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国内反渗透膜用于工业废水的研究现状

发布时间: 2020-12-23 23:07:10

反渗透膜的发展趋势怎么样

反渗透膜用处非常广泛,很多行业都离不开它。最开始反渗透膜用处比较单一,但是随着时间的发展,反渗透膜有更广阔的发展空间。
反渗透膜是以脱盐为目的开发的,对膜的要求也只是为分离无机盐和水,随着反渗透膜用途的扩大,目前已达到根据用途对膜的构造进行设计的阶段。目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜的动向非常活跃,其发展趋势概括如下:
在脱盐领域中,对于海水淡化由高压(5-7 MPa)向超高压(8-8.5 MPa)。对于咸水淡化将向脱盐(地下水、江河水)、废水处理(工业废水、城市污水)和超纯水(电子工业用水、医疗用水)等三方面发展。对处理压强将由中压(3-4 MPa)向低压(1-2 MPa)甚至超低压(1 MPa以下)。同时在有用物质浓缩回收领域会有更大的发展。
目前,在海水淡化方面,利用复合膜成功的达到了高脱盐率。在咸水淡化方面,目前将传统的中压膜改为低压膜或超低压膜,并保持脱盐率不变(或提高),可以说是时代的潮流。
反渗透膜工程应用的另一个发展方向是反渗透膜膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地组合应用,充分发挥各种膜分离技术的特性,形成一个完整的系统工程,达到浓缩、分离、提纯的目的。
鉴于RO技术的最近进展,在不久的将来,该领域中可望有如下的发展:
一,将开发去除小的氯化物有机分子的聚合物膜。
二, 将开发分离烃混合物的无机RO膜
三,以动力膜为基础,将开发出无机和有机混合材料膜。
四,采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中的液体的结构。
五,以控制聚合物体球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的孔尺寸。
六,聚合物球粒的概念也将被用于复合膜的设计。
七,在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基础上,将发展更精确的传递理论。
八,由控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用,将开发能将混合溶质分级的膜。
九, 膜污染将被膜的设计及膜组件的设计所控制。
十,RO和其它分离过程的混合分离系统将日益增长的渗入化学工业和有关工业,越来越多的将化学和生物反应与膜分离技术相结合。

❷ 国内外如何看待废水研究现状及发展趋势

新中国成立60年以来,环境保护事业逐步发展壮大。其中,关于环境污染治理投资总额逐年增加,环境污染治理投资占GDP比重也稳步提高。上世纪80年代初期,全国环保治理投资每年为25至30亿元,约占同期国内生产总值(GDP)的0.51%;到80年代末期,投资总额超过100亿元,占同期国民生产总值的0.60%左右;“九五”期末,投资总额达到1010.3亿元,占同期国民生产总值的1.02%,首次突破1%;“十五”期末,投资总额达到2388亿元,占同期国民生产总值的1.30%;2010年,全国环境污染治理投资总额达6654.2亿元,是2002年的近5倍,全国环境污染治理投资总量逐年增加,占GDP比重均呈上升趋势。同时,环境污染与破坏事故情况逐年下降。2001年共发生1842起环境污染与破坏事故,而到了2010年,则下降至420起,是2001的1/4。2010年,环境污染治理投资为6654.2亿元,比上年增加47.0%,占当年GDP的1.67%。其中,城市环境基础设施建设投资4224.2亿元,比上年增加68.2%;工业污染源治理投资397.0亿元,比上年减少10.3%;建设项目“三同时”环保投资2033.0亿元,比上年增加47.0%。
经过多年努力,中国正在逐步形成以自然保护区为主体,湿地公园、湿地保护小区等多种保护管理形式并存的保护管理体系。与此同时,环境法制建设日臻完善。我国环境立法从无到有,从少到多,目前,我国已制定了包括水污染防治、大气污染防治、环境影响评价等10部环境保护法律,15部自然资源法律,颁布国家环境标准800多项,批准和签署多边国际环境条约50余项,颁布地方性环境法规和地方政府规章660余件。
“十二五”期间全国GDP将达到231.2万亿元。根据中国环境规划院宏观战略研究环保投入专题和“十二五”规划前期研究,预计十二五期间,我国环境污染治理投资总额将超3.4万亿元。
中国产业研究报告网发布的《2014-2018年中国工业废水治理产业全景调研与投资策略研究报告》共十四章。大量周密的市场调研基础上,主要依据了国家统计局、海关总署、环境保护部、中国石油化工协会、中国国土资源部、中国产业研究报告网、国内外多种相关报刊杂志的基础信息以及专业研究单位等公布、提供的大量的内容翔实、统计精确的资料和数据。报告对我国工业废水市场运行情况进行了研究分析,并且论述了领先企业运行情况。通过翔实的数据和充分的论述,从产业层面上剖析产业现状特点,针对产业的供需矛盾阐述了工业废水产业发展的主要问题和影响因素,从多个角度揭示了工业废水产业结构。

❸ 污水处理膜技术的发展阶段及现状!需要相关资料!

