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诚然相对于产品的生产技术,环境治理技术是相对滞后的。滞后不仅体现在技术上,还体现在治理思想上、观念上、方法上。这就是我今天要讲的主题:废水治理的新思路、新方法。
一、水处理的加法与减法的问题
传统的治水思路是在做加法的基础上发展起来的,即加入更多相斥物质—使之分离、解析或相吸—使之凝聚、共沉的方法。为了达到治理的要求的,95%的企业都采用化学混凝沉淀的工艺,投进去的药剂大部分转变成危废。以电镀废水为例,每1000吨废水大约产生6吨危废污泥,这6吨危废的处置也是个大问题,把水里的污染转移到泥里来,这不是严格意义的治理,转移而已!化学混凝药剂生产过程中产生的污染物总量,加“治理”后转移到污泥中的污染物总量相加,等于徒劳无功,污染物总量大于不治理,等于扯淡!
如何减少污泥量的产生?少加药或不加药?
少加药或不加药是最直接的方式,完全不加药做不到,少加药是可以做得到的。以电镀废水为例,我公司生产的催化氧化混凝耦合剂可同时取代石灰、片碱、硫化钠、聚合氯化铝、氯化钙,一个顶几个,一物多用,充分体现了高效与减量化的要求。
水的酸、碱中合需要加入氢氧根和酸,使水体保持中性。所产生污染物污泥不可避免。但对于水体中的络合物、有机物、重金属等的处理问题,是否只能加入大量的氧化剂或还原剂,就值得认真商榷了。
1. 以电镀废水为例
含氰废水氰化物含量200ppm左右,每吨水需加入7-8公斤甚至更多的次氯酸来破除氰化物。现阶段95%的企业都采用这种方式来破氰,氯的残留问题,工作环境刺激性气味问题,电导率过万的问题,都会对后续处理造成严重的影响,使深度处理和中水回用不能更高效顺利地实施。
2. 以含氰废水做减法治理为例
氰化物在26.5℃就挥发,在酸性条件下也容易挥发,是否可以利用这些特点来回收氰化物,使之转化成氰化钠,回用到生产线呢?我想这个课题也值得探讨和研究的,一是安全问题?二是回收率与纯度问题?三是经济性问题?
3. 以电镀和PCB板行业COD的去除为例
经物化处理后COD一般在160-260之间,为了使COD,NH3-N和TP达标,通常采用生化法,A2/O工艺,甚至采用厌氧氨氧化等方式,增加碳源,培养大量的微生物菌等以满足生化的条件。即为了降COD,得先把COD升高?升高到500ppm以上,这种工艺不仅耗费大量物质和电力资源,还占用大量土地资源,增加固体废弃物的产生量。操作难度还大,技术要求又高,对于这些经处理后污染度不高的废水,可生化性又差,生化法是否是最佳方法呢?当然对于高COD的C:N比适合的从目前来看做生化还是理智的选择,对于污染物浓度并不高,C:N比失调的,电镀和线路板行业的废水呢?
二、新材料,新技术解决老问题
我正做这方面的工作,看看是否能打开个口子,即利用混合氧化技术与新载体吸附材料的组合工艺来达到高效去除污染物的目的,目前进展顺利,运用前景向好!
坏蛋就在眼前,看得见,闻得到气息,却无奈干不掉它,徒留一声叹息!没办法弄个A2/O工艺来解决,迂回包抄,小股坏蛋,弄个兵团来解决,资源太浪费啦!问题出在哪?在材料,没有革命性的新材料的诞生这个问题不好解决,国外在这方面比我们强,强在那,强在材料上。我的想法是用直射炮轰击,从新材料和工艺上突破,走捷径,不绕弯,缩短工艺流程,强化赋予新材料新使命。
三、水处理做减法的思路
1. 做加法与做减法去除污染物,净化水的目的相同,但做法可以各异,做加法可以达到,做减法未必不能达到。首先,COD就是资源,氨氮和磷都是资源,就看这些物质放在哪里,放对地方就是资源,放不对地方就是污染源。
2. 1)落实清洁生产污染物不混排。
2)回收资源。
3)缩短工艺流程。
4)使用更高效率的化学品,使用不产生二次污染的化学品。
5)利用光、电、声、磁、微波、uv等。
6)开发新的功能材料。例如石墨烯等。
3. 环境污染治理应讲究总量污染排放的概念。
为了使300ppm-500ppm的COD工业废水降到60ppm-80ppm,通过化学加药,混凝及生化处理,处理过程中需要加入各类化学药剂。而生产这些水处理化学药剂造成的污染物总量却往往被忽略,为水而水,是做不好环保的,水.气.土之间的污染是会流转的,顾此失彼的做法是得不偿失。
1kg标准煤的碳排放系数为0.68
使用1度电(KWH)的排放系数。(单位:kg)1吨标准煤完全燃烧大约产生3.67吨的二氧化碳。
折算标准煤 |
碳排放 |
CO2排放 |
SO2排放 |
NO2排放 |
0.4 |
0.272 |
0.997 |
0.03 |
0.015 |
能源名称 |
CO2排放系数 |
碳排放系数 |
||
KgCO2/升 |
KgCO2/KG |
KgC/升 |
KgC/kg |
|
汽油 |
2.30 |
