物化处理法（共8篇）
物化处理法 篇1
摘要：介绍了焚烧法、泡沫法、空气吹脱法、汽提法、化学沉淀法、络合萃取法、离子交换法七种常用的二甲胺废水物化法处理技术和工程应用情况,并在分析和评价的基础上探讨其发展趋势。
关键词：物化法,二甲胺,合成革厂废水,处理技术
1 引言
目前,合成革厂处理含N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的废水,多数采用直接蒸馏法回收DMF,但在塔顶却得到另一类含二甲胺(DMA)的废水。二甲胺(DMA)是甲胺类物质中应用最广泛、需求量最大的一种,广泛应用于农药、制药、橡胶、皮革和有机化学工业中。废水中二甲胺含量较低时有较难闻的鱼腥臭,浓度较高则会对眼和呼吸道有强烈的刺激作用。这种废水排入水体,会破坏水体,造成环境污染。
不同合成革厂废水中的二甲胺浓度千变万化,其处理技术与二甲胺浓度密切相关。对已给定的二甲胺废水,其处理技术取决于废水的性质、处理要求、经济性以及处理后出水的最后处置方法等。本文系统地阐述了合成革厂二甲胺废水处理现状和发展。
2 处理技术
2.1 焚烧法
焚烧法是在高温下用空气氧化处理废水的一种比较有效的方法,也是废水最后处理的手段之一。当二甲胺废水不能用其他方法有效处理时,常采用焚烧的方法。焚烧就是使废水呈雾状喷入高温(大于800℃)燃烧炉[1]中,使水雾完全汽化,让废水中的二甲胺在炉内氧化、分解成完全燃烧产物。因此,焚烧的实质是对废水进行高温空气氧化。
焚烧技术处理废水的基本流程[2]如下:
废水→预处理→蒸发浓缩→高温焚烧→废热回收→烟气处理→烟气排放
预处理和蒸发浓缩的目的是去除废水中的悬浮物和提高废水中二甲胺的浓度,以确保焚烧完全;高温焚烧是流程中的关键工序;废热回收和烟气处理是回收燃烧释放的热量以降低运行成本和避免二次污染。
焚烧法在合成革厂二甲胺废水处理中的应用非常广泛,特别是在国外,已经取得了良好的经济效益。如意大利某公司二甲胺废水的处理就采用了焚烧技术。该厂的二甲胺含量在6%~7%之间,经蒸发器浓缩后,含水量降低到20%~30%,再用泵输送到焚烧炉燃烧,二甲胺可完全氧化。但是目前国内多数合成革厂用焚烧法处理二甲胺废水在技术和设备方面还尚不成熟,存在以下几个方面的问题:
(1)低浓度二甲胺水溶液本身不能燃烧,必须为其燃烧提供大量的热量,因此燃烧处理能耗大、成本高;
(2)由于二甲胺燃烧后产生的二氧化氮与水生成亚硝酸和硝酸,对金属设备有非常大的腐蚀作用,使得设备使用寿命受到较大影响;
(3)二甲胺燃烧后会生成的氧化氮、一氧化碳、二氧化碳气体,氧化氮遇到水蒸气会生产亚硝酸,会造成空气的二次污染;
(4)二甲胺作为一种常用的化工原料,可用于有机合成及沉淀氢氧化锌等生产,燃烧处理造成了资源的浪费。
2.2 泡沫法
泡沫法是利用二甲胺本身能与表面活性剂通过化学的、物理的力结合在一起,在鼓泡塔中被吸附在气泡表面,得以富集,借气泡上升带出溶剂主体。其本质是各种物质在溶液中表面活性的差异。影响因素主要有溶液的p H值,表面活性剂的浓度[3]等。早期有人实验将200 m L含375 mg/L的二甲胺废水,先调整到p H为5,分别加入157、317和636 mg的十二烷基硫酸钠,然后进行曝气,将泡沫分离后,二甲胺的含量分别可降至260、200及125mg/L。再加入300 mg的十二烷基硫酸钠,并经合适的曝气处理,二甲胺的含量可降至0.1 mg/L[4]。
工程中常用的设备有鼓泡塔和曝气池等。但是投入的十二烷基硫酸钠成本高,投资和运转动力消耗较大。
2.3 空气吹脱法
空气吹脱法是将空气通入废水中,利用通入的空气,破坏了原有的气液平衡状态,使废水中的二甲胺穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除二甲胺的目的。将废水p H值调节到碱性时,二甲胺会发生如下平衡过程[5]:
通入空气后将二甲胺吹脱。在吹脱过程中,p H、水温、气液比对吹脱效果有较大影响[6]。通常,p H要高于12,水温80℃,气液比3000~4000 m3/m3,二甲胺去除率在95%以上。工艺流程简单,处理效果稳定。
工程中常用的设备有池式和塔式两类。池式经济,间歇操作,适于水量小,当地风速较大,并有开阔面积,不产生二次污染的条件;对于二甲胺常采用塔式设备,塔式设备造价稍高,可连续运行,吹脱出的尾气二甲胺可吸收。用盐酸吸收生成二甲胺盐酸盐,用乙醇重结晶得到纯品,可出售。也可根据市场需求,用水吸收生产二甲胺水溶液或是用硫酸吸收生产硫酸铵副产品。但水温低时吹脱效率低,不适合在寒冷的冬天使用。吹脱法运行过程中最大的费用是调整p H值到12所消耗的碱,采用石灰成本低,但沉渣多难清理;采用纯碱或固碱价格高[7]。
2.4 汽提法
