范文一:含锑废水处理的论文
含锑废水处理方法的探讨
·叶昌良 ·
【摘要】 随着国家对环境保护工作力度的不断强化, 在锑品的采选过程中排放的含锑废 水, 引起了各界的高度重视, 相关排放标准越发的严格。 本文对化学沉淀和电絮凝除锑技术 进行了探讨,介绍了工艺原理、工艺流程,对两种工艺进行了比较。
【关键词】含锑废水;废水处理;化学沉淀;电絮凝;工艺比较
前 言
锑是一种生物体非必需的重金属元 素, 主要以 Sb(III)和 Sb(V)形式存在于环境、 生物体及化学品中。 由于人类活动的影响及 含锑化合物的使用, 含锑废水的处理成为了 锑行业的重要课题。 2007年 1月国家颁布的 《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) , 湖南省 2007年 8月颁布的《工业废水中锑 污染物排放标准》 (DB43/350-2007) , 2014年起执行的《锡、锑、汞工业污染物排放标 准》均对锑的排放有严格要求。因此,在现 有的生产工艺条件下, 对含锑废水处理技术 进行探讨是非常有必要的, 本文主要对化学 沉淀法和电絮凝法进行探讨。
1 含锑废水的概况
锑,元素符号为 Sb, 属于元素周期表中 第 V 主族,主要的氧化态为 +5, +3, -3。锑 有很强的亲硫性,在自然界中主要以 Sb 2S 3 (辉锑矿)形态存在, Sb 2S 3在潮湿的环境 中可转化为 Sb 2O 3(方锑矿) 、 Sb 3O 6(OH ) (黄锑矿)等多种含锑化合物。 Sb 2S 3在水 体中有两种溶解途径,见式(1) ~(3) 。
Sb 2S 3+3H2O+6O2 = 3SO42-+Sb2O 3+6H+(1) Sb 2S 3+18H2O = 3SO42-+2SbO3-+28e-
+36H+
(2)
Sb 2O 3+3H2O = 2SbO3-+4e-+6H+
(3)
对锡矿山闪星锑业龙王池废水处理站 采选废水的水质进行分析, 废水的水质情况 及排放限值,见表 -1。由于锑的存在形态与 价态复杂, 只有选用合理的工艺方法才能控 制 PH 、 SS ,去除 Sb 、 As 等重金属元素, 使废水达标排放。
表 -1 废水水质表 (单位:mg/L)
2 含锑废水的处理方法
2.1化学沉淀法
2.1.1工艺原理
废水中 SbS 33-、 SbO 3-、 SbO 2-均为两性 离子, 处于不稳定状态。 向废水中投加适量 的碱性物质 (石灰乳、 烧碱等) 作为预处理,
范文二:农药草甘膦生产废水处理的研究的论文
农药草甘膦生产废水处理的研究的论文
农药草甘膦生产废水处理的研究的论文
摘要:运用微电解絮凝床预处理和uasb,sbr组合处理草甘膦废水。
试验结果表明;当进水ρ(codcr为26000,30000 mg,l,ρ(cl-)
为 33000,35 000 mg,l时,处理后出水ρ(codcr)小于 130 mg
,l,codcr平均去除率可达 99,以上。
关键词:草甘膦 废水处理 微电解 厌氧 好氧
test of treatment of wastewater from pesticide giyphosate production
abstract:a treatment of wastewater from glyphosate production, which used a combined process of
pre-treatment with a microelectrolytic flocculating bed and uasb-sbr, was tested.the results of the test showed that when the ρ(codcr) of the inlet water was 26000,30000 mg/l and the
ρ(cl-)was 33000,35000 mg/l, the p(codcr) of the outlet water after the treatment was below l30 mg/l and the codcr removal rate was over 99%.
key words: glyphosatewastewater treatmentmicroelectrolysisanaerobicaerobic
草甘膦废水是化工农药行业生产草甘膦粉剂、水剂过程中排出的有机高浓度含重金属废水。生产草甘膦的主要原料有二乙醇胺、片碱、去离子水、盐酸、甲醛、三氯化磷、30%液碱、重金属催化剂、双氧水、钨酸钠、液氨、硫酸亚铁等。
1 废水水质与试验工艺
1.1 废水水质
草甘膦生产过程中各部分废水混合后的水质情况见表1。
表1 草甘膦混合废水水质情况
项 目
参 数
ph值
2.5,3.8
ρ(codcr)/(mg?l-1)
26000,30000
ρ(bod5)/(mg?l-1)
17680,20000
ρ(cl-)/(mg?l-1)
33000,35000
ρ(nh3-n)/(mg?l-1)
15.6,31.6
ρ(?cu)/(mg?l-1)
125.3,330.2
ρ(?ni)/(mg?l-1)
3.95,4.50
从表1可看出该废水m(bod5)/m(codcr)比值约为0.68,可生化性较好,主要为溶解性有机物,采用生物处理较为合理。但废水中含有高达35000mg/l的cl-和大量重金属离子,使生化反应受到严重抑制,甚至根本无法进行。有人有电解反应器加选择性生物反应器等工艺尝试去除cl-对微生物的干扰,取得较好效果[1]。针对该废水特点我们采用微电解预处理与上流式厌氧污泥床(uasb)、好氧sbr、活性污泥法相结合的组合工艺对该废水进行连续处理试验。
1.2 试验工艺
草甘膦废水试验工艺流程如图1所示。
废水首先进入调节池进行混合调节后,用不锈钢泵打入微电解絮凝床,经过适当停留时间后流人中和沉淀池,投加碱液调整ph至6,9,机械搅拌混凝沉淀以除去废水中的重金属和绝大多数cl-和h+,并除去大部分codcr。上清液流入uasb池中,利用厌氧菌的生物降解作用对污染物进行有效去除。出水进人sbr系统进行好氧处理,处
理后可达标排放。
1.3 主要设备
微电解絮凝床为钢结构,防腐,底部设有进水有水器,内部填充按一定比例配制的铸铁屑、粗制活性炭和疏松剂。出水通过集水槽汇入中和沉淀系统。
