丹阳农村生活污水处理设备厂家天环

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日常生产过程中产生的废水成分复杂、浓度大、毒性高、可生化性差，不经深度处理排放到自然水体会威胁到人们的生命健康。传统单一水处理方法如物理法、生物法、焚烧法、化学法等已经难以满足当前废水处理要求，急需寻找一种更加高效实用的水处理方法。近年来，零价铁(ZVI)作为一种廉价高效的处理剂已经受到了水处理行业的广泛关注。究其原因是，ZVI的标准氧化电极电位低(E=－0.44V)，可还原大部分污染物;另外，铁作为地壳中含量第四丰富的元素，其来源广、材料简单易得，而且与生化法比不需要复杂的培养流程，对可生化性差的高浓度难降解有机废水处理效果更好。此外，相比于高级氧化法(AOPs)，零价铁更加经济实惠，而且不需要后续处理，成本节省60%左右。目前已有大量文献记载了ZVI处理废水的实验与评价。事实证明，零价铁在处理砷废水、废水、染料废水、硝酸盐等高浓度难降解废水方面有着显著的效果。鉴于此，本文综述了近年来ZVI在废水处理方面的研究进展，特别是关于其对于难降解污染物的去除机理方面做了深入阐述。

1、基于ZVI改性的研究

1.1 纳米零价铁

纳米零价铁(nZVI)是近年来研究的热点。相对于ZVI来讲，它具有更细的粒径，从而有更大的比表面积和更高的反应活性，而且nZVI比ZVI更容易被氧化。Greenlee等研究了nZVI的氧化动力学，发现其最终被氧化为铁氧化物和纤维铁矿的综合体。同时，nZVI在处理重金属方面有着显著的效果，Zhu等采用nZVI/Ni双金属材料降解土壤中的Cr6+，在pH=5、T=303K条件下，去除率达到99.84%。

但是，由于nZVI缺乏稳定性且易于聚集，难以将nZVI从处理后的溶液中分离出来，在实际废水处理应用中有一定局限性。针对这类问题，近年来开始研究nZVI的表面改性，即在nZVI制备过程中添加高分子和表面荷电物质对其进行物理改性。Liu等把由阴离子聚丙烯酰胺(APAM，MW=300)和羧甲基纤维素钠(CMC，MW=300～800)改性的nZVI用于降解水中的Ni2+。其中，APAM会使悬浮液中的nZVI聚集，CMC使得nZVI分散良好。两者协同减缓了nZVI的氧化速度，大大增加了Ni2+的降解速率。Arshadi等利用Azolla(水生植物满江红)改性nZVI，去除水中的Pb2+和Hg2+，吸附符合二级吸附动力学，其中Azolla起到了固定和吸附nZVI的作用。通常采用由固体多孔材料(碳、树脂、膨润土、高岭石和沸石等)支撑的nZVI来去除不同的污染物。表1列出了nZVI在有附着物的前提下去除不同污染物的代表性研究。

尽管nZVI在降低废水中有害物质的浓度方面有着显著的进展，节省了水处理成本和工艺持续时间，但是其弊端也不容忽视：(1)现阶段，NaBH4法、精密切削法、碳热还原法、超声法等生产nZVI的方法都面临成本高昂的问题，尤其是在处理大批量高浓度的有机废水时，nZVI成本比生物法超出10倍之多;(2)由于实际废水处理影响因素多，nZVI的支撑材料容易发生形变，导致nZVI从其体内脱离，会影响其处理效果，而且nZVI粒径为纳米级，可均匀分散在水中，常规水处理技术很难保证将其分离。目前还没有关于nZVI潜在生物毒性的报道，不排除其会对生物活性造成影响。