汽提法是用蒸汽与废水接触,使废水温度提升至沸点,利用蒸馏作用使废水中的游离二甲胺挥发到大气中的一种处理方法,处理原理与吹脱法相同。逸出的二甲胺气可以回收,一般用于高浓度二甲胺废水,去除率可达到95%[8]。
工程应用中,汽提过程在封闭而保温的塔内进行,塔型主要有填料塔与板式塔两类,塔内均设多层固定塔板,废水自上向下流动,蒸汽与馏分气体由下向上与废水形成逆流,并与塔板接触,实际运行中需将废水先调整好p H[9]。汽提法去除二甲胺工艺简单,对处理高浓度的二甲胺废水,可以达到经济上的收支平衡。但汽提法设备造价昂贵,蒸汽使用量和能耗较大,日常维护工作繁杂,投资和运行费用不菲,而且工业规模的二甲胺汽提塔中容易结水垢,如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题,影响处理效果[10]。
2.5 化学沉淀法
化学沉淀法是通过向废水中投加某种化学药剂,使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应,形成难溶盐沉淀下来,从而降低水中溶解性污染物浓度的方法[11]。当在二甲胺废水中加入镁的化合物和磷酸或磷酸氢盐时会生成难溶于水的磷酸铵镁沉淀,从而去除废水中的二甲胺。当废水中二甲胺质量浓度小于900 mg/L时,二甲胺去除率在90%以上,沉淀物是一种很好的复合肥料[12]。
由于镁的化合物和磷酸或磷酸氢盐的价格比较高,处理高浓度的二甲胺废水工艺可行,但投加药剂量大,成本太高;由于该法向废水中加入了磷酸或磷酸氢盐,易造成二次污染。所以,寻找一种高效价廉无污染的药剂仍是目前需要解决的关键问题。
2.6 络合萃取法
络合萃取处理废水中二甲胺的工艺过程[13]是:废水中的二甲胺与含有络合剂的萃取溶剂相接触,络合剂与二甲胺形成络合物,使其转移到萃取相中达到分离的目的。然后则是进行逆向反应使萃取溶剂再生以循环使用,而二甲胺得以回收。魏凤玉等采用络合萃取法处理二甲胺废水,发现二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)的萃取效果明显优于TBP。当废水原始p H为11.8、油相中P2O4体积分数为10%、V(油)∶V(水)=1∶4时,P2O4萃取二甲胺的一级去除率可达93.0%。实际废水经多次萃取后可直接回收利用或排放。探讨了P2O4萃取二甲胺的络合萃取机理,P2O4与二甲胺分子之间存在着较强的离子缔合成盐机制,其反应可表示为:
P2O4与胺之间存在着一定的氢键缔合溶剂化效应。其反应可表示为:
P2O4络合萃取二甲胺同时存在离子缔合成盐机制和氢键缔合机制[14]。她的发现为络合萃取法处理二甲胺废水提供了依据。
络合萃取法处理合成革厂含二甲胺废水具有工艺简单,设备投资少,运行成本低、操作方便等优点,络合萃取技术如果实现产业化,必将带动我国合成革产业的快速发展,推动地方经济的增长,并且为我国的环保事业作出应有的贡献。络合萃取法对于极性有机物的分离具有高效性和选择性等优点[15],已在有机胺类废水的治理方面展现了良好的应用前景[16]。但是,由于我们的技术设备还不完善,还需要进行深入的研究才能投入使用。
2.7 离子交换法
离子交换法是选用对二甲胺有很强选择性的沸石作为离子交换树脂,从而达到去除二甲胺的目的。天然沸石是一种骨架状的铝硅酸盐,天然沸石[17,18]能够选择性地吸附气体,进行催化反应,并在水溶液中具有离子交换能力,对于去除合成革厂废水中的二甲胺具有较好的效果。与废水中一般存在的其它阳离子相比,天然沸石对二甲胺具有很高的选择性。
p H对沸石的离子交换性能有很大的影响[19],p H为4~8的范围是沸石离子交换的最佳区域。用离子交换法处理10~50 mg/L的二甲胺废水,二甲胺去除率可以达到93%~97%,温度变化对二甲胺的去除效率影响较小,处理后二甲胺浓度为1~3 mg/L。
离子交换法具有工艺简单、投资少、去除率高的特点,适用于中低浓度的二甲胺废水(二甲胺浓度小于500 mg/L)[20]。但是,对于高浓度的二甲胺废水会因树脂再生频繁而造成操作困难,而且再生液为高浓度二甲胺废水,仍需进一步处理。
3 结语
合成革厂二甲胺废水处理方法有很多,不同的方法有各自的优势与不足之处,有时需要采用多种技术的联合,才能取长补短达到较好的处理效果。对于合成革厂二甲胺废水的处理,至今还没有找到一种通用的有效方法。对二甲胺废水处理工艺的选择应根据合成革厂的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。与此同时,还要尽可能地选择高效、经济、稳定的方法,避免二次污染。
物化处理法 篇2
笔者结合杭州第二垃圾填埋场渗滤液的`处理流程,浅析UASB与综合物化法在垃圾填埋场渗滤液处理中的应用.