uasb为钢结构,防腐,底部设有进水布水器,内设三相分离器,外部采用泡沫塑料层保温。
sbr反应器,内设曝气装置,按进水、曝气、沉淀、浇水、闲置的程序周期运行。
2 试验结果分析
2.2 微电解絮凝床+中和沉淀系统
微电解絮凝床反应机理较为复杂,而且本身内部发生一系列物理化学作用。基本认为当有一定电位差的铸铁屑和粗制活性炭浸没在废水溶液中,废水充当电解质,构成无数个微电池回路,在它的表面有
电流流动,产生电极反应和由此引起的一系列作用,改变废水中污染物的性质,从而达到废水处理的目的。本研究中草甘膦废水的部分反应可能如下:
阳极(fe):fe?fe2+,2e
e0(fe2+,fe),,0.44 v
2cl-?cl2?,2e
e0(cl,cl-),-1.359 v
阴极(c):
酸性充氧条件下:o2,4h+,4e?2h2o
e0(o2),1.23 v
rh ,?oh?r,h2o
rh代表有机污染物。[2]
当草甘磷混合废水流过微电解絮凝床十中和沉淀系统时,可能发生如下几种作用:
?还原作用。由上述反应的标准电极电位e0可知,酸性充氧条件下低电位的fe与高电位的c在废水中的电位差达到1.67v,fe和fe2+可以对废水中的重金属及一些有机物起到还原作用,反应所产生的新生态h和fe2+,共同作用可以将硝基还原为胺基,将大分子降解为小分子;内部电解的还原能力可使废水中的有机污染物有机官能团发生变化,使废水中的组成向易于生化的方向转变。
?电场作用。废水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物受微电场的作用后形成电泳,向相反电荷的电极方向移动,聚集在电极上,形成大颗粒沉淀,使污染物降低,
?络合作用。反应所产生fe(oh)3水解生成fe(oh)2+,fe(oh)2+等络离子具有很强的絮凝作用,加碱中和沉淀后将是良好的混凝剂[3-4]。
这里特别要提及的是cl-的去除,我们用空气采样器、多孔玻板吸收管和甲基橙吸收液,利用比色法测得cl2存在,同时根据我们对沉淀物及微电解絮凝床填料分析表明也存在大量cl-,证明cl-污染物去除是由上述机理共同作用的结果。
将草甘解综合废水流过我们自己研制的微电解絮凝床,然后在中和沉淀池中加碱沉淀,调整在微电解絮凝床中不同停留时间,结果如图3所示。
考虑到控制微电解絮凝床的体积和造价,一般情况下选择废水停留时间 8,10 min。
2.2 uasb系统
uasb系统成功的关键在于培养一个合理分的微生物系统,即微生物驯化。
用生活污水好氧处理系统的污泥和某药厂厌处理系统的污泥各半加入uasb中,其接种污泥(vss)的质量浓度为25 g,l,然后用米滑水和废水按不同比例混合后逐渐加人,起始阶段控制进水ρ(codcr)为4 000 mg,l左右,当codcr去除率提高到80,以上时逐步增加进水量和进水浓度,经35d运行后,codcr负荷由 0.4,0.8 kg,(m3?d)提高到 2.8 kg,(m3?d),进水 p(codcr)由 4000mg,l提高到9000 mg,l左右,直至将微电解絮凝床十中和沉淀系统中出水直接进人uasb系统,codcr去除率稳定在90,以上。uasb运行结果见图4。2.3 sbr系统
当uasb系统出水稳定后,启动sbr系统。我们采用同样的污泥各半加人sbr系统中,投量为 sbr反应器有效容积的 1,2,接种污泥(mlss)的质量浓度为 12 g,l左右。仍旧逐渐加人不同配比的米计水与uasb出水,起始进水的质量浓度控制在400 mg,l左右,气水比控制在 8,12。约25d后反应器中的活性污泥逐渐成熟,污泥颜色逐渐由深褐色转变为棕黄色,沉淀性能优异,svi数值在50,80之间。codcr去除率稳定在85,,90,之间,sbr试验结果见表2。
表2 sbr运行结果
运行时间/d
进水(codcr)/(mg?l-1)
出水(codcr)/(mg?l-1)
去除率/%
11,15
644
184
71.4
16,20 764
181
76.3
21,25 936
178
80.9
26,30 1086 129
88.1
31,35 1129 122
89.2
2.4 整体工艺运行效果
整个处理装置包括微电解絮凝床、中和池。uasb和sbr等。运
行结果表明:微电解絮凝床十中和池可有效地去除废水中的cl-和h+
及大部分codcr,为厌氧反应器的有效运行奠定了基础;sbr反应器
的成功运行使废水最终达标排放。全套运行工艺数据(平均值)见表
3。
表3 整体工艺运行参数
处理单元
ph值
ρ(codcr)/(mg?l-1) ρ(cl-1)/(mg?l-1) ρ(重金属)/(mg?l-1)
进水
出水
进水
出水
进水
出水
进水
出水
微电解絮凝床+中和池 2.5,3.8
6,9
26000,30000
9880,11297
33000,35000
594,602
130,350
,0.5
uasb
6,9
6,9
9880,11297
1086,1129
,0.5
,0.5
sbr
6,9
6,9
1086,1129
122,130
,0.5
,0.5
3 结论
?当进水 ρ(codcr)为 26000,30000 mm,l,ph值为2.5,3.8,p(cl-)为33000,35000mg,l,ρ(重金属)为 130,35o mg
,l时,微电解絮凝床十中和沉淀系统可有效地去除草甘膦废水中的
cl-,h+和重金属,并对codcr有60,左右的去除率。
?草甘膦废水的驯化污泥具有良好的吸附。凝聚和降解废水中有机物的性能。镜检结果表明在sbr中其生物相以菌胶团和原生动物中的裂口虫为主。
?稳定运行结果表明,草甘磷生产废水采用微电解,uasb,sbr处理工艺是可行的。处理后系统出水各项指标可达标排放。 参考文献:
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[2,韩洪军,刘彦忠,杜冰. 铁屑-炭粒法处理纺织印染废水[j]. 工业水处理,1997,17(6):15,17
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[4] 王永广,杨剑峰 微电解技术在工业废水处理中的研究与应用[j]. 环境污染治理技术与设备,2002,3(4):69,73.