膜分离技术的发展和现状

膜分离是人们所掌握的最节能的物质分离(包括分级、纯化、精制、浓缩)技术之一。近三十年来发展极其迅速,已从单纯的海水与苦咸水脱盐、纯水及超纯水的制备、工业用水的回用,逐步拓展到环保、化工、医药、食品、航天等领域中,以每年大于10%的速率递增,发展前景备受关注。
自20世纪60年代Loeb和Saurirajan研制成功了世界第一张非对称型醋酸纤维素反渗透膜以来,大规模海水淡化就变成了现实;20世纪70~80年代开发的超滤、气体分离膜等也已进入工业应用;80~90年代建成无水酒精渗透气化装置,现已大规模推广应用于有机物的回收和脱水;90年代以来被称之为膜接触器(membrane contactor)的膜萃取、膜吸收、膜汽提(membrane-based striping)、膜蒸馏(membrane distillation)等,为膜技术全面溶入大化工(流程工业:包括石油化工、化工、精细化工、制药、食品、发酵工程)领域提供了技术支持;近几年来膜促进传递(facilitated transport)、膜反应器(membrane-reactor)、膜传感器(membrane sensor)、控制释放(controlled release)等膜技术发展很快,膜式燃料电池(membrane fuel cell)则成为当今发达国家探索研究的热点。
目前膜分离技术已被广泛地用于水处理领域如海水淡化、苦咸水脱盐、超纯水制取;医药工业,人工脏器如人工肾
(artificial kidney)、膜式氧合器(membrane oxygenator)、人工肝的制备,以及药剂的浓缩、提纯;食品工业,如果汁和果肉等的浓缩、饮料的灭菌和纯清、从家畜等动物的血液中提取蛋白质;石油化学工业,如天然气中回收氦,合成氨厂尾气中回收氢、石油伴生气二氧化碳的回收、轻烃气流中脱除硫化氢等;环境保护,如废水(电镀废水、印染废水、石油化工废水、食品制药工业废水)中有用物质的回收,以及城市生活污水和放射性废水的处理等。
膜与膜技术的应用领域十分广阔,在当今世界高技术竞争中,也占有极其重要的位置,特别是载人航天、大洋深海探索研究与开发中离不开它,因而深受发达国家的关注。欧盟、日本、美国等早年在膜材料的基础研究和应用开发方面投入大量人力、物力,加拿大、意大利、荷兰和英国等也在膜的基础研究和开发应用上做出了大量的贡献。这些国家(如美国的KOCH、GE、DOW、DuPont;荷兰的norit等公司)在膜元件的制备技术上处于绝对领先的地位。
中国膜科学技术开始于1958年离子交换膜的研究;20世纪60年代研究反渗透膜,曾组织全国海水淡化会战,大大促进我国膜科学技术的发展;70年代就已开发出反渗透(reverse osmosis)、超滤(ultrafiltration)、微滤(microfiltration)和电渗析(electrodialysis)等器件设备,随后投入工业应用;80年代起除继续发展液体分离之外,气体膜分离和渗透气化等已走过了开发和研究阶段,现在已进入工业应用阶段,其它新技术也在不断研究开发之中。
膜科学与技术的发展与应用可分为膜元件的制造、膜设备的研制、膜软件的研发、膜应用四个环节。膜制造商只保证膜本身的标准分离性能,即在规定测试条件下的分离性能;膜硬件与膜软件是膜分离工程公司的工作,膜分离工程公司首先根据市场需求和用户要求分离的物料性状和目标产物标准进行实验研究,在满足用户要求的条件下确定膜元件的种类和数量,膜分离稳定运行的条件和清洗恢复条件,这就是膜软件;膜硬件就是膜元件和膜设备,膜设备实质上是机电一体化设备,膜元件是膜分离设备的核心,设备的其它部分都是为膜元件分离功能的发挥提供运行条件(温度,压力,流速流量等)的;膜软件是靠膜硬件来运行的,膜硬件的设计制作基础是膜软件;膜用户只能按照与膜分离工程公司达成的一致严格执行《膜分离设备运行规范》的要求,将膜分离设备与自己流程的前后工序连接运行以达到自己对膜分离工序所确定的运行目标。近年来膜过程(膜软件、膜硬件)的国内市场已经进入成熟期(高速增长,价格稳定)。

