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特种废水处理研究

  • 特种废水的分类
    特种废水主要包括工业企业生产过程中产生的工业废水、含有大量病原微生物(寄生虫卵、病原菌、病毒等)的医院污水以及固体废弃物在卫生填埋过程中产生的垃圾渗滤液等。
    其中,工业废水是区别于生活污水而言的,含义很广。每一种工业废水都是多种杂质和若干项指标表征的综合体系,人们往往只能以起主导作用的一、两项污染因素来对工业废水进行描述和分类。
    第一种是按行业和产业加工分类,如冶金废水、炼焦煤气废水、纺织印染废水、金属酸洗废水、制革废水、农药废水、化学肥料废水等。这种分类方法主要用于对各工业部门、各行业的工业废水污染防治进行研究和管理。
    第二种是按工业废水中所含主要污染物的性质分类,以无机污染物为主的称无机废水。以有机污染物为主的称有机废水。这种分类方法比较简单,对考虑治理对策有利。如对无机废水一般采用物理化学的处理方式;有机废水一般采用生物法处理。不过在工业生产中,一种废水可能既含有有机成分又含无机成分,这样在考虑处理工艺时必须有针对性地采用综合治理方法。
    第三种是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、含氟废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水、含放射性元素废水等。这种分类方法的优点是突出了废水的主要污染成分。根据其中所含的主要成分,可以有针对性地考虑处理手段,或者进行有效的回收或利用。
  • 特种废水对环境的污染
    特种废水因工艺、设备条件与管理水平等的不同,在水质、水量与排放规律等方面差异很大。即使同行业所排放的废水,其水质、水量与排放规律也有所不同。废水中含有大量的有毒有害物质,这些污染物大量排入江、河、湖、水库、河口、海湾和近海海域,造成了水环境的严重污染。
    特种废水对水环境的污染主要表现为水质恶化、降低水体功能、污染饮用水源、危及人体健康。兹举数例,可见一斑。
    随着现代有机化学工业的高速发展,难生物降解有机化合物排入水体,其中有些毒性很大,有致癌的潜在危险,如多氯联苯、多环芳烃和有机磷农药等;有的有机化合物能与氯反应生成有机卤化物,如氯仿、溴仿、碘仿、氯二溴甲烷、二氯溴甲烷、二碘氯甲烷等,其总量以三卤甲烷(THMs)表示。卤代烃能使人的肝脏肿大、变异,使细胞坏死并致癌,已成为当前饮用水的主要污染物。据统计,目前已有十万余种化合物进入环境,造成严重污染。如德国鲁尔河的污染,致使一家以河水为水源的自来水厂出水含大量有机卤化物;我国北京的官厅水库因受河北省宣化和下花园等地区工业废水的污染,已不适宜作饮用水源。
    随工业废水排入水体的重金属,可通过食物链富集后危及人体健康。如日本曾发生两次震惊世界的由于水污染引起的公害病--“水俣病”和“痛痛病”。1953年,日本九州熊本县的水俣镇发现的“水俣病”,是由于日本氮肥公司生产氯乙烯和醋酸乙烯时采用低成本的汞催化剂(氯化汞和硫酸汞)工艺,把含有大量甲基汞废水、废渣排入水俣湾,使汞在鱼体内富集,人吃毒鱼慢性中毒而得病。1955年,日本神通川两岸的群马县等地区发现的“骨痛病”(又名“痛痛病”),是由于日本神通川上游三井金属矿业公司的神岗矿业炼铅、炼锌排放的含镉废水,顺灌渠流入两岸农田,使大米的含镉量超过1mg/L,居民因长期吃这种大米引起骨骼软化萎缩,骨折疼痛而死。
    工业废水对水体的污染还表现为降低捕鱼量、鱼种减少和鱼品质量下降,造成渔业损失。如美国五大湖曾受多氯联苯污染,使鱼肉中多氯联苯的含量超标,失去食用价值,经十年的治理,才使湖中的多氯联苯、DDT和其他污染物的浓度明显降低。
    同时,医院污水中含有的大量致病菌也对人体健康构成了严重的威胁。
    此外,水体受到严重污染还将增加水处理成本,如需从远距离取水;难降解有机污染物和植物的大量排入水体,使处理技术复杂化,增大工程投资和运行费用,等等。
  • 废水的排放标准