范文三:关于城市废水处理新技术探析的论文
关于城市废水处理新技术探析的论文
摘 要:介绍工业设计的发展历史、设计与科学、设计与艺术的相互关系,论述艺术与科学融合给当代工业设计带来的影响,以及未来设计方向的拓展及现代设计艺术学科的发展方向。
关键词:工业设计;艺术;科学
0 引言
作为物资生产第一步的设计,从古代的兵器、乐器、食具到现代的家具、电器、文具、火车、飞机、太空船等等,无不在满足实用功能设计的基础上追求其外形尽可能完美的艺术形式,从而形成了人类今天灿烂的物质文明。随着社会的进步、科学技术的发展、人类认识空间的扩大及审美领域的延伸,给传统的设计理念注入新的内涵。以现代大工业化为生产方式的“现代设计艺术”———工业设计,在艺术与技术的双重变奏和融合中,怎样体现自身的时代性质与特征,是值得思考的问题。将艺术于科学技术相结合作为现代设计的基石,对当今艺术设计定位及未来设计领域的拓展有着十分重要的意义。
1 关于工业设计
1.1 设计定义
工业设计(industrialdesign)是近百年来在国际上广泛兴起的一门学科,工业设计这一名词最早是由美国人提出的,不同的国家对此称
呼不一,英国称之为设计(design)。19世纪初欧洲工业革命的爆发成为现代设计诞生的最重要原因之一,农业文明时期的设计是以手工业设计为主的个性化设计,称之为“手工艺”、“工艺美术”,设计、生产和消费往往是融为一体的。www.11665.coM工业革命之后,设计不仅获得了技术方面的支持,更重要的是获得了适合的社会文化和经济环境。蒸汽机、火车等一系列工业机械化成果的引入,使社会由封闭的小生产方式走向社会化大生产,系列化、批量化、标准化、机械化的工业生产特征由此显现,设计与工业化生产紧密相联。随着科学的进步、社会经济的发展、物品需求量的日益增大,促使工业设计迅速在世界各地发展起来。到“包豪斯”时期,工业设计已发展成具有完整的科学体系、教育体系的学科,并明确地将艺术与技术相结合作为现代设计的发展方向[1]。
围绕工业设计的概念及定义,国际上各专业机构和学者一直争论不休。1959年6月在英国伦敦成立了国际性工业设计机构———国际工业设计联合会(icsid)。1980年联合会在法国巴黎举行的第十一次联会,对工业设计概念作了修改,定义如下“就批量生产的工业产品而言,凭籍训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加指的是与人们衣、食、住、行密切相关的工业化产品设计,以及为这些产品而进行的辅助性设计———视觉传达广告、包装、装饰等设计。国际现代工业设计运动的短短的一百多年里,世界发生了翻天覆地的变化,工业设计的含义及范围也在不断的补充和延伸,事实证明工业设计已成为带动各国经济、文化发展、改善国民
生活质量必不可少的内容,它的出现彻底改变了人们的生活方式。
1.2 艺术与设计
人类最初的设计只是一种对物象的摆弄和布局,其目的是满足人们本能的心理和生理需要。随着社会文明进步,生产资料的增多,设计成为对事物和物象有条理、有计划的安排和设想,达到人们对事物实用和审美的双重要求。条理、计划是人类对事物审美的一次飞跃,也是艺术形式美的最基本法则,设计从其开始就与美的活动紧密相联,每一次艺术的变革都会对当代设计产生影响。现代设计的美学原理,正是以19世纪初艺术运动思想为基础的,充分体现人与物、人与环境的关系。将设计称之一门艺术,设计的过程自始至终都渗透着艺术的存在,而设计是用艺术的眼光去设计,因此“艺术设计”、“设计艺术”的词语广泛出现在现代生活之中,艺术推动设计、设计演绎艺术[2]。
设计的形态能给予人的五感极大的影响,但其中视觉和触觉影响最大,这是直观感受的反映,这个感受的结果应该是美好的、促进身心健康的。设计的最终目的是,达到结构与外形、美观与实用的统一。现代科学介入物质,转为某种技术和材质形态、一定的材质与技术的同构,为设计艺术意境创造提供了有利的物化条件。无论从设计或艺术发展的轨迹来看,设计与艺术始终是相互影响、相互渗透并相互作用的。
1.3 科学与设计
了解到设计与艺术难以割舍互相渗透,再注意推动设计发展的另一重要因素,即设计与科学之间深刻的关系。18世纪蒸汽机的发明彻底
改变了人类技术世界,机器时代的到来促使设计最终与制造业分离,成为真正独立的专业,19世纪印刷术进一步发展,这对于印刷业、设计业、尤其是平面设计、字体设计发展有很大促进作用。1839年达盖尔发明了摄影,使视觉表现迅速扩大和普及,此外新的能源和动力不断被开发和利用,带来新材料、新工艺的不断涌现。如:与人们生活密切相关的照明、通信、交通等工具的不断革新换代,都与时代科技发展相伴相随。事实总是这样,科学技术每一进步就创造出与其相应的日常生活的各种工艺设备,接着凭借这些工具和机械设备不断改变人们的生活质量和方式。设计从初始的简单粗糙发展至今天的实用精美,从蒸汽机火车到当今悬磁高速列车、从人工发报机和电话到现代互联网,每一个时代的设计作品,不仅是那个时代设计师的才智体现,同时是那个时代科技文化创新的标志。
在今天,现代设计具有科技含量很高的现代艺术特性,如全新的材料美、精密的技术美、极限的体量美、新奇的造型美、科幻的意味美等。特别是由于当代多媒体及数码技术迅猛介入现实生活,极大地拓展了未来设计空间,丰富了设计师的艺术灵感与设计元素,深化了设计环境的意蕴显示及空间的表现,为设计提供了强劲的技术支持。
2 艺术与科学融合是工业设计发展的趋势
由于设计与艺术、设计与科学相辅相存的关系,艺术与科学的结合是社会进步的必然,并为人类的未来带来无尽的福音,产品设计成
功与否的审美标准、人体工程学程度的体现均在于艺术化的水平。
2.1 艺术与科学融合的意义
古希腊人把能够凭专门知识学会的技能都叫“艺术”,音乐、雕刻、绘画、诗歌是艺术,手工业、农业、医药、骑射、烹调也叫艺术。这种艺术与科学技术相统一的“艺术”观念到欧洲文艺复兴时期达到了顶峰,而文艺复兴时期的科学、文化、艺术的发展也是人类文明史上最辉煌的时期。达?芬奇、米开朗基罗、丢勒等不但是艺术具匠,也是科学家、工程设计师,他们创造了卓越的艺术作品,同时在科学发展、技术发明上也取得了巨大成就。无论是中国古代“六艺”之内涵,还是古希腊的“艺术”概念,都深刻体现出艺术与科学技术之间曾经非常密切关系。
文艺复兴时期的科学文化成就,就是艺术与科学相互融合共同发展的最佳体现。正如法国19世纪文学家福楼拜所说:“艺术越来越科学化,科学越来越艺术化,两者在山麓分手,有朝一日在山顶重逢”。