膜技术的主要分离过程
国际理论与应用化学联合会(IUPAC)将膜定义为:一种三维结构,三维中的一度(如厚度方向)尺寸要比其余两度小得多,并可通过多种推动力进行质量传递。这样膜过程就应该被定义为以膜为介质进行质量传递的一种化工单元过程或化工单元操作;很显然膜分离属于化工单元操作。
膜分离技术按传质推动力可分为压力差、浓度差、温度差、电位差等推动力膜;按膜组件结构可分为平板(盒式)膜、螺旋卷式膜、中空纤维膜、管式膜等;按功能层材料可分为无机膜(陶瓷膜、金属膜、碳分子筛膜等)和有机膜。
微滤、超滤、纳滤(nanofiltration)与反渗透都是以压力差为推动力的液体膜过程,当膜两侧存在一定压力差时,可使一部分溶剂及小分子的组分透过膜,而微粒、大分子、盐的离子等被膜截留下来,从而达到分离目的。四个过程的透过机理基本相同,主要是被分离物颗粒或分子、离子的大小和所采用膜的结构与性能有所差异。按照国际理论与应用化学联合会(IUPAC)对这四种膜过程的定义,微滤(MF)是指大于0.1μm的颗粒或可溶物被截留的压力驱动型膜过程;超滤(UF)是指不大于0.1μm大于2nm的颗粒或可溶物被截留的压力驱动型膜过程;反渗透(RO)是指高压下溶剂逆着其渗透压而选择性透过的膜过程;纳滤是指不大于2nm的颗粒或可溶物被截留的压力驱动型膜过程。微滤的压差范围为0.10~0.20MPa;超滤的压差范围为0.10~0.50MPa; 反渗透被用于截留溶液中的盐或其它小分子物质(分子量小于200),所施加的压力在2MPa左右,也可高达10MPa;纳滤用以分离分子量约为几百至几千的溶液组分,其压差范围为0.5~2.0MPa。
电渗析是在电场作用下使溶液中的阴、阳离子选择性地分别透过阴、阳离子交换膜,进行定向迁移的分离过程。该过程主要用于苦咸水脱盐、饮用水制备、工业用水处理等。近十多年来,开始应用于有机酸脱盐与纯化、废酸碱回收等;膜电解过程中,在两电极上存在电化学反应,并有气体产生,主要在氯碱工业中用于大规模生产离子膜级氢氧化钠。
气体分离膜是指在压力差下,利用气体中各组分在膜中渗透速率的差异,达到各组分分离的过程。气体分离膜已大规模用于合成氨厂的氮、氢分离,空气富氧、富氮,天然气中二氧化碳与甲烷的分离等。
渗透气化与蒸汽渗透(vaper permeation)均是利用待分离混合物中某组分具有优先选择性透过膜的特点,使料液侧优先渗透组分以溶解-扩散透过膜而实现分离的过程。两者的差异在于渗透汽化过程采用负压操作,进料物流为液态,优先透过膜的组分在膜下游侧汽化,并在冷凝器中冷凝和收集;而蒸汽渗透采用正压操作,进料物流为气相,常为对膜具有相互作用的有机分子透过膜。渗透气化主要用于有机物脱水(亲水膜)、水中有机物的脱除(疏水膜)、有机混合物分离等方面的应用,被认为是最有希望取代高能耗精馏技术的膜过程,其中有机溶剂脱水及水中有机物脱除已有工业装置;蒸汽渗透适用于空气中有机溶剂的回收,随着环保意识的增强,蒸汽渗透将会获得较大的推广应用。
另外还有两类正在开发与推广应用的新型膜技术:一类是目前称之为膜接触器,包括膜基吸收、膜级萃取、膜蒸馏、膜基汽提等。在这些过程中,膜介质本身对待处理的混合物无分离作用,主要利用膜的多孔性、亲水性或疏水性,为两相传递提供较大而稳定的相接触面,可克服常规分离中的液泛、返混等影响,因而近十余年来,深受化工界的关注;另一类是以膜为关键技术的集成分离过程,包括膜与蒸馏、膜与吸附、膜与反应等相结合的集成过程,具有常规分离过程所不能及的优点,也正在受到重视和发展。
随着科学技术的发展,人们模仿生物膜的某些功能,研制出各种功能的合成膜,应用于日常生活与工业生产过程中。可以认为,膜产业已成为21世纪发展最快的高新技术产业之一。
http://wenku..com/link?url=jXA21_ggIENbKblGrdKo56PVI3W_nakV4uuuYRS9xiY_btaO4ZOrmW-3WOjIgo1mF2MYoDXihZ6oU2HKVM-67NhDEdq-zG4SSETB3m0xxBS

❹ 膜过滤技术发展现状及其优缺点,主要用于处理污水

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膜过滤技术在水处理中的应用

1、用反渗透和纳滤处理垃圾填埋场渗沥液
城市垃圾填埋场产生的渗沥液中含有大量有机和无机污染物。由于成分复杂,组分变化大,污染物浓度高,所以很难用传统方法处理。即使用生化法(好氧或厌氧)和活性炭吸附或臭氧氧化联合流程进行处理,效果也不理想。传统处理法的处理效果很大程度上取决于渗沥液成份和填埋场运行年限。反渗透和纳滤被认为是处理渗沥液的有效方法。反渗透膜可同时去除有机和无机成分。滤过液可作为工艺循环水使用或排放。残留液通过蒸发,可以获得固态废物。这些废物可返回填埋场进行填埋。预处理可以采用简单的过滤、生物处理、生物处理与混凝联合以及微滤或超滤的方法。国外已有许
多填埋场都采用膜滤技术处理垃圾渗沥液。国内这方面的研究还处在实验研究阶段。采用氨氮吹脱与厌氧工艺进行预处理后,采用膜生物反应器法处理城市垃圾
填埋场产生的渗沥液,获得了较好的效果。

