【導(dǎo)讀】considered.possible!

　　

【正文】 水回用的接觸反應(yīng)策略 摘要 ： 無論從控制污染還是資源恢復(fù)的角度，接觸反應(yīng)都是被廣泛應(yīng)用并極具經(jīng)濟(jì)效益的。在生物接觸反應(yīng)理論以近于完善的今天，基于水資源恢復(fù)和回用的化學(xué)接觸反應(yīng)技術(shù)正在逐漸興起。本論文將要探討化學(xué)接觸反應(yīng)在水資源回用中的原理。文章中闡述了氧化接觸反應(yīng)化學(xué)在對(duì)新技術(shù)的鞏固和利用方面的用途是相當(dāng)多的。明確來講，氧化還原催化作用和活性氧轉(zhuǎn)移氧化劑具有很多優(yōu)點(diǎn)。本文將涉及上述技術(shù)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： COD去除率 接觸反應(yīng) 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(zhǎng)遠(yuǎn)變化和越來越多的地上鑿洞及河流取水現(xiàn)象來預(yù)測(cè)，低價(jià)水將愈加稀少。由于水價(jià)的提高，研究水資源恢復(fù)及再利用的技術(shù)將成為可行的貿(mào)易運(yùn)作方式。因此，改善污水水質(zhì)的研究將是未來關(guān)注的熱點(diǎn)。水不在是自然界的廉價(jià)溶劑，而是易于污染難于凈化的材料 ,一旦擴(kuò)散到環(huán)境中將會(huì)侵入生物圈的各個(gè)部分。 污染物僅僅是被置于錯(cuò)誤地方的一種物質(zhì) ,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(dāng)然 ,避免在這樣一個(gè)任何變化都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán) 重結(jié)果的星球上是不可能具有選擇性的。另外，所謂避免也指簡(jiǎn)單的液相與氣相之間的轉(zhuǎn)化。液相與氣相污染物的消除都分別存在其利害關(guān)系。但值得注意的是，氣體污染物的去除的發(fā)展遠(yuǎn)先進(jìn)于水中 COD的去除。因此，液相中污染物的去除是值得關(guān)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(gè)成本高效的途徑，它仍然會(huì)降低資產(chǎn)回報(bào)和降低經(jīng)濟(jì)合理性 目前，水資源循環(huán)利用的最優(yōu)技術(shù)便是膜技術(shù)。它是唯一能夠利用化學(xué)工藝產(chǎn)生充分清潔滲透作用的技術(shù)。但是膜技術(shù)難以單獨(dú)運(yùn)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(shù)。由此，要在水質(zhì)提高工藝中做到面面俱到就要求多種工藝綜合運(yùn)用。 因此，廢水水質(zhì)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(cè)量和鑒定污染物。找到運(yùn)行管理費(fèi)用的最高值，盡量使其與常規(guī)費(fèi)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(shù)，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(yīng)用技術(shù)多樣化的程度。另外解釋了價(jià)格控制員如何影響未來技術(shù)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(lǐng)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(huì)對(duì)水體造成污染。無論是由海面鉆探平臺(tái)引出的輸油管道被水沖刷干凈；還是儲(chǔ)油船的壓艙水都會(huì)帶來一系列水質(zhì)改良問題。 化學(xué)藥品 合成媒介或特殊化學(xué)藥品在烘干前常需大量清水沖掉雜質(zhì)或殘余可燃性溶媒。 石油化工產(chǎn)品 乙烯車間需要去除生產(chǎn)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(nóng)用化學(xué)品 這些工業(yè)在合成時(shí)需要沖洗步驟，包括以水為基礎(chǔ)的表面活性劑和濕介質(zhì)。 食品和飲料 清潔工藝需水，產(chǎn)生 BOD,COD。 紙漿和造紙 生產(chǎn)過程中大量用水 除了標(biāo)準(zhǔn)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(huì)活動(dòng)怎樣對(duì)水質(zhì)造成的污染是至關(guān)重要的，一份市政處理廠流速的調(diào)查顯示了未經(jīng)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(shù)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(jī)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(chǔ)的接觸反應(yīng) 3. 化學(xué)氧化 4. 無催化作用的化學(xué)藥劑氧化 5. 利用 _OH或活性氧轉(zhuǎn)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(jī)物提供了經(jīng)濟(jì)高效的途徑。在使用不同種類的細(xì)菌來增加技術(shù)的靈活性方面取得了很大進(jìn)展。一個(gè)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(gè)棘手的問題，作為肥料這一應(yīng)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(chǔ)的氧化是十分吸引人的，因?yàn)槿绻恍柩趸瘎┚鸵馕吨恍杓兗?jí)的氧氣。不幸的是，它僅是微溶于水，低溫化學(xué)惰性強(qiáng)，需要一定溫度和壓力來加快反應(yīng)速度。