【導讀】considered.possible!

　　

【正文】 水回用的接觸反應策略 摘要 ： 無論從控制污染還是資源恢復的角度，接觸反應都是被廣泛應用并極具經濟效益的。在生物接觸反應理論以近于完善的今天，基于水資源恢復和回用的化學接觸反應技術正在逐漸興起。本論文將要探討化學接觸反應在水資源回用中的原理。文章中闡述了氧化接觸反應化學在對新技術的鞏固和利用方面的用途是相當多的。明確來講，氧化還原催化作用和活性氧轉移氧化劑具有很多優(yōu)點。本文將涉及上述技術的設計。 關鍵詞： COD去除率 接觸反應 工業(yè)廢 水回用 1．緒論 在歐洲，工業(yè)水回用尚未形成規(guī)模。然而，從歐洲氣候的長遠變化和越來越多的地上鑿洞及河流取水現(xiàn)象來預測，低價水將愈加稀少。由于水價的提高，研究水資源恢復及再利用的技術將成為可行的貿易運作方式。因此，改善污水水質的研究將是未來關注的熱點。水不在是自然界的廉價溶劑，而是易于污染難于凈化的材料 ,一旦擴散到環(huán)境中將會侵入生物圈的各個部分。 污染物僅僅是被置于錯誤地方的一種物質 ,因而 ,科研的目的就是將它們保存在安全無害的。避免和最小化是是污染物去處的前期步驟。當然 ,避免在這樣一個任何變化都會導致嚴 重結果的星球上是不可能具有選擇性的。另外，所謂避免也指簡單的液相與氣相之間的轉化。液相與氣相污染物的消除都分別存在其利害關系。但值得注意的是，氣體污染物的去除的發(fā)展遠先進于水中 COD的去除。因此，液相中污染物的去除是值得關注的。 由于研究不能面面俱到，第三步可以從前兩步驟中得到借鑒。徹底清潔是昂貴的，即使你有一個成本高效的途徑，它仍然會降低資產回報和降低經濟合理性 目前，水資源循環(huán)利用的最優(yōu)技術便是膜技術。它是唯一能夠利用化學工藝產生充分清潔滲透作用的技術。但是膜技術難以單獨運行，大都依賴于上向流 過濾和處理向下流中含污染物的滯留物的技術。由此，要在水質提高工藝中做到面面俱到就要求多種工藝綜合運用。 因此，廢水水質提高的大體規(guī)則如下： 1. 盡可能避免污染，考慮所有使污染最小化的措施。 2. 隔離受污染水體。 3. 源頭處理河水，高濃度低流量。 4. 在完整的處理周期中測量和鑒定污染物。找到運行管理費用的最高值，盡量使其與常規(guī)費用相接近。 本篇論文將要考慮到受污水影響的工業(yè)以及處理滯留物的技術，滯留物包括由污水管道排出的污染物。本文將要闡述需要克服的問題及解決問題過程中應用技術多樣化的程度。另外解釋了價格控制員如何影響未來技術的發(fā)展方向。 2．工業(yè) 處理工業(yè)龐大的污水出流量。這些處理工業(yè)涉及污水處理的諸多領域，列舉一些示例如下： 精練廠 將原油送往煉油廠的過程中會對水體造成污染。無論是由海面鉆探平臺引出的輸油管道被水沖刷干凈；還是儲油船的壓艙水都會帶來一系列水質改良問題。 化學藥品 合成媒介或特殊化學藥品在烘干前常需大量清水沖掉雜質或殘余可燃性溶媒。 石油化工產品 乙烯車間需要去除生產過程中形成的酸性氣體。在通過高 溫分解來提高加工選擇性之前添加硫化物更加劇了這一情形。慣常采用腐蝕性擦洗的辦法引發(fā)了大量廢水處理的問題。 藥物和農用化學品 這些工業(yè)在合成時需要沖洗步驟，包括以水為基礎的表面活性劑和濕介質。 食品和飲料 清潔工藝需水，產生 BOD,COD。 紙漿和造紙 生產過程中大量用水 除了標準牛皮紙?zhí)幚砑垵{，漂白階段需要水合過氧化物和酶。 所以充分了解人類社會活動怎樣對水質造成的污染是至關重要的，一份市政處理廠流速的調查顯示了未經處理工業(yè)廢水的重要影響。 去除出流水體 COD和污染物的處理技術如圖 2所示。這些可行的或處于發(fā)展中的工藝示例 [2,6,8]依據(jù)大體的反映機理規(guī)則可被劃分為幾類。如果催化工藝中的吸附過程被忽略的話，則分類如下： 1. 生物催話作用 2. 以空氣 /氧為基礎的接觸反應 3. 化學氧化 4. 無催化作用的化學藥劑氧化 5. 利用 _OH或活性氧轉移的催化作用 生物催化作用在市政污水處理中發(fā)揮了極佳的作用，為去除水中有機物提供了經濟高效的途徑。在使用不同種類的細菌來增加技術的靈活性方面取得了很大進展。一個遺留問題 怎樣處置脫水 后的活性污泥。污泥量意味著這是一個棘手的問題，作為肥料這一應用途徑是有限的。吸收了重金屬的污泥是有毒性的，反抗的有毒的 COD。這種情況下，焚燒和使用填埋來安全處理灰燼是必要的。 以空氣為基礎的氧化是十分吸引人的，因為如果不需氧化劑就意味著不需純級的氧氣。不幸的是，它僅是微溶于水，低溫化學惰性強，需要一定溫度和壓力來加快反應速度。