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    環(huán)保水處理中的難題:影響處理效果的氯離子,該怎樣去除呢?

    環(huán)保水處理中的難題:影響處理效果的氯離子,該怎樣去除呢?

    • 分類(lèi):新聞資訊
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    • 發(fā)布時(shí)間:2023-02-08
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    【概要描述】

    環(huán)保水處理中的難題:影響處理效果的氯離子,該怎樣去除呢?

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    詳情

    隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展,一方面我國水資源的需求量在急劇增加,另一方面我國水污染情況又越來(lái)越嚴重。

    在這樣的水環(huán)境情況下,人們對水污染處理技術(shù)的關(guān)注程度越來(lái)越高,COD、BOD、氮、磷、重金屬等污染物的去除技術(shù)得到了極大的發(fā)展,而工業(yè)廢水中氯離子由于其不被微生物所利用,其去除技術(shù)相對較少。

    我國《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》中并沒(méi)對氯化物排放進(jìn)行限定,大量的氯化物進(jìn)入環(huán)境對環(huán)境和生物造成嚴重的危害,因此研究氯離子的去除技術(shù)對保護環(huán)境和生物都很有意義。

    1 氯離子的來(lái)源及危害

    Cl-可與Na+、Ca2+、Mg2+、K+等的離子形成氯化物。地表水中氯化物的來(lái)源有自然源和人為源兩類(lèi)。

    自然源主要有兩種:一是水源流過(guò)含氯化物地層,導致食鹽礦床和其他含氯沉積物溶解于水;二是接近海洋的河流或江水受到潮水和海水吹來(lái)的風(fēng)的影響,導致水中氯化物含量增加。

    人為源主要有采礦、石油化工、食品、冶金、制革(鞣革)、化學(xué)制藥、造紙、紡織、油漆、顏料和機械制造等行業(yè)所排放的工業(yè)廢水以及人類(lèi)生活所產(chǎn)生的生活污水,其中工業(yè)排放是最主要來(lái)源。

    工業(yè)廢水中氯化物含量較高,如泡菜行業(yè)腌漬廢水氯離子濃度可達1153000mg/L,如不加控制直接排入水體,將嚴重危害水環(huán)境、破壞水平衡,影響水質(zhì),對漁業(yè)生產(chǎn)、農業(yè)灌溉、淡水資源造成影響,嚴重時(shí)甚至會(huì )污染地下水和引用水源。

    比如,水中氯化物含量過(guò)高時(shí),會(huì )腐蝕金屬管道和構筑物、妨礙植物生長(cháng)、影響土壤銅的活性、引起土壤鹽堿化(特別是四川地區)、使人類(lèi)及生物中毒。當水中陽(yáng)離子為鎂,氯化物濃度為100mg/L時(shí),即可使人致毒。

    2 工業(yè)廢水氯離子去除技術(shù)

    氯離子是氯最為穩定的形態(tài),一方面,由于微生物不能利用Cl-,所以不能通過(guò)生物法來(lái)去除Cl-,并且廢水中氯離子含量會(huì )抑制微生物的生長(cháng),阻礙生物法處理廢水效率,許多研究表明,當廢水含鹽質(zhì)量分數在3%以上時(shí),廢水的生物處理效率明顯下降;另一方面,因為水中氯離子會(huì )對金屬產(chǎn)生腐蝕作用,因此廢水回用時(shí)必須去除過(guò)量的氯離子,達到循環(huán)水氯化物標準。

    目前專(zhuān)門(mén)為了去除氯離子使其達標排放而研發(fā)的技術(shù)是很少的,去除氯離子的目的大致有兩種:一是為了使廢水能滿(mǎn)足后續生物處理生物活性要求;二是為了達到廢水回用氯化物含量標準。

    氯離子去除原理主要有兩種:要么被其它陰離子替代;要么同其它陽(yáng)離子一起去除。根據不同性質(zhì)大體歸類(lèi)為四種方式:沉淀鹽方式、分離攔截方式、離子交換方式、氧化還原方式。

    2.1 沉淀鹽方式

    采用Ag+或Hg+等與Cl-生成沉淀,再將沉降過(guò)濾,從而去除Cl-。沉淀鹽方式主要有化學(xué)沉淀法,關(guān)于該方法研究也很多。

    金艷等發(fā)明了處理一種氯堿行業(yè)高氯含汞廢水的系統,由于廢水中含氯離子濃度高達50000-60000mg/L,由于配合作用,汞主要以HgCl3+與Hg-Cl2-的非汞離子形態(tài)存在,經(jīng)過(guò)一系列處理后,出水汞濃度可達1.5ppb,Cl-也得到了一定的去除。

