的能力等特性。因此,被广泛应用于处理生活废水以及炼油化工、印染纺织、制革造纸、食品制药等多种工业废水。根据微生物代谢过程中对氧的要求,废水的生物处理主要可分为好氧处理和厌氧处理两大类,常用生物过滤、活性污泥、藻类的光合作用等工艺。

上述废水处理原则和方法各有其适应范围和优缺点,某一种废水究竟优选哪种方法处理,必须经过详细调研和科学试验,根据废水性质和特点、水排放时对水的要求、废物回收的经济价值等来选择,同时还要考虑废水处理过程中产生的污泥、残渣以及二次污染,取长补短,相互补充,往往需要使用多种方法才能达到良好的处理效果。

3 结语

水资源缺乏是全球性问题,经过处理后的废水可以二次利用,随着科技的进步,废水处理技术越来越完善,废水二次利用的数量和领域日益扩大。目前我国工业废水处理还处于大力发展阶段,所面临的环境污染压力大,并且随着国民经济提高和城市化建设日益加快,工业废水排放量会持续增长。环境科学的出现和发展,促进了废水处理技术的发展,采用新技术、新工艺和新设备,对废水进行安全有效环保经济处理,引起了世界各国人民和政府部门的极大关注。

参考文献

[1] 邹家庆.工业废水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2003

[2] 金兆丰,余志荣. 污水处理组合工艺及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2003

[3] 黄霞. 水处理工程[M].北京:清华大学出版社,1985

[4] 田波文.工业废水污染的检测与控制[J].广西轻工业,2009,(7)

作者简介

王青华(1983-),女,河北石家庄人,化工分析助理工程师,研究方向:工业污水分析。

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我是小鱼儿呀

芬顿氧化法加硫酸亚铁后多久加入双氧水芬顿试剂rightleder的主要药剂是硫酸亚铁与双氧水与碱。硫酸亚铁与双氧水的投加顺序会影响到废水的处理效果。先通过正交实验将硫酸亚铁与双氧水的投加比例得出(一旦控制不好便容易返色)。再按照先调PH值,投加硫酸亚铁,再投加双氧水,再进芬顿试剂投加顺序与污泥沉降处理行pH值调节的顺序进行投加。在硫酸亚铁投加后反应15分钟左右,再进行双氧水的投加,反应20~40分钟后再加入碱回调pH值,处理效果更佳。芬顿氧化后污泥沉降如何处理由于芬顿氧化过程中硫酸亚铁的大量投加,使得硫酸亚铁中铁离子的大量沉淀,产了大量的铁泥。甚至会造成大量的污泥悬浮物在废水中难以沉降。出现这种情况的原因大多数是因硫酸亚铁与双氧水的投加比例没有控制好,或双氧水投加过量、反应不彻底导致。出现这种情况后可以通过投加絮凝剂(聚丙烯酰胺)进行强化絮凝沉淀。或者通过投加石灰粉进行PH值调节及助凝对悬浮物进行凝聚沉淀。

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