壓力作用下，這類工廠資本緊張。因此，即使運行費用低廉，最初的建廠資本對后期工藝運行費用有著極大的影響。催化作用雖然加快了反應速度，降低了運行溫度和壓力但卻步能完全避免或提供一套完整 的解決辦法。使用的催化劑大多為第 8族金屬元素，例如鈷和銅。濾去此類金屬進入液相是困難的，因為它阻止了異類的催化劑。 應用廉價氧化劑的化學氧化已經在綜合的化學制品廠良好運行。通常的例子就是產生在堿性氯單元的次氯酸鈉廢物，這種堿性氯單元可以在和其它工廠的聯(lián)合體中被用于氧化 COD徑流。過氧化氫、二氧化氯、高錳酸鉀在本工藝中都可作為氧化劑使用。選擇的首要因素是廉價，其次是氧化的有效性。 在接觸反應領域研究最深入的就是 _OH作為一個活性氧化劑的產生和利用。方式隨多，但最有效的就是利用光子和光催化劑。光 催化劑通常是 TiO2，但具有適當譜帶的其它材料也可使用。工藝可以非?；钴S，但工程上的困難是如何得到光，一種催化劑，其高效接觸的出流是不易得到的。實際上，催化劑對光的低效利用使這種工藝只適用于于日光光源。化石燃料產生的電力釋放出的光子是不能接受的，因為二氧化碳的釋放意味著超重和 COD的消除。水力電氣能也是一種可用能源，但其低效性是不可忽視的。 過氧化氫和臭氧已經應用于光催化，但它們可以獨立的或與催化劑共同使用來實現(xiàn) COD的氧化。對于臭氧，問題在于制造途徑，光環(huán)放出作為一個重大的強烈過程通常限制了其應用 和臭氧的有效性。值得注意的是，這點討論基于氧化劑再沒有激發(fā)的條件下不會因充分的內在反應而被使用。因此催化劑在有效利用簡單有機物和復雜反抗 COD方面有著重要的作用。所以使用過氧化氫作為催化劑。 在催化作用方面，氧化劑和次氯酸鹽共同作用形成了一系列在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟驴勺鳛?AOT 氧化劑的材料。如果 AOT 氧化劑是次氯酸鹽或過氧化氫那么就可以避免三階段反應從而極大簡化了流程。廉價而有效的促進了不需復雜化學工藝并且能夠被環(huán)境所接受的氧化劑，這種氧化劑的產生將成為當前困難的最佳解決方案。 氧化還原催話 作用和 AOT 通過過氧化氫或次氯酸鈉的接觸反應促進機理不能被單一概念所含概。然而兩種氧化劑有許多大體類似反應，這種機理可以被用來形容大范圍的接觸反應，從環(huán)氧化劑到 COD氧化。固有的反應作用如下： 1. 反應發(fā)生在兩相系統(tǒng)當中。 2. 不需高溫高壓。 3. 接觸反應表面可起到 COD吸收劑作用，有效提高濃度和氧化速率。 在本工藝中，簡單的機理表現(xiàn)為選擇性。氧化劑可以輕易的被降解為氧氣。此類反應應盡量避免，以為分子氧對 COD去除不起作用。相對于氧化劑來講，它的形成將造成反應劑及氧氣的嚴重浪費。為了 在成本上具有競爭力，氧化還原催化應具有高度選擇性。 技術圖 至此，所描述的技術勾畫出了其對出流 COD濃度和出流流速的適應性。技術圖如圖所示。概述了技術的有效應用領域，其邊界是模糊的，只能作為指導。只有在理論系統(tǒng)成型之后，技術才能居于主導地位。圖示后面劃線的成本模型基于一種簡單的主張，即只有空氣 /氧氣才能控制 COD的處理成本，因為氧化劑的不穩(wěn)定成本相對較低。在水源水質恢復具有選擇性的條件下，對于 COD濃度高流量大的污水，只有生物處理設備是可行的。低流量低 COD值時，氧化還原 AOT催化是一種重要 的技術。圖 5所示的 SA過程就屬于這一范疇。 催化劑在 PH9的嚴密系統(tǒng)控制下運行，所以金屬濾去可被避免。列于表 3的催化劑活動性和選擇性的方面的進一步研究可以參照可能的表面樣式。這種簡單的觀點可以通過對 [3,4,5]的大量研究加以延伸?，F(xiàn)在這種催化劑的機理以圖 6表示。關鍵步驟就是避免 NiO 孔洞之間的再結合。而空間和電子的因素都回促使這種再結合。 這種工藝的應用范圍如下所列，一些化學藥品的主要類型已經被實驗數(shù)據(jù)證明是適宜的，如硫化物、胺、酒精、酮、乙醛、苯酚、氨基酸、石蠟、和芳香烴。 通過工業(yè)校驗，反抗 COD和硫化物已經被成功論證，一種氧化硫磺類物質的設備已經安裝并投入運行。 4. 結論 污水處理工藝尚處于發(fā)展的初級階段。目前的重要參數(shù)是有效性和長期可靠性。許多工藝運作的發(fā)展到氧化還原催化體系階段。然而，一旦得到證明，氧化還原催化將為污水 COD的去除帶來諸多好處： 1. 安裝價格低廉。 2. 運行簡單，自動；化程度高。 3. 工藝性質靈活，對不同需求易于改進。 因此，它將對污水處理的發(fā)展起到至關重要的作用。