2、用纳滤处理纺织印染废水
纺织印染业工艺过程中要产生大量高盐度(>5%)、高色度(数万至十几万)、高化学需氧量(CODCr数万至十几万)、可生化性差的废水[8]。在排放或回用之前,在传统处理之后(如活性污泥法—沉降—砂滤)加上膜滤就可以降低水的色度和难生物降解的有机物、重金属、营养物等的含量。超滤只能部分去除色度、不能被去除小分子有机染料。所以超滤处理后还不能循环使用,不过经过超滤后的渗透液可以达标排放。纺织印染废水回用的最重要的指标是硬度、盐度和色度。先生物处理再纳滤就可以使废水达到回用标准。经过纳滤处理后,水在硬度、有机物浓度和色度等可以接近地下水的水平。渗透液的水质在很大程度上取决于膜的类型。小孔径膜(NF70)可以用于脱色,但流量要低一些。通过纳滤处理纺织行业水的循环利用率为80%—90%

3、超滤/微滤用于中水回用

缺点就是会产生膜污染:
膜处理技术在长期的运转过程中,会引起膜的污染,导致过滤通量随运行时间而逐渐下降。膜污染是膜滤应用的主要制约因素,它既能引起过滤通量的下降,又能影响处理效果

❺ 反渗透膜的发展史

80年代发明的复合膜,由超薄反渗透膜、多孔支撑层、织物增强自叠加而成,透水量极大,除盐率高达99%,是理想的反渗透膜。反渗透膜在分离小分子有机化合物时也特别有效,因此对有机化工、酿造工业、三废处理等领域也得到了很好的应用。
在21世纪以前,反渗透膜技术都是被国外所垄断,而中国是直到90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术.这个历史要追述到建国初期,当时我们国家的领导人已经意识到海水淡化的前景和将来在社会中的作用。
早在1958年,石松研究员等首先在中国开展离子交换膜电渗析海水淡化研究。而在此前1953年美国C.E.Reid建议美国内务部将反渗透研究列入国家计划。
随后1967年,国家科委组织全国海水淡化会战,组织全国在水处理和分析化学、材料化学、流体力学等各个学科的精英会战海水淡化。
1970年,会战主力汇集中国浙江省的杭州市,组织了全国第一个海水淡化研究室。此期间,他们一直用电渗析技术进行海水淡化,研制成功海洋监测专用微孔滤膜,建成了世界最大的电渗析海水淡化站——西沙永兴岛海水淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物。
1982年,中国海水淡化与水再利用学会经中国科协学会部批准在杭州成立。但是,因为经历了十年浩劫,毕竟还是衰弱下去了,此时,远在大洋彼岸的美国的全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件已经赫然问世。
1984年,国家海洋局以海水淡化研究室为主体,组建国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心,中国开始对膜技术重视了,但是,美国海水淡化用复合膜及其卷式元件已经大面积商业化了,投入到了国家和民用中去了。
1992年,国家为了追赶膜方面技术与世界的差距,,国家科委军顶,以“中心”为依托,组建国家液体分离膜工程技术研究中心,并开始悄悄研制国产反渗透膜。
直到2001年,“中心”实行集团化分体管理,所辖三个控股的中外合资公司,两个中资公司和一个研发中心。同年,杭州北斗星膜制品有限公司正式公开问世,从此,中国有了自己的反渗透膜产品,享有完全自主知识产权、由中国制造、具有民族品牌的高性能复合膜元件开始投放市场,中国成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家。

❻ 反渗透膜的发展史

80年代发明的复合膜,由超薄反渗透膜、多孔支撑层、织物增强自叠加而成,透水量极大,除盐率高达99%,是理想的反渗透膜。反渗透膜在分离小分子有机化合物时也特别有效,因此对有机化工、酿造工业、三废处理等领域也得到了很好的应用。
在21世纪以前,反渗透膜技术都是被国外所垄断,而中国是直到90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术.这个历史要追述到建国初期,当时我们国家的领导人已经意识到海水淡化的前景和将来在社会中的作用。
早在1958年,石松研究员等首先在中国开展离子交换膜电渗析海水淡化研究。而在此前1953年美国C.E.Reid建议美国内务部将反渗透研究列入国家计划。

随后1967年,国家科委组织全国海水淡化会战,组织全国在水处理和分析化学、材料化学、流体力学等各个学科的精英会战海水淡化。

1970年,会战主力汇集中国浙江省的杭州市,组织了全国第一个海水淡化研究室。此期间,他们一直用电渗析技术进行海水淡化,研制成功海洋监测专用微孔滤膜,建成了世界最大的电渗析海水淡化站——西沙永兴岛海水淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物。

1982年,中国海水淡化与水再利用学会经中国科协学会部批准在杭州成立。但是,因为经历了十年浩劫,毕竟还是衰弱下去了,此时,远在大洋彼岸的美国的全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件已经赫然问世。

1984年,国家海洋局以海水淡化研究室为主体,组建国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心,中国开始对膜技术重视了,但是,美国海水淡化用复合膜及其卷式元件已经大面积商业化了,投入到了国家和民用中去了。

