Mae datblygiad cyflym y diwydiant haearn a dur wedi cynhyrchu llawer iawn o ddŵr gwastraff diwydiannol anodd ei drin, yn enwedig dŵr gwastraff golosg, sy'n cynnwys llawer iawn o ddeunydd organig crynodiad uchel gwenwynig, niweidiol ac anodd ei ddiraddio. Mae ganddo nodweddion cyfansoddiad cymhleth a newidiadau mawr yn ansawdd a chyfaint y dŵr. Mae trin dŵr gwastraff golosg yn achosi pryderon pobl yn gynyddol. Rhowch sylw i. Ar hyn o bryd, mae trin dŵr gwastraff golosg yn bennaf yn ddulliau trin biolegol traddodiadol, dulliau ffocysu a cheulo, a dulliau arsugniad. Mae bioddiraddadwyedd gwael yn y dŵr gwastraff golosg ac mae angen ei wanhau mewn cryn dipyn cyn triniaeth biocemegol. At hynny, ar ôl i'r elifiant biocemegol COD (galw am ocsigen cemegol) a chynnwys nitrogen amonia fod yn anodd cyrraedd y safon ar yr un pryd, mae angen ei drin ymhellach. Fodd bynnag, mae gan rai technolegau triniaeth ddatblygedig gostau prosesu uchel, ac mae'n anodd diraddio rhai sylweddau gwenwynig a niweidiol yn llwyr, ac maent yn dueddol o lygredd eilaidd. Yn seiliedig ar statws cyfredol trin dŵr gwastraff golosg, mae'n angenrheidiol iawn astudio technolegau trin effeithlon sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd.
Mae'r Broses Ocsidio Uwch (AOPs) yn defnyddio'r radicalau hydrocsyl hynod weithgar (· OH) a gynhyrchir yn y system adweithio i ymosod ar foleciwlau llygryddion organig, ac yn y pen draw ocsideiddio llygryddion organig i CO2, H2O ac eraill nad ydynt yn wenwynig Mae'r asid moleciwl bach yn wyrdd, yn amgylcheddol. technoleg trin dŵr gwastraff cyfeillgar ac effeithlon. Ar hyn o bryd, mae technolegau ocsideiddio datblygedig yn bennaf yn cynnwys ocsidiad cemegol, ocsidiad ffotocemegol, ocsidiad ffotocatalytig, ocsidiad catalytig gwlyb, ac ati. Oherwydd bod gan AOPs fanteision ocsideiddio cryf a rheolaeth hawdd ar amodau gweithredu, maent wedi denu mwy a mwy o sylw yn ystod y blynyddoedd diwethaf.
Ocsid Ocsidiad cemegol
Mae'r dull hwn yn defnyddio ocsidyddion cemegol i drosi sylweddau anorganig neu organig hylifol neu nwyol yn sylweddau ychydig yn wenwynig neu wenwynig neu eu trosi'n ffurfiau sy'n hawdd eu gwahanu. Ocsidyddion a ddefnyddir yn gyffredin ym maes trin dŵr yw osôn, hydrogen perocsid, potasiwm permanganad ac ati. Yn y broses trin dŵr gwastraff ffenol, cymhwyso osôn a hydrogen perocsid yw'r mwyaf cyffredin.
Ar hyn o bryd, mae llawer o wledydd yn y byd wedi defnyddio osôn ar gyfer diheintio, yn enwedig yn Ewrop, defnyddir osôn wrth drin dŵr mewn planhigion dŵr. Ychwanegwch gatalyddion solet i'r system ocsideiddio osôn, fel carbon wedi'i actifadu ag arwynebedd mawr. Defnyddir osôn a charbon wedi'i actifadu ar yr un pryd i chwarae rôl catalytig a gallant amsugno'r cynhyrchion moleciwl bach ar ôl ocsideiddio osôn. Mae'r ddau ar y cyd yn cynyddu'r OH- yn y toddiant. Mae ganddo effaith synergaidd i gynhyrchu mwy o radicalau hydrocsyl.
Mae hydrogen perocsid yn ocsidydd cryf. Mae ganddo adwaith ocsideiddio cyflym mewn toddiant alcalïaidd ac ni fydd yn dod ag ïonau amhuredd i'r toddiant adweithio. Felly, fe'i defnyddir yn dda wrth drin amrywiaeth o lygryddion organig neu anorganig. Defnyddiwyd hydrogen perocsid i gael gwared ar COD mewn dŵr gwastraff diwydiannol ers amser maith. Er bod pris defnyddio ocsidiad cemegol i drin dŵr gwastraff yn uwch na dulliau corfforol a biolegol cyffredin, mae gan y dull hwn effeithiau anadferadwy gyda dulliau trin eraill, fel gwenwynig. Cyn-dreulio dŵr gwastraff peryglus neu nad yw'n fioddiraddadwy, cyn-drin dŵr gwastraff crynodiad uchel / llif isel, ac ati. Nid yw effaith defnyddio hydrogen perocsid yn unig i ddiraddio cyfansoddion anhydrin sefydlog crynodiad uchel yn dda. Gellir ei wella trwy ddefnyddio halwynau metel pontio. Y dull mwyaf cyffredin yw defnyddio halwynau haearn i actifadu.
