丹陽農村生活污水處理設備廠家天環

日常生產過程中產生的廢水成分復雜、濃度大、毒性高、可生化性差，不經深度處理排放到自然水體會威脅到人們的生命健康。傳統單一水處理方法如物理法、生物法、焚燒法、化學法等已經難以滿足當前廢水處理要求，急需尋找一種更加高效實用的水處理方法。近年來，零價鐵(ZVI)作為一種廉價高效的處理劑已經受到了水處理行業的廣泛關注。究其原因是，ZVI的標準氧化電極電位低(E=－0.44V)，可還原大部分污染物;另外，鐵作為地殼中含量第四豐富的元素，其來源廣、材料簡單易得，而且與生化法比不需要復雜的培養流程，對可生化性差的高濃度難降解有機廢水處理效果更好。此外，相比于高級氧化法(AOPs)，零價鐵更加經濟實惠，而且不需要后續處理，成本節省60%左右。目前已有大量文獻記載了ZVI處理廢水的實驗與評價。事實證明，零價鐵在處理砷廢水、廢水、染料廢水、硝酸鹽等高濃度難降解廢水方面有著顯著的效果。鑒于此，本文綜述了近年來ZVI在廢水處理方面的研究進展，特別是關于其對于難降解污染物的去除機理方面做了深入闡述。

1、基于ZVI改性的研究

1.1 納米零價鐵

納米零價鐵(nZVI)是近年來研究的熱點。相對于ZVI來講，它具有更細的粒徑，從而有更大的比表面積和更高的反應活性，而且nZVI比ZVI更容易被氧化。Greenlee等研究了nZVI的氧化動力學，發現其最終被氧化為鐵氧化物和纖維鐵礦的綜合體。同時，nZVI在處理重金屬方面有著顯著的效果，Zhu等采用nZVI/Ni雙金屬材料降解土壤中的Cr6+，在pH=5、T=303K條件下，去除率達到99.84%。

但是，由于nZVI缺乏穩定性且易于聚集，難以將nZVI從處理后的溶液中分離出來，在實際廢水處理應用中有一定局限性。針對這類問題，近年來開始研究nZVI的表面改性，即在nZVI制備過程中添加高分子和表面荷電物質對其進行物理改性。Liu等把由陰離子聚丙烯酰胺(APAM，MW=300)和羧甲基纖維素鈉(CMC，MW=300～800)改性的nZVI用于降解水中的Ni2+。其中，APAM會使懸浮液中的nZVI聚集，CMC使得nZVI分散良好。兩者協同減緩了nZVI的氧化速度，大大增加了Ni2+的降解速率。Arshadi等利用Azolla(水生植物滿江紅)改性nZVI，去除水中的Pb2+和Hg2+，吸附符合二級吸附動力學，其中Azolla起到了固定和吸附nZVI的作用。通常采用由固體多孔材料(碳、樹脂、膨潤土、高嶺石和沸石等)支撐的nZVI來去除不同的污染物。表1列出了nZVI在有附著物的前提下去除不同污染物的代表性研究。

盡管nZVI在降低廢水中有害物質的濃度方面有著顯著的進展，節省了水處理成本和工藝持續時間，但是其弊端也不容忽視：(1)現階段，NaBH4法、精密切削法、碳熱還原法、超聲法等生產nZVI的方法都面臨成本高昂的問題，尤其是在處理大批量高濃度的有機廢水時，nZVI成本比生物法超出10倍之多;(2)由于實際廢水處理影響因素多，nZVI的支撐材料容易發生形變，導致nZVI從其體內脫離，會影響其處理效果，而且nZVI粒徑為納米級，可均勻分散在水中，常規水處理技術很難保證將其分離。目前還沒有關于nZVI潛在生物毒性的報道，不排除其會對生物活性造成影響。