3.15 |
0.627 |
0.86 |
柴油 |
2.63 |
3.06 |
0.717 |
0.834 |
标准煤 |
|
2.493 |
|
0.68 |
节约1度电=减排0.997千克二氧化碳=减排0.272千克“碳”
节约1千克标准煤 =减排2.493千克二氧化碳=减排0.68千克碳
以零排放1吨废水需要60度电为例,碳排放为60度电X0.997=59.82KG,这还仅仅是CO2的排放量。
为了达到水的零排放,还得加入化学混凝药剂,做生化处理,膜过滤等等,各流程产生的污染物、固体危废、废气排放等总量更大,以现阶段的技术做水的零排放得不偿失,毫无意义。零排放是技术目标,而不是现阶段的目的。
对水的零排放技术也得改弦易撤,以现在的反渗透膜,超高压膜,蒸发结晶的技术组合是走不出这片沼泽地的。唯有换思路,换方法,改工艺,才有实现的可能,广义的零排放是不存在的,忽悠的。
4. 水处理做减法的几点归纳
1)减少物化药剂的投药量,以更高效、综合性能更强的药剂来更新换代。
2)废水按化学属性分类分流收集,单独预处理,精准加药,可减少重复加药,提高水处理效率,降低能耗,降低污泥的产出量。
3)以不产生二次污染物的药剂和技术方法来取代传统的方法,使污染物总量下降,达到治污的目的。例如,采用UV.O3.H2O2等。
4)尽可能地缩短工艺流程,流程越长,能耗越高,污染越大。
5)尽可能地利用太阳能来解决能耗的问题,以清洁能源带动清洁生产,节能减耗,使
环境污染总量下降。
四、污泥减量化、无害化、资源化的几点看法
以新的电能转换方式,以新材料为技术依托,从更节能、更高效、更有针对性的层面,结合不同污泥的特征,采用新方法来解决污泥含水率高的问题。例如,磁能、微波能.太阳能等,使污泥的含水率下降到20-30%,治水和治泥一样,没有新材料的革命,要突破传统的桎梏太难了,首先把污泥中有回用价值的重金属提取出来,以电镀污泥和PCB板污泥为例,含水率降到20-30%后以火法提取是较节能的方式,即回收了污泥中的铜、镍资源,又做到了减量化.无害化.还拓宽了炉渣的使用范围。
五、工业废水的中水回用
反渗透进水的水质要求
导致膜污染指标 |
允许值 |
解决方法 |
||
悬浮物等 |
浊度 |
<1NTU |
过滤,絮凝沉淀,微滤,超滤 |
|
SDI15 |
|
过滤,絮凝沉淀,微滤,超滤 |
||
颗粒物 |
<100个/ML |
过滤,絮凝沉淀,微滤,超滤 |
||
微生物 |
<1个/ML |
杀菌,微滤,超滤 |
||
金属氧化物 |
铁,FE3+ |
<50μg /L |
氧化+沉淀或过滤 |
|
锰 |
<1μg /L |
使用分散剂 |
||
结垢物 |
碳酸钙 |
LSI<0 |
回收率。PH值,阻垢剂 |
|
硫酸钙 |
<230% |
回收率。阻垢剂 |
||
硫酸钡 |
<6000% |
回收率。阻垢剂 |
||
硫酸锶 |
<800% |
回收率。阻垢剂 |
||
氟化钙 |
浓水侧浓度<1.7mg/L |
溶解度{0.008575克/100ml} |
||
磷酸钙 |
浓水侧浓度不能超过溶解度 |
溶解度{0.0025克/100ml} |
||
二氧化硅 |
<100% |
回收率 |
||
有机物 |
油 |
0 |
气浮,吸附 |
|
TOC |
<10mg/L |
活性炭,过滤,吸附树脂 |
||
COD |
<10mg/L |
活性炭,过滤,吸附树脂 |
||
BOD |
<5mg/L |
活性炭,过滤,吸附树脂 |
||
PH值 |
3-10 |
加入酸或碱调节 |
||
温度 |
5-450C |
换热器 |
||
氧化剂 |
余氯 |
<0.1mg/L |
还原剂,活性炭吸附 |
|
臭氧 |
0 |
|||
其他 |
0 |
|||
表面活性剂 |
选择阳离子或两性表面活性剂时要注意 |
|||
酒精 |
<10% |
N/A |
||
能否达到上述进水水质标准是个关键点,目前工业废水回用95%都是失败的,根源在于物化处理和生化处理后的出水水质达不到进膜处理的技术要求,在对膜的使用和认识上,总认为膜法无边,其实不然,膜是很娇贵的大小姐,不能当苦工用。要使电镀,PCB板废水达到进膜的水质要求不是易事,没有创新思维,没有新材料的革命,是难以实现的。
投资新技术,新材料的研发是杜邦贯彻始终的方向!
期待与志趣相投的好朋友.好伙伴携手开拓环保新技术,共享环保新成果!
(祝来宏:我本草根,家境清贫,幼时顽劣,浑浑噩噩,学无所成,到部队后,方.幡然醒悟,知.努力弥补学业之不足,虽广种薄收,但亦欣然。
现.在深圳从事水环境治理药剂的研究,经多年积淀,在水环境治理领域取得多项科研成果。此文献给奋斗在广东的同乡们,若此文能对需要水环境质量的同乡们一点点帮助是我莫大的荣幸!)