作 者：刘春翔 许强 张新欣 作者单位：刘春翔(泛华建设集团有限公司深圳设计分公司)许强(哈尔滨工业大学环保科技股份有限公司)
物化+生化处理工艺处理纸箱废水 篇3
关键词：混凝反应,水解酸化,生化
某公司以废旧纸箱为原料, 生产高强度纱管纸。该废水中含有大量有机物、悬浮物, 其中一部分废水回用外, 剩余废水进入该厂污水处理站处理。处理前废水量970m3/d, 主要污染物浓度分别为:CODcr浓度约1020mg/L, ss浓度约1200mg/L, BOD5浓度约600mg/L, 氨氮浓度约3.50mg/L, 色度约260 倍, 约7.2。处理后出水水质应达《造纸工艺水污染物排放标准》河南地方标准 (DB41/389——2004) 中的第一时段废纸本色标准。
1 工艺流程
该厂污水处理工程采用物化+生化[1~3]处理工艺。设计能力为1000m3/d, 工程总投资300 万元。工艺流程图见图1。
2 运行效果
经物化+ 生化工艺处理后, 所排废水中的污染物PH、SS、CODcr、BOD5、氨氮、色度的日均浓度分别为7.15、8.20mg/L、20.1mg/L、0.35mg/L、30 倍, 符合 《造纸工污染物排放标准》 河南地方标准 (DB/389———2004) 中第一时段废纸本色标准。
3 效益分析
该污水处理工程运行费用包含工资、电费、药剂费、折旧费、大修维护费等, 按日处理满负荷水量1000m3计, 费用0.95 元/吨水, 其中电费0.30 元/吨水, 药剂费0.22 元/吨水, 人员工资0.10 元/吨水, 每年投入26 万元。
该厂污水处理前, 年排CODcr299 吨, 处理后排放CODcr25 吨, 年削减274 吨, 削减率92%;处理前氨氮年排0.96 吨, 处理后氨氮年排0.06 吨, 年削减0.90t/a, 削减率为94%;处理前SS年排347 吨, 处理后SS年排23 吨, 削减率为93%;处理前年排BOD55166 吨, 处理后年排BOD5 为0.6 吨, 年削减165.4 吨, 削减率为99.6%。
4 结论
该纸箱废水采用物化+生化处理工艺, 技术可行, 运行稳定, 效果显著, 具有良好的社会效益和环境效益。
参考文献
[1]陈为.环境化学技术[M].北京:中国轻工业出版社, 1999.
[2]谢时伟.环境污染与防治[M].北京:化学工业出版社, 1999.
物化处理法 篇4
摘要：甲醇生产废水具有高氨氮低碳源等特点,采用物化-SBR组合工艺处理甲醇生产废水,现场试验结果表明,该组合工艺对CODCr、BOD5、NH3-N的去除率均稳定在90%以上,出水水质达到GB 8978-1996二级排放标准.作 者：何奕 陈花果 王俊凯 刘士轩 作者单位：何奕,陈花果,刘士轩(长安大学环境科学与工程学院,西安,710064)
王俊凯(中国石油陕西销售公司,西安,710004)
物化处理法 篇5
我国是一个干旱缺水严重的国家。人均水资源量不足2300m3, 仅为世界平均水平的1/4, 是全球人均水资源最贫乏的国家之一。目前, 我国每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元, 少产粮食700亿~800亿kg, 这直接制约了我国经济社会的发展[1]。在我国工业废水中, 纺织染整行业排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一, 据国家环保总局统计, 印染行业排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放总量的第五位[2]。纺织染整废水有机污染物浓度高、成分复杂、色度深、水质变化大, 是一类较难处理的工业废水。尤其PVA浆料、人造丝皂化物以及大量新型助剂的广泛应用, 是使大量难降解的有机化合物进入废水, 若这些废水不经处理排入水体后, 将消耗水体溶解氧, 破坏生态平衡, 危机鱼类和其它水声生物的生存[3]。因此采用合理有效的处理工艺对纺织染整废水进行处理具有重大的意义。
2 主题部分
纺织染整行业排放的废水水量大、成分复杂、难降解有机物含量高, 具有毒性, 是一类污染严重且较难处理的工业废水。处理此类废水若仅仅单独使用物理、化学或生物处理并没有很好的效果, 通常采用物化-生化组合工艺进行处理具有较高的处理效率。生化处理通常有活性污泥法、生物膜法、厌氧法等方法[4]。
2.1 物理化学法
2.1.1 吸附法