對于高鹽廢水的處理，傳統方法是首先將廢水減量濃縮，然后將濃縮液通過蒸發技術使鹽結晶，最終實現廢水脫鹽和鹽資源的回收。目前，已大規模工業化的濃縮方法主要有熱法和膜分離法。熱法主要是通過加熱的方式，將高鹽廢水中的水分蒸發出來，以達到濃縮和減容的目的，該方法通常利用水蒸氣作為熱源，因此耗能巨大，運行成本非常高。膜分離法使用選擇性透過膜作為過濾介質，以壓力差?電勢差?滲透壓等作為驅動力，實現含鹽廢水的濃縮，常見的膜分離工藝有微濾?超濾?反滲透?電滲析等。對于膜技術，目前存在的主要問題是膜元件成本高?膜污染及清洗等問題。

膜蒸餾技術是傳統熱蒸發過程與膜分離技術相結合的新型分離技術，其原理是在疏水性微孔膜的攔截作用下，阻止廢液以液體形式穿透膜孔，僅以揮發組分在膜兩側蒸汽壓差的推動下穿透膜孔，而非揮發組分則被攔截，最終實現混合物的分離和提純，具有濃縮倍數高?能耗低等(使用30~70℃的低品熱源)特點。在常見的膜蒸餾技術中，真空膜蒸餾技術(vacuum membrane distillation，VMD)是利用真空泵使膜的透過側維持負壓狀態，從而增加膜兩側的蒸氣壓差以提高膜通量，與其他膜蒸餾技術相比，具有膜通量高?溫度極化程度低等顯著優點，近年來得到了研究人員的廣泛關注。Mericq等采用VMD技術對反滲透處理后的海水濃縮液進行進一步濃縮，實驗結果表明，當透過側壓力為6000Pa?溫度為50℃?雷諾數為4000?進水含鹽量為64~300g/L時，膜通量可達7~17L/(m2•h)，VMD工藝可將反滲透處理后的海水濃縮液的體積減少81.9%。劉宇程等采用VMD技術處理經濕式氧化后的頁巖氣壓裂返排液，結果表明，當進水COD為299mg/L?NaCl濃度為67870mg/L時，在操作條件為料液溫度70℃?真空度0.085MPa?運行時間為90min情況下，出水NaCl含量僅為1.17mg/L，出水COD降至93.2mg/L。Wen等應用VMD技術處理低放射性廢水，實驗結果表明，當進水含鹽量高達80g/L時，VMD工藝對Cs(Ⅰ)?Sr(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的去污因子可分別達到6000?3700和8300。游文婷等采用VMD工藝對硫酸鈉和氯化鈣模擬廢水進行了處理研究，實驗選用聚四氟乙烯平板膜作為膜組件，結果表明：隨著進水溫度的升高?冷側壓強的減小，通量隨之增大，VMD工藝的截留率均達到了99.99%以上。另外，隨著膜材料和疏水膜制造工藝的不斷發展，在保證較高膜通量的前提下，可有效降低膜污染問題，提高VMD工藝的穩定性和可靠性。

因此，對于高含鹽工業廢水，如油氣田產出水?煉化廢水等須回用或外排的高鹽廢水，真空膜蒸餾技術是一個較好的選擇。本研究采用聚丙烯中空纖維膜元件，研究了真空膜蒸餾技術在不同條件下處理模擬高含鹽廢水的效果，分析了各因素對膜通量的影響程度，對真空膜蒸餾技術進行了初步探索，為高含鹽工業廢水提供新的處理選擇。

在250mL錐形瓶中加人100mL廢水和適量萃取劑，調節pH值，放人恒溫振蕩器中振蕩，程序結束后將液體倒人分液漏斗，靜置0.5h等待分層。取出下層水相，測定水樣揮發酚、CODcr、氨氮濃度。單因素影響試驗分別考察了相比、pH值、萃取時間、振蕩強度、萃取溫度、萃取級數等條件對萃取效果的影響。

萃取后的有機相被收集進行反萃取試驗，有機相和一定濃度的NaOH溶液以1:1的體積比混合，放人恒溫振蕩器中振蕩，程序結束后倒人分液漏斗靜置分層。經過反萃后的生物柴油重新作為萃取劑對含酚廢水進行處理，并將其萃取效果與初次使用的生物柴油進行對比，確定較優的反萃取條件。