随着网络科学、信息科学的发展,艺术与科学之间的关系则更加密切。当今许多科学家认识到,科学的创造发明,离不开艺术的情感和艺术的思维,离不开人文关怀的精神,所以又回过头来呼唤艺术与科学的互动和融合。1999年1月8日美国《纽约时报》曾发表过《网络艺术流派方兴未艾》一文,提出“缪斯也需要科学的翅膀”,揭示艺术与科学融合将带来各种艺术流派和手法的百花齐放,对艺术和科学的发展和完善将起推动作用,对促进人类物质文明和精神文明有着重要的意义[3]。
2.2 艺术与科学结合构筑现代设计学科
艺术与科学融合不仅给社会生活带来变化,而且对艺术人才的培养及艺术教育体系带来深刻影响。现代设计艺术教育也正是在这种社会背景下产生的,其代表是1919年在德国成立的包豪斯设计学院,以及战后在德国成立的乌尔姆设计学院。包豪斯和乌尔姆设计学院在设计艺术教育上的出发点是共同的,目的是寻求在设计艺术中实现“艺术与科学的统一”,以创造出合乎人的物质和精神需要的产品。实践证明只有突破单纯侧重艺术,以及侧重技术的设计艺术教育模式,走艺术与科学结合之路,才能适应时代发展的需求。在许多院校,设计艺术专业和理工科设计专业,培养出来的学生往往是设计艺术专业重形象思维,学生不懂技术,不了解新工艺、新材料。如设计一辆汽车只停留在外观模型阶段,至于这种造型是否合乎技术要求、空气动力学原理、材料学知识等则一无所知,或根本不去考虑;而工科学生重数字逻辑思维,只懂技术,较少考虑消费者的文化背景、审美需求,这些单一的学科体系制约了学生的动手能力,不利于现代设计人才的培养。
美国宾州大学在有关平面设计教育中明确提出:“鉴于为设计师所熟悉的传统技艺正在被当代的科学手段毫不留情地所取代,设计课程设置的重点需要重新聚焦在每个学生的意念创造能力培养上。所以应该强调能力和技能训练,与此同时注重于知觉(intuition)的培养。过去属于其它不同领域里的专业知识现在就同传统设计课程中的描绘和字体一样至关重要,诸如心理学、社会学、文案写作、经济学、商业学以及生物学等课程”。
构筑适应时代发展的设计学科体系,应立足艺术与科学的契合点,培养学生全面的科学艺术观和人文素养,在学好艺术设计专业知识的同时,了解一些交叉学科的知识,包括自然科学、社会科学和人文科学。中央工艺美术学院合并到以理工为主的清华大学就是一个走艺术与科学融合之路的成功例子。
设计艺术学科与理工科各自有着不同的教学体系和专业特点,两门学科交叉和融合、优势互补,就象给天使插上翅膀一样,为培养未来设计顶尖人才及科学技术的发展铺平了道路[3]。
3 未来设计方向
21世纪是设计的世纪,艺术与科学融合使设计将面临技术化、多元化和个性化等多个层面的挑战,工业化社会将转化为以信息为主导的情报化社会,可以预料新的设计艺术的发展主要在以下几个方面。
3.1 传播设计
未来社会市场竞争更加激烈,产品信誉及企业形象因素决定市场份额,提升产品信誉、树立企业形象的视觉识别和传达方面的设计仍占设计领域的重要位置。以顾客满意为目的的人性化现代广告及传播设计(cs战略)理念将日趋形成。信息化社会的到来,使以信息技术、传播技术为基础的传媒形式,更加的多样和密集,为设计带来更多的伸展空间。
3.2 绿色设计
社会经济的发展和人口的不断增加,生态、能源、环境方面的危机将成为社会关注的重点,也将影响到未来设计艺术观念和发展方向。减
少用料、重复利用、回收再生的“绿色”环保原则贯穿于整个设计思想之中,“绿色设计”思想将首先表现在包装设计和工业设计领域,应用安全无害材料与延长产品使用寿命是未来工业设计研究的首要课题。对以包装设计及工业设计为主导的“绿色设计”探索和尝试,将带来化工、材料领域的革命,并影响其它艺术门类的设计。
范文四:环境保护论文-制药废水处理的思考
The thinking of the pharmaceutical wastewater
treatment
LIN Zebin
Light Industry and Chemical College ,Guangdong University of Technology,Guangzhou,China Email:Building No.8 in the eastern,GDUT in the HEMC of Guangzhou
Abstract:This paper reviewed the types and status of the pharmaceutical wastewater treatment,with the present situation and developmentofindustrial waste water, pointing out the direction of the future trend for the pharmaceutical wastewater treatment.And sums up the application of the four modern wastewater treatment technology: physical and chemical method, chemical method, biological method and the combination technique,pointing out the direction of wastewater treatment simply. Key words:Pharmaceutical wastewater; Wastewater treatment; Technology; thinking
制药废水处理的思考
林泽彬
广东工业大学轻工化工学院,广州,中国,510006
Email: linjebim@foxmail.com,广州大学城外环西路100号广东工业大学东区八栋
摘 要:本文介绍了制药废水处理的类型和现状, 借助工业废水的现状和发展趋势,为制药废水的未来处理趋势指明了方向,并总结了现代四大废水处理技术:物化法、化学法、生化法和组合工艺法的应用,简单点出了废水处理的发展方向。
关键词:制药废水;废水处理;工艺技术;思考
引言
医药产业是民生健康的基础产业,在保障百姓健康的同时,制药过程中排放的大量有毒有害废水也严重危害着人们的健康。制药工业生产工序繁多,使用原料种类多、数量大,原材料利用率低,产生的“三废”量大,排放物成分复杂。在制药过程中会排放的大量有毒有害废水,废水中污染物组分繁杂,含量高、COD 值高、有毒有害物质多,生物难降解物质多,因此,制药废水已逐渐成为重要的污染源之一,如何治理该类废水,已成为现阶段国内外环境保护领域亟待解决的一个难题。
废水中污染物的主要成分是发醉残余的营养物,如糖类、蛋白质、脂类和无机盐类,其中包括酸、碱、有机溶剂和化工原料等。