壓力作用下，這類工廠資本緊張。因此，即使運(yùn)行費(fèi)用低廉，最初的建廠資本對(duì)后期工藝運(yùn)行費(fèi)用有著極大的影響。催化作用雖然加快了反應(yīng)速度，降低了運(yùn)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(jìn)入液相是困難的，因?yàn)樗柚沽水愵惖拇呋瘎? 應(yīng)用廉價(jià)氧化劑的化學(xué)氧化已經(jīng)在綜合的化學(xué)制品廠良好運(yùn)行。通常的例子就是產(chǎn)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(jià)，其次是氧化的有效性。 在接觸反應(yīng)領(lǐng)域研究最深入的就是 _OH作為一個(gè)活性氧化劑的產(chǎn)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(dāng)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(shí)際上，催化劑對(duì)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(chǎn)生的電力釋放出的光子是不能接受的，因?yàn)槎趸嫉尼尫乓馕吨睾?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(jīng)應(yīng)用于光催化，但它們可以獨(dú)立的或與催化劑共同使用來實(shí)現(xiàn) COD的氧化。對(duì)于臭氧，問題在于制造途徑，光環(huán)放出作為一個(gè)重大的強(qiáng)烈過程通常限制了其應(yīng)用 和臭氧的有效性。值得注意的是，這點(diǎn)討論基于氧化劑再?zèng)]有激發(fā)的條件下不會(huì)因充分的內(nèi)在反應(yīng)而被使用。因此催化劑在有效利用簡(jiǎn)單有機(jī)物和復(fù)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(dāng)?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(yīng)從而極大簡(jiǎn)化了流程。廉價(jià)而有效的促進(jìn)了不需復(fù)雜化學(xué)工藝并且能夠被環(huán)境所接受的氧化劑，這種氧化劑的產(chǎn)生將成為當(dāng)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(yīng)促進(jìn)機(jī)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(yīng)，這種機(jī)理可以被用來形容大范圍的接觸反應(yīng)，從環(huán)氧化劑到 COD氧化。固有的反應(yīng)作用如下： 1. 反應(yīng)發(fā)生在兩相系統(tǒng)當(dāng)中。 2. 不需高溫高壓。 3. 接觸反應(yīng)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(jiǎn)單的機(jī)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(yīng)應(yīng)盡量避免，以為分子氧對(duì) COD去除不起作用。相對(duì)于氧化劑來講，它的形成將造成反應(yīng)劑及氧氣的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了 在成本上具有競(jìng)爭(zhēng)力，氧化還原催化應(yīng)具有高度選擇性。 技術(shù)圖 至此，所描述的技術(shù)勾畫出了其對(duì)出流 COD濃度和出流流速的適應(yīng)性。技術(shù)圖如圖所示。概述了技術(shù)的有效應(yīng)用領(lǐng)域，其邊界是模糊的，只能作為指導(dǎo)。只有在理論系統(tǒng)成型之后，技術(shù)才能居于主導(dǎo)地位。圖示后面劃線的成本模型基于一種簡(jiǎn)單的主張，即只有空氣 /氧氣才能控制 COD的處理成本，因?yàn)檠趸瘎┑牟环€(wěn)定成本相對(duì)較低。在水源水質(zhì)恢復(fù)具有選擇性的條件下，對(duì)于 COD濃度高流量大的污水，只有生物處理設(shè)備是可行的。低流量低 COD值時(shí)，氧化還原 AOT催化是一種重要 的技術(shù)。圖 5所示的 SA過程就屬于這一范疇。 催化劑在 PH9的嚴(yán)密系統(tǒng)控制下運(yùn)行，所以金屬濾去可被避免。列于表 3的催化劑活動(dòng)性和選擇性的方面的進(jìn)一步研究可以參照可能的表面樣式。這種簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)可以通過對(duì) [3,4,5]的大量研究加以延伸?，F(xiàn)在這種催化劑的機(jī)理以圖 6表示。關(guān)鍵步驟就是避免 NiO 孔洞之間的再結(jié)合。而空間和電子的因素都回促使這種再結(jié)合。 這種工藝的應(yīng)用范圍如下所列，一些化學(xué)藥品的主要類型已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)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(yàn)，反抗 COD和硫化物已經(jīng)被成功論證，一種氧化硫磺類物質(zhì)的設(shè)備已經(jīng)安裝并投入運(yùn)行。 4. 結(jié)論 污水處理工藝尚處于發(fā)展的初級(jí)階段。目前的重要參數(shù)是有效性和長(zhǎng)期可靠性。許多工藝運(yùn)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(jià)格低廉。 2. 運(yùn)行簡(jiǎn)單，自動(dòng)；化程度高。 3. 工藝性質(zhì)靈活，對(duì)不同需求易于改進(jìn)。 因此，它將對(duì)污水處理的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。