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氯化钱废水的产生源和产生量
在化肥工业和稀土生产过程中都会产生一定量的氯化钱废水,由于氯化披废水中氨氮和氯离子的存在,若氯化钱废水直接排放,则会对水体产生一定的污染,且随着量的不断增长,污染程度也在加大。所以,我们必须对其有深刻的认识,现阶段一些研究人员也在做这方面的努力,通过一些物理、化学和生化的手段来处理氯化披废水,主要是采用膜处理技术和电渗析法。
近年来、随着我国农业的不断发展,化肥工业得到了长足的进步,不仅在技术上取得了较大的突破,在规模上更是空前的膨胀。尤其是碳酸钾类的化肥生产,我国碳酸钾工业化生产始于20世纪60年代,
70年代末和80年代初形成规模,并且生产能力迅速增加,1994年至1998年年产量由6万]增加到12万t,4年增长了1倍,超过日本成为亚洲最大碳酸
钾生产国,主要生产厂家有山东鲁南化肥厂,山西文水化工厂等。我国碳酸钾化肥主要采用的是间歇式离子交换工艺,在生产过程中会产生大量的氯化钱废水。近年来,我国化肥工业中氯化披化肥所占的比例也有大幅度提高,这导致了其废水排放量进一步
增加。据估计,每年至少含氯化钱的废水1000万J我国珠江沿岸大部分河流均不同程度受到化肥工业氯化钱废水的污染,随着我国农业的迅速发展以及化肥工业的兴起,化肥工业氯化钱废水带来的环境问题将日益严重。
50年代末期,我国稀土矿山的生产开始走向工业化道路。60年代初期,稀土冶炼生产也进入工业化的发展阶段。经过近40年的建设和生产,获得了高速发展,并取得了巨大成就。据不完全统计,改革开放以后的20年与1978年前相比较,我国稀土矿山生产的矿产品量(稀土精矿增长约11倍;稀土冶炼厂生产的冶炼产品综合量增加约82倍;我国稀土在国内外市场总销售量递增约75倍,稀土产品出口量增长约330倍。此外,稀土材料产量也增加了约
101倍。到目前为止,我国的稀土资源、稀土生产和稀土出口均为全球之冠,而稀土应用居世界第二。目前我国已成为世界最强的稀土工业国家,在跨入21世纪之后,我国也将变为世界稀土生产和应用的发展中心。在稀土矿石冶炼过程中,稀土分离会产生大量的披盐(氯化铁废水。氯化铁废水产生于P507皂化、单一稀土分离及碳沉钱盐废水,废水中氯化钱的质量浓度高达llOOOmg-L-lo随着稀土工业的不断发展,产生的氯化钱废水量也会逐年的增加,对环境的影响越来越明显。

(1氨氮消耗水体的溶解氧,加速水体的富营养
氯化钱废水的现行处理技术
雷晓林,
查红平,
肖维林,
董瑞斌
(南昌大学环境科学与工程学院,
江西
南昌
330031
摘
要:
主要概述现阶段氯化钱废水的产生源、产生量及其对环境的危害,进而讨论氯化钱废水的现行处理技术和未来发展方向。关键词:
氯化钱废水;
膜分离技术;
电渗析法
中图分类号X5文献标识码E文章编号:1004-8642(2007S2-0124-03
收稿日期:2007-07-05
作者简介:雷晓林(1981-,男,畲族,江西宁都人,硕士研究生,研究方
向「污水治理和废水资源化研究.