对于高盐废水的处理，传统方法是首先将废水减量浓缩，然后将浓缩液通过蒸发技术使盐结晶，最终实现废水脱盐和盐资源的回收。目前，已大规模工业化的浓缩方法主要有热法和膜分离法。热法主要是通过加热的方式，将高盐废水中的水分蒸发出来，以达到浓缩和减容的目的，该方法通常利用水蒸气作为热源，因此耗能巨大，运行成本非常高。膜分离法使用选择性透过膜作为过滤介质，以压力差､电势差､渗透压等作为驱动力，实现含盐废水的浓缩，常见的膜分离工艺有微滤､超滤､反渗透､电渗析等。对于膜技术，目前存在的主要问题是膜元件成本高､膜污染及清洗等问题。

膜蒸馏技术是传统热蒸发过程与膜分离技术相结合的新型分离技术，其原理是在疏水性微孔膜的拦截作用下，阻止废液以液体形式穿透膜孔，仅以挥发组分在膜两侧蒸汽压差的推动下穿透膜孔，而非挥发组分则被拦截，最终实现混合物的分离和提纯，具有浓缩倍数高､能耗低等(使用30~70℃的低品热源)特点。在常见的膜蒸馏技术中，真空膜蒸馏技术(vacuum membrane distillation，VMD)是利用真空泵使膜的透过侧维持负压状态，从而增加膜两侧的蒸气压差以提高膜通量，与其他膜蒸馏技术相比，具有膜通量高､温度极化程度低等显著优点，近年来得到了研究人员的广泛关注。Mericq等采用VMD技术对反渗透处理后的海水浓缩液进行进一步浓缩，实验结果表明，当透过侧压力为6000Pa､温度为50℃､雷诺数为4000､进水含盐量为64~300g/L时，膜通量可达7~17L/(m2•h)，VMD工艺可将反渗透处理后的海水浓缩液的体积减少81.9%。刘宇程等采用VMD技术处理经湿式氧化后的页岩气压裂返排液，结果表明，当进水COD为299mg/L､NaCl浓度为67870mg/L时，在操作条件为料液温度70℃､真空度0.085MPa､运行时间为90min情况下，出水NaCl含量仅为1.17mg/L，出水COD降至93.2mg/L。Wen等应用VMD技术处理低放射性废水，实验结果表明，当进水含盐量高达80g/L时，VMD工艺对Cs(Ⅰ)､Sr(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的去污因子可分别达到6000､3700和8300。游文婷等采用VMD工艺对硫酸钠和氯化钙模拟废水进行了处理研究，实验选用聚四氟乙烯平板膜作为膜组件，结果表明：随着进水温度的升高､冷侧压强的减小，通量随之增大，VMD工艺的截留率均达到了99.99%以上。另外，随着膜材料和疏水膜制造工艺的不断发展，在保证较高膜通量的前提下，可有效降低膜污染问题，提高VMD工艺的稳定性和可靠性。

因此，对于高含盐工业废水，如油气田产出水､炼化废水等须回用或外排的高盐废水，真空膜蒸馏技术是一个较好的选择。本研究采用聚丙烯中空纤维膜元件，研究了真空膜蒸馏技术在不同条件下处理模拟高含盐废水的效果，分析了各因素对膜通量的影响程度，对真空膜蒸馏技术进行了初步探索，为高含盐工业废水提供新的处理选择。

在250mL锥形瓶中加人100mL废水和适量萃取剂，调节pH值，放人恒温振荡器中振荡，程序结束后将液体倒人分液漏斗，静置0.5h等待分层。取出下层水相，测定水样挥发酚、CODcr、氨氮浓度。单因素影响试验分别考察了相比、pH值、萃取时间、振荡强度、萃取温度、萃取级数等条件对萃取效果的影响。

萃取后的有机相被收集进行反萃取试验，有机相和一定浓度的NaOH溶液以1:1的体积比混合，放人恒温振荡器中振荡，程序结束后倒人分液漏斗静置分层。经过反萃后的生物柴油重新作为萃取剂对含酚废水进行处理，并将其萃取效果与初次使用的生物柴油进行对比，确定较优的反萃取条件。