    为贯彻《中华人民共和国环境保护法》(1989年)、《中华人民共和国水污染防治法》(1996年)和《中华人民共和国海洋环境保护法》(1982年),控制水污染,保护水环境,保障人民身体健康,维护生态平衡。促进国民经济和城乡建设的发展,国家环境保护部(原国家环保总局)与国家技术监督局于1996年联合颁发了新的《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)。并于1998年1月1日起正式实施。该标准按照污水排放去向,分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度、部分行业污染物最高允许排放浓度和污水排放定额以及污水分析采样方法。
    该标准根据污染物的毒性及对人体、动植物、水环境的影响和控制方式,将工矿企业和事业单位排放的污染物分为两类。
    第一类污染物,系指会在环境或动植物体内积累、对人体健康产生长期不良影响的污染物,如重金属、类金属砷、苯并(a)芘、放射性物质等,共13项。这一类污染物不分行业和污水排放方式,也不分受纳水体的功能类别,一律在车间或车间处理设施排放口采样,其最高允许排放浓度必须达到标准要求。
    第二类污染物,其长远影响小于第一类污染物,如pH值、SS、BOD、COD等,共26项。按其排放水域的使用功能以及企业性质(如新、扩、改建企业或现有企业),分为一级标准值和二级标准值。这一类污染物在排污单位总排放口采样,其最高允许排放浓度必须达到标准要求。
    该标准还对部分行业最高允许排放量作了规定,以控制工业企业用水量和工业废水排放量。
    此外,该标准对混合污水排放标准的计算方法、工业废水污染物的最高允许排放负荷量的计算方法、污染物最高允许年排放总量的计算方法和69种污染物的测定方法做了规定。
    为控制工业废水污染,我国还制定了皮革、钢铁、磷肥等30个行业水污染排放标准。按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则,有行业排放标准的工业部门应执行国家水污染行业排放标准,如纺织染整工业执行《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-1992)、造纸工业执行《造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544-2008)等,其他排放水污染物的行业均执行国家《污水综合排放标准》。下表为我国部分行业排放标准名录。
    国标编号 标准名称 国标编号 标准名称
    GB 3544-2008 《造纸工业水污染排放标准》 GB 3546-83 《甘蔗工业水污染物排放标准》
    GB 4287-1992 《纺织染整工业水污染排放标准》 GB 3547-83 《合成脂肪酸工业污染物排放标准》
    GB 3552-83 《船舶污染物排放标准》 GB 3548-83 《合成洗涤剂工业污染物排放标准》
    GB 4286-84 《船舶工业污染物排放标准》 GB 3549-83 《制革工业水污染物排放标准》
    GB 4914-85 《海洋石油开发工业含油污水排放标准》 GB 19490-2004 《柠檬酸工业污染物排放标准》
    GB 13457-1992 《肉类加工工业水污染排放标准》 GB 19431-2004 《味精工业污染物排放标准》
    GB 13458-2001 《合成氨工业水污染排放标准》 GB 19821-2005 《啤酒工业污染物排放标准》
    GB 13456-1992 《钢铁工业水污染物排放标准》 GB 20425-2006 《皂素工业污染物排放标准》
    GB 14374-93 《航天推进剂工业水污染排放标准》 GB 20426-2006 《煤炭工业污染物排放标准》
    GB 14470.1~14470.3 《兵器工业水污染排放标准》 GB 3550-83 《石油开发工业水污染物排放标准》
    GB 4274~4279-84 《兵器工业水污染排放标准》 GB 3551-83 《石油炼制工业水污染物排放标准》
