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含硫废水的处理方法
摘 要：本文调研了目前世界上处理含硫废水的各种方法,如物理化学氧化法、好氧厌氧生物氧化法,列出了这些方法的特点、优缺点以及应用前景.
关键词：含硫废水；物理化学氧化法；生物氧化法
随着现代工业的不断发展,化工行业在实际生产过程中难免产生大量的含有硫化物的含硫废水.含硫废水中的硫化物有毒并且具有腐蚀性,对人类和环境造成巨大的伤害.如果将未经处理的硫化物排放到水中,会污染水体,破坏水体的生态环境,并产生臭味气体硫化氢,对人体产生影响.由于硫化物具有腐蚀性,处理过程中也会腐蚀污水处理设备,影响设备的正常运转.因此,必须对含硫废水进行严格处理.由于不同行业产生的含硫废水的硫含量及组分是不同的,以至于处理含硫废水的方法也有很大的差异.当前世界上处理含硫废水的方法很多,如物理化学氧化法、好氧厌氧生物氧化法等,在实际处理过程中,采用多种方法共同处理,能够取得很好的效果[1].
一、氧化法
空气氧化法.空气氧化法是利用氧气以及一些催化剂如锰、钴等金属盐类氧化含硫废水中的硫化物及有毒物质生成硫酸盐或者硫代硫酸盐的一种方法,氧化条件一般为高温高压下,工艺过程如图1所示.该处理方法的缺点是反应时间长且消耗较多.
湿式空气氧化法.湿式空气氧化法是指在处理压力为1.986－21.442MPa、温度为160－320℃时,利用空气中的氧气氧化含硫废水中的硫化物.该处理方法是使硫化物在液相中被氧化,可看成是一种燃烧反应,因为该反应所需要的实验压力与实验温度比较高,这就要求设备的质量比较好,因此成本较高.在利用湿式空气氧化法处理时,含硫废水中的硫化物被氧化,生成硫酸盐离子.因此,当生物法难以处理高浓度含硫废水时,可以利用此方法先进行预处理.湿式空气氧化法的过程如图2所示.经过该方法处理的含硫废水,进水处的COD为31g/L,出水处的COD为0.884g/L,去除率可以达到97.2％；进水处的硫化物浓度为10g/L,出水处的硫化物浓度为0.011g/L,去除率将近100％.由此可见,该方法处理含硫废水的效果十分良好,应用前景很好.
超临界水氧化法.超临界水氧化法是新兴的处理含硫废水的一种方法.超临界水是一种当温度高于374.2℃且压力超过23个大气压的处于气液临界状态的水.超临界水的物性与正常的水有很大的区别,在这种条件下,超临界水的密度、粘度等都发生了变化,表现出一些新的特性,例如,能够充分溶解有机物以及大幅降低盐类的溶解性.在有氧条件下含硫废水进入反应装置发生氧化,反应时间较短,对废水中的有机物氧化的比较充分,氧化率较高.向波涛等人的研究显示,超临界水氧化法对含硫废水的处理效率较高,但是这种方法对处理设备的要求较高,因为超临界水的存在条件是高温高压.此外,超临界水能够大幅降低盐类的溶解性,所以在废水处理过程中,盐类易析出生成沉淀,对处理装置造成堵塞.当前,超临界水氧化法还处于研究阶段,但是该方法在处理效率上表现良好,因此具有广泛的应用前景.
臭氧氧化法.臭氧氧化法是利用O3的强氧化性,将含硫废水中的硫化物氧化成硫及硫酸盐.尽管臭氧氧化性较强,但是从氧化成本及氧化效率上看,臭氧氧化法并不能广泛应用.刘莹等以油田含硫废水为研究目标,考察了在氧化过程中其他因素对臭氧氧化效果的影响.经过实验后,处理得到的废水符合行业标准,其中硫离子含量为0.48mg/L,出水处的COD为0.813g/L.
二、汽提法
含硫废水中含有一些挥发性的物质,如硫化氢、挥发酚、甲醛等,因此可以采用汽提法,处理后的含硫废水中含硫量、含氨量显著降低.目前,国内外在进行汽提法处理含硫废水时,通常先在生产装置旁采用汽提法处理废水,或者是先对含硫废水进行单独预处理,之后再进入废水处理厂.常规汽提脱硫工艺如图3所示.
三、化学法
化学絮凝法.化学絮凝法在实际含硫废水处理过程中一般都是和氧化法相结合,这样能够避免单独使用一种方法带来的缺点,使处理效果更加良好.刘存海等研究了化学絮凝与氧化共同作用下的方法.实验显示,作为主絮凝剂的多聚磷酸钠、AlCl3、KAl(SO4)2的量分别为25 g/L、25g/L、45g/L,助凝剂为1.5g/L的HPAM.经过处理后,处理液硫离子的浓度由5.2 g/L降为3.17mg/L.
电化学法.电化学法目前还处于实验室研究阶段,对于含硫废水的处理还没有应用到现场实际中.张克强等在实验室条件下使用管式电气浮装置对含硫废水进行处理.通过研究发现：影响除硫效果的因素有电流强度、电解时间、酸碱度以及废水含硫浓度等.在实验中,电解废水40分钟,电流强度为0.51A·dm-2时,废水中硫离子去除率可达97％.
四、生物法
好氧生物氧化.利用好氧生物氧化时,要选取氧化废水中硫化物后能在细胞外生成硫单质的菌株,这样才能将硫单质更好的清理出来.此外,在处理过程中要严格控制氧气的供应量以及反应物的比例,避免由于氧化程度改变生成硫酸盐.1993年荷兰Paques公司首次用Thiopaq工艺,经过这么多年的不断改进,该工艺已经得到了广泛应用,该工艺的一个重要装置是气升式生物反应器.这种方法的好处是,能够在接近常温常压条件下将硫化物氧化成单质硫.处理后利用NaCO3溶液吸收硫化氢气体,生成硫氢化钠溶液,这种方法与传统氢氧化钠溶液吸收方法相比,免去了处理液的二次处理,节省了处理成本.
厌氧生物氧化.Murtuza等在进行厌氧绿硫菌氧化含硫废水的研究中得出,使用管固定膜连续流光生物反应器处理废水后,可以将废水中的硫化物氧化成单质硫从而清理出去.使用此方法处理污水需要光源提供辐射能,而且随着处理不断进行,废水中的硫单质不断增多,使废液不断变得浑浊,透光度降低,辐射能下降,影响实验效果.另一种厌氧氧化方法是使用反硝化细菌,但是需要提供大量硝酸盐作为营养,从而限制了该技术的应用[2].
五、总结
在实际处理过程中,每种方法都有各自的优缺点,此外各个地方的污水排放政策的不同运行成本以及设备维护费用都需要根据实际情况进行不同的处理方法.目前实际处理常采用物理化学法,但这些处理方法的运行成本高,药品消耗大,且药品用量若控制不好极易造成二次污染.相比较而言,生物法处理含硫废水时,尽管前期需要大量投资设备,但是能够产生稳定的单质硫,更易分离、回收再利用,能够产生一定的经济效益,而且生物法对条件要求不高,常温常压下即可进行[3].
废水论文范文结:
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