1992年,国家为了追赶膜方面技术与世界的差距,,国家科委军顶,以“中心”为依托,组建国家液体分离膜工程技术研究中心,并开始悄悄研制国产反渗透膜。

直到2001年,“中心”实行集团化分体管理,所辖三个控股的中外合资公司,两个中资公司和一个研发中心。同年,杭州北斗星膜制品有限公司正式公开问世,从此,中国有了自己的反渗透膜产品,享有完全自主知识产权、由中国制造、具有民族品牌的高性能复合膜元件开始投放市场,中国成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家。

❼ 反渗透膜国内生产是水处理行业膜产业的一个趋势,,国内反渗透膜生产商有哪些。。谢谢

如果你的水质比较好,也可以用国内的产品,但是目前技术还不是很到位,保障性内不够。如果水质容差,建议使用美国PWT阻垢剂。PWT阻垢剂是美国航空航天局从2367种反渗透阻垢剂产品中挑选出来作为航天站反渗透药剂。阻垢剂为树枝型聚合物结构,对水垢是彻底的组织而不是简单的修改。溶解度大,超过1000PPM也不会沉淀。产品不含磷,是绿色环保的化学产品。可以邮件给我[email protected]

❽ 反渗透膜的研究历史

反渗透装置结构紧凑、安装简单、操作简便、能耗低,在常温下操作,易于工业化生产。
80年代发明的复合膜,由超薄反渗透膜、多孔支撑层、织物增强自叠加而成,透水量极大,除盐率高达99%,是理想的反渗透膜。反渗透膜在分离小分子有机化合物时也特别有效,因此对有机化工、酿造工业、三废处理等领域也得到了很好的应用。
在21世纪以前,反渗透膜技术都是被国外所垄断,而中国是直到90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术.这个历史要追述到建国初期,当时我们国家的领导人已经意识到海水淡化的前景和将来在社会中的作用。
早在1958年,石松研究员等首先在中国开展离子交换膜电渗析海水淡化研究。而在此前1953年美国C.E.Reid建议美国内务部将反渗透研究列入国家计划。
随后1967年,国家科委组织全国海水淡化会战,组织全国在水处理和分析化学、材料化学、流体力学等各个学科的精英会战海水淡化。
1970年,会战主力汇集中国浙江省的杭州市,组织了全国第一个海水淡化研究室。此期间,他们一直用电渗析技术进行海水淡化,研制成功海洋监测专用微孔滤膜,建成了世界最大的电渗析海水淡化站——西沙永兴岛海水淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物。
1982年,中国海水淡化与水再利用学会经中国科协学会部批准在杭州成立。但是,因为经历了十年浩劫,毕竟还是衰弱下去了,此时,远在大洋彼岸的美国的全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件已经赫然问世。
1984年,国家海洋局以海水淡化研究室为主体,组建国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心,中国开始对膜技术重视了,但是,美国海水淡化用复合膜及其卷式元件已经大面积商业化了,投入到了国家和民用中去了。
1992年,国家为了追赶膜方面技术与世界的差距,,国家科委军顶,以“中心”为依托,组建国家液体分离膜工程技术研究中心,并开始悄悄研制国产反渗透膜。
直到2001年,“中心”实行集团化分体管理,所辖三个控股的中外合资公司,两个中资公司和一个研发中心。
同年,杭州北斗星膜制品有限公司正式公开问世,从此,中国有了自己的反渗透膜产品,享有完全自主知识产权、由中国制造、具有民族品牌的高性能复合膜元件开始投放市场,中国成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家。而杭州水处理下的杭州北斗星膜制品有限公司也成为全球八家自主反渗透膜生产厂家之一..

❾ 氨氮废水处理的国内外现状

数字和公式都无法显示,给我邮箱给你发过去这篇期刊

氨氮废水处理技术现状及发展
许国强#,曾光明#,殷志伟!,张剑锋!
湖南大学环境科学与工程系,湖南长沙 湖南有色金属研究院,湖南长沙摘要) 系统地概述了氨氮废水处理技术现状及在工业中的应用情况,并在分析和评价的基础上探讨其发展趋势。
关键词) 氨氮废水;生物硝化;离子交换;氨吹脱;折点氯化