在物理化学法中, 应用最多的是吸附法。这种方法是指利用活性炭、硅藻土等多孔性固体物质, 使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去污染物的方法。目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭吸附剂、天然矿物吸附剂 (活性白土、漂白土、硅藻土等) 、硅胶、活性氧化铝和腐植酸类吸附剂等。其中活性炭吸附剂具有较大的比表面积, 吸附容量大, 性能稳定, 抗腐蚀, 解吸容易, 可吸附解吸多次反复使用, 是目前被广泛应用并研究得较为透彻的一种固体吸附剂, 但它不能去除水中的胶体物质, 处理费用较高, 具有一定的局限性。谭力红等已利用炭黑这种吸附剂对纺织染整废水进行处理, 可使废水中的化学需氧量和色度达标排放[5], 同时吸附剂炭黑、粉煤灰取自工厂废弃物, 成本显然比活性炭低, 并且同样可取得一定的脱色效果。
2.1.2 混凝法
纺织染整废水的混凝处理是以胶体化学的理论为依据的, 利用该方法可去除水中的微小悬浮固体和胶体杂质。该方法是向废水中投放化学混凝剂, 通过与水中的胶体进行压缩双电层、吸附架桥以及网捕作用, 使废水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变为凝胶状态, 沉淀去除生成的粗大絮凝体, 从而达到净水脱色的目的。常见的混凝剂有无机盐类混凝剂 (铝盐、铁盐) 和高分子混凝剂 (聚合氯化铝、聚合硫酸铁) [6]。选择合适的混凝剂, 可使纺织染整废水大幅脱色, COD和BOD5值大幅降低, 提高废水的可生化性。目前, 混凝沉淀法处理染整废水已经得到广泛普及, 在工业废水、印染废水中显得更加突出。混凝法的主要优点是工艺流程简单, 操作管理方便, 对疏水性染料脱色效率高;缺点是运行费用较高, 需随水质变化而改变投料条件, 泥渣量多且脱水困难。
2.2 化学法
2.2.1 氧化法
染整废水脱色是去除废水中残留的染料、悬浮物、浆料和助剂等显色物质, 处理方法主要有物理、生化和化学脱色等方法。在各种处理方法中, 氧化法是染整废水脱色中使用较多的一种方法。它的原理是通过氧化剂将大分子有机物转化为小分子有机物或者无机物质, 最终减弱染料的发色能力。目前常用的氧化剂主要有氯氧化剂、臭氧和芬顿试剂等。氧化剂臭氧在所有氧化剂中运用的较为广泛和成熟[7]。芬顿试剂作为一种强氧化剂特别适用于难生物降解处理和一般化学氧化难以奏效的有机废水氧化处理。文献[8]研究了芬顿氧化法对纺织废水的处理效果, 处理后COD和色度的去除率均达到排放标准, 且该法处理成本低, 操作简便。
2.2.2 电化学法
电化学法是通过电极反应使废水得到净化, 实质上是利用直流电进行溶液氧化还原反应, 污水中的污染物在阳极被氧化, 在阴极被还原或者与电极反应产物作用, 转化为无害成分被分离除去。它是一种简单、经济、有效的方法[9]。电化学方法可分为:内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学。其中最广泛应用的内电解法是铁屑法, 即将含碳铁屑浸于电解质溶液中, 形成无数个微小的原电池, 与染料发生氧化还原反应, 从而破坏染料发色结构。此方法所使用的铁屑价格低廉, 具有高效、设备简单、投资费用低等特点, 且能明显提高废水的可生化性, 是一种良好的高色度染料废水的预处理方法, 具有一定的推广价值。
3 总结部分
纺织染整废水水量大, 色度高, 水质变化大, 有机污染物浓度高, 成分复杂, 且印染行业中PVA浆料和新型助剂的使用, 使难生化降解的有机污染物在废水中含量大量增加, BOD5/COD值大幅降低。单一处理工艺均很难达到要求, 需对不同处理工艺进行优化组合, 同时也可将传统工艺与新技术相结合进行工艺改进和优化, 使工艺和技术更加成熟, 这样既可提高处理效果, 又可降低处理成本[10]。然而, 单一的终端处理废水仅仅是一种治标不治本的方法, 为了实现经济效益和环境效益的双赢, 应使“终端处理”改为“源头控制”, 这才是今后处理纺织染整废水甚至是所有工业废水的较有效的途径。
参考文献
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物化处理法 篇6
1 印染废水的水质特点
印染废水具有有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。一般印染废水p H=6～10,COD=400 mg/L～1 000 mg/L,BOD=100 mg/L～400 mg/L,SS=100 mg/L～200 mg/L,色度为100倍～400倍。但当印染工艺及采用的纤维种类和加工工艺变化后,废水水质将有较大变化。
