電鍍廢水處理設備歡迎咨詢報價

　在工業(yè)飛速發(fā)展帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，工業(yè)廢水帶來的污染問題也日趨嚴重。硫及其化合物作為重要的工業(yè)原料，廣泛應用于造紙、制藥、糖蜜發(fā)酵等行業(yè)，形成了大量高濃度硫酸鹽有機廢水，該類廢水因含大量硫酸鹽，對水體、水生生物、大氣環(huán)境均會產(chǎn)生污染。

　　因化學需氧量(COD)較高，這類廢水通常采用厭氧生物工藝處理，但廢水中高濃度硫酸鹽的存在會給厭氧處理過程帶來不利影響，硫酸鹽會被硫酸鹽還原菌(SRB)還原為硫化氫，而硫化氫對產(chǎn)甲烷菌(MPB)和SRB均有較強的抑制作用，SRB在還原硫酸鹽的過程中會與產(chǎn)甲烷菌競爭底物。抑制和競爭作用使厭氧反應器對COD、硫酸鹽的處理效率大幅降低，甚至導致反應器運行失敗。為解決這些問題，有學者在單相反應器基礎上，研發(fā)出了單相吹脫、兩相厭氧等工藝。

　　本文從COD/SO42-等角度，探究了不同負荷對各類厭氧生物工藝的影響，并在此基礎上分析了反消化過程對硫酸鹽還原、COD去除性能的影響，為未來的理論研究和實際應用各反應器處理硫酸鹽有機廢水提供借鑒。

　　2、厭氧生物處理

　　2.1 厭氧消化反應

　　目前三階段理論和四菌群理論為厭氧消化反應過程的主流解釋理論。其中，三階段理論是指將厭氧消化過程分為水解發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷三個階段，據(jù)此將參與反應的微生物按照功能分為水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、同型產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌四類菌。

　　此外，由于厭氧消化體系中存在硫酸鹽，SRB也會參與厭氧發(fā)酵過程，目前得到鑒定的SRB中，以脫硫弧菌屬、脫硫葉菌屬等較為常見。而在SRB參與反應過程中，主要有兩類電子供體，即產(chǎn)甲烷前驅(qū)物(乙酸、H2/CO2)和有機物發(fā)酵過程的中間產(chǎn)物(丙酸、丁酸、乙醇)。

　　2.2、研究進展

　　2.2.1 單相厭氧工藝

　　高效厭氧生物處理技術已經(jīng)在高濃度硫酸鹽有機廢水處理領域廣泛應用，在不同COD/SO42-時呈現(xiàn)出不同的處理效果，COD或硫酸鹽的去除率可達70%~80%。而在實際應用中，單相厭氧工藝對高濃度硫酸鹽有機廢水的處理出現(xiàn)了以下問題：硫化物的毒性對SRB和MPB均產(chǎn)生抑制作用，造成甲烷產(chǎn)量降低;SRB和MPB的競爭作用使COD和硫酸鹽不能同時達到較高去除率。Colleran等人研究復合型厭氧反應器(UBF)處理檸檬酸工業(yè)廢水中的高濃度硫酸鹽時，在進水COD/SO42-=3.61時，硫酸鹽去除率為70%，COD去除率僅為52%，且在反應器內(nèi)出現(xiàn)丙酸鹽和丁酸鹽積累。根據(jù)三階段理論，丙酸鹽和丁酸鹽是厭氧消化重要的中間產(chǎn)物，初級抑制作用或反應進程混亂導致丙酸鹽、丁酸鹽發(fā)生積累，COD去除效率大幅降低。

　　2.2.2 單相吹脫工藝

　　在單相厭氧還原基礎之上，國內(nèi)外也開發(fā)了多種吹脫和組合工藝，該類工藝吹脫方式主要有內(nèi)部吹脫和外部吹脫。Olesakjewicz等人應用UASB反應器，平行研究吹脫工藝對煉乳廢水和蒸煮液中硫酸鹽去除效果的影響，在通入N2吹脫后，COD去除率由60%提高到95%以上，硫酸鹽去除率提高了20%以上。

　　但是內(nèi)部吹脫工藝在應用中有吹脫氣量不易控制、吹脫H2S不的缺陷，因此有研究在UASB反應器的基礎上開發(fā)出外部吹脫裝置，出水在吹脫裝置中進行吹脫去除H2S后回流，從而對進水進行稀釋。在COD和硫酸鹽進水濃度分別為2000mg/L和1000mg/L，硫酸鹽負荷為1.3kg/(m3·d)時，COD和硫酸鹽去除率分別可達90%和70%。