近几年来, 我国各类医药化工及保健品制造业迅猛发展, 而在制药过程中排放的大量有毒有害废水严重危害着人们的健康。寻求工艺合理, 运行稳定, 维护管理方便, 能最大限度地体现社会、经济、环境效益的工艺技术, 是亟待研究的方向和思路。
2. 工业废水处理现状及发展趋势
工业废水处理经历了三个发展阶段:第一阶段,排污企业环保意识不高,治理主要是为了应付环保检查,这阶段的绝大部分工程都是不成功的;第二个阶段,企业的环保意识逐渐提高、治污力度加大,对工业废水的治理更加理性化,大部分工程能够达标,但不稳定;第三阶段(即现阶段) ,国家对环保的要求进一步提高,排放标准也逐步提高,因此需要工业企业不仅要稳定达标,而且需要降低能耗。
1. 制药废水类型及现状
制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。制药废水因其具有组成复杂、有机污染物种类多、浓度高、毒性大、色度深和含盐量高等特点。而成为国内外难处理的高浓度有机废水.也是我国污染最严重、最难处理的工业废水之一。
现阶段,随着国家对工业企业排放标准的逐步严格,工业企业排放不仅要稳定达标,而且要降低能耗。而未来工业废水处理的方向首先是提高运行管理的技术水平。过去企业通常采用一些定性的运行方式,而此方式并不能使处理系统处于最佳运行状态,导致出水排放不稳定。而在节能减排的大背景下,今后的运行方式将转向定量运行,即处理系统处于一种最佳的稳定运行状态。多类型的工业废水进水浓度较高,如果不通过定量运行管理,无法稳定达标。此外工业废水的系统化解决也是未来趋势之一,即从清洁生产到废水处理最后至回用的各个环节,使工业废水从源头减量化、处理无害化再到资源化。对于大型企业、工业园区来说,废水、废气、废渣也需综合考虑。 总体上讲,即工业废水处理系统定量精细化管理; 企业废水的系统解决方案,即从清洁化生产、废水处理和回用的整个水处理链; 另外要考虑工业三废的联动处理,例如制药行业相关的排放标准已经加上了废气的处理。、花卉、林木、药用植物等,其中以脱毒马铃薯、兰花、甘蔗、香蕉、葡萄、草莓、苹果、柑橘、杨树等规模较大[1]
。
3. 制药废水处理技术
制药工业废水常用的处理方法大多为:物化法、化学法、生化法、其他组合工艺等。
3.1物化处理技术
根据制药废水的水质特点,在其处理过程中需要采用物化处理作为生化处理的预处理或后处理工序。目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等。如混凝法它是通过向废水中投加混凝剂,使其中的胶体微粒等发生凝聚和絮凝(合称混凝) 而相互聚结形成较大颗粒或絮凝体,进而从水中分离出来以净化废水的方法。利用混凝沉淀方法去除混合液中的有机物及部分非溶解态的溶媒物质具有较好的效果,但容易产生二次污染。 3.1.1混凝沉淀法
混凝沉淀法是一种常用的预处理方法,通过投加化学药剂。使其产生吸附、中和微粒间电荷、压缩扩散双电层而产生的凝聚作用。破坏了废水中胶体的稳定性,使胶体微粒相互聚
合、集结,在重力作用下沉淀。混凝沉淀法一方面可以有效降低污染物的浓度,另一方面还可以改善废水的生物降解性能。在制药废水处理工程中常用的混凝剂有:聚合硫酸铁、氯化铁、聚合氯化铝、聚合氯化硫酸铝铁、聚丙烯酰胺(PAM)等。混凝沉淀法的不足之处是:会产生大量的化学污泥,造成二次污染;出水的pH 较低,含盐量高;氨氮的去除率较低。 3.1.2气浮法
气浮法通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。在制药工业废水处理中,可用于如庆大霉素、土霉素、麦迪霉素等废水的处理。 3.1.3吸附法
吸附法是指利用多孔性固体吸附废水中一种或几种污染物,以回收或去除污染物,从而使废水得到净化的方法。在制药工业废水处理中,常用活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等吸附剂预处理生产中成药、米菲司酮、双氯灭痛、洁霉素、扑热息痛、维生素B 6等产生的废水。 3.1.4电解法
电解法处理废水因具有高效、易操作等优点而得到人们的重视.同时电解法又有很好的脱色和提高可生化性的效果。 3.1.5膜分离法
膜分离技术的优势在于:其在产生环境效益的同时又可回收有用物质。刘国信等在微孔管表面预涂助滤剂,利用反渗透浓缩技术从抗生素厂废水中回收金霉素的研究,取得了较好的效果。从而为抗生素厂金霉素废水提供了一种新的治理途径。朱安娜[2]
等采用纳滤膜对洁霉素废水进行了分离实验。发现该方法既减少了废水中洁霉素对微生物的抑制作用,又可回收洁霉素,增加了企业的经济效益与社会效益
[3、4、5、6]
。
3.2化学处理技术
化学法包括铁炭法、化学氧化还原法(Fenton试剂、H 2O 2、O 3) 、深度氧化技术等。应用化学方法时,某些试剂的过量使用容易导致水体的二次污染,因此在设计前应做好相关的实验研究工作。
3.3生化处理技术
生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术。由于制药废水中有机物浓度很高,所以一般需要用厌氧和好氧相结合的方法才能取得好的处理效果。好氧生物处理有普通活性污泥法、序列间歇式活性污泥法(SBR法) 、生物接触氧化法等。厌氧处理中常用工艺有升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧流化床、厌氧折流板反应器等。
[7]
[8] 李向军.“厌氧+ 好氧”工艺在抗生素污水处理工程中的应用[J].节能环保技术,2008(7).
3.4其它组合工艺
制药废水仅靠单一的处理工艺很难使出水达标排放,必须采用多种工艺联合处理的方法,才能稳定达标排放。主要有电解+水解酸化+CASS工艺、微电解+厌氧水解酸化+序批式活性污泥法(SBR)、UASB+兼氧+接触氧化+气浮工艺等。
[8]
4. 结语
在制药废水处理这一领域里,虽然经过一百多年的发展,至今已经比较成熟,但是仍然存在着诸多问题,只有采用多种工艺联合处理的方法,才能做到稳定达标排放,甚至是变废为宝,实现资源综合利用的目的。我们要时刻谨记,不要让救我们的医药,在另一方面也带给我们身体的损害,当制药废水积多了,地球也会“病”了,那时又该拿什么药来拯救我们的地球。
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制药废水[J].安徽化工.2006.142(4).
范文五:关于重金属废水处理的论文
XX 大学环境工程系
毕业论文
目 录
摘 要 .................................................................. 1
