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工业污水处理中甲醛废水处理的九种工艺

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发表于 2019-5-13 16:34:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

甲醛是一种无色、有强烈刺激型气味的气体。易溶于水、醇和醚。 35~ 40% 的甲醛水溶液叫做福尔马林。甲醛也是一种重要的有机原料,主要用于塑料工业、合成纤维、皮革工业、医药、染料等方面。
危害:甲醛对人和温血动物的毒性很强,它能刺激皮肤,易引起皮炎,易产生呼吸道刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常等。如果人类长期饮用被甲醛污染的水源,会引发头昏、以及各种神系统疾。由于甲醛在工业生产中的广泛应用,对甲醛生产的完全限制是不现实的,因此有必要对甲醛生产废水进行处理。
国家标准《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定,二级排放标准的甲醛含量不得高于2mgL。但是, 甲醛能与微生物体内的蛋白质、 DNA 、 RNA 直接起反应, 导致微生物死亡或抑制其生物活性, 超过 200mg/L 后微生物活性几乎完全受到抑制, 故高浓度甲醛不适合生物法处理; 且甲醛溶液形态为真溶液, 混凝工艺也难以奏效。
甲醛废水预处理
国内外研究者对甲醛废水的处理方法进行了大量研究。甲醛废水的处理方法主要有:氧化法、生物处理法、吹脱法、缩合法、石灰法等。
1、氧化法
Fenton试剂氧化法处理甲醛废水是目前国内外研究较多的一种方法。试剂是由H2O2 和Fe2 + 组成的一种强氧化剂,主要利用高活性的羟基自由基( OH)氧化降解废水中的有机物,在短时间内实现对有机物的完全降解[1] 。
韩笑[2]等采用芬顿试剂处理高浓度的苯酚和甲醛废水,优选条件为:常温下反应20 min,30%的H2O2投加量为6mL,FeSO4 7H2O的投加量为1.5g,pH值为4.0左右,可使苯酚和甲醛的去除率均达95%以上,废水的CODCr 去除率达85%以上。简磊[3]等的试验结果为:当原水CODCr约2为1000mg/L,H2O2的投加量为72mmol/L,n(H2O2):n(Fe2+)=4,pH=3,反应为2小时,其CODCr的去除率为最大,可达90.85%。在芬顿试剂的基础上衍生出电-Fenton[4]和光-Fenton[5]等工艺。
2、湿式氧化法
AdriarnM.T.湿式氧化法在无外加催化剂的条件下,含甲醛的废水在180——315℃和2——15MPa下,其中的有机和无机碳会选择性的成为CO2和H2O,而不会产生氮氧化物、硫氧化物、氯化氢、飞灰等。外加CuO - ZnO /Al2O3 催化剂后,则反应时间缩短,温度和压力也可降至130至250℃和1~5MPa。据相关研究表明,甲醛和 COD Cr 的去除率均可达 90% 以上。
3、光催化氧化法
光催化氧化技术,是从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴的环保技术。它利用了半导体氧化物材料在光照下, 表面能被激活的特性, 可有效地氧化分解有机物、还原重金属离子、杀灭细菌和消除异味, 尤其是最常用的 TiO 2 体系。1974年Honda等人首先发现二氧化钛在光照条件下可将水分解为氢气和氧气,光催化氧化法迅速应用于废水处理,尤其是生物难降解的各类有机物。结果表明,光催化氧化能有效地处理低浓度甲醛废水。去除率达到 90% 以上。
4、二氧化氯法
二氧化氯是一种优良的杀菌消毒剂、漂白剂和高效氧化剂,其有效氯含量高达263% ,是氯气氧化能力的2.6倍。用其杀菌消毒完全没有致癌、致畸性,被世界卫生组织(who)列为ai级产品,排在安全消毒方法的首位。岳钦艳等 [7]研究了时间、pH值对甲醛废水处理的影响。当废水中甲醛浓度为8.25mgL时,反应30min后,甲醛去除率高可达80%。在中性条件下为*。
5、超声波/H2O2氧化法
过氧化氢(H2O2 )是一种常用的氧化剂,可以单独或者协同处理甲醛废水。闫冰等[8]通过研究表明,使用此联合方法,可使甲醛去除率达到80%以上,但反应速率不高。降解反应符合一级反应动力学模式,降解速率随初始浓度的降低而增加。碱性条件有利于反应的进行。
6、生物处理法
甲醛废水的生物处理大多采用厌氧水解酸化和好氧生物处理相结合的方式。但如前所述,一般认为,超过200 mg/ L的甲醛废水对各种微生物和菌种都有抑制和杀死作用,因此,大于200 mg/ L甚至几千mg/ L的甲醛废水是不能直接用生物处理法的,必须进行预处理。使甲醛浓度降低到微生物可以降解的安全浓度, 一般小于 50 mg/L , 再用生物处理法降解 COD Cr。
7、吹脱法
此是利用甲醛易溶于水、沸、易挥发的特点,对生产废水中的甲醛用蒸汽进行吹脱预处理,以后续处理的负荷,处理效果。生产废水进行吹脱处理, 挥发的甲醛气体经回收后可作为生产原料,配成含 37% 的甲醛溶液。但此方法适用于极高浓度( 5000 mg/L 以上)的甲醛废水,通过处理无法使甲醛浓度降到 200 mg/L 以下,还需要结合其它的预处理方法,并且能耗较大。另外结合生产装置,往往已经有分离等工艺回收甲醛,重复处理不经济。
8、缩合法
主要是利用尿素与甲醛在酸性条件下反应可以生成甲基脲沉淀。基本方法是:用盐酸调整甲醛废水的PH值为2左右,按比例加入适量的尿素,可以使甲醛的去除率达到80%以上。但此方法与吹脱法一样适用于极高浓度的甲醛废水,无法满足后续生化处理的需要。此方法多为实验室研究,工业化应用还有待实践。
9、石灰法
甲醛在碱性条件下加热,能发生树脂化反应,ED-ER变频接地特性测量系统此原理可用来处理甲醛废水,最常用的催化剂为Ca(OH)2。在有石灰存在的情况下,甲醛会聚合生成己糖。此方法尽管不能使CODCr降低 ,但转化后的糖类物质对微生物没有任何毒害作用,而且有助于微生物的生长。对于后续生物处理非常有好处。
主要的方法是:用氢氧化钠控制甲醛废水为碱性( PH=11-12 ) ,按石灰与甲醛的质量浓度比为 0.1 的比例投加石灰量, 并控制温度为 70℃左右, 通过研究表明, 甲醛浓度的去除率可达到 99% 以上。该方法去除甲醛浓度的主要因素有两个。理论上,石灰加入量越大,温度越高,反应越快,越彻底。
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