　　雖然單相吹脫工藝減輕了H2S的毒性影響，但并未消除H2S;同時，SRB對MPB底物的競爭問題也未能解決，MPB受到的初級和次級抑制作用仍都存在。

　　2.2.3 兩相厭氧工藝

　　為減少SRB和MPB的競爭，有學者在單相工藝基礎上進一步開發(fā)了兩相厭氧工藝，通過產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的相分離實現(xiàn)了硫酸鹽還原過程和產(chǎn)甲烷過程在兩個厭氧反應器中分別完成，且減少了硫酸鹽還原產(chǎn)物對產(chǎn)甲烷過程的抑制作用，提高了硫酸鹽、COD去除效率。Genschow等人應用兩相工藝處理制革廢水時，在進水硫酸鹽濃度為1180mg/L時，硫酸鹽去除率為58%(單相厭氧工藝去除率為30%)。Mizuno等人在應用兩相厭氧反應器研究酸化消解過程發(fā)現(xiàn)，在酸化相中水力停留時間達到2小時，就可發(fā)生硫酸鹽還原過程，當硫酸鹽達到2400mg/L后，延長水力停留時間到10小時便可以去除硫酸根。

　　兩相工藝同步提高了COD和硫酸鹽去除率，但若反應器內(nèi)硫化物濃度過高，硫酸鹽還原過程仍會受到抑制，但可采用惰性氣體吹脫的方式減少影響，其機理與單相吹脫工藝類似。雖然兩相工藝與氣體吹脫聯(lián)用能有較好的處理效率，但運行費用高等缺點仍限制了其應用。

　　2.2.4 新型厭氧反應器

　　為解決上述問題，在傳統(tǒng)兩相厭氧反應器基礎上，一些新型厭氧反應器開始出現(xiàn)。其中，內(nèi)循環(huán)厭氧反應器(IC反應器)具有容積負荷高、占地面積小、耐沖擊負

　二苯基氯化膦(CDPP)是生產(chǎn)光引發(fā)劑TPO的重要原料之一，其合成是通過苯和在三氯化鋁的催化下發(fā)生傅克反應得到的，由于反應結(jié)束后三氯化鋁會和產(chǎn)物形成配合物，因此需加入解絡合劑氯化鈉使產(chǎn)品CDPP游離出來，由此會生產(chǎn)大量的四氯鋁酸鈉固體廢棄物，此部分固渣由于含有極少量的CDPP致使氣味較大，且每生產(chǎn)1tCDPP約產(chǎn)生3t的固渣，因此如何合理處理該固廢是CDPP生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題。

　　筆者對二苯基氯化膦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固渣進行了綜合處理，使用甲醇使四氯鋁酸鈉中氯化鈉和氯化鋁解離開來，氯化鈉回收后重新套用于二苯基氯化膦的制備中，氯化鋁合成水處理劑聚合氯化鋁(PAC)用于廢水處理，解決了四氯鋁酸鈉固體廢棄物的處理問題，同時達到了廢物再利用的目的，減少對環(huán)境的污染。

　　2、實驗部分

　　2.1 儀器與試劑

　　儀器：磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司85-1)、精密pH計(上海天達儀器有限公司PHS-3TC)、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責任公司DF-101S)。

　　試劑：四氯鋁酸鈉(自制);甲醇(國藥集團化學試劑有限公司)、氫氧化鈉(國藥集團化學試劑有限公司)、PAC(宜興華南)，以上試劑均為AR。

　　2.2 實驗步驟

　　2.2.1 四氯鋁酸鈉的預處理

　　實驗所用的四氯鋁酸鈉是筆者公司在合成二苯基氯化膦過程中產(chǎn)生的固渣，其中會含有少量的二苯基氯化膦及部分有機膦水解產(chǎn)物，這部分有機物如不脫除會影響后期

我國的采油技術先后從復合驅(qū)采油過渡到三元驅(qū)采油，三元驅(qū)采油技術逐漸走向成熟，且三元驅(qū)采油的效率較高。但三元驅(qū)采油工藝也給周邊環(huán)境帶來困擾，由于采油過程中夾雜大量的表面活性劑使出水水質(zhì)更復雜，聚合物含量高、pH值高、含油量高、水溫高等特點，加大了石油廢水的處理難度。聚合驅(qū)采油效率略低，出水水質(zhì)中摻雜著大量的油塊，含油量較大、油味重、乳化嚴重，水質(zhì)較差。兩種采油技術的出水處理都有一定難度。