2 废水处理工艺比较
2.1 原有工艺流程
原有工艺流程见图1。
原有工艺说明:在物化阶段,选用和控制混凝剂及Ca O投加量,混凝剂Fe SO4的投加量一般为600 mg/L,投加Ca O后使p H控制在8左右,以保证最佳的沉淀效果,使蛋白晶体和一些杂质絮凝沉淀。
2.2 技改工艺流程
技改工艺流程见图2。
技改工艺说明:增加筛网截留。筛网采用金属丝等原料织制具有筛选和过滤作用的工业用织物。金属筛网用黄铜丝、磷铜丝、不锈钢丝为原料织成。毛纺废水中含有大量长约1 mm～200 mm的纤维类杂物,不能通过格栅去除。不设筛网时,排水管道易被堵塞,水泵叶轮易被缠绕。采用筛网后,可有效去除和回收印染废水中的毛、棉及化学纤维,具有简单高效、不加化学药剂、运行费用低等优点[2]。
接触氧化法[3,4]是一种具有活性污泥法特点的生物膜法,在曝气池中添加填料,使填料表面长满各种生物膜,在生物膜作用下,同时废水中存在一定数量的悬浮状态活性污泥和脱落的生物膜,从而使废水得到净化[5]。与传统活性污泥法相比填料对气泡的切割作用可提高氧转移率,接触氧化法单位体积生物量更多,生态系统及食物链稳定,可生长氧化能力强的丝状菌,并可发挥生物滤网功能,有效提高处理效果。生物膜量折算为MLSS可达11 g/L～14 g/L,有机负荷较高,污泥龄较短,一般为1 d～2 d,生物膜更新速度快,吸附氧化有机物的能力强,污泥不需回流,不会发生污泥膨胀,耐冲击负荷能力强,挂膜培菌简单[6,7]。
2.3 废水水质情况
工艺改进前后的出水水质比较:将进水水质、原出水水质与改进工艺后的出水水质进行比较,结果见表1。
从进水水质分析,该废水具有较高的有机物浓度,但BOD/COD约为0.3可生物降解性好。用接触氧化法代替原活性污泥法,对于COD和BOD等多种污染物的净化有更明显的效果,且运行操作方便。因此,从出水水质的总体情况分析,新工艺的改进对印染废水处理更高效。采用“格栅+筛网”和“水解酸化+接触氧化法”的新工艺是行之有效的。
3 物化处理技术与其他工艺的综合运用
单纯的物化处理技术都存在各自的缺点,取其所长与其他处理技术组合使用,效果更佳。
3.1 物化法与生化法组合工艺
印染废水采用物理化学法与生物化学法结合的方法进行处理[2,8]。物化处理技术一般作为印染废水生化处理的预处理或生化处理后的深度处理。作为预处理,物化处理技术可以去除悬浮物、色度及部分COD,增加污水的可生化性[9]等。符德学等[10]对电解—UASB—渗滤法处理印染废水的研究得出:经过电解处理后废水的CODCr及色度分别降低54.1%和90%,BOD5/CODCr由0.28提高到0.39,提高了可生化性。林德贤等[11]对臭氧—膜生物反应器深度处理印染废水的研究得出:臭氧氧化可有效提高印染废水的可生物降解性能,m O3/m COD为0.06时,废水的m BOD5/m COD值由0.19上升到0.42,提高了膜生物反应器的处理效率。物化法可作为生化后的深度处理方法,如吸附法可以进一步去除悬浮物等;化学氧化法可以去除生化降解不了的物质,进而达到深度处理的目的。由此,物化法与生化法组合运用可以互为补充,相互提高,对印染废水的处理更为经济有效。
3.2 物化法与物化法组合工艺
不同的物化处理技术组合使用,相互补充可以达到更好的处理效果。如伍文波等[12]利用废铁屑和粉煤灰的电化学原理处理印染废水的方法研究,利用粉煤灰与废铁屑两种废物处理印染废水,不仅使粉煤灰得到充分利用,而且该过程集成了浮选技术、电化学法、混凝絮凝法、吸附法于一体,废水的COD和色度去除率分别达到77%和95%。刘弋潞等[13]对电催化氧化法处理印染废水的实验研究表明电催化氧化法处理印染废水CODCr去除率可达70%以上,经复合铝铁混凝剂混凝和催化电解两步处理后,染料废水的CODCr去除率均达到80%以上、色度去除率达96%以上。其他组合工艺如微波辐射—活性炭法处理印染废水[14],微电解—H2O2处理印染废水[15],微电解—光催化氧化法等都是结合不同的物化处理技术,比采用单种处理方法经济有效。
4 结语
1)由于印染废水水量大、有机物浓度高、色度高、组分复杂、水质变动范围大的特点,采用单一的生物处理法或化学处理法往往难以取得较好的处理效果。