    GB 15580-1995 《磷肥工业水污染排放标准》 GB 3553-83 《电影洗片水污染物排放标准》
    GB 15581-1995 《烧碱、聚氯乙烯工业水污染排放标准》 GB 18596-2001 《畜禽养殖业污染物排放标准》
    GB 3545-83 《甜菜制糖工业水污染物排放标准》 GB 18466-2005 《医疗机构水污染物排放标准》
    GB 18918-2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》    
    制定这些标准的基本原则如下:
    (1)按行业、产品的生产工艺、生产规模、原材料来制定排放标准,以单位产品的主要污染物的排放负荷来表示(如“kg污染物/单位产品”)。
    (2)按新老污染源定制不同的排放标准。对新建、扩建、改建企业要求严格,对现有企业标准略低,限期治理;
    (3)考虑了当前我国可行的治理技术水平与国民经济可持续发展的需要,使之相互适应;
    (4)不仅限制污染物的排放量或排放浓度,还限制单位产品的排水量,体现了污染物总量控制的含义;
    (5)重视资源与能源的合理利用,考虑工业的水重复利用率与某些工业重点污染物的回收率(如造纸工业的黑液回收率);
    (6)限定含有毒有害污染物质与一般污染物的检测取样地点;
    (7)规定了污染物的分析检测方法,便于监测、考核、确保标准实施。
    总之,提高我国工业企业的环保管理水平,使工业废水排放标准能有效实施,将大大提高我国资源与能源的综合利用水平与水污染控制水平,并对经济建设与人民健康带来巨大利益。

特种废水污染源调查及控制途径

  • 污染源调查
    特种废水的三个主要来源中,工业废水所含种类最多,污染也最广,因此仅就工业废水的来源加以叙述。
    工业废水的数量和浓度一般按产品的产量来表示(例如,对于纸浆造纸废水,就表示成每吨纸浆排水多少立方米,每吨纸浆产BOD多少千克),其性质的变化按统计分布决定。任何一个工厂,其废水流量特性统计下来都会有所变化,而变化的大小则取决于产品品种的多少、排污的工艺操作以及生产是连续进行还是间歇进行。采取良好措施、控制跑冒滴漏,将会减小流量的统计差异。类似的工业,如纸板工业,由于各自的操作规程、水的回用以及生产工艺的改革等都有差别,故废水的流量和水质变化都很大。各厂生产工艺、操作规程很少有完全相同的,因此通常都必须进行废水监测以确定其排污负荷及其变化状况。
    进行污染源调查,可分为以下两个方面。
    1.现场调查
    (1)查明工厂在正常和高负荷操作条件下的水平衡状况;(2)记下所有用水工序,并编制每个工序的水平衡明细表;(3)从各排水工序和总排水口取样进行水质分析;(4)确定排放标准。
    2.资料分析
    (1)能否通过改进工艺或设备减少废水量和降低浓度;(2)有无回收有用物质的可能性;(3)有无可能将需处理废水和不需处理就可排放或利用的废水进行分流。
  • 控制特种废水污染源的基本途径
    控制特种废水污染源的基本途径是减少废水排出量和降低废水中污染物浓度。
    1.减少废水排出量
    减少废水排出量就是减小处理装置规模的前提,必须充分注意,可采取以下措施:
    (1)废水进行分流;(2)节约用水;(3)改革生产工艺;(4)避免间断排出特殊废水。
    2.降低废水中污染物的浓度
    通常,某一行业产生的污染物量是一定的,若减少排水量,就会提高废水污染物的浓度,但采取各种措施也可以降低废水的浓度。一般情况下,可采取以下措施降低废水中污染物的浓度:(1)改革生产工艺,尽量采用不产生污染物的工艺;(2)改进装置的结构和性能;(3)废水进行分流;(4)废水进行均和;(5)回收有用物质;(6)排出系统的控制。

特种废水处理方法概述

  • 废水处理方法
    废水处理过程是将废水中所含的各种污染物与水分离或加以分解,使其净化的过程。
    现代废水处理技术,习惯上按作用原理,可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法4大类。
