化工生产中废酸、废水的处理技术

Posted 2023-01-12 生产

篇首语：人心隔肚皮，看人看行为。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了化工生产中废酸、废水的处理技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

废酸废水对环境污染很大，排放前的处理非常重要。综述了废酸废水的处理的重要性以及废酸废水的处理方法，并对各种方法进行了详细介绍。废酸的处理方法主要有：浓缩法、萃取法、氧化法和结晶法；浓缩法又包括高温浓缩法和低温浓缩法。废水的处理方法主要有：物理处理法、化学处理法、生物处理法和生物接触氧化法；还介绍了废酸废水处理技术的发展现状，并提出了目前的主要研究趋势。
随着20 世纪50 年代经济的蓬勃发展，带来了日益严重的环境污染，我国的环境问题也随着社会和经济的高速发展而日益突出。水环境的恶化加剧了水资源的短缺，影响着人民群众的身心健康，这已经成为可持续发展的严重制约因素。
近年来，国内外在废水处理活性污泥技术、难降解废水无害化处理技术、膜生物反应器(MBR)废水处理技术以及废水回用技术等方面取得了较快发展，很多新技术已在石油化工企业得到推广和应用。废硫酸和硫酸废水除具有酸性外，还含有大量的杂质。根据废酸、废水组成和治理目标的差异，目前国内外采用的治理方法大致可分为3 大类：回收再用、综合利用和中和处理[1 ～ 5]。
1.废酸的处理
废酸对环境污染很大，排放前的处理非常重要，我国对于废酸的处理有严格的要求。
废酸主要成分是硫酸，可经浓缩法、萃取法、氧化法和结晶法等方法处理后回收再用。处理过程是将废硫酸中的杂质去除，同时对硫酸增浓。
1.1 浓缩法
浓缩法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中，使其中的有机物发生氧化、聚合等一系列反应，转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去，从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。
1.1.1 高温浓缩法
高温浓缩法是将废硫酸中H2SO4的质量分数从15% ～ 30%浓缩到96%，其工艺可分为3 段，前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩，H2SO4质量分数渐次升高，分别达到60%和80%，后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩，H2SO4质量分数可达到96%。
加热过程采用高温热载体，温度为180 ～ 210℃，可将有机物转变为不溶性物质，然后过滤除去。该工艺适应能力很强，可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理[6 ～ 8]。
1.1.2 低温浓缩法
低温浓缩法是将废稀硫酸在低温下经换热器加热后进一步强迫汽化，生成汽液混合物，再进行分离，分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器，净化后排放。分离后的酸液再度进行加热气化并分离，这样几经反复循环浓缩蒸馏，得到高浓度硫酸成品[6，7]。低温浓缩法避免了高温浓缩法存在的硫酸对设备要求较高、对操作人员的危害大、实际操作非常麻烦等缺点，具有非常大的应用空间。
1.2 氧化法
氧化法原理是在适当的条件下用过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸等氧化剂将废硫酸中的有机杂质氧化分解，使其转变为二氧化碳、水、氮的氧化物等物质从硫酸中分离出去，从而使废硫酸净化回收。
1.3 萃取法
萃取法是用废酸中的杂质在有机溶剂中的溶解性，将有机溶剂与废硫酸充分接触，使得废酸中的杂质转移到溶剂中来，从而对废酸提纯。对于萃取剂的要求是：不与硫酸起化学反应、较高的分配系数、价格便宜、易分离并可回收再利用。常见的萃取剂有苯类、酚类、卤化烃类和异丙醚等。
1.4 结晶法
当废硫酸中含有大量的有机或无机杂质时，根据其特性可考虑选择结晶沉淀的方法除去杂质。
2.废水的处理
根据处理方法的原理可以将水处理技术分为物理法、物理化学法和生物法。根据被处理对象又可以分为悬浮物质除去技术、溶解性无机物出去技术、溶解性有机物除去技术、杀菌和杀藻技术。
2.1 物理方法
