华体会不出款

第一环保网为您提供最新的环保资讯、环保展会、环保项目招标采购等信息

氯离子高于多少不能进生化?如何去除?

2021-08-11信息来源 : 环保工程师

氯离子是氯最为稳定的形态,一方面,由于微生物不能利用Cl-,所以不能通过生物法来去除Cl-,并且废水中氯离子含量会抑制微生物的生长,阻碍生物法处理废水效率。

一、影响机理

高浓度氯离子对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶,从而破坏微生物的生理活动。举例说明如下:

1、微生物在等渗透压下生长良好.如微生物在质量为5~8.5g/L的NaCl溶液中;

2、在低渗透压(p(NaCl)=0.1g/L)下,溶液水分子大量渗入微生物体内,使微生物细胞发生膨胀,严重者破裂,导致微生物死亡;

3、在高渗透压(p(NaCl)=20g/L)下,微生物体内水分子大量渗到体外(即:脱水),使细胞发生质壁分离。

4、微生物的单位结构是细胞,细胞壁相当于半渗透膜,在氯离子浓度小于等于2000mg/L时,细胞壁可承受的渗透压为0.5-1.0大气压,即使加上细胞壁和细胞质膜有一定的坚韧性和弹性,细胞壁可承受的渗透压也不会大于5-6大气压。但当水溶液中的氯离子浓度在5000mg/L以上时,渗透压大约将增大至10-30大气压,在这样大的渗透压下,微生物体内的水分子会大量渗透到体外溶液中,造成细胞失水而发生质壁分离,严重者微生物死亡。工程经验数据表明:当废水中的氯离子浓度大于2000mg/L时,微生物的活性将受到抑止,COD去除率会明显下降;当废水中的氯离子浓度大于8000mg/L时,会造成污泥体积膨胀,水面泛出大量泡沫,微生物会相继死亡。

而室外给水排设计规范给的生化处理进水氯离子范围是不大于4000mg/l,如图所示:

二、抑制污泥活性的表现

1、当生化系统氯离子浓度大幅度突变时,污泥的碳化性能和硝化性能会很快减弱甚至消失,导致COD去除率明显下降,硝化过程亚硝酸盐累积,即使提高污水中的溶解氧,效果不明显。也就是说,活性污泥对氯离子浓度具有一定的容忍性,当氯离子浓度超过一定值时,系统降解能力下降,直至系统失去处理能力。

2、氯离子突然变化比氯离子逐渐变化对系统的干扰更大。

3、随着氯离子的升高,有机物降解速率下降,因此低F/M(养料与活性污泥在质量上的比值)更适合含氯离子废水的处理。

4、氯离子改变污泥中微生物的组成,改变了污泥的沉淀性和出水SS,导致污泥流失严重.活性污泥的浓度下降,污泥指数升高,30分钟沉降率下降。

5、活性污泥镜检结果来看,低盐度时显示其中生物相比较丰富,丝状细菌、菌胶团、原生动物种类繁多,活性污泥颗粒很大,菌胶团呈封闭状,絮凝体具有一定的紧密度。随着来水氯离子浓度的升高,当氯离子突变由原来的150mg/L增至1000mg/L时,丝状菌及原生动物基本不存在,而菌胶团变得更为密实,此时絮体变得细小,异常紧密。污水中有机物的降解主要靠污水中大量微生物的共同作用完成,氯离子增加导致活性污泥中微生物中属数量减少,从而使有机物降解速率下降。

三、氯离子去除技术

目前专门为了去除氯离子使其达标排放而研发的技术是很少的,去除氯离子的目的大致有两种:一是为了使废水能满足后续生物处理生物活性要求;二是为了达到废水回用氯化物含量标准。氯离子去除原理主要有两种:要么被其它阴离子替代;要么同其它阳离子一起去除。根据不同性质大体归类为四种方式:沉淀盐方式、分离拦截方式、离子交换方式、氧化还原方式。

1、沉淀盐方式

采用Ag+或Hg+等与Cl-生成沉淀,再将沉降过滤,从而去除Cl-。沉淀盐方式主要有化学沉淀法,关于该方法研究也很多。金艳等发明了处理一种氯碱行业高氯含汞废水的系统,由于废水中含氯离子浓度高达50000-60000mg/L,由于配合作用,汞主要以HgCl3+与Hg-Cl2-的非汞离子形态存在,经过一系列处理后,出水汞浓度可达1.5ppb,Cl-也得到了一定的去除。

李文歆等利用化学沉淀法做了专业特征废液中氯离子的处理的研究,氯离子去除率高达90%以上。该法具有操作简单、污染小、去除率高等特点。

化学沉淀法由于要加入沉淀试剂,如硝酸银、硝酸汞等,这些沉淀剂的价格往往较高,导致其工业成本很高,应用不广泛,基本仅限于实验室使用。如果开发价格低廉的沉淀剂,由于化学沉淀法反应过程简单、易操作,所以还是有很大的应用前景的。

2、分离拦截方式

主要采用蒸发浓缩、电吸附、膜过滤、溶剂萃取和复合絮凝剂絮凝等方法将Cl-分离去除。

2.1 蒸发浓缩法

对废水升温,由于无机盐类氯化物沸点高于水,最后被浓缩结晶;氯化氢沸点相对较低,同水蒸气等易挥发物质一同被去除。从而实现了氯离子与废水的分离。

江西理工大学材化学院科研人员发明了含铵含氯废水处理并回收利用铵和氯的方法,利用该方法使得铵盐和氯不仅得到有效分离,还能回收利用。该法有效去除了有色金属冶炼过程中含铵含氯废水中氯离子,并实现了经济与环境的统一。