1 前言 .................................................................. 2
2 重金属废水的来源与危害 ................................................ 2
2.1 重金属废水的来源 ................................................. 2
2.2 重金属废水的危害 ................................................. 3
2.2.1 毒性很强 ................................................... 3
2.2.2 毒性具有长期持续性 ......................................... 3
2.2.3 生物富集特性 ............................................... 3
3 重金属废水处理方法 .................................................... 3
3.1 化学法 ........................................................... 3
3.1.1 氢氧化物沉淀法 ............................................. 4
3.1.2 硫化物沉淀法 ............................................... 4
3.1.3 化学氧化还原法 ............................................. 4
3.2 物理化学法 ....................................................... 4
3.2.1 吸附法 ..................................................... 5
3.2.2 离子交换法 ................................................. 5
3.2.3 分离技术 .................................................. 5
3.2.4 气浮法 ..................................................... 5
3.3 生物化学法 ....................................................... 6
3.3.1 生物絮凝法 ................................................. 6
3.3.2 生物吸附法 ................................................. 6
4 总结 .................................................................. 7
参考文献 ................................................................ 8
致 谢 ............................................................... 10
摘 要
重金属在水体中具有相当高的稳定性和难降解性。本文总结和介绍了几类常用的重金属废水处理方法:发生化学反应的方法、利用物理化学原理和化工单元操作的方法、借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用的方法。并对每类方法中的主要技术方法的原理、应用特点作了介绍和比较分析
关键词:重金属废水;化学法;物理化学法;生物化学法
1 前言
水是人类宝贵的自然资源,是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。它是人类社会可持续发展的限制因素,在自然界以不同的形态存在并循环不息。世界陆地年径流量约仅为470000亿立方米,可以说这是目前可供人类利用的水资源的极限。
我国水资源贫乏、污染严重。据2009年9月水利部公布的2008年中国水资源公报表明:2008年全国水资源总量为28196亿立方米,占全球水资源的6%,居世界第六位,但人均水资源量只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4。然而在这极为有限的水资源中,水污染导致水资源匮乏的形势雪上加霜。2007年全国废污水排放总量2092.81亿立方米,其中工业废水占2/3,第三产业和城镇居民生活污水占1/3[1]。
在诸多水体污染问题中,重金属污染一直以来都是国内外关注的焦点。其中以湘江流域较为突出,它既是当地居民主要饮用水源地,又是沿江城市的纳污水体。有色金属冶炼等工业的粗放发展是造成流域水环境污染的主要原因。有毒有害重金属在部分河段超标频率越来越高,超标倍数呈增加趋势,严重威胁饮用水源水质安全。2008年湖南省工业废水排放量达到10亿吨,其中重金属排放量如汞达到1.3吨,镉18.5吨,铬13.9吨,铅77.1吨,砷80.5吨。导致湘江流域重大污染事故屡有发生[2]。
当前重金属污染中以重金属废水的污染形势最为严峻,因为重金属在水体中积累到一定的限度就会对水体—水生植物—水生动物系统产生严重危害,并可以通过食物链直接或间接地影响到人类健康。因此如何有效的治理重金属污染已成为人类共同关注的问题。
2 重金属废水的来源与危害
2.1 重金属废水的来源
重金属一般是指密度大于4.5 g/cm3的金属,约有45种,一般都属于过渡元素,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。在环境污染方面所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重金属废水来源于采矿、选矿、冶炼、电镀、化工等生产部门,主要来自矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水,以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业的废水[3]。
