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甲醛廢水處理

中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2012-8-14 10:41:05

污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本

甲醛是一種無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激型氣味的氣體。易溶于水、醇和醚。35~40%的甲醛水溶液叫做福爾馬林。甲醛是一種重要的有機(jī)原料,主要用于塑料工業(yè)、合成纖維、皮革工業(yè)、醫(yī)藥、染料以及木材粘合劑生產(chǎn)過(guò)程等。

甲醛對(duì)人和溫血?jiǎng)游锏亩拘院軓?qiáng),它能刺激皮膚,易引起皮炎,易產(chǎn)生呼吸道刺激、過(guò)敏、肺功能異常、肝功能異常、免疫功能異常等。如果人類長(zhǎng)期飲用被甲醛污染的水源,會(huì)引發(fā)頭昏、貧血以及各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。由于甲醛在工業(yè)生產(chǎn)中的用途很廣,完全的限制是不現(xiàn)實(shí)的,必須對(duì)生產(chǎn)的甲醛廢水進(jìn)行處理。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)規(guī)定,二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的甲醛含量不得高于2mg/L。但是,甲醛能與微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNA、RNA直接起反應(yīng),導(dǎo)致微生物死亡或抑制其生物活性,超過(guò)200mg/L后微生物活性幾乎完全受到抑制,故高濃度甲醛不適合生物法處理;且甲醛溶液形態(tài)為真溶液,混凝工藝也難以奏效。

甲醛廢水預(yù)處理方法介紹

國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)甲醛 廢水的處理技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。甲醛廢水的處理方法主要有:氧化法、生物處理法、吹脫法、縮合法、石灰法等。

甲醛廢水處理:1、氧化法

芬頓試劑氧化處理甲醛廢水是國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍研究的一種方法。試劑是由H2O2 和Fe2 + 組成的一種強(qiáng)氧化劑,主要利用高活性的羥基自由基( •OH)氧化降解廢水中的有機(jī)物,在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的完全降解。

韓笑等采用芬頓試劑處理高濃度的苯酚和甲醛廢水,優(yōu)選條件為:常溫下反應(yīng)20 min,30%的H2O2投加量為6mL,F(xiàn)eSO4•7H2O的投加量為1.5g,pH值為4.0左右,可使苯酚和甲醛的去除率均達(dá)95%以上,廢水的CODCr 去除率達(dá)85%以上。簡(jiǎn)磊等的試驗(yàn)結(jié)果為:當(dāng)原水CODCr約為1000 mg/L,H2O2的投加量為72 mmol/L,n (H2O2 ) : n ( Fe2 + ) = 4,pH = 3,反應(yīng)為2小時(shí),其CODCr的去除率為最大,可達(dá)90.85%。在芬頓試劑的基礎(chǔ)上衍生出電-Fenton和光-Fenton等工藝。

甲醛廢水處理:2、濕式氧化法

AdriarnM. T. Silva發(fā)現(xiàn),在無(wú)外加催化劑的條件下,含甲醛的廢水在180~315℃和2~15MPa下,其中的有機(jī)和無(wú)機(jī)碳會(huì)選擇性的成為CO2 和H2O,而不會(huì)產(chǎn)生氮氧化物、硫氧化物、氯化氫、飛灰等。外加CuO - ZnO /Al2O3 催化劑后,則反應(yīng)時(shí)間縮短,溫度和壓力也可降至130~250℃和1~5MPa。據(jù)相關(guān)研究表明,甲醛和CODCr的去除率均可達(dá)90%以上。

甲醛廢水處理:3、光催化氧化法

光