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工业废水中氯离子去除技术

北极星环保网来源:科技创新与应用 宋波2018/5/30 10:18:32我要投稿

北极星环保网讯:随着我国经济的发展,一方面我国水资源的需求量在急剧增加,另一方面我国水污染情况又越来越严重。在这样的水环境情况下,人们对水污染处理技术的关注程度越来越高,COD、BOD、氮、磷、重金属等污染物的去除技术得到了极大的发展,而工业废水中氯离子由于其不被微生物所利用,其去除技术相对较少。我国《污水综合排放标准(GB8978-1996)》[1]中并没对氯化物排放进行限定,大量的氯化物进入环境对环境和生物造成严重的危害,因此研究氯离子的去除技术对保护环境和生物都很有意义。

1氯离子的来源及危害

Cl-可与Na+、Ca2+、Mg2+、K+等的离子形成氯化物。地表水中氯化物的来源有自然源和人为源两类。自然源主要有两种:一是水源流过含氯化物地层,导致食盐矿床和其他含氯沉积物溶解于水;二是接近海洋的河流或江水受到潮水和海水吹来的风的影响,导致水中氯化物含量增加。人为源主要有采矿、石油化工、食品、冶金、制革(鞣革)、化学制药、造纸、纺织、油漆、颜料和机械制造等行业所排放的工业废水以及人类生活所产生的生活污水,其中工业排放是最主要来源。

工业废水中氯化物含量较高,如泡菜行业腌渍废水氯离子浓度可达1153000mg/L[2],如不加控制直接排入水体,将严重危害水环境、破坏水平衡,影响水质,对渔业生产、农业灌溉、淡水资源造成影响,严重时甚至会污染地下水和引用水源。比如,水中氯化物含量过高时,会腐蚀金属管道和构筑物、妨碍植物生长、影响土壤铜的活性、引起土壤盐碱化(特别是四川地区)、使人类及生物中毒。当水中阳离子为镁,氯化物浓度为100mg/L时,即可使人致毒。

2工业废水氯离子去除技术

氯离子是氯最为稳定的形态,一方面,由于微生物不能利用Cl-,所以不能通过生物法来去除Cl-,并且废水中氯离子含量会抑制微生物的生长,阻碍生物法处理废水效率,许多研究表明,当废水含盐质量分数在3%以上时,废水的生物处理效率明显下降;另一方面,因为水中氯离子会对金属产生腐蚀作用,因此废水回用时必须去除过量的氯离子,达到循环水氯化物标准。目前专门为了去除氯离子使其达标排放而研发的技术是很少的,去除氯离子的目的大致有两种:一是为了使废水能满足后续生物处理生物活性要求;二是为了达到废水回用氯化物含量标准。氯离子去除原理主要有两种:要么被其它阴离子替代;要么同其它阳离子一起去除。根据不同性质大体归类为四种方式:沉淀盐方式、分离拦截方式、离子交换方式、氧化还原方式。

2.1沉淀盐方式

采用Ag+或Hg+等与Cl-生成沉淀,再将沉降过滤,从而去除Cl-。沉淀盐方式主要有化学沉淀法,关于该方法研究也很多。金艳等[3]发明了处理一种氯碱行业高氯含汞废水的系统,由于废水中含氯离子浓度高达50000-60000mg/L,由于配合作用,汞主要以HgCl3+与Hg-Cl2-的非汞离子形态存在,经过一系列处理后,出水汞浓度可达1.5ppb,Cl-也得到了一定的去除。

李文歆等[4]利用化学沉淀法做了专业特征废液中氯离子的处理的研究,氯离子去除率高达90%以上。该法具有操作简单、污染小、去除率高等特点。

化学沉淀法由于要加入沉淀试剂,如硝酸银、硝酸汞等,这些沉淀剂的价格往往较高,导致其工业成本很高,应用不广泛,基本仅限于实验室使用。如果开发价格低廉的沉淀剂,由于化学沉淀法反应过程简单、易操作,所以还是有很大的应用前景的。

2.2分离拦截方式

主要采用蒸发浓缩、电吸附、膜过滤、溶剂萃取和复合絮凝剂絮凝等方法将Cl-分离去除。

2.2.1蒸发浓缩法

对废水升温,由于无机盐类氯化物沸点高于水,最后被浓缩结晶;氯化氢沸点相对较低,同水蒸气等易挥发物质一同被去除。从而实现了氯离子与废水的分离。

江西理工大学材化学院科研人员[5]发明了含铵含氯废水处理并回收利用铵和氯的方法,利用该方法使得铵盐和氯不仅得到有效分离,还能回收利用。该法有效去除了有色金属冶炼过程中含铵含氯废水中氯离子,并实现了经济与环境的统一。

泡菜生产过程主要产生的废水类型有腌渍废水、脱盐废水及脱盐水、清洗水、冲洗水等,其中以腌渍废水氯离子浓度可达153000mg/L,对部分量少的废水可采用蒸发法。丁文军等[6]采用三效浓缩设备将盐渍水浓缩至饱和状态,再经结晶、离心分离等工序制得食盐并回用于泡菜腌制。

蒸发浓缩法适合于小水量高浓度的废水,其操作简单,效果明显,在泡菜等行业应用较多;但对于水量较大废水,其成本很高,相比其他处理方法不实用。

2.2.2电吸附法

电吸附技术结合了电化学理论和吸附分离技术,通过对水溶液施加静电场作用,在电极上加上直流电压,在两电级表面形成双电层,由于双电层具有电容的特性,因而能够进行充电和放电过程,且溶液中离子不发生化学反应。在充电过程中吸附并保存溶液中离子,在放电过程中释放能量和离子,使双电层再生。其目前应用也比较多。

魏鸿礼[7]做了电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究,结果表明,含氯离子平均为307mg/L的原水,产水平均为91mg/L,氯离子平均去除率为70.4%。

电吸附法相比电解法,由于不发生化学反应,相对成本较低,且处理效果良好,而在回用水净化中,其相对常规石灰软化法工艺去除氯离子等盐类效果更明显,所以其回用水净化中应用很广。

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