    李文歆等利用化學(xué)沉淀法做了專(zhuān)業(yè)特征廢液中氯離子的處理的研究,氯離子去除率高達90%以上。該法具有操作簡(jiǎn)單、污染小、去除率高等特點(diǎn)。

    化學(xué)沉淀法由于要加入沉淀試劑,如硝酸銀、硝酸汞等,這些沉淀劑的價(jià)格往往較高,導致其工業(yè)成本很高,應用不廣泛,基本僅限于實(shí)驗室使用。

    如果開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉的沉淀劑,由于化學(xué)沉淀法反應過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作,所以還是有很大的應用前景的。

    2.2 分離攔截方式

    主要采用蒸發(fā)濃縮、電吸附、膜過(guò)濾、溶劑萃取和復合絮凝劑絮凝等方法將Cl-分離去除。

    2.2.1 蒸發(fā)濃縮法

    對廢水升溫,由于無(wú)機鹽類(lèi)氯化物沸點(diǎn)高于水,最后被濃縮結晶;氯化氫沸點(diǎn)相對較低,同水蒸氣等易揮發(fā)物質(zhì)一同被去除。從而實(shí)現了氯離子與廢水的分離。

    江西理工大學(xué)材化學(xué)院科研人員發(fā)明了含銨含氯廢水處理并回收利用銨和氯的方法,利用該方法使得銨鹽和氯不僅得到有效分離,還能回收利用。該法有效去除了有色金屬冶煉過(guò)程中含銨含氯廢水中氯離子,并實(shí)現了經(jīng)濟與環(huán)境的統一。

    泡菜生產(chǎn)過(guò)程主要產(chǎn)生的廢水類(lèi)型有腌漬廢水、脫鹽廢水及脫鹽水、清洗水、沖洗水等,其中以腌漬廢水氯離子濃度可達153000mg/L,對部分量少的廢水可采用蒸發(fā)法。

    丁文軍等采用三效濃縮設備將鹽漬水濃縮至飽和狀態(tài),再經(jīng)結晶、離心分離等工序制得食鹽并回用于泡菜腌制。

    蒸發(fā)濃縮法適合于小水量高濃度的廢水,其操作簡(jiǎn)單,效果明顯,在泡菜等行業(yè)應用較多;但對于水量較大廢水,其成本很高,相比其他處理方法不實(shí)用。

    2.2.2 電吸附法

    電吸附技術(shù)結合了電化學(xué)理論和吸附分離技術(shù),通過(guò)對水溶液施加靜電場(chǎng)作用,在電極上加上直流電壓,在兩電級表面形成雙電層,由于雙電層具有電容的特性,因而能夠進(jìn)行充電和放電過(guò)程,且溶液中離子不發(fā)生化學(xué)反應。

    在充電過(guò)程中吸附并保存溶液中離子,在放電過(guò)程中釋放能量和離子,使雙電層再生。其目前應用也比較多。

    魏鴻禮做了電吸附工藝去除再生水中氯離子的研究,結果表明,含氯離子平均為307mg/L的原水,產(chǎn)水平均為91mg/L,氯離子平均去除率為70.4%。

    電吸附法相比電解法,由于不發(fā)生化學(xué)反應,相對成本較低,且處理效果良好,而在回用水凈化中,其相對常規石灰軟化法工藝去除氯離子等鹽類(lèi)效果更明顯,所以其回用水凈化中應用很廣。

    2.2.3 絮凝沉淀、溶劑萃取法

    絮凝沉淀主要利用絮凝劑作用氯離子,將其絮凝以至沉淀去除,如復合絮凝劑;溶劑萃取是利用萃取劑將含氯離子的化合物萃取去除。

    汪巍發(fā)明了一種用聚合硫酸亞鐵對含氯廢水進(jìn)行絮凝沉淀的方法,該方法可把進(jìn)水為500~1000mg/L含氯廢水,降低到0.4mg/L以下。雷春生等發(fā)明了一種由有機酸和無(wú)機鹽復配而成的復合除氯劑,實(shí)驗表明,該法可去除99.9%以上的氯離子。