▶ Dull ymweithredydd Fenton' s.
Gall adweithydd Fenton, sy'n cynnwys halen fferrus hydawdd a hydrogen perocsid wedi'i gymysgu mewn cymhareb benodol, ocsidio llawer o foleciwlau organig, ac nid oes angen tymheredd uchel a gwasgedd uchel ar y system. Gall y Fe2+ yn yr ymweithredydd gychwyn a hyrwyddo dadelfennu hydrogen perocsid, a thrwy hynny gynhyrchu radicalau hydrocsyl. Gall rhai sylweddau gwenwynig a niweidiol fel ffenol, clorophenol, clorobenzene a nitrophenol hefyd gael eu ocsidio gan ymweithredydd Fenton' s ac ymweithredydd tebyg i Fenton.
Gelwir y cyfuniad o hydrogen perocsid ac osôn a'r cyfuniad o hydrogen perocsid ac uwchfioled yn dechnoleg debyg i Fenton, ac yn y bôn mae ei egwyddor yr un fath ag un technoleg Fenton.
▶Ocsidiad ffotocemegol
Mae'r dull hwn yn adwaith cemegol a wneir o dan weithred golau. Mae'n ei gwneud yn ofynnol i foleciwlau amsugno ymbelydredd electromagnetig tonfedd benodol ac maent yn gyffrous i gynhyrchu cyflwr cynhyrfus moleciwlaidd, ac yna newid yn gemegol i gyflwr sefydlog arall, neu ddod yn gynnyrch canolraddol sy'n cychwyn adwaith thermol. Mae effaith dadelfennu ymbelydredd golau uwchfioled syml yn wan. Trwy gyflwyno swm priodol o ocsidyddion (fel H2O2, O3, ac ati) i'r dull ocsideiddio golau uwchfioled, gellir optimeiddio'r effaith trin dŵr gwastraff yn sylweddol a chyflymu'r gyfradd ddiraddio. Mae dwy ffordd o ffotoderaddio deunydd organig: ffotoderaddio uniongyrchol a ffotoderaddio anuniongyrchol. Mae'r cyntaf yn cyfeirio at ymateb uniongyrchol moleciwlau mater organig gyda sylweddau yn yr amgylchedd cyfagos ar ôl amsugno egni ysgafn; mae'r olaf yn cyfeirio at rai sylweddau sy'n bodoli yn yr amgylchedd organig Y broses o amsugno egni ysgafn i gyflwr cynhyrfus ac yna ysgogi ymateb mater organig a llygryddion. Yn eu plith, mae diraddio golau anuniongyrchol deunydd organig yn bwysicach.
Yr ystod tonfedd y gellir ei defnyddio yn y dull ocsideiddio ffotocemegol yw 200nm ~ 700nm, hynny yw, yr ystod o olau uwchfioled a golau gweladwy. Mae gan ocsidiad ffotocemegol gymwysiadau mewn rheoli llygredd aer a thrin dŵr gwastraff. Gellir ei rannu'n UV / O3, UV / H2O2, UV / Fenton a systemau eraill yn ôl y mathau o ocsidyddion. Waeth beth yw'r system, mae adweithiau ffotocemegol yn gyffredinol yn diraddio organig trwy gynhyrchu radicalau hydrocsyl.
Er enghraifft, yn y system UV / O3, bydd osôn y cyfnod hylif yn dadelfennu i gynhyrchu radicalau hydrocsyl o dan ymbelydredd uwchfioled, ac mae'r gyfradd amsugno uwchfioled yn cyrraedd yr uchafswm ar 253.7nm, a all ocsidu'r rhan fwyaf o ddeunydd organig i mewn i CO2 a dŵr, ac fe'i defnyddir. i drin haearn mewn dŵr gwastraff diwydiannol. Cyanate, cyfansoddion organig, asidau sy'n seiliedig ar nitrogen, alcoholau, plaladdwyr, cyfansoddion organig sy'n cynnwys nitrogen, sylffwr neu ffosfforws, ac organig clorinedig a llygryddion eraill.
