關(guān)鍵詞:污水處理運(yùn)營(yíng) 污水處理外包 工業(yè)污水處理 污水處理第三方運(yùn)行 工業(yè)廢水處理 生活污水處理
隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展,大量的污水和廢水任意排放,給城市水資源帶來(lái)極大污染,嚴(yán)重威脅著人們生活質(zhì)量,并危害水資源與人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,所以如何科學(xué)地對(duì)生活污水與化工廢水進(jìn)行處理已成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。而離子膜電解技術(shù)是一種高效、新型的污水處理技術(shù),隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,目前已滲透到多個(gè)行業(yè)中,為我國(guó)的水資源處理帶來(lái)了新的變革。
1、離子膜電解概述
離子膜電解技術(shù)又稱膜電槽電解法,是利用陽(yáng)離子交換膜將單元電解槽分隔為陽(yáng)極室和陰極室,使電解產(chǎn)品分開(kāi)的方法。離子膜電解法是在離子交換樹(shù)脂的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),利用離子交換膜對(duì)陰陽(yáng)離子具有選擇透過(guò)的特性,容許帶一種電荷的離子通過(guò)而限制相反電荷的離子通過(guò),以達(dá)到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用于氯堿的生產(chǎn),海水和苦咸水的淡化,工業(yè)用水和超純水的制備,酶、維生素與氨基酸等藥品的精制,電鍍廢液的回收,放射性廢水的處理等方面,其中應(yīng)用最廣泛且成效最顯著的是氯堿工業(yè)。在氯堿工業(yè)中,利用陽(yáng)離子交換膜電解槽電解食鹽或氯化鉀水溶液來(lái)制造氯氣、氫氣和高純度的燒堿或氫氧化鉀。
2、離子膜電解工藝流程
經(jīng)過(guò)兩次精制的濃食鹽水溶液連續(xù)進(jìn)入陽(yáng)極室,鈉離子在電場(chǎng)作用下透過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極室移動(dòng),進(jìn)入陰極液的鈉離子連同陰極上電解水而產(chǎn)生的氫氧離子生成氫氧化鈉,同時(shí)在陰極上放出氫氣。食鹽水溶液中的氯離子受到膜的限制,基本上不能進(jìn)入陰極室而在陽(yáng)極上被氧化成為氯氣。部分氯化鈉電解后,剩余的淡鹽水流出電解槽經(jīng)脫除溶解氯,固體鹽重飽和以及精制后,返回陽(yáng)極室,構(gòu)成與水銀法類似的鹽水環(huán)路。離開(kāi)陰極室的氫氧化鈉溶液一部分作為產(chǎn)品,一部分加入純水后返回陰極室。堿液的循環(huán)有助于精確控制加入的水量,又能帶走電解槽內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。
3、離子膜電解技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
3.1 堿性廢水處理
對(duì)于很多堿性廢水,采用離子膜電解法處理,不外加任何化學(xué)物質(zhì),可以在大幅度降低廢水COD的同時(shí),回收廢液中的堿,迅速降低廢液pH值,為后續(xù)生化單元起到良好的預(yù)處理作用,造紙黑液處理正是這方面的一個(gè)應(yīng)用。一些研究人員采用異相單陽(yáng)膜電滲析器,以鈦基涂鉛板為陽(yáng)極,聚乙烯異相膜為離子交換膜,研究了操作條件如電流密度、溫度等因素的影響,得出電流密度350A/m,電流效率85%~99%,堿回收率7O%~75%,耗電量5000~6000kW/t的結(jié)論;還有一些研究人員以堿法麥草制漿黑液為對(duì)象,對(duì)草漿黑液處理的基本理論、技術(shù)特征和影響因素做了一系列的研究,探討了運(yùn)用該技術(shù)處理草類制漿黑液的最佳工藝條件,并且研究了過(guò)程N(yùn)a+平衡,初步探討了木質(zhì)素、半纖維素的電化學(xué)氧化。污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)采用離子膜電解法對(duì)處理環(huán)氧丙烷氯醇化尾氣堿洗廢水進(jìn)行了研究,在電解電壓5.0V時(shí),循環(huán)處理3h,廢水COD去除率可達(dá)78%,廢水中堿回收率可達(dá)73.55%,為后續(xù)生化單元起到良好的預(yù)處理作用。
3.2 有機(jī)酸廢水處理