    絮凝沉淀和溶劑萃取受試劑的影響,溶劑萃取僅適用于小水量情況,更多應用于實(shí)驗室;絮凝沉淀法在其成本較低的情況下,可能可應用于較大水量氯離子的去除,但目前應用并不廣泛。

    2.3 離子交換方式

    采用離子交換劑與氯離子進(jìn)行交換替代氯離子,利用該方式的方法有離子交換樹(shù)脂法、水滑石法等。值得說(shuō)明的是水滑石法,由于水滑石(LDHs)的結構特點(diǎn)使其層間陰離子可與各種陰離子,包括無(wú)機離子、有機離子、同種離子、雜多酸離子以及配位化合物的陰離子進(jìn)行交換。

    胡靜等也研究了焙燒鎂鋁碳酸根水滑石(CLDH)對廢水中氯離子的去除效果。實(shí)驗表明,Cl-的去除率可達97%。

    水滑石法目前研究較多,其對氯離子的去除效果也較好,但多停留在實(shí)驗階段,工程應用很少。離子交換樹(shù)脂法用復床或混床,將氯離子去除,屬傳統工藝,設備投資較低,但陰離子交換樹(shù)脂容易飽和,需要再生。

    2.4 氧化還原方式

    采用電解或電滲析、還原方式將Cl-去除。應用方法有電解、電滲析、加氧化劑等。

    電解是當污水通電后,電解槽的陰陽(yáng)級之間產(chǎn)生電位差,趨使污水中陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)發(fā)生氧化反應,陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)發(fā)生還原反應,從而使得廢水中的污染物在陽(yáng)極被氧化,在陰極被還原,或者與電極反應產(chǎn)物作用,轉化為無(wú)害成分被分離除去。

    2.4.1 電滲析法

    電滲析以離子交換膜為滲析膜,以電能為動(dòng)力。電滲析過(guò)程是電解和滲析擴散過(guò)程的組合。在外加直流電場(chǎng)作用下,陰、陽(yáng)離子分別往陽(yáng)極和陰極移動(dòng),由于陽(yáng)離子膜理論上只允許陽(yáng)離子通過(guò),陰離子膜只允許陰離子通過(guò),如果膜的固定電荷與離子電荷相反,則離子可以通過(guò),反之則被排斥。由此來(lái)實(shí)現氯離子的去除。

    錢(qián)學(xué)玲等采用味精廢水-預處理-電滲析-厭氧-好氧工藝流程,整個(gè)工藝流程既保證了COD等的去除,又可使Cl-濃度從進(jìn)水16.776g/L降至6g/L以下,從而達到了很好的綜合去除效果。

    電滲析法適合處理低濃度含氯廢水,水耗和電耗較大,成本較高,其對小水量的處理還是比較實(shí)用的。

    2.4.2 電解、氧化劑法

    電解是當污水通電后,電解槽的陰陽(yáng)級之間產(chǎn)生電位差,趨勢污水中陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)發(fā)生氧化反應,陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)發(fā)生還原反應,從而使得廢水中的污染物在陽(yáng)極被氧化,在陰極被還原,或者與電極反應產(chǎn)物作用,轉化為無(wú)害成分被分離除去;氧化劑法是通過(guò)與氯離子發(fā)生氧化還原反應將氯離子去除的方法。

    李長(cháng)俊等采用混凝絮凝-電解法聯(lián)用技術(shù),實(shí)驗表明,Cl-濃度能從原水的136698.2mg/L降低到54205.5mg/L,能達到較好的去除效果。

    電解法去除氯離子同樣存在成本高的問(wèn)題,對小水量廢水應用有較好效果,相對于電滲析法其不存在膜堵塞問(wèn)題,但運行費用相對較高,一般在廢水預處理后采用。氧化劑法目前應用也較少。

    3 結束語(yǔ)

    氯離子的去除技術(shù)主要有物理、化學(xué)和物理化學(xué)方法,生物法不能去除氯離子。目前工業(yè)廢水去除氯離子主要是為了實(shí)現后續廢水生物處理和達到回用水氯化物標準,單獨為了去除氯離子而實(shí)現達標排放的做法很少,這也是人們對氯離子危害不重視的一種表現。

    總的來(lái)看,氯離子的去除技術(shù)多適用于小水量和中水量情況,電吸附和電滲析由于操作簡(jiǎn)單,對較大水量可能將是氯離子去除技術(shù)的趨勢和熱點(diǎn),相信未來(lái)會(huì )出現更多更經(jīng)濟更環(huán)保的氯離子去除技術(shù)。

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