2)印染废水处理实例表明,物化—生化组合工艺具有处理效果好、运行稳定、管理简便、剩余污泥量少、容积负荷大、对水质水量骤变适应能力强等特点。在对印染废水进行最终处理时,有机物的去除一般以生化阶段为主,对难于生物降解的印染废水,采用厌氧(水解)好氧联合处理较为合适,对易于生物降解的印染废水,可采用一般生化处理;色度的去除,一般以物理方法为主。
3)在对印染废水进行处理时,增设筛网可以减少对水泵和排水管道的损坏,对纤维与毛料的截留与去除起到更好的作用,并可回收部分纤维。好氧单元采用生物接触氧化法替代活性污泥法,相比之下体积负荷高处理时间短、动力消耗低、处理效果好,并易于操作管理。
物化处理法 篇7
关键词：因子分析,物化探,数据处理,应用
随着社会的发展, 能源危机已经成为了一个世界性的话题, 而为了缓解当前社会的能源资源供需矛盾, 就必然会加大对能源资源的开发力度。然而随着人们对能源资源的开发力度加大, 则必然会导致地表矿和浅部矿以及易识别矿逐渐减少。就目前矿产资源勘探的实际情况而言, 现代的矿产勘探主要朝着对隐伏矿和深部矿以及难识别矿进发, 从而达到缓解社会矿产资源紧缺的现状。而物化探技术就被应用在现代矿产勘探对隐伏矿和深部矿以及难识别矿的勘探过程中, 由于物化探技术具备易操作和效率高以及针对性强等优势, 使得其在现代的地勘工作中备受青睐。在现代的物化探勘探工作中, 通常会有大批的物化探数据需要处理, 但是物化探数据处理是一项极为繁琐但却十分重要的工作。在物化探数据处理过程中, 通常会涉及到大量的复杂数学计算, 从而影响到了物化探勘探工作的进度。为了使物化探数据处理变得更加简单, 因子分析在这一时代背景下应运而生, 随着因子分析在物化探数据处理中的应用, 极大的提高了物化探数据处理的效率, 从而促使了物化探工作的效率提高。因此, 为了提高物化探数据处理的效率和质量, 对物化探数据处理中的因子分析就显得尤为重要。本从因子分析的基本原理出发, 对因子分析在物化探数据处理中的应用进行研究, 并提出了个人看法, 希望能够起到抛砖引玉的效果, 使同行相互探讨共同提高, 进而为因子分析在物化探数据处理中的应用起到一定的参考作用。
1 因子分析的基本原理
因子分析:
因子分析是利用降维的思想由研究原始变量相关矩阵内部的依赖关系出发, 把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子的一种多变量统计分析方法。具体来说, 因子分析的主要应用有两个方面, 一是减少分析变量个数, 二是通过对变量间相关关系探测, 将原始变量进行分类。即将相关性高的变量分为一组, 用共性因子代替该组变量。因子分析是研究观测变量变动的共同原因和特珠原因, 从而达到简化变量结构的元统计方法。
1.1基本模型
假设m个可能存在相关关系的变量Z1, Z2, …, Zm, 含有P个独立的公共因子F1, F2, …, Fp, B (m≥p) , 每个变量Zi含有特殊因子Ui (i=1, 2, …, m) , 各特殊因子Ui间互不相关, 且与Fj (j=1, 2, …, p) 也互不相关, 每个Zi可由P个公共因子和自身的特殊因子Ui的线性组合来表示, 因子分析的一般数学模型表达为:
Z=AF+CU
上面的因子模型要求满足下面几个基本假设:
(1) p≤m;
(2) coy (F, U) =O;
(3) E (F) =0, cov (F, F) =Ip, 即F1, F1, F2, …, Fp不相关, 且方差均为1, 均值均为0;
(4) E (U) =O, coy (U, U) =Im, 即U1, U2, …, Up不相关, 且都是标准化的变量, 假定Z1, Z2, …, Zm也是准化的, 但是不相互独立。
1.2因子载荷的统计意义
表明因子载荷aij是第i个变量与第j个公共因子的相关系数, 即Xi依赖Fj的权重。因子载荷绝对值越大, 相关的密切程度越高。但是由于历史原因, 心理学家称之为载荷, 它反映了第i个变量在第j个公共因子上的相对重要性。
2 物化探成果
根据项目工作的要求, 野外测量工作在XZMQ地区内, 共采集到有效样品619个。样品取回后用电感耦合等离子体质谱仪 (ICP-MS) 做多元素分析, 使用Perkin-Elmer公司制造的EI。ANDRc-e型电感耦合等离子体质谱仪。ICP-MS工作条件为跳峰模式;进样时间10s, 测量时间60s, 清洗时间l0s;测量的目标元素包括稀土类、贵金属类、有色金属类等元素在内的39种元素。