    物理法是利用物理作用来分离废水中的悬浮物或乳浊物,常见的有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。
    化学法是利用化学反应的作用来去除废水中的溶解物质或胶体物质,常见的有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝、焚烧等方法。
    物理化学法是利用物理化学作用来去除水中溶解物质或胶体物质,常见的有混凝、浮选、吸附、离子交换、膜分离、萃取、气提、吹脱、蒸发、结晶、焚烧等方法。
    生物处理法是利用微生物代谢作用,使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转换为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法、稳定塘与湿地处理等。生物处理法也可按是否供氧而分为好氧处理和厌氧处理两大类,前者主要有活性污泥法和生物膜法两种,后者包括各种厌氧消化法。
    特种废水中的污染物质是多种多样的,不能设想只用一种处理方法就能把所有污染物质去除殆尽。一种废水往往要采用多种方法组合成的处理工艺系统,才能达到预期要求的处理效果。
  • 废水处理方法的选择
    1.污染物在废水中的存在状态
    选择废水处理方法前,必须了解废水中污染物的形态。一般污染物在废水中处于悬浮、胶体和溶解3种形态,通常根据其粒径的大小来划分。悬浮物粒径为1-100μm,胶体粒径为1μm-1nm。溶解物粒径小于1nm。一般来说,易处理的污染物是悬浮物,而胶体和溶解物则较难处理。悬浮物可通过沉淀、过滤等与水分离,而胶体和溶解物则必须利用特殊的物质使之凝聚或通过化学反应使其粒径增大到悬浮物的程度,或利用微生物或特殊的膜等将其分解或分离。
    2.废水处理方法的确定
    可参考已有的相同行业的处理工艺流程确定。如无资料可参考时,可通过试验确定。
    (1)有机废水
    1)含恳浮物时,用滤纸过滤,测定滤液的BOD5、COD。若滤液中的BOD5、COD均在要求值以下,这种废水可采取物理处理方法,在去除悬浮物的同时,也能将BOD5、COD去除。
    2)若滤液中的BOD5、COD高于要求值,则需考虑采用生物处理法。进行生物处理实验时,确定能否将BOD与COD同时去除。
    好氧生物处理法去除废水中的BOD5和COD,由于工艺成熟,效率高且稳定,所以获得十分广泛的应用,但由于需供氧,故耗电较高。为了节能并回收沼气,常采用厌氧法去除BOD和COD,特别是处理高浓度BOD5和COD废水比较适用(BOD5>1000mg/L)。现在将厌氧法用于低BOD5、COD废水的处理,亦获得成功,但是,从去除效率看,BOD5的去除率不一定高,而COD的去除率反而高些。这是由于难降解的COD经厌氧处理后转化为容易生物降解的COD,使高分子有机物转化为低分子有机物。对于某些工业废水也存在这种现象。如仅用好氧生物处理法处理焦化厂含酚废水,出水COD往往保持在400-500mg/L,很难继续降低。如果采用厌氧作为第一级;再串以第二级好氧法,就可使出水COD下降到100-150mg/L。因此,厌氧法常常用于含难降解COD工业废水的处理。
    3)若经生物处理后COD不能降低到排放标准,就要考虑采用深度处理。
    (2)无机废水
    1)含悬浮物时,需进行沉淀试验,若在常规的静置时间内达到排放标准时,这种废水可采用自然沉淀法进行处理。
    2)若在规定的静置时间内达不到要求位,则需进行混凝沉淀试验。
    3)当悬浮物去除后,废水中仍含有有害物质时,可考虑采用调节pH值、化学沉淀、氧化还原等化学方法。
    4)对上述方法仍不能去除的溶解性物质,为了进一步去除,可考虑采用吸附、离子交换等深度处理方法。
    (3)含油废水
    首先做静置上浮试验分离浮油,再进行分离乳化油的试验。

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