化肥工業(yè)水處理技術(shù)現(xiàn)狀綜述

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1、 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 化肥工業(yè)水處理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展綜述 許明言 用電 -多相催化新技術(shù)處理化肥廠工業(yè)廢水 電 -多相催化新技術(shù)在處理難降解有機(jī)工業(yè)廢水中有著顯著的優(yōu)點(diǎn) , 已建成處理恒昌化肥廠廢水的工業(yè)化規(guī)模裝置 , 經(jīng)處理過的廢水進(jìn)行回用 , 節(jié)省了大量的工業(yè)用水。 恒昌化肥廠是集化肥工業(yè)、 熱電、 精細(xì)化工為一體的綜合性國家大型企業(yè)。主要生產(chǎn)合成氨、 濃硝酸、 苯胺、 碳酸氫銨、 硝酸鈉、 亞硝 酸鈉等產(chǎn)品。該廠的排污

2、水量大 , 排污量已達(dá)到 9600 m3/ d, 嚴(yán)重污染環(huán)境 , 污水治理工程是省級(jí)限期治理的項(xiàng)目。 該廠生產(chǎn)系統(tǒng)的污水主要來源于合 成氨生化系統(tǒng)的造氣、 脫硫冷卻系統(tǒng)的降溫水 , 濃硝酸、 苯胺生產(chǎn)系統(tǒng) 和鍋爐水膜除塵的廢水。該廠廢水的主要污染因子為 : pH 值、 化學(xué)需氧 量、 懸浮物、 氨氮、 石油類、 氰化物、 揮發(fā)酸、 硫化物、 銅、 苯 胺類和硝基苯類。該廠曾建立過高約 7 m 的生化處理塔 , 由于廢水含有難 降解的有機(jī)物 , 致使廢水的處理效率不高 , 效果不好而放棄。針對(duì)這種廢 水的情況 , 該廠采

3、用中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的電 -多相催化新技術(shù)對(duì)這種廢水進(jìn)行治理。 1 實(shí)驗(yàn)方法 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 應(yīng)用電 -多相催化法的關(guān)鍵是針對(duì)要處理的廢水 , 研制出高效的催化劑 , 然后裝入塔式或槽式的固定床反應(yīng)器中 , 用配置好的電極施加電壓 , 一方面 ,電場(chǎng)起激活催化劑的作用 , 另一方面 , 同時(shí)產(chǎn)生活性很高的 OH 自 由基 , 使難降解的有機(jī)物分子降解和礦化。在常溫常壓下 , 難降解有機(jī)工業(yè)廢水經(jīng)過電 ) 多相催化反應(yīng)器 , 就能達(dá)到 COD 減少、 色度降低的好效果。該技術(shù)處理廢水 ,

4、 具有設(shè)備簡(jiǎn)單、 操作方便、 占地面積少的特點(diǎn)。 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論 在研究中 , 我們發(fā)現(xiàn)電 -多相催化技術(shù)顯現(xiàn)出非法拉第效應(yīng) , 即實(shí)際觀 測(cè)到轉(zhuǎn)化的污染物量要比根據(jù)法拉第定律由所耗電量計(jì)算得到的污染物 轉(zhuǎn)化量多得多 , 因此電 -多相催化技術(shù)具有耗能少的優(yōu)點(diǎn)。 其次 , 對(duì)同一種工業(yè)廢水 , 應(yīng)用不同的催化劑 ,在同樣的工藝操作條件 下 , 有不同的處理效果 , 表明了電 -多相催化技術(shù)對(duì)催化劑的依賴作用。 再者 , 雖然采用同樣的電壓、 電流、 催化劑 , 處理同樣的廢水 , 但若 電極的配

5、置方式如電極的形狀等不同 , 就會(huì)得到差得很多的處理效果。表 明用電 -多相催化技術(shù)處理廢水的效果還和電 -多相催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、 優(yōu) 化工藝條件有關(guān)。 在研究中還發(fā)生用電 -多相催化技術(shù)處理工業(yè)廢水 , 能夠 提高出水的可生化性。如對(duì)吡蟲靈廢水 ,在處理前 COD 為 8 950 mg/ L, BOD 為 563 mg/ L, 可生化性為 0. 06, 在用電 -多相催化技術(shù)處理 2 h 后 , COD 降為 5 642 mg/ L, 而 BOD 變?yōu)?2 582mg/ L, 可生化性提高到 0. 46。 表明對(duì)有些工業(yè)廢水