湖南有色金属
/# 前言
近年来,随着城市人口的日益膨胀和工农业的不断发展,水环境污染事故屡屡发生,对人、畜构成严重危害。许多湖泊和水库因氮、磷的排放造成水体富营养化,严重威胁到人类的生产生活和生态平衡。氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一,为满足公众对环境质量要求的不断提高,国家对氮制订了越来越严格的排放标准,研究开发经济、高效的除氮处理技术已成为水污染控制工程领域研究的重点和热点。本文系统地阐述了氨氮废水处理现状和发展。
! 处理技术现状
氨氮存在于许多工业废水中,特别是钢铁、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料等生产过程,均排放氨氮废水,其浓度取决于原料性质、工艺流程、水的耗量及水的复用等。对一给定废
水,选择技术方案主要取决于:(#)水的性质;(!)处理效果;(,)经济效益。以及处理后出水的最后处置方法等。
虽然有许多方法都能有效地去除氨,如物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉;化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电渗析、电化学处理、催化裂解;生物方法有硝化及藻类养殖,但其应用于工业废水的处理,必须具有应用方便、处理性能稳定、适应于废水水质及比较经济等优点,因此,目前氨氮处理实用性较好的技术为:(#)生物脱氮法;(!)氨吹脱、汽提法;(,)折点氯化法;(%)离子交换
法; # < , =。!$ # 生物脱氮法
生物脱氮通常包括生物硝化和生物反硝化。
生物硝化是在好氧条件下,通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。如果反应完全,氨氧化成硝酸盐分两阶段完成:开始,在亚硝酸菌的作用下使氨氧化成亚硝酸盐,亚硝酸菌属于强好氧性自养细菌,利用氨作为其唯一能源,方程式(#)为这个反应关系式。第二阶段,在硝酸菌的作用下,使亚硝酸盐转化为硝酸盐,硝酸菌是以亚硝酸作为唯一能源的特种自养细菌,方程式(!)为这个反应的关系式。整个硝化反应可以用总方程式(,)来表示。从此关系式中可看到要达到完全硝化,#$ & >? >?@1/, 1 A B 9(以氮计)就需要%$ C >? B 9的溶解氧。
!虽然有些异养生物也能进行硝化,但硝化中最主要的生物是亚硝酸菌属和硝酸菌属。硝化最佳E/值为’$ %,当E/ 在+$ ’ < ’$ " 范围时,为最佳速度的"&F。当温度从( G提高到,& G时,硝化速度也随之不断增加,而剩余溶解氧大于#$ & >? B 9 就足以维持这一反应。
反硝化就是在缺氧条件下,由于反硝化菌的作用,将和
. 还原为的过程。其过程的电子供体是各种碳源,若以甲醇作碳源为例,其反应式为:

对于硝化反应,温度对其影响比其它生物处理过程要大些,一般温度应维持在为宜。
用生物法处理含氨氮废水时,有机碳的相对浓度是考虑的主要因素,维持最佳碳氮比也是生物处理法成功的关键之一。若废水性质不宜直接进行生物处理,则采用物化法或物化. 生物联合法达到排放要求较为经济。
生物脱氮可去除多种含氮化合物,其处理效果稳定,不产生二次污染,而且比较经济,但有占地面积大、低温时效率低、易受有毒物质影响且运行管理比较麻烦等缺点。
氨吹脱、汽提法
吹脱、汽提法用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高0* 时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。
吹脱法一般采用吹脱池(也称曝气池)和吹脱塔两类设备,但吹脱池占地面积大,而且易污染周围环境,所以有毒气体的吹脱都采用塔式设备。汽提则都在塔式设备中进行。
自然吹脱法依靠水面与空气自然接触而脱除溶解性气体,它运用于溶解气体极度易解吸、水温较高、风速较大、有开阔地段和不产生二次污染的场合。此类池子兼有贮水作用。塔式设备中填料吹脱塔主要特征是在塔内装置一定高度的填料层,使具有大表面积的填充塔来达到气. 水间充分接触,利于气. 水间的传质过程。常用填料有木格板、纸质蜂窝、拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填充塔的塔顶,并分布到填料的整个表面,水通过填料往下流,与气流逆向流动,废水在离开塔前,氨组分被部分汽提,但需保持进水的0* 值不变。空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加,随气水比增加而减少,对要求达到的任何氨去除程度,进口浓度、0* 和塔温度曲线图有一个最小的气水比。由于氨吹脱、汽提的同时起到了冷却塔的作用,气水比增加将同时降低出口冷水的温度,如果0* 低于1"/ 2 时,它会降低吹脱效果。
氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。
(/ ! 折点氯化法
折点氯化法是投加过量的氯或次氯酸钠,使废水中氨完全氧化为$( 的方法。其反应可表示为
$当氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量最低,而氨的浓度降为零。当)3( 通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点为折点。处理时所需的实际氯气量取决于温度、0* 值
及氨氮浓度。折点氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭或与%( 进行反氯化,以去除水中残余的氯。在反氯化时产生的氢离子而引起的0* 值下降一般可忽略,因为去除1 45 残余氯只消耗( 45 左右
的碱(以)6)%! 计)。活性炭去除残余氯的同时还具有去除其他有机物的优点。
此法效果最佳,不受水温影响,操作方便,投资省,但对于高浓度氨氮废水的处理运行成本很高。
(/ + 离子交换法
沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,其对离子的选择顺序依次为。
此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。常用的离子交换系统有三种类型:(1)固定床;
(()混合床;(!)移动床A ! B。
(/ +/ 1 固定床
在此系统中,溶液的去离子过程为二阶段间歇
过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生
成酸溶液,然后此溶液再通过阴树脂床,以去除阴离
子。交换能力将耗尽时,树脂在原位再生,经常采用
向下流再生法,此法操作可靠方便,但其化学效率相
对较低,容积较大,联系到树脂用量大,有时为了适应连续流的要求,还需要有储备装置,因而投资费用
较高。
#$ %$ # 混合床
混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶
液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生
比两个单生床再生要复杂一些,因为在再生前必须
将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比
重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率
较高,但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利,
另外将交换离子作为回收产品收集时,回收液稀,其
浓缩费用也很高。
#$ %$ ! 移动床
移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离
子。在这两个过程中,虽然实际上工作流体处理的水
是间歇的,而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树
脂逆向流动,阳树脂脉动通过容器,新鲜树脂从一端
补充,用过的树脂从另一端排出,在此过程中完成离
子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面
相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。
#$ & 化学沉淀法’ % (
化学沉淀法从#) 世纪*) 年代就开始应用于废
水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉
淀法最好使用+!,-% 和./-。其基本原理是向0+%
1
废水中投加./# 1 和,-%
! 2 ,使之和0+%
1 生成难溶复
盐./0+%,-%·*+#-3 简称.4,5 结晶,再通过重力
沉淀使.4, 从废水中分离。这样可以避免往废水中
带入其它有害离子,而且./- 还起到了一定程度的
中和+1 的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若
0+%
1 60 和,-%
! 2 的残留浓度还比较高,则有研究建
议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后0 和
, 的含量可进一步降低。产物.4, 为圆柱形晶体,
无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收
有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,.4, 溶解
度随着7+ 的升高而降低;温度越低,.4, 溶解度也
越低。
化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与
生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到
硝化阶段,曝气池体积比硝化2 反硝化法可以减小
约一倍。0+%
1 60 在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝
化6 反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度
限制,不受有毒物质的干扰,其产物.4, 还可用作
肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,.4, 沉
淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前
景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两
个问题:(")寻找价廉高效的沉淀剂;(#)开发.4,
作为肥料的价值。
! 工业应用
氨氮处理技术的选择与氨氮浓度密切相关。对
于低浓度氨氮废水处理,应用较多的方法是空气吹
脱法、离子交换法、生物硝化和反硝化法等,其中
对于无机类氨氮废水的处理,以前两种方法应用较
多;而对于有机类氨氮废水的处理,则以生物硝化
和反硝化法为主。
!$ " 低浓度氨氮废水
!$ "$ " 天然沸石离子交换法’ & (
天然沸石为一种骨架状的铝硅酸盐,具有离子
交换特性,尤其是对0+%
1 具有特殊的选择性;还具
有良好的热稳定性和耐酸性,在高温或强酸条件下,
晶格仍可保持稳定。天然沸石离子交换法处理氨氮
废水具有工艺简单、操作方便、投资少等特点,一般
来说,对于氨碱厂和一些工艺比较先进、管理水平较
高的联碱厂,部分高浓度含氨再生液均可返回到生
产系统中去,这样既能简化整个污水处理工艺流程,
也能大幅度降低污水处理成本。但对合成氨及其他
氨加工行业不能返回工艺中的高浓度含氨再生液,
必须进行空气吹脱(吹脱气经+#8-% 吸收后排空)、
蒸馏等方法处理后使之循环使用。空气吹脱费用低,
但受到环境制约,而蒸馏法则不受环境影响,但费用
较高,硫酸吸收吹脱气中氨所得硫酸铵可作为复合
肥料生产的原料使用,而蒸馏所回收氨则可返回到
生产系统。
!$ "$ # 生物脱氮法
!$ "$ #$ " 在焦化废水中的应用
氨氮是焦化废水中的主要污染物之一,目前来
说,生物脱氮基本流程为4—4—- 工艺’ * (,焦化废
水含有高浓度0+!60 和有机物,其中很多物质具有
较强生物毒性,从而对硝化、反硝化过程有抑制作
用。所以应对硝化菌进行驯化,使其逐步适应高浓度
焦化废水环境,防止废水中有机物及0+! 对硝化菌
的抑制。综合考虑到0+!60 和9-: 的去除,厌氧处
理部分能通过厌氧水解和酸化菌群的作用改变废水
中有机物成分来提高废水的可生化性,便于后续工
序的良好运行。一般亚硝酸菌比硝酸菌有较强的环
境适应能力及耐受毒物能力,容易出现积累现象,所
以一般应防止水质的大幅度波动和长时间的冲击。由于%&!
’ 对环境也有一定的危害,会引起水体富营
养化,所以应对%&!
’ 的排放进行一定控制,可以进
一步反硝化处理,使%&!
’ 转化为%"。对于(—(—&
工艺的处理效果,回流比、碳氮比、溶解氧、)* 和温
度等都是主要因素,这些都应该视废水的水质而
定。
!+ #+ "+ " 在炼油废水中的应用
国内有的炼油厂废水处理采用隔油池—气浮池
—生物滤塔—活性污泥池处理,其实这种工艺对
,&-、,%、.&-、石油类、挥发酚、悬浮物的去除效果
较好,但对氨氮的降解效果很差,致使出水中%*!/%
不能达到国家排放标准。经过中试研究,提出& 0 &
和( 0 & 生化处理工艺,其结果表明这两种工艺都能
使处理后出水的%*!/% 以及其它控制指标达到国家
排放标准。& 0 & 工艺流程为:炼厂隔油出水—气浮
池—一氧池—一沉池—硝化池—二沉池—处理后废
水(外排),其主要生化系统包括一氧池和硝化池。一
氧池中优势菌种为异养菌,通过代谢活动降解有机
物,而硝化池中的优势菌种为硝化菌,主要将%*!/%
转化为%&!
’ 。( 0 & 工艺流程为:炼厂隔油出水—气
浮池—调节池—缺氧池—一沉池—硝化池—二沉池
—处理后废水(外排),其中处理后废水部分回流至
调节池与气浮出水混合。其生化系统主要包括硝化
池和缺氧池,硝化池中的优势菌种为硝化菌,主要将
氨态氮转化为硝态氮;缺氧池中优势菌种为反硝化
菌,使硝化池部分回流水和气浮出水的混合水中硝
态氮转化为%",并降解有机物。这两种工艺相对来说
运行比较稳定,耐冲击力较强。
!+ " 高浓度氨氮废水
对于较高浓度氨氮废水用一种方法处理,很难
达到国家排放标准,所以对于高浓度氨氮废水可用
联合法处理以达到排放要求。
!+ "+ # 吹脱法1 生物法应用
某些制药厂由于工艺原因产生的部分高浓度氨
氮废水,不适宜于直接用生物硝化处理,处理后很难
达到排放标准,但基于各种方法的比较研究,若对氨
氮废水先进行吹脱,大大降低%*!/% 浓度,后与其它
废水混合进入生化处理系统进一步处理,则出水水
质将会大有改观,只是废水中氨氮通常以氨离子和
游离氨形态相互平衡存在,)* 值为中性时主要以
%*2
1 存在,碱性时主要以%*! 形式存在。吹脱效率
与)* 值和温度有直接关系,应该做试验确定最佳吹
脱条件,达到最佳效果。
!+ "+ " 吹脱法1 折点氯化应用
对于某材料厂的%*2,3 工业废水的研究比较,
单一的吹脱法处理无法达到排放要求,采用闭路吹
脱盐酸液吸收回收%*2,3 与折点加氯法4 $ 5 联合使
用,既可达到较好的处理效果,又能回收液态或固态
氯化胺返回工艺使用或外销,大大降低了处理成
本。其折点加氯法化学反应式如下:
%*2
1 1 *&,3*%*",3(一氯胺)1 *"& 1 *1
%*",3 1 *&,3*%*,3"
(二氯胺)1 *"&
%*,3" 1 *&,3*%,3! 6 三氯胺或三氯化氮)1 *"&
一氯胺进一步氧化为氮:
"%*",3 1 *&,3*%" 1 *"& 1 !*1 1 !,3 ’
二氯胺经下列反应生成硝酸盐:
%*,3" 1 *"&*%*(&*)1 *1 1 ",3 ’
%*(&*),3 1 "*&,3*%&!
’ 1 !,3 ’ 1 2*1
三氯胺在水中是呈稳定状态的。吹脱的含氮气
体用盐酸溶液进行二段循环吸收,反应为:
%*! 1 *,3*%*2,3
该方法既回收了有价物质,又消除了二次污染,
其工艺是脱氨氮的理想方法。
综上所述,氨氮废水治理技术的主要方法是生
物脱氮法和吹脱法及它们的联合应用,作者认为:氨
氮废水治理技术发展重点是改善现有工艺条件,降
低成本,同时开发新的治理方法。有研究指出4 7 5,鉴
于考虑到生物脱氮反硝化过程中可能出现的碳源不
足及硝化过程中可能出现的%&"
’ 的积累,如果人为
地加以引导,使%*! 以%*! %&"
’ %" 的脱氮
途径进行,即以%&"
’ 作为硝化反应的终点,则无凝
可以降低能耗,若需要外加碳源时,还可以降低脱氮
对有机碳源数量的要求。当然,生物脱氮是一个十分
复杂的生化过程,不易控制,对于以%&"
’ 作为硝化
终点的脱氮过程有待进一步研究。另外,在曝气池中
使用悬浮填料4 #8 5 也是现今的研究开发方向,但还较
少应用于工业废水方面,其密度接近于水,使用时直
接加于曝气池中,在曝气时悬浮于水中并均匀全池
流化,使固、液、气三相充分接触,污染物质被很快降
解,悬浮填料生物膜( 0 & 工艺可提高耐冲击力且只
需回流二沉池中硝化水,而无须污泥回流,动力消耗
低,运行管理方便。
2 结语
对氨氮废水的处理,至今还没有寻找到一种通
用的有效方法。目前,无论是用物化法、生物法或物化T 生物联合法处理废水,对其处理技术的正确选
择应从以下几点综合考虑:
1 提供改进生产技术和改变生产原料以减少废水量及降低氨氮浓度的机会;
2与优化的水利用计划、良好的工厂管理及可能的副产品回收相结合;
3用其它方法代替,包括物化法和生物法;
4能够经济地处理废水中的氨氮。

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