TheCuiientTieatmentTeclmologyofAiimioniumChlorideWastewater
LEIXiao-lin,ZHAHong-ping,XIAOWei-lin,DONGRui-bin
Abstract:Thesourceandquantityofaiimioniumchloridewastewaterissununanzed^;tliepaperdiscussesthecuiienttieatmentteclmologyofammoniumchlondewastewateranditsftitiuedevelopingtrend・
Keywords:AiimioniumclilondewastewateriMembianeseparation;Electiodialysis
第20卷
增刊第2期2007年12月
江苏环境科技
JiangsuEnvuomnentalScienceandTeclmology

第20卷增刊第2期
化过程。水体富营养化后,使藻类迅速繁殖•这样将降低水的质量。具体表现为:污水厂的滤池容易堵塞,降低净水质量;海滨浴场的水体变色变味;蓝藻门的藻类毒性最强、污染范围广且最严重•产生的毒素危害鱼和家畜;氨氮随污水排入水体后,可在硝化细菌作用下被氧化为硝酸盐,会导致水体缺氧,鱼类大批死亡。工业废水排放量不断增加,绝大部分废水未经任何处理直接排入水体、致使许多水域被污染。据报道,淮河泄洪时、工业污水混入使洪泽湖成为“死亡之水”,湖内特种水产养殖业直接经济损失达1亿多元,其中氨氮浓度严重超标,成为水生物的致命根源,所以对于氯化披废水处理必须引起足够重视。水资源的不断恶化,加剧了水资源危机,农田施肥利用率低,绝大多数氮肥存在于土壤之中,随着雨水的冲刷进入江河中,这是造成河流湖泊“水华”的重要原因之一。
(2氨氮在水中微生物作用下转变为硝态氮和亚硝态氮,对人体有毒害作用。硝态氮进入人体后,能通过酶系统还原为亚硝态氮,轻则引起高铁血红蛋白病,重则使婴儿死亡。硝态氮和亚硝态氮均为强化学致癌物质-亚硝基化合物的前体物质,有致癌、致突变、致畸的性质、对人体危害十分严重。
(3氨氮会与消毒液体中的氯气作用生成氯胺,而氯胺的杀菌效果较差会降低消毒效果。所以当对含有较高浓度氨氮的水源,或含氨氮量较高的污水厂出水进行消毒时,会增加氯胺的消耗量•而且杀菌效果会显著降低。
另外,氯化钱的大量排放会对土壤氯离子浓度和pH值带来不良影响,氯化钱会导致土壤氯离子的积累,土壤pH值下降,高浓度的氯化钱可导致小白菜的氯中毒,改变土壤粒径结构。国内外有关氯离子对农作物的危害也有大量的报道和研究,受污染的农田中,当氯离子质量浓度达到300mg•L-1时,水稻在分桑期的株高几乎呈不增长的状态,当质量浓度达到3800mg•L-1时,水稻地上部分全部枯死。据报道,水稻受氯离子危害的临界浓度是:返青期质量浓度为500〜700mg•L-1,分桑期质量浓度为700〜lOOOmg•L-1,超过这个临界浓度,将引起水稻植株体内的细胞生理性损害,
2
细胞内渗透压受到破坏,引起细胞体内失水而质壁分离。氯离子的浓度越大,植株呈现出的萎薦症状越严重。毒理试验结果也表明、受这种高浓度氯化钱工业废水污染的土壤中N浓度也会异常增多,容易引起植物营养过剩而造成贪青徒长,对一些农作物如水稻产量也会造成一定的不利影响。在玉米叶片中氯离子浓度过高,则使Ps十浓度下降,导致磷酸化反应受阻,植物细胞的供能不足,能耗降低,而直接影响植物生长。土壤中累积大量的氯离子对忌氯作物如马铃薯、甘蔗、烟草、茶树和葡萄等的产量和品质均有不良影响,%时,就会出现品质下降,当幼龄茶园氯化钾一次用量达300kg-liin-2时,新梢内氯离子含量迅速增加,超过临界值而受害凋萎。另外,环境中的氯盐通过混凝土的宏观、微观缺陷,渗入到混凝土中并到达钢筋表面,在影响钢筋混凝土桥梁耐久性因素中、氯离子引起的钢筋锈蚀被排在首位。据美国报道,1998年桥梁维修费为1550亿元,是其初建费的4倍。
2氯化铁废水的处理

氯化钱废水的处理包括氨氮的处理和氯离子的处理•其中氨氮的处理主要有物化法、生物法和化学法。物化分离技术中有吹脱法、膜分离法(液膜分离,反渗透、离子交换法。生物转化技术中主要是应用生物硝化、反硝化原理,在活性污泥法和生物膜法基础上产生一系列组合工艺,还有通过藻类养殖兼性塘等自然水体净化达到水体除磷脱氮的功效,另外土壤灌溉也具有除氮功能。化学转化技术中有折点氯化法、湿式氧化法、化学沉淀法。

目前氯离子的处理方法主要是化学方法,包括银盐法、锌粉法、氧化亚铜法和刷洗阳极法。银盐法去除C1-是使用最早的也是最昂贵的方法,它是利用Ag十和Ca-在镀液中形成难溶的白色沉淀AgCl,然后过滤去除。锌粉法由于锌的耗费不仅在形成CuCl上,同时也消耗在形成H