　　乳化油中油的存在方式分為游離油、分散相油、乳化油3種。絮凝加氣浮對游離油、分散相油處理效果較好，對乳化油處理效果一般。破乳是關鍵一步。

　　本文采用破乳劑、絮凝劑及助凝劑加氣浮的處理方式，對石油廢水的達標處理提供依據(jù)。

　　1、實驗部分

　　1.1 藥品與儀器

　　聚合氯化鋁鐵、聚合氯化鋁、鹽酸、硫酸鋁、均為分析純;聚丙烯酰胺(PAM，相對分子量2000萬，水解度20%)、SLD型破乳劑H1(成分以高碳醇、丙二醇、丙三醇、多乙烯多胺為主)、JS-8型破乳劑R2(成分以聚氧乙烯聚氧丙烯兩段嵌段式為主)均為工業(yè)品。

　　OIL460型紅外分光測油儀;JJ200型電子天平;DK-S26型恒溫

產(chǎn)品的質(zhì)量。由于二苯基氯化膦沸點較高，常規(guī)的水蒸氣吹脫法無法去除雜質(zhì)，因此實驗中采取了萃取法對四氯鋁酸鈉固渣進行前處理。在反應結(jié)束冷卻后將100g四氯鋁酸鈉溶于500g水中(由于結(jié)塊，需攪拌溶解較長時間)，用30g乙酸乙酯萃取3次除去其中的有機物，使廢水中總磷的含量小于5mg·L-1，可以滿足下一步反應的要求。

　　2.2.2 解離

　　電鍍廢水處理設備歡迎咨詢報價將去除有機物后的水層進行蒸餾，得到93g純凈的四氯鋁酸鈉固體，再將得到的固體溶解于200g80%的甲醇水溶液中，加熱至70℃攪拌1h，充分解離后得到白色漿料，趁熱直接過濾得到回收氯化鈉固體，干燥后重量為26.3g，氯化鈉收率為92.8%。將干燥后的回收氯化鈉套用于二苯基氯化膦的解絡合反應中，并與工業(yè)品氯化鈉的解絡合效果進行比較。

　　2.2.3 聚合氯化鋁(PAC)的制備

　　解離后得到的濾液即為三氯化鋁的甲醇水溶液，脫溶后得到水合三氯化鋁，接著用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鹽基度，控制pH在4~5，獲得聚合氯化鋁，作為絮凝劑使用。

　　2.2.4 PAC絮凝效果驗證

　　原水(取自南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司預處理廢水，COD為847mg·L-1，濁度為15度)，分別取500g置于2個燒杯中，往燒杯中分別加入5g的自制聚合氯化鋁和外購的PAC(宜興華南)，快速攪拌30min后靜置30min，取上層清液分別測定濁度和COD的變化。

　　3、結(jié)果與討論

　　3.1 回收氯化鈉的XRD表征

　　將回收得到的氯化鈉固體進行了XRD的表征，其結(jié)果如圖1。由圖1可知，回收得到的固體與氯化鈉標準圖譜相一致，由此可以判斷解離后得到的固體即為氯化鈉。從圖中的峰型上來看，經(jīng)過處理后的回收氯化鈉晶型也較為完整，沒有因處理而發(fā)生較大的改變。

荷強等特點，應用較為廣泛。IC反應器可以理解為兩個兩相厭氧反應器的串聯(lián)，并且形成了內(nèi)循環(huán)，污水從下層通過布水系統(tǒng)進入反應器，在反應器下部膨脹床反應區(qū)進行有機物降解和硫酸鹽還原。第一級三相分離器對產(chǎn)生甲烷、污泥和水進行分離，部分污泥和水混合液由于甲烷的氣提作用會上升至氣液分離器，然后與甲烷分離，并沿下降管返回混合區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)。

　　目前，雖缺少IC反應器處理硫酸鹽廢水的研究，但理論上來看，應用IC反應器來處理高濃度硫酸鹽有機廢水有較高的可行性。

　　3、研究展望

　　3.1 在現(xiàn)有研究的基礎上，增強對反應器實際工程應用效果的論證，為進一步的研究和創(chuàng)新提供方向上的指引。

　　3.2 橫向比較工藝，深入研究新工藝，從溫度、COD/SO42-、pH、出水水質(zhì)等角度，以統(tǒng)一指標明確各個工藝的優(yōu)缺點，為實際工程應用提供較為便捷可靠的參數(shù)支撐。