泡菜生产过程主要产生的废水类型有腌渍废水、脱盐废水及脱盐水、清洗水、冲洗水等,其中以腌渍废水氯离子浓度可达153000mg/L,对部分量少的废水可采用蒸发法。丁文军等采用三效浓缩设备将盐渍水浓缩至饱和状态,再经结晶、离心分离等工序制得食盐并回用于泡菜腌制。

蒸发浓缩法适合于小水量高浓度的废水,其操作简单,效果明显,在泡菜等行业应用较多;但对于水量较大废水,其成本很高,相比其他处理方法不实用。

2.2 电吸附法

电吸附技术结合了电化学理论和吸附分离技术,通过对水溶液施加静电场作用,在电极上加上直流电压,在两电级表面形成双电层,由于双电层具有电容的特性,因而能够进行充电和放电过程,且溶液中离子不发生化学反应。在充电过程中吸附并保存溶液中离子,在放电过程中释放能量和离子,使双电层再生。其目前应用也比较多。

魏鸿礼做了电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究,结果表明,含氯离子平均为307mg/L的原水,产水平均为91mg/L,氯离子平均去除率为70.4%。

电吸附法相比电解法,由于不发生化学反应,相对成本较低,且处理效果良好,而在回用水净化中,其相对常规石灰软化法工艺去除氯离子等盐类效果更明显,所以其回用水净化中应用很广。

2.3 絮凝沉淀、溶剂萃取法

絮凝沉淀主要利用絮凝剂作用氯离子,将其絮凝以至沉淀去除,如复合絮凝剂;溶剂萃取是利用萃取剂将含氯离子的化合物萃取去除。

汪巍发明了一种用聚合硫酸亚铁对含氯废水进行絮凝沉淀的方法,该方法可把进水为500~1000mg/L含氯废水,降低到0.4mg/L以下。雷春生等发明了一种由有机酸和无机盐复配而成的复合除氯剂,实验表明,该法可去除99.9%以上的氯离子。

絮凝沉淀和溶剂萃取受试剂的影响,溶剂萃取仅适用于小水量情况,更多应用于实验室;絮凝沉淀法在其成本较低的情况下,可能可应用于较大水量氯离子的去除,但目前应用并不广泛。

3、离子交换方式

采用离子交换剂与氯离子进行交换替代氯离子,利用该方式的方法有离子交换树脂法、水滑石法等。值得说明的是水滑石法,由于水滑石(LDHs)的结构特点使其层间阴离子可与各种阴离子,包括无机离子、有机离子、同种离子、杂多酸离子以及配位化合物的阴离子进行交换。

胡静等也研究了焙烧镁铝碳酸根水滑石(CLDH)对废水中氯离子的去除效果。实验表明,Cl-的去除率可达97%。

水滑石法目前研究较多,其对氯离子的去除效果也较好,但多停留在实验阶段,工程应用很少。离子交换树脂法用复床或混床,将氯离子去除,属传统工艺,设备投资较低,但阴离子交换树脂容易饱和,需要再生。

四、氧化还原方式

采用电解或电渗析、还原方式将Cl-去除。应用方法有电解、电渗析、加氧化剂等。电解是当污水通电后,电解槽的阴阳级之间产生电位差,趋使污水中阴离子向阳极移动发生氧化反应,阳离子向阴极移动发生还原反应,从而使得废水中的污染物在阳极被氧化,在阴极被还原,或者与电极反应产物作用,转化为无害成分被分离除去。

4.1 电渗析法

电渗析以离子交换膜为渗析膜,以电能为动力。电渗析过程是电解和渗析扩散过程的组合。在外加直流电场作用下,阴、阳离子分别往阳极和阴极移动,由于阳离子膜理论上只允许阳离子通过,阴离子膜只允许阴离子通过,如果膜的固定电荷与离子电荷相反,则离子可以通过,反之则被排斥。由此来实现氯离子的去除。

钱学玲等采用味精废水-预处理-电渗析-厌氧-好氧工艺流程,整个工艺流程既保证了COD等的去除,又可使Cl-浓度从进水16.776g/L降至6g/L以下,从而达到了很好的综合去除效果。

电渗析法适合处理低浓度含氯废水,水耗和电耗较大,成本较高,其对小水量的处理还是比较实用的。

4.2 电解、氧化剂法

电解是当污水通电后,电解槽的阴阳级之间产生电位差,趋势污水中阴离子向阳极移动发生氧化反应,阳离子向阴极移动发生还原反应,从而使得废水中的污染物在阳极被氧化,在阴极被还原,或者与电极反应产物作用,转化为无害成分被分离除去;氧化剂法是通过与氯离子发生氧化还原反应将氯离子去除的方法。

李长俊等采用混凝絮凝-电解法联用技术,实验表明,Cl-浓度能从原水的136698.2mg/L降低到54205.5mg/L,能达到较好的去除效果。

电解法去除氯离子同样存在成本高的问题,对小水量废水应用有较好效果,相对于电渗析法其不存在膜堵塞问题,但运行费用相对较高,一般在废水预处理后采用。氧化剂法目前应用也较少。