废水中重金属离子的种类、含量及其存在形态随不同生产种类而差异很大。
2.2 重金属废水的危害
重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一,尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需的微量元素,但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必需,而且所有重金属超过一定浓度均对人体有毒。重金属不能被生物降解,相反却能在食物链的生物放大作用下,成千百倍地富集,最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中累积,造成慢性中毒。重金属元素由于某些原因未经处理就被排入河流、湖泊或海洋,或者进入了土壤中,使得这些河流、湖泊、海洋和土壤受到永久污染。鱼类或贝类如果积累重金属而为人类所食,或者重金属被稻谷、小麦等农作物所吸收被人类食用,重金属就会进入人体使人产生重金属中毒,轻则发生怪病(水俣病、骨痛病等),重者导致死亡[4]。
重金属是最具潜在危害的重要污染物。它具有如下三个特点[5-7]:
2.2.1 毒性很强
在天然水体中只要有微量重金属,即可产生毒性反应,一般重金属产生毒性的范围在1.0~10 mg/L之间,毒性较强的重金属如锡、汞等毒性浓度范围为0.001~0.l mg/L。某些重金属虽只有微量浓度,但可在微生物作用下,化为毒性更强的有机化合物。如无机汞在天然水体中可被微生物转化为毒性更强甲基汞。
2.2.2 毒性具有长期持续性
重金属无论采用何种处理方法或微生物都不能降解,只不过改变其化合价和合物种类。
2.2.3 生物富集特性
重金属经生物可大量富集,这种生物富集的特性是重金属废水污染的突出特点。某些重金属富集倍数可达上万倍,然后通过食物链,在人体器官中积累造成慢性毒,严重危害人体健康。因此,必须重视重金属废水的污染控制。
3 重金属废水处理方法
3.1 化学法
化学法大致可分为两大类:一是利用化学反应使废水中重金属离子转变成难溶的重金属化合物,经沉淀从废水中分离,即化学沉淀法;二是通过化学反应改变废水中重金属离子的价态从而降低重金属的毒性,主要指氧化还原法。化学沉淀法又根据使
用的沉淀剂不同细分为中和沉淀法、硫化物沉淀法等;氧化还原法主要包括化学氧化还原法。
3.1.1 氢氧化物沉淀法
氢氧化物沉淀法是指采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除的方法。金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的pH 值有直接关系,有些金属如 Zn 、Cr 、Al 等的氢氧化物为两性化合物,如 pH 值过高,会重新溶解。采用氢氧化物沉淀法处理重金属废水所用沉淀剂为各种碱性药剂,常用的有石灰、苛性钠等,其中最常用的沉淀剂是石灰乳[8]。石灰乳沉淀法的优点是:去除污染物范围广(不仅可沉淀去除除汞以外的所有重金属离子,而且可沉淀去除砷、氟、磷等) ,工艺流程短,设备简单,操作简便,处理可靠,价格低廉。但石灰中和法处理废水后,生成的矾花(重金属的氢氧化物) 比重小,在强搅拌或输送时又易碎成小颗粒,因而其沉降速度慢,往往会在沉降分离过程中随水流外溢,使得处理后出水的浊度升高,重金属难以稳定达标。并且已沉降的矾花或中和渣泥的含水率极高(99%以上) ,其过滤脱水性能又很差,加上组成复杂、含重金属品位低,给综合利用与处置带来了困难[9]。
3.1.2 硫化物沉淀法
向废水中投加硫化钠或硫化氢等硫化物,使重金属离子与硫离子反应,生成难溶的金属硫化物沉淀的方法叫硫化物沉淀法。硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。由于大多数金属硫化物的溶解度比其氢氧化物的要小得多,采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。雷鸣[10]等用硫化钠处理含EDTA 的重金属废水,发现除Zn 2+外,其余重金属如Cd 2+、Cu 2+、Pb 2+均能被有效地去除。但是由于该方法处理费用较高,硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体,常常需要投加凝聚剂以加强去除效果,此外,硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,易产生二次污染[11]。因此,硫化物沉淀法的应用并不广泛,有时仅作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。
3.1.3 化学氧化还原法
利用重金属的多种价态,在废水中加入一定的氧化剂或还原剂,使重金属获得易于沉淀或者低毒价态的方法。常用的还原剂有铁屑、铜屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠等,常用的氧化剂有液氯、空气、臭氧等[15]。在实际操作中,选择氧化剂或还原剂时,应考虑来源广泛,价格便宜,而且氧化还原产物低毒或无毒,无二次污染。目前化学氧化还原法一般用于废水预处理。
3.2 物理化学法
物理化学法是利用物理化学原理和化工单元操作去除废水中的重金属,主要包括吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法,此外还有蒸发结晶等方法。
3.2.1 吸附法
吸附法是应用多孔吸附材料吸附处理废水中重金属的一种方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性碳,因其有很强的吸附能力,去除率高,但活性炭价格贵,再生效率低,因此应用受到限制。近年来,人们开始利用自然资源如膨润土、高岭土等[17-19]以及粉煤灰[20]制备吸附剂,原料来源广,制造容易,降低了成本。但目前主要存在吸附容量低,重金属吸附饱和后再生困难,难以回收重金属资源等问题。