▶Ocsidiad ffotocatalytig
Yn y dull hwn, mae ffotocatalyst (a elwir hefyd yn ffotocatalyst) yn cynhyrchu effaith catalytig o dan arbelydru ffynhonnell golau tonfedd benodol, fel bod y moleciwlau dŵr a'r ocsigen o'u cwmpas yn gyffrous i ffurfio ïon rhydd OH-ac · O2 hynod weithgar. grwpiau. Mae'r dechnoleg ocsideiddio ffotocatalytig yn defnyddio catalyddion fel TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 a Fe3O4.
TiO2 yw'r catalydd a ddefnyddir amlaf. Yn yr adwaith ffotocatalytig, mae'r cyfnod grisial, maint grawn ac arwynebedd penodol yn effeithio'n bennaf ar weithgaredd ffotocatalytig TiO2. Pan fydd y cyfnod grisial yn cael ei bennu, mae maint grawn grisial ac arwynebedd penodol yn dod yn ffactorau pwysig yn ffotocatalysis TiO2. Y lleiaf yw maint y gronynnau, y byrraf yw amser trylediad electronau a thyllau ffotogeneiddiedig, a pho fwyaf yw'r arwynebedd penodol, y mwyaf effeithiol yw amsugno llygredd mewn dŵr. Y sylwedd i wella perfformiad ffotocatalytig. Pan fydd maint gronynnau catalydd yn cyrraedd lefel y nanomedr, gall hefyd gynhyrchu effaith cwantwm i wella'r gyfradd amsugno golau a'r gyfradd defnyddio, sy'n gyfeiriad pwysig i'r ymchwil catalydd cyfredol.
Mae gan ocsidiad ffotocatalytig nodweddion nad ydynt yn wenwynig ac amodau gweithredu syml. Gellir defnyddio golau uwchfioled, golau haul ffug a golau haul fel ffynonellau golau, a gellir defnyddio amodau naturiol (fel aer) fel hyrwyddwyr catalytig. Mae ganddo weithgaredd uchel, sefydlogrwydd da a gall wneud yn organig Mae'r llygryddion wedi'u diraddio'n llwyr ac nid oes llygredd eilaidd. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, er mwyn gwneud defnydd llawn o olau naturiol i ddiraddio amrywiol lygryddion, mae pobl wedi gwneud llawer o waith yn gwella gweithgaredd catalytig ac ehangu ystod tonfedd y golau cyffroi, a elwir hefyd yn addasu wyneb catalyddion. Gall dopio metel trawsnewidiol TiO2 ffurfio lefelau egni newydd wedi'u haddasu trwy adneuo metelau gwerthfawr, a thrwy hynny ehangu ei ystod ffotoresponse. Gall triniaethau addasu fel ffotosensiteiddio wella perfformiad ffotocatalytig.
Mae meysydd cymhwysiad ocsidiad ffotocatalytig yn bennaf yn cynnwys trin dŵr gwastraff llifyn, dŵr gwastraff organig crynodiad uchel, a chael gwared ar ficro-lygryddion anodd eu diraddio yng nghyfnod triniaeth uwch dŵr yfed. O dan amgylchiadau arferol, dim ond yn ystod tonfedd golau uwchfioled y gellir cyflawni ocsidiad ffotocatalytig TiO2, sy'n cyfyngu ar boblogeiddio a chymhwyso technoleg ffotocatalytig. Yn ogystal, mae datblygiad adweithyddion ocsideiddio ffotocatalytig yn dal yn anaeddfed, ac mae'n anodd cyflawni prosesu ar raddfa fawr.
▶Ocsidiad gwlyb
Mae'r dull hwn yn ddull ocsideiddio datblygedig sy'n defnyddio ocsidyddion i ocsidio deunydd organig mewn dŵr gwastraff i mewn i garbon deuocsid a dŵr o dan dymheredd uchel a gwasgedd uchel, a thrwy hynny gael gwared â llygryddion. Mae gan y dull nodweddion ystod ymgeisio eang, effeithlonrwydd triniaeth uchel, ychydig o lygredd eilaidd, cyfradd ocsideiddio cyflym, ac egni adferadwy a deunyddiau defnyddiol. Yn Japan a'r Unol Daleithiau, mae'r math hwn o ddull wedi'i gymhwyso mewn peirianneg, mae'n dechnoleg flaengar, ac mae ganddo ragolygon eang ar gyfer datblygu. Fodd bynnag, mae gan y dull hwn broblem hefyd, hynny yw, yn gyffredinol mae'n ofynnol cyflawni ocsidiad gwlyb o dan amodau tymheredd uchel a gwasgedd uchel. Mae'r cynnyrch canolradd yn aml yn asid organig, sy'n gofyn am ddeunyddiau offer uchel, catalyddion drud, ac mae'n addas ar gyfer dŵr gwastraff llif bach a chrynodiad uchel yn unig ...