经过反萃取的生物柴油被反复使用，测定水样挥发酚、CODcr、氨氮等指标的去除效果，检验生物柴油是否适合多次利用。

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1.3 分析方法

废水中挥发酚采用4-氨基分光光度法进行测定；氨氮、CODcr浓度采用COD快速测定仪测定。

2、结果与讨论

2.1 相比对萃取效果的影响

生物处理是目前废水处理的方法之一，它具有应用范围广、适应性强等特点。化工废水如染料、农药、医药中间体等含盐较高的废水则给生物处理带来一定的难度。

这类废水含盐较高，污染严重，必须处理才能排放。况且，此类废水成分复杂，不具备回收价值采用其他处理方法成本较高，因此生物处理仍是的方法。

1、现状说明

许多研究表明，生物方法可以处理高含盐废水。但由低盐到高盐，微生物有一个适应期。从淡水环境到高盐环境时，由于盐的变化可能引起微生物代谢途径的改变，菌种选择的结果使适应高盐的菌种较少，只有当微生物经培养驯化后，才能产生适应高盐的菌种，以耐受一定的盐浓度。

2、含盐废水生物处理流程的选择

生物法是高盐废水处理的方法之一，在处理高盐废水时表现出较高的有机物去除率，但这种方法所需要的时间相当长，而且高含盐废水的生物处理需要进行稀释，通常在低盐浓度下运行，因此容易浪费水资源，同时由于处理设施庞大也会造成投资增加、运行费用的提高，不适合我国节能环保、可持续发展的理念高含盐废水，生物处理流程与普通生物处理流程是有区别的，该流程主要包括废水预处理系统、调节池、曝气池、二沉池、污泥回流等。

2.1 高含盐废水的预处理办法

由于工业生产中所产生的废水中含有较高的盐分，对生化处理产生了不良的影响，只能采用蒸发除盐处理，使用含盐废水结晶蒸发器设备是有效且经济的方法。基于蒸发浓缩结晶的原理，对废水进行多效减压蒸发浓缩结晶处理。先将废水浓缩到将近饱和状态，然后继续蒸发结晶，蒸发器的底部含晶体盐的浓缩液不断进入盐分器内，在盐分器内晶体盐和水分实现分离，晶体盐进入储盐池，分离后的含盐水再进入蒸发器连续蒸发结晶。蒸发后的冷凝水可以实现国家规定的废水排放标准。还有些废水可以通过蒸发浓缩、蒸发结晶，将废水中的有用物质回收、变废为宝。

废水蒸发器现已广泛应用在医药工业、食品工业、化工、轻工、金属冶炼、生物工程、环保工程、废液回收等领域，如电镀废水、冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等多种工业废水的蒸发浓缩、蒸发结晶处理。

2.2 调节池

含盐废水调节池考虑的主要因素是废水盐浓度的变化，除生产波动周期、冲击因素外，应重点考虑水中盐浓度的变化和如何进行调整，低含盐水量的减少或过高含盐来水的冲击。

2.3 曝气池

根据废水中含盐类型不同，曝气池选择也应有所不同。生物处理含CaCl2较高的废水，应采用传统曝气方式。钙离子能增加活性污泥的絮体强度，高CaCl2可使污泥中灰分达到40%～50%，污泥密度增加，曝气池中的污泥浓度可在20g/L以上。因此，应采用提升力较大的传统曝气、深井曝气、流化床曝气等曝气方法。曝气也应选用气泡较大、提升力较强的散流曝气器等曝气方式。

2.4 二沉池

二沉池表面负荷应有一定的余量，主要是考虑废水密度增加，不利于污泥沉淀，尤其是含NaCl废水。处理水量较大时，特别是含CaCl2废水，最好采用周边传动式刮泥机，以适应污泥浓度高、密度大的特点。在采用传统活性污泥法处理高CaCl2废水时，应适当加大污泥回流量，以减少废水波动造成的冲击，提高系统的稳定性。