經過反萃取的生物柴油被反復使用，測定水樣揮發酚、CODcr、氨氮等指標的去除效果，檢驗生物柴油是否適合多次利用。

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1.3 分析方法

廢水中揮發酚采用4-氨基分光光度法進行測定；氨氮、CODcr濃度采用COD快速測定儀測定。

2、結果與討論

2.1 相比對萃取效果的影響

生物處理是目前廢水處理的方法之一，它具有應用范圍廣、適應性強等特點。化工廢水如染料、農藥、醫藥中間體等含鹽較高的廢水則給生物處理帶來一定的難度。

這類廢水含鹽較高，污染嚴重，必須處理才能排放。況且，此類廢水成分復雜，不具備回收價值采用其他處理方法成本較高，因此生物處理仍是的方法。

1、現狀說明

許多研究表明，生物方法可以處理高含鹽廢水。但由低鹽到高鹽，微生物有一個適應期。從淡水環境到高鹽環境時，由于鹽的變化可能引起微生物代謝途徑的改變，菌種選擇的結果使適應高鹽的菌種較少，只有當微生物經培養馴化后，才能產生適應高鹽的菌種，以耐受一定的鹽濃度。

2、含鹽廢水生物處理流程的選擇

生物法是高鹽廢水處理的方法之一，在處理高鹽廢水時表現出較高的有機物去除率，但這種方法所需要的時間相當長，而且高含鹽廢水的生物處理需要進行稀釋，通常在低鹽濃度下運行，因此容易浪費水資源，同時由于處理設施龐大也會造成投資增加、運行費用的提高，不適合我國節能環保、可持續發展的理念高含鹽廢水，生物處理流程與普通生物處理流程是有區別的，該流程主要包括廢水預處理系統、調節池、曝氣池、二沉池、污泥回流等。

2.1 高含鹽廢水的預處理辦法

由于工業生產中所產生的廢水中含有較高的鹽分，對生化處理產生了不良的影響，只能采用蒸發除鹽處理，使用含鹽廢水結晶蒸發器設備是有效且經濟的方法。基于蒸發濃縮結晶的原理，對廢水進行多效減壓蒸發濃縮結晶處理。先將廢水濃縮到將近飽和狀態，然后繼續蒸發結晶，蒸發器的底部含晶體鹽的濃縮液不斷進入鹽分器內，在鹽分器內晶體鹽和水分實現分離，晶體鹽進入儲鹽池，分離后的含鹽水再進入蒸發器連續蒸發結晶。蒸發后的冷凝水可以實現國家規定的廢水排放標準。還有些廢水可以通過蒸發濃縮、蒸發結晶，將廢水中的有用物質回收、變廢為寶。

廢水蒸發器現已廣泛應用在醫藥工業、食品工業、化工、輕工、金屬冶煉、生物工程、環保工程、廢液回收等領域，如電鍍廢水、冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農藥廢水、電站廢水等多種工業廢水的蒸發濃縮、蒸發結晶處理。

2.2 調節池

含鹽廢水調節池考慮的主要因素是廢水鹽濃度的變化，除生產波動周期、沖擊因素外，應重點考慮水中鹽濃度的變化和如何進行調整，低含鹽水量的減少或過高含鹽來水的沖擊。

2.3 曝氣池

根據廢水中含鹽類型不同，曝氣池選擇也應有所不同。生物處理含CaCl2較高的廢水，應采用傳統曝氣方式。鈣離子能增加活性污泥的絮體強度，高CaCl2可使污泥中灰分達到40%～50%，污泥密度增加，曝氣池中的污泥濃度可在20g/L以上。因此，應采用提升力較大的傳統曝氣、深井曝氣、流化床曝氣等曝氣方法。曝氣也應選用氣泡較大、提升力較強的散流曝氣器等曝氣方式。

2.4 二沉池

二沉池表面負荷應有一定的余量，主要是考慮廢水密度增加，不利于污泥沉淀，尤其是含NaCl廢水。處理水量較大時，特別是含CaCl2廢水，采用周邊傳動式刮泥機，以適應污泥濃度高、密度大的特點。在采用傳統活性污泥法處理高CaCl2廢水時，應適當加大污泥回流量，以減少廢水波動造成的沖擊，提高系統的穩定性。