Mae dulliau ocsideiddio gwlyb yn cynnwys dau fath: ocsidiad dŵr is-gritigol ac ocsidiad dŵr supercritical. Mae technoleg ocsideiddio dŵr supercritical yn cyfeirio at dechnoleg trin gwastraff newydd ac effeithlonrwydd uchel lle mae dŵr yn cael ei ocsidio i drin llygryddion organig o dan amodau supercritical. O dan dymheredd a gwasgedd penodol, gall bron pob deunydd organig gael ei ocsidio a'i ddadelfennu'n llwyr mewn amser byr, sy'n byrhau'r amser trin dŵr gwastraff yn fawr. Mae'r ddyfais drin wedi'i chau yn llawn, sy'n arbed lle ac nad oes ganddo lygredd eilaidd.
Mewn dŵr supercritical, mae hydoddedd halen yn cael ei leihau'n sylweddol, tra bod hydoddedd sylweddau organig yn cynyddu'n sylweddol. Er enghraifft, gall bensen, hecsan, N2, O2, ac ati fod yn gwbl gredadwy â dŵr, gan achosi newidiadau mewn dwysedd, gludedd a chyfernod trylediad. Mae'r cyfernod trylediad yn lleihau gyda'r cynnydd mewn dwysedd. Oherwydd bod y dechnoleg ocsideiddio gwlyb yn defnyddio tymheredd a gwasgedd uwch, mae dwysedd y dŵr yn lleihau, mae'r cyfernod trylediad yn dod yn fwy, ac mae'r cyflymder trosglwyddo màs yn cynyddu'n sydyn.
Mae meysydd cymhwysiad ocsidiad gwlyb yn bennaf yn cynnwys trin dŵr gwastraff plaladdwyr, trin dŵr gwastraff ffenol, argraffu a lliwio dŵr gwastraff a thriniaeth slwtsh, ac ati. Ar ôl i'r dŵr gwastraff uchod gael ei drin gan ocsidiad gwlyb, mae'r gwenwyndra'n cael ei leihau'n fawr, ac mae bioddiraddadwyedd hefyd yn cael ei wella. Gyda chymorth triniaeth biocemegol, gellir gollwng dŵr gwastraff.
Gall technoleg ocsideiddio uwch fwyneiddio llygryddion organig yn garbon deuocsid a dŵr. Mae'n broses sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd, ond y gost brosesu uchel wrth ddiraddio llygryddion yw dyfynbris &; tagfa &; cyfyngu ar ei hyrwyddo. Yn Tsieina' s technoleg ocsideiddio ddatblygedig, ac eithrio ychydig fel dull Fenton a thechnoleg ocsideiddio osôn sydd wedi'i chymhwyso wrth drin dŵr go iawn, mae'r gweddill yn bennaf yn y cam ymchwil labordy neu brawf ar raddfa fach. Dim ond trwy ddatrys anfanteision cost buddsoddi a thrin uchel technoleg ocsideiddio uwch, cyrydiad offer difrifol, ac ychydig bach o ddŵr wedi'i drin, y gellir cyflymu ei gymhwyso yn y diwydiant go iawn. Gellir crynhoi cyfeiriad datblygu technoleg ocsideiddio datblygedig fel a ganlyn:
Un yw y gall rhai technolegau fel technoleg ocsideiddio ffotocatalytig a thechnoleg ocsideiddio osôn wella bioddiraddadwyedd dŵr gwastraff, ond mae'n anodd ac yn gostus trin dŵr gwastraff golosg ar wahân. Gellir ei gyfuno â thechnoleg biocemegol i leihau gwenwyndra biolegol dŵr gwastraff golosg a gwella bioddiraddadwyedd. , Ac yna defnyddio dulliau biocemegol defnydd isel ac effeithlonrwydd uchel ar gyfer triniaeth.
Yn ail, mae gan dechnolegau fel ocsidiad catalytig gwlyb ac ocsidiad dŵr supercritical ofynion offer uchel a chostau prosesu uchel. Gellir cynnal ymchwil a datblygu arbennig ar gyfer deunyddiau adweithydd a catalyddion cost isel. Wrth drin dŵr gwastraff golosg, ni ddylid cymysgu'r dŵr gwastraff anodd ei drin, fel amonia sy'n weddill, â dŵr gwastraff arall, cynyddu faint o ddŵr gwastraff, ac yna defnyddio'r ocsidyddion datblygedig uchod i'w drin.
Y trydydd yw dylunio adweithydd gyda strwythur syml, effeithlonrwydd uchel, golau naturiol a gweithrediad sefydlog tymor hir, gwella effeithlonrwydd triniaeth ocsidiad ffotocemegol a thechnoleg ocsideiddio ffotocatalytig, a'i gyfuno â cheuliad, arsugniad a thechnolegau eraill.