利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中没有改变污染物的化学性质。常用栅格、筛网、砂滤等方式截留各类漂浮物、悬浮物；利用过滤法、吸附法和浮上法等方法分离比重与水不同的各类污染物等。
(1)过滤法利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下，使废水通过该介质，降低水体中浊度，截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子，使给水得到净化，是水处理传统方法之一。过滤介质一般为：滤布、滤网、硅藻土、石英沙等。
(2)吸附法利用活性炭、磺化煤、大孔树脂及粉煤灰等固体颗粒表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
(3)浮上法浮上法是对不溶态污染物的分离技术，指借助于水的浮力，使水中不溶态污染物浮出水面，然后用机械加以刮除的水处理方法。浮上法可分为自然浮上法、气泡浮升法和药剂浮选法。
2.2 化学方法
所谓化学处理法，就是通过化学的方法，改变污染物的化学本性，使其从有害转化为无害物质或可分离物质，然后再从污染水体中分离，下面介绍几种常用的方法。
(1)氧化还原法向水中投加某种物质，使溶解于水中的有毒物质因发生氧化还原反应转化为无毒无害物质的方法，称氧化还原处理法。废水氧化还原法分氧化法和还原法两大类。氧化法主要用于水中氢化物、硫化物、酚、醇、醛、油类等有毒物质去除及脱色、脱臭、杀菌等。常用的氧化剂有：氧、臭氧、氯气等。还原法主要用于冶炼工业生产Cu、Pb、Zn、Cr、Hg 等废水处理。常用还原剂有：铁屑、锌粉、氰化亚铁、亚硫酸盐、硫酸亚铁等。
(2)混凝法混凝法是通过向污水中投加混凝剂，使细小悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使污水得到净化的方法。
(3)酸碱中和法酸碱中和法是指采用加碱性物质处理酸性废水，加酸性物质处理碱性废水，让两者中和后，加以过滤可将废水基本净化。
(4)电化学法水处理中的电化学法是利用溶液与外电路组成回路，使电能和化学能发生转化，电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。电化学法处理废水具有氧化还原、凝聚、气浮、杀菌消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，可以去除多种污染物，同时还可以回收废水中的贵重金属等优点。
2.3 生物方法
现代科学推动了环境科学和污染治理技术的发展。生物治理技术，即利用能参与净化活动的生物种属，通过其本身特有的新陈代谢活动，吸收积累分解转化污染物，降低污染物浓度，使有毒物变为无毒，最终达到水排放标准。主要方法可分为两大类：即利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。
(1)活性污泥法因悬浮的微生物群体呈泥花状态，故名活性污泥法，一般指需氧活性污泥过程。目前有多种方式，如普通活性污泥法、SBR 法(间歇周期活性污泥法)、CASS(周期循环活性污泥法)、完全混合加速曝气法、延时曝气曝气法等等。在曝气池中废水与积累的活性污泥充分混合接触，污染物转移到污泥上，微生物以污染物为养料并从水中取得氧气生长繁殖，某些代谢产物(如二氧化碳、氨)则进入水中。随后，混合液流过沉淀池，泥水分离，出水得到处理，污泥则回流到曝气池人口，再次进入过程。活性污泥过程稳定和澄清废水的效率一般是高的，BOD和悬浮固体去除率均可达90% 以上。如进一步用快滤池过滤，出水的BOD 和悬浮固体有可能降低到1～ 2 mg/L 左右。为了减轻曝气池的负荷，在池前常设初次沉淀池，这时后面的沉淀池常称二次沉淀池。
(2)厌氧和好氧组合处理技术我国目前厌氧、好氧组合处理技术主要用在以下3 个方面：提高难降解物质的可生化性；生物脱氮和生物除磷。
3.污水处理的展望
针对21 世纪面临的对水处理技术的挑战，随着环境保护等法规的日趋严格与完善，水处理化学品的生产和应用必须力求适应法规的要求。为此，一是应积极开发现有对环境有影响的药剂代用品，二是应大力研发无毒无害的新型水处理药剂。在积极倡导减少水处理中化学药剂的生产和使用的同时，大力研发水的物理处理技术、生物处理技术与计算机辅助应用技术等。
对日益紧缩的淡水资源而言，废污水的循环再利用无疑是节水的好方式之一。尤其是只要确认这些废污水在经过一系列的操作与规划之后，一些指标如BOD、COD、生菌数、离子浓度与悬浮微粒等能够达到回收的标准时，就可使用。
此外，废水再利用，实现废水资源化，是目前解决节水、治污两大问题的最有效途径，在水资源严重短缺的当今社会有着重要意义。