3.2.2 离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害离子的方法。离子交换剂具有吸附、交换双重作用[20]。近年来,国内外学者开发了一系列的离子交换剂,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石、膨润土等。如膨润土,是以蒙脱石为主要成分的粘土,具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力,若经改良后其吸附及离子交换的能力更强,但是却较难再生;天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点,沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物,其内部多孔,比表面积大,具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明,沸石从废水中去除重金属离子的机理,多数情况下是吸附和离子交换双重作用,随流速增加,离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl 对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程,废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜,在NaCl 再生过程中,去除率达97%以上,可多次吸附交换,再生循环,而且对铜的去除率并不降低。但这种方法受交换剂品种、产量和成本的限制。
3.2.3 分离技术
膜分离技术是利用半透膜将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。其主要过程是利用一种特殊的半透膜将溶液隔开,以压力为驱动力,废水流经膜面时,其中的污染物被截留,而水分子透过膜,废水得到净化[22]。相比常规废水处理技术,膜技术具有高效、无相变、节能、设备简单、操作方便等优点,并能实现重金属的回收,另外不加化学试剂,不会造成二次污染。存在的主要问题是膜组件昂贵和使用过程中膜污染和通量下降[23]。
3.2.4 气浮法
气浮法是利用气泡的吸附作用进行固液分离的一种方法。在含重金属废水中加入具有和它相反电荷的捕集剂生成配合物或沉淀物,使其附着在气泡上,形成浮渣而去除[24]。气浮法对处理电镀废水,尤其是浓度较低时具有独特优点:设备简单,占地面积小,适于间歇操作,重金属残留低,生成的泥渣体积小,运转费用低。但出水的盐
分和油脂含量高,浮渣和净化水回用问题有待解决。
3.3 生物化学法
根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法以及植物修复法。
3.3.1 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢产物进行絮凝沉淀的一种方法。微生物絮凝剂是由微生物自身构成的,具有高效絮凝作用的天然高分子,主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等,这些高分子物质中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。一般来讲,线性结构的大分子絮凝效果较好,而支链或交联结构的大分子絮凝效果较差。由于多数微生物具有一定线性结构,有的表面具有较高电荷或较强的亲水性,能与颗粒通过各种作用结合,起到很好的絮凝效果。目前,开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等l7种。但对重金属有絮凝作用的有l2种。康建雄[27]等用生物絮凝剂Pullulan 对水中Pb 2+进行絮凝试验,结果表明Pb 2+的去除率可达73%-81%。用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且微生物生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株,因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。但当前也存在着生产成本较高,活体絮凝剂保存困难,大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段。
3.3.2 生物吸附法
生物吸附法实质上用生物吸附剂替代传统吸附剂的吸附法,废水中重金属离子经过一系列生物化学作用被微生物细胞吸附从而从废水中分离。凡具有从溶液中分离金属能力的生物体或生物体制备的衍生物称为生物吸附剂,主要包括菌体、藻类、淀粉、纤维等。生物吸附剂对不同的重金属离子表现出不同的吸附能力,造成吸附能力大小的原因在于微生物细胞表面的结构与作用机理,生物吸附重金属离子的作用包括静电吸引、配合、离子交换、微沉淀、氧化还原反应等。叶锦韶[25]等利用复合生物吸附剂FY01与活性污泥作为吸附材料,处理Cr 、Cu 浓度分别为60.4mg/L与4.5 mg/L的电镀废水,去除率分别高达92.1%与99.2%。Breuer 等利用泥炭藓去除水中的Fe 、Al 、Pb 、Cu 、Cd 和 Zn 等金属离子,均取得较令人满意的效果。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,因此,生物吸附法有很好的工业应用前景。但目前生物吸附技术还处于实验室阶段,用于工业化还存在着许多问题有待研究解决,如制备合适的生物吸附剂,完善吸附工艺等诸多问题均需要作更加深入、细致的研究。
4 总结
传统的化学、物理化学法处理成本高、效果不稳定。生物化学法具有化学法和物理化学法无可比拟的优点,处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、处理效果好,但也存在着生长周期较长、难以进行工业化生产等缺点,且大部分生物化学法还处于探索研究阶段。目前,除了应用清洁生产和循环经济技术从源头上对重金属的使用和排放进行遏制之外,还需要更多地研究新型材料和技术,充分利用自然界中的微生物与植物的协同净化作用,并辅之以化学法或物理化学法,发挥它们成本低、效率高的优势,加强多种治理技术的综合应用,寻找新的治理重金属污染废水的有效途径。
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致 谢
本论文是在罗琳教授的悉心指导下完成的,在此予以衷心的感谢。他严肃的科学,严谨的治学精神,精准求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到最终成,罗琳教授都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此我谨向罗琳教授致以诚挚的谢意和崇高的敬意。通过毕业论文的准备,使我对两年的考试有了一个全面的综合,能力和水平得到明显的提高,感谢所有帮助过我的人。