和Ci】2十上,其定量关系很难确定。一般大约需4〜5倍计算量的锌粉。氧化亚铜法使用氧化亚铜处理C1-使生成CuCl沉淀,刷洗阳极法去除C1-应该说是比较好的方法,它不引进任何杂质,但需要经常观察阳极表面是否有绿色膜层,以便C1-在一旦偏离时、便开始经常性处理,但如果阳极含磷量偏高时可能敏感性差些。近年来,物理方法也有一定的发展、最热是利用水滑石作吸附剂,来达到处理C1-的目的。还有利用冷冻法浓缩分离也可以去除部分Cl-O生化法是不是对C1-也有处理效果,这有待考究。
综述氨氮和氯离子的处理方法,目前比较实用的两种处理氯化钱废水的方法是电渗析法和反渗透法。3电渗析法
电渗析法是膜分离技术的一种,它是在直流电场的作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的
雷晓林等氯化钱废水的现行处理技术125
江苏环境科技2007年12月
选择透过性,把电解质从溶液中分离出来、从而实现溶液的淡化、精制或纯化的目的。电渗析技术已广泛应用于各种工业废水的处理以及许多其它的化工过程,其应用范围还在不断扩大,并已经发展成为一种新型的单元操作。此技术日趋完善,前景广阔。另外,电渗析组合工艺的出现也给电渗析技术的发展带来了新生力量。
电渗析技术应用于氯化披废水处理,主要是运用电位差作为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把氯化披废水中的氨氮和氯离子进行浓缩•从而达到处理的目的。据报道,利用电渗析法处理稀土废水中的氯化钱,可将原来质量分数为6%的氯化钱提高到13%,大大降低了稀土废水中的氯化钱。问题是:利用电渗析技术的相关参数难以把握,比如无法获得理想的极限电流强度数据,从而无法选择最佳运行参数;流量、进口浓度和电流强度对处理效果的影响也不太明白,当流量大时,处理不怎么好,而处理流量减小,处理费用上涨,极不经济,还有进口浓度和电流强度的选择,在进口浓度的选择上,应该尽量让进口浓度稳定,而电流强度的选择一般采用经验值,在
70A左右。未来可能的发展方向就是去解决这其中的矛盾,寻求既经济,又有效的电渗析技术工艺。
4膜分离技术
目前反渗透膜技术已经在海水淡化、纯水制备、工业用水处理、废水处理回收和化工分离浓缩等方面得到广泛的应用,取得了显著的经济和社会效益。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术,30年来取得了令人瞩目的巨大发展。据有关文献估计,当今的分离膜世界市场规模已达到每年20亿美元以上。我国从60年代中期开始研制反渗透膜•与国外起步时间相距不远,但由于原材料及基础工业条件限制,生产的膜元件性能偏低,生产成本高,还没有形成规模化生产。在我国,、半导体纯水,80年代以后逐渐扩大到电力及其它工业、90年代起在饮用水处理方面获得普及,现在反渗透已进入到家庭饮用纯水。
反渗透膜技术主要是将两种浓度不同的溶液置于同一种容器中时,在高浓度溶液一侧给予一个大于渗透压的外压,会有渗透逆行现象发生、而使得高浓度溶液浓度变得更高,从而使溶液中的水分与溶质分离,溶液不断地变浓,利用反渗透原理就可将溶液中的不同组分分离。反渗透膜技术应用于氯化钱废水处理•目前来讲,主要集中于碳酸钾化肥生产废水。对于某一浓度氯化钱废水,在运行时间相同的条件下,随着操作压力的增加,废水脱盐率升高,产水率也增加。对于各种浓度配比的氯化钱废水,用反渗透膜处理,其脱盐率均较高,一般均超过97%;但产水率变化较大,%,最低仅为&88%O反渗透法处理质量浓度低于60g•L-1的氯化钱废水技术上可行,其中:•L-1的氯化钱溶液可以用低压反渗透浓缩,出水可做软水循环使用;质量浓度为5g•L-1的氯化钱溶液可以用中压反渗透浓缩。出水可达标排放,但不能作为软水使用;质量浓度为30g•L-1的氯化铁溶液可以通过反渗透浓缩,质量浓度可提高到60g•L-1,继续提高则能耗会过高。因此,对于浓度较低的氯化钱废水,取得了良好的经济效益。但对于浓度较高的氯化钱废水,采用反渗透膜技术能耗过高,导致经济成本过高,不宜采用。还有反渗透膜组件长期运行之后,会受到某些难以冲洗掉的污染,例如长期的微量盐分结垢和有机物的积累,造成膜组件的性能下降。因此需要化学药品的清洗,以恢复其正常的通量和脱盐率,这样就无形中加大了成本。未来反渗透膜技术将会在膜上做文章,研究高效、无污染的膜是关键。
电渗析和膜分离技术对氯化钱废水的处理、得到了较好的处理效果,且装置并非复杂,运行也较容易,是现行比较有效的处理氯化钱废水的方法。
5氯化铁废水处理技术的发展方向
电渗析技术和膜分离技术都是基于膜上的对氯化钱进行浓缩的方法,能不能研究出性能更好,去污能力更强的膜材料是未来的发展方向。最近有学者尝试研究用人工湿地对氯化钱废水进行处理,这种方法经济实惠,可行性较强、也是未来的发展方向。
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