發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸的過(guò)程中,有機(jī)酸的提取分離是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),往往產(chǎn)生大量廢水。而用離子膜法提取分離有機(jī)酸,不僅能提高收率,而且作為清潔工藝,能大大降低廢水的排放量。近年來(lái)對(duì)該法在酒石酸、檸檬酸、丙氨酸及其他有機(jī)酸廢水的處理中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛研究,采用離子膜電解法對(duì)味精生產(chǎn)中的高濃度氨氮有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理,對(duì)影響氨氮去除的幾種因素進(jìn)行了研究。脫除的氨氮以濃氨水的形式回收,實(shí)現(xiàn)廢物資源化;廢水經(jīng)脫氨后出水基本無(wú)色,COD也有一定降低。綜合考慮能耗后,對(duì)于氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)7500mg/L的廢水,在4V、11L/h、6O℃的操作條件下,電解1.5h,氨氮平均去除率可穩(wěn)定在,72.66%左右。
3.3 電鍍廢水處理
電鍍行業(yè)排放廢水一般含有大量重金屬離子,這些金屬離子大都是較貴重金屬,具有極高的回收利用價(jià)值。離子膜電解技術(shù)利用金屬離子的氧化還原特性取代或部分取代陰極陽(yáng)極發(fā)生的析氫析氧反應(yīng),使得部分金屬能夠在陰極上沉淀被回收,也可以使一些被還原的金屬離子在陽(yáng)極上按照需求進(jìn)行氧化。一些研究人員自制離子膜電解槽研究了銅生產(chǎn)過(guò)程中鈍化液的處理的可行性,不僅可以回收其中的銅和鋅,而且將Cr3+氧化成Cr6+;研究人員以鍍鋅鈍化液為處理對(duì)象也作了研究,并確定了溫度30~40℃、電壓4.0V的最佳工藝條件,該條件下鈍化液中質(zhì)量濃度為29.06g/L的Cr3+氧化成Cr2O72-的電流效率可達(dá)50%~60%,鋅去除量為0.2~0.3g/h。
3.4 冶金廢水處理
COMAT法是利用酸性硫酸鹽介質(zhì)浸出低品位銅的一個(gè)理想閉路循環(huán)流程,但該法最終仍產(chǎn)生硫酸銨廢液,按傳統(tǒng)方法只能用石灰處理后排放,但用陰膜電解處理可將硫酸銨電化學(xué)分解成硫酸和氨水,陰膜將陰極室與陽(yáng)極室隔開(kāi),通電后陽(yáng)極室硫酸得到富集,陰極室生成氨水,生成的氨水和硫酸都可以返回流程中使用,實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。一些研究人員于二十世紀(jì)八十年代初開(kāi)始研究離子膜電解技術(shù)回收鎢酸鈉溶液中的游離堿,并開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用;還有一些研究人員對(duì)其也進(jìn)行了一系列深入的研究,在探索性實(shí)驗(yàn)獲得成功以后,對(duì)電解體系的電解陽(yáng)極、電解槽結(jié)構(gòu)、電解槽組合方式進(jìn)行了深入研究,取得了一定的成果,并在此基礎(chǔ)上采用鎢酸鈉料液進(jìn)行了工業(yè)擴(kuò)大試驗(yàn),表明連續(xù)運(yùn)行方式有利于鎢酸鈉溶液膜電解脫堿過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行,60~65℃、1000A/m2的電流密度下,原料溶液中游離堿質(zhì)量濃度為63.5g/L,去除率可達(dá)80%,電流效率可達(dá)88%,具有工業(yè)實(shí)用價(jià)值;還有一些研究人員則系統(tǒng)研究了在小型電解槽中進(jìn)行離子膜電解鎢萃取工藝廢水時(shí),各種工藝參數(shù)對(duì)電解效果的影響,并比較了一些國(guó)產(chǎn)離子膜的應(yīng)用效果。冶金工業(yè)常需要處理廢堿液,利用陽(yáng)膜電解將廢堿回收,通電后工業(yè)廢堿液中的陰離子(Cl-),被截留在陽(yáng)極室中,K+或Na+透過(guò)陽(yáng)膜,在陰極室產(chǎn)生高濃度堿液。
4、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,離子膜電解技術(shù)已經(jīng)在某些領(lǐng)域尤其是氯堿等工業(yè)中達(dá)到了工業(yè)化應(yīng)用,盡管在廢水處理應(yīng)用方面還有很多問(wèn)題亟待解決,但它獨(dú)特的性能和實(shí)驗(yàn)室的研究成果已顯示了它巨大的潛力和前景。隨著研究的深入,該技術(shù)必將成為一種處理廢水的通用技術(shù)方法,所以有必要加大人力物力投入,研究有特色的工藝并建立實(shí)驗(yàn)廠,使離子膜的應(yīng)用與研究相互促進(jìn)。