根据相关资料统计显示, 7个公共因子的特征值占去方差的信息。表明7个主成份的数值变化可以基本代表39个原79.741%, 说明这7个因子提供了原始数据大多数信息始变量的变化。
第一主成份因子的方差贡献率为32.275%, 高于其他成份, 元素载荷的有Al、Be、B.、Ca、Co、Fe、K、Mg、Mo、Sn、Th、U、W;这说明因子l主要受这些元素影响;因子2在B、Co、Cr、Cu、Li、Ni、Ti、V这几个指标上有较高的载荷, 这说明因子2受这些元素重要影响;因子3在Ag、Cd、Hg、Pb、Zn这几个指标的载荷, 这说明因子3受M这些元素的重要影响;因子4在B、zr这个两个指标上有较高的载荷, 这说明因子4受这些元素的重要影响;因子5在CA、Mn这两个指标上有较高的载荷, 这说明因子5受这些元素的重要影响;因子6在Ba这个指标上有较高的载荷, 这说明因子6受Ba元素的重要影响;因子7在这I且这个指标上有较高的载荷, 这说明因子7受La元素的重要影响;其中Bi、Mo、W、Co、Cu、Pb、Zn等元色金属元素, 元素的较高载荷主要集中在因子1、2、3内。根据因子分析的原理, 通过计算可得出619个样品的7个因子的分别得分。为了对区域内的采样进行综合评价, 可将7个因子的得分与各自的权重进行线性加权平均求和, 得到综合得分。通过计算可以分别得到619个样品点的综合得分。综合得分结果:在619个样品中, 综合得分小于0的有284个;得分大于等于0的有335个;且得分较的样品主要集中在样品号510之后。
结束语
物化处理法 篇8
某汽车配件有限公司, 是一家从事旧汽车发电机、起动机翻新的中外合资企业, 生产过程中排放的废水, 主要含有石油类、泥砂、粉尘、金属净洗剂等, pH、混浊度、CODcr、SS高, 废水呈黑褐色泥浆状, 水温90~95℃, 生产废水中金属净洗剂含量1.33%。金属净洗剂主要成份为:非离子型表面活性剂、助洗剂、缓蚀剂等, 可生化性差。工程采用物化+生化法废水处理组合工艺, 经3个月的调试运行后通过竣工验收, 监测结果表明, 处理后出水符合GB8978-1996《污水综合排放标准》中一级排放标准。
1 水质及处理工艺
1.1 废水水量、水质
该项目的生产废水, 主要来自表面处理的高温高压清洗水、水帘式喷漆台废水 (一个月排放1-2次, 每次约2t) , 该项目所有的生产废水与生活废水 (包括食堂污水) 均进入污水处理设施进行处理后, 排入市政污水管网, 最终进入海沧污水处理厂。污水处理设施设计处理能力40t/d, 实际处理量为30t/d, 主要污染物指标为pH、SS、CODcr、BOD5、氨氮、石油类和动植物油。混合废水中油脂、NH3-N、SS等指标均较高, 具体数据见表2。
1.2 处理工艺确定
废水处理工艺流程如下图。
废水经过格栅隔油池、压滤、降温处理后, 进入破乳混凝沉淀池, 进行物化预处理。上清液与生活废水混合后, 进入生化处理系统处理后, 达标排放。污水处理设施产生的污泥, 委托有资质的公司进行外运处理。
1.3 主要构筑物
主要构筑物、设备及其工艺参数见表1。
2 设计要点
2.1 生产废水预处理
清洗废水中含有大量石油类、泥砂, 通过细格栅可拦截大颗粒悬浮物, 有效地防止了该部分物质进入提升泵;隔油池将浮油与水分离, 避免了油类对后续处理的不良影响。
压滤机可有效地拦截细小悬浮物, 防止该部分物质进入后续处理系统;冷却塔将废水温度降至30~35℃, 避免了高温对后续处理的不良影响。
2.2 破乳混凝沉淀
2.2.1 破乳
清洗机废水中含有泥土颗粒、石油类及表面活性剂等, 在碱性条件下, 表面活性剂以钠盐形式而使废油与水形成乳化液, 油以极微小的颗粒胶核均匀分散在水中, 油珠表面被一层带负电荷的-COO-或-C-SO3-基团包围形成稳定的胶体微粒 (胶粒) , 因此胶粒带有电荷, 存在着界面动电位 (Z电位) , 相互产生排斥而使胶体保持着高度分散和稳定的状态, 排斥力越大, 分散性越大, 稳定性越高。根据异性相吸的电性原理, 引入异性电荷中和胶粒电量降低排斥力, 破坏胶体微粒的分散性和稳定性, 胶体凝聚变大, 此过程称为“破乳“, 为“破乳“而加入的异性电荷电解质叫“破乳剂“。
破乳后的乳化液中, 由于电解质对油珠产生脱水作用, 从而破坏了乳化液油珠的水化层, 中和了油珠的电性, 破坏了它的双电层结构, 因而油珠失去了稳定性, 产生凝聚现象 (电解质一般分为二、三价的钙、镁、铝等盐类) , 同时金属离子与表面活性剂生成不溶于水的金属皂沉淀, 其反应式如下:
2.2.2 混凝沉淀