6、  , 電-多相催化技術(shù)可作為一種預(yù)處理手段。  例如和生 化處理廢水的方法聯(lián)用  , 能夠提高廢水的處理效率。另外  , 電 -多相催化技 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 術(shù)還可和其它廢水處理技術(shù)如絮凝 , 濕式催化氧化等 ) 聯(lián)用 , 提高廢水的處理效果 , 如對(duì)某化工廠的 H 酸廢水 , 用濕式催化氧化處理后 , COD 為 8 316 mg/ L, 色度 500 倍, 再經(jīng)電 -多相催化技術(shù)處理 , COD 降為 2 730 mg/ L, 色度減少到 20 倍。采用

7、聯(lián)用技術(shù)處理工業(yè)廢水 , 除可提高處理廢水的效果 外 , 還可優(yōu)化操作 , 降低成本。在研究將電 -多相催化技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展到光催化后 , 發(fā)現(xiàn)能夠產(chǎn)生光電協(xié)同作用 , 可使光催化效率大幅度的提高。如用光催化法處理某化肥廠的廢水 ,出水 COD 為 205 mg/ L, 若用光電催化法 , 出水 COD 降為 54 mg/ L 。綜上所述 , 電 -多相催化技術(shù)在難降解有機(jī) 工業(yè)廢水處理中能夠起到重大的作用。 以處理恒昌化肥廠的工業(yè)廢水為例 , 首先對(duì)該廠的水平衡進(jìn)行分析 , 考慮了污染物和廢水處理技術(shù)的特點(diǎn) , 對(duì) 污水處理設(shè)施工藝流程采取了先

8、處理、 后回用、 余者排的方針 , 使大量的廢水得到回用 ,減少污水的排放 , 努力做到零排放 , 節(jié)約了水資源 ,產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 非均相光催化氧化法降解有機(jī)污染 隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展 , 環(huán)境中難降解的有機(jī)污染物已經(jīng)成為環(huán)境治理中的一個(gè)焦點(diǎn)問題。 最常見的生化法對(duì)這種分子量從數(shù)千到數(shù)萬的有機(jī)污 染物的處理存在一定困難。 1 9 7 2 年, 日本學(xué)者 F uj ish i-m a 和 H o n d a 首 先發(fā)現(xiàn)光催化降解法。 2 9 7 8 年, la z e 等提出的高級(jí)氧化法廠 (A d v a n e e d o

9、x id a t io nr oc e s s e s ,簡(jiǎn)稱 A O P s ) 克服了一般生化法存在的問題 , 且在難降解的有機(jī)污染物處理中發(fā)揮著日益重要的作用。 根據(jù)產(chǎn)生輕基自 由基方法的不同 , 高級(jí)氧化法分為均相光催化氧化法和非均相光催化氧化 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 法。在均相光催化氧化法中 , 含有 H : 0 : ,O : 或同時(shí)含有二者的均相溶液 受到紫外光 (U V ) 的輻射 , 過氧化物發(fā)生光分解 , 產(chǎn)生活潑的 O H 自由 基。在非均相光催化氧化法中 , 半導(dǎo)體膠體

10、微粒 ( 如 Ti o : ,C u 2 0 等 ) 吸收 紫外光 , 在膠體和溶液界面產(chǎn)生 O H 。可見 , 高級(jí)氧化法的處理原理是利 用 O H  的強(qiáng)氧化性。高級(jí)氧化法中的非均相光催化法雖然起步早  , 但近 幾年仍得到了諸多關(guān)注  , 發(fā)展迅速。均相光催化氧化法的發(fā)展空間受限  , 主要原因是 : (1 )能耗高 , 處理成本高 ; (2) 試劑的制取、 運(yùn)輸、 儲(chǔ)存困難 ; (3 )對(duì)污染物的選擇性高 , 處理效果不理想 ; (4) U V / 0 3 抵抗大氣輻射能

11、 力差。非均相光催化氧化法不但克服了以上不足 , 且具有自身的特點(diǎn) : (1) 半導(dǎo)體光催化劑無毒 , 穩(wěn)定性好 , 便于運(yùn)輸、 存儲(chǔ) ; (2) 一般可使有機(jī)物完全降解 ,處理效果好且無二次污染 ; (3) 半導(dǎo)體催化劑與均相光催化氧化法中的氧化劑相比 , 能耗低 , 成本低廉 ;物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和完全礦化更容易 , 且產(chǎn)物毒性小。 非均相光催化氧化法的特點(diǎn) 多因素作用 a) 羚基自由基。非均相光催化氧化法處理有機(jī)物的主要因素是輕基自由基 , 這一點(diǎn)已被許多研究工作者證實(shí)了一。 b) 空穴?？昭ㄔ诮到膺^程中也起到一定的

12、作用, 一般在不同的情形下 , 空穴與能同時(shí)起作用。最近 Is h ib a s h i 和 F u jis h lm a 等經(jīng)過研究測(cè) 定反應(yīng)過程中的 H 和空穴的量子產(chǎn)率 , 推測(cè)在反應(yīng)過程中所起的作用‘’ 結(jié)果表明 , H 的產(chǎn)率是 70%, 空穴的產(chǎn)率為 5 1 7 。二.而一般的光催化反應(yīng) 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 其量子效率在 1 0 2 數(shù)量級(jí)這一結(jié)果說明 , 空穴是光催化反應(yīng)的主要物質(zhì) . 但日前還沒有更多的研究結(jié)果來支持這一觀點(diǎn) C )吸附作用。 吸附作用也有助于有機(jī)污

13、染物的去除 , 吸附作用會(huì)在催化劑固定化的一種類型中表現(xiàn)出來。 催化劑一方面直接光降解水中有機(jī)污 染物另一方面對(duì)載體吸附劑的再生起一定的作用‘藝 , 從而在同一反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)吸附、 催化、 分離的有機(jī)結(jié)合。 降解效率高、 處理效果好一般 , 非均相光催化氧化法可使有機(jī)污染物 完非均相光催化氧化技術(shù)要大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn) , 還需進(jìn)一步的改進(jìn)與 深入研究。今后研究主要集中在以下幾方面 : a) 催化劑的回收與使用。 研究開發(fā)更有效的固相 T IO : 載體 , 提高催化劑利用率 , 解決催化劑流失、 回收困難及費(fèi)用高等問題。

14、 b )  提高太陽光的利用率。催化劑  Ti o :  禁帶較寬  , 可利用的太陽光僅 為  3 % ,  使得對(duì)太陽光的利用率不高。但理論上  , 光子能量值近似為  32 10 J 這個(gè)值足以破壞化合物的化合鍵。  因此 ,  尋找一種光催化劑  , 使太陽光轉(zhuǎn) 化為可被物質(zhì)吸收的能量形式 , 將會(huì)推動(dòng)非均相光催化氧化法的實(shí)際應(yīng)用與推廣。 c ) 開發(fā)新型光催化劑的綜合利用。 在現(xiàn)有基礎(chǔ)上

15、 , 尋求更為有效的催 化劑組合 , 使污染物處理效果達(dá)到最佳。如與一些其它金屬物質(zhì)連用 ; 尋找更好的新型催化劑 , 這一研究已在進(jìn)行。 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 d) 與其它污水處理技術(shù)聯(lián)用。將非均相光催化氧化技術(shù)與其它處理 方法聯(lián)合使用 , 會(huì)獲得更好的出水效果。與電化學(xué)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用 , 處理效果會(huì)提高。 e) 應(yīng)用的方向。鑒于非均相光催化氧化法在短時(shí)間內(nèi)有較好的處理效果 , 且費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn) , 研究有毒有害物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)冗^程中發(fā)生泄漏時(shí)的處理方案具有實(shí)際意義 , 如港口化學(xué)品的處理等。

16、 合成氨廢水資源化處理技術(shù) 以生產(chǎn)合成氨、 尿素、 純堿復(fù)合肥等產(chǎn)品為主的企業(yè)所排放的廢水往往具有低碳高氨氮的特點(diǎn) , 其氨氮濃度往往上千 , 處理一直是個(gè)難題 , 如果直接排入混合污水處理廠 , 則會(huì)引起較大的氨氮沖擊負(fù)荷 , 因此需預(yù)先在廠內(nèi)進(jìn)行處理。當(dāng)前 , 含氨氮廢水的處理技術(shù) , 有空氣蒸汽氣提法、吹脫法、 離子交換法、 生物合成硝化法、 化學(xué)沉淀法等 , 但均有不足之 處 , 如氣提法能耗高、 容易結(jié)垢 , 而且必須進(jìn)行后處理 , 否則會(huì)產(chǎn)生二次污染。用吹脫法處理高氨氮廢水 , 其能量消耗高 , 產(chǎn)生大氣污染 ; 吹脫法需

17、要在 pH 高于的條件下才能實(shí)現(xiàn) , 用石灰調(diào)整 pH 值會(huì)使吹脫塔結(jié)垢 , 因此吹脫法的應(yīng)用受到限制 ; 吹脫效果還受到水溫的影響 ; 另外 , 由于吹脫塔的投資很高 , 維護(hù)不方便 , 國外一些吹脫塔基本上都己停運(yùn)行。吸附法 受平衡過程控制 , 不可能除去廢水中少量的氨氮 , 離子交換法樹脂用量較大 , 再生頻繁 , 廢水需預(yù)處理除去懸浮物。生物硝化反硝化法是現(xiàn)階段較為經(jīng)濟(jì)有效的方法 , 工藝較為成熟 , 并已進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 , 但該法的缺 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。 點(diǎn)是溫度及廢水中的某些組分較易干擾進(jìn)程 , 且占地

18、面積大、 反應(yīng)速度慢、 污泥馴化時(shí)間長(zhǎng) , 對(duì)高濃度氨氮廢水的處理效果不夠理想 ; 常規(guī)的化學(xué)沉淀法采用鐵鹽、 鋁鹽、 石灰法 , 將產(chǎn)生大量的污泥 , 這些污泥的濃縮脫水性能較差 , 給整個(gè)工藝增加困難。上述方法的共同不足之處是處理后 的氨氮無法回收利用。 基于可持續(xù)發(fā)展觀念 , 在高濃度氨氮廢水處理方面 , 不但要追求高效脫氮的環(huán)境治理目標(biāo) , 還要追求節(jié)能減耗、 避免二次污 染、充分回收有價(jià)值的氨資源等更高層次的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo) , 才是治理高濃度氨氮廢水的比較理想的技術(shù)發(fā)展方向。 本文介紹三種高氨氮廢水的資源化處理技術(shù)。 1 以氨水形式回收氨氮的廢水處

19、理技術(shù) 去除氨氮的同時(shí)可獲得濃氨水的氨氮回收技術(shù) , 不但可經(jīng)濟(jì)有效地分 離與回收氨氮 , 而且能使處理后廢水達(dá)標(biāo)排放。楊曉奕等經(jīng)過電滲析法處 理高濃度氨氮廢水 , 氨氮濃度 ~3000mg/L, 氨氮去除率可達(dá)到 87.5%, 同時(shí)可獲得 89%的濃氨水 ; 電滲析法處理氨氮廢水的原理是 , 電滲析器由極 板、 離子交換膜和隔板組成。當(dāng)含氨氮廢水通入時(shí) , 在直流電場(chǎng)作用下 , 產(chǎn)生 NH 4+和 OH-的定位遷移。 離子遷移結(jié)果使廢水得到凈化 , 氨水得到濃 縮。此法工藝流程簡(jiǎn)單、 處理廢水不受 pH 與溫度的限制、 操作簡(jiǎn)便、 投資省、 回收率高、 不消耗藥劑、 運(yùn)行過程中消耗的電量與廢水中氨 氮濃度成正比。以氨水形式回收氨氮的污水處理技術(shù) , 可使氨氮得到充分 的回收利用 , 發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效益。