经过破乳后的废水虽然去除了大量油类, COD也明显降低, 但废水中仍含有大量有机悬浮物, COD仍然很高, 因此必须选用能形成絮凝性胶体的絮凝剂, 进一步絮凝沉降, 以除去废水中的有机悬浮物。常用的絮凝剂有铝盐等。在水溶液中, 铝盐无机絮凝剂发生水解形成水合金属氧化物高分子, 其高分子的聚合度取决于水溶液的pH值和温度。聚铝水解pH值在6~9之间, 最佳水解pH值在8左右;温度最好控制在20~40℃之间。单独使用一种无机絮凝剂, CODcr去除率不高, 并且矾花形成的速度比较慢, 矾花也比较小, 较难进行固液分离, 絮体难以回收处理。而使用复合混凝剂 (无机絮凝剂+高分子有机絮凝剂) , CODcr去除率很高, 矾花比较大, 沉降速度快, 固液分离快, 处理起来比较方便。从而说明了有机絮凝剂的分子链上带有电荷, 具有一定的压缩微颗粒表面比电层作用, 但其主要功能是“吸附“和“架桥“作用, 它可以起助凝剂的作用。无机絮凝剂的加入改善了废水中的电荷分布, 有机絮凝剂的加入对带有电荷的胶体颗粒进行吸附中和, 并通过“架桥絮凝“作用形成大而结实的絮凝体。因而复合使用有机和无机絮凝剂可以有效地提高CODcr去除率, 使絮凝后的水易于继续处理, 絮体易于脱水
2.3 生化处理
采用物化处理只能去除不溶于水的COD和少量可溶性COD, 废水中主要成份是溶解性的石油类、表面活性剂和可溶性大分子有机物等难降解物质, 水中还含有部分物化处理难以去除的COD, 水质还达不到排放标准。需要再经生化处理过程, 利用微生物的生化反应, 进一步去除有机污染物, 保证出水达标排放。生化处理污水时, 微生物利用污水中所含的物质作为营养物质, 进行同化作用, 以降低污水中的污染物质, 满足排放的水质要求。由于本项目生产废水可生化性较低 (BOD/COD<0.3) 、成分单一, 能为微生物所利用的营养成分比例失调, 而生活污水中的营养物质全面而且均衡, 因此应引入生活污水以补充营养物质, 提高生化处理效果。
2.3.1 厌氧处理系统
物化处理出水及生活废水进入厌氧处理系统, 在厌氧菌或兼氧菌的作用下, 将大分子物质分解成小分子物质, 提高后续好氧生化处理系统的效率, 同时对来水水量、水质进行调节。
2.3.2 好氧处理系统
好氧处理系统采用射流曝气活性污泥法。好氧活性污泥池与二沉池共同构成一体化好氧生化处理系统。厌氧处理系统的出水自流进入好氧活性污泥池, 在好氧菌的作用下, 进一步降解有机物;本工程废水在好氧池停留时间达13h, 在好氧池的末段, NH3-N在低负荷且曝气量过大的情况下, 可转化为硝酸氮和亚硝酸氮, 最终使排放出水中的氨氮浓度达到排放标准。泥水混合液在二沉池内实现泥水分离;上清液进入生物滤池, 沉淀污泥回流至好氧活性污泥池, 保持好氧活性污泥池中足够的生物量;剩余污泥排入污泥储池。
2.3.3 生物滤池
污水在生物滤池中, 利用滤料上生物膜的过滤和吸附作用, 降解废水中的有机污染物质, 进一步降低CODcr、BOD5和SS的浓度, 确保尾水达到设计排放标准。
3 调试运行
3.1 培菌、驯化
3.1.1 培菌过程:
好氧池投加0.5t的厦门第一污水厂的剩余污泥, 放入预处理后的废水进行闷曝, 每天进适量废水。如此循序渐进, 随着每天进水量的日益提高, 30d后完成活性污泥培养, 此时好氧池混合液的MLSS已达2500mg/L, SV%为28%。
3.1.2 驯化运行:
活性污泥培养完毕后, 即开始系统驯化运行, 此过程主要同步监测溶解氧, COD、NH3-N去除率;控制溶解氧在1.0~2.0mg/L之间、pH7.5~8.5, 共历时1个月。
3.2 运转情况
调试运行期间水温20-28℃, 平均CODcr约600mg/L, 进水量、设备运转、工艺控制均正常。
3.3 验收监测情况
系统稳定运行1个月后, 由环境监测站连续取样监测结果表明, 出水完全达到设计和排放标准要求, 其中NH3-N指标远优于排放标准水质, 见表2。
4 体会
4.1 清洗废水需经完善的预处理后才可进入生物处理系统, 避免石油类、乳化液等对微生物的不良影响。
4.2 废水中含大量表面活性剂, 采用厌氧生物法可使之分解成更易好氧生化的小分子有机物。
4.3 通过调节曝气量, 控制好氧池溶解氧、pH的方法, 能够保证好氧系统具有良好的脱氮效果。
5 结论
5.1 组合工艺处理旧汽车发电机、起动机翻新废水效果好, CODcr、BOD5、SS和NH3-N等指标的去除率均达到90%以上。
5.2 系统工艺操作简单、运行可靠。
5.3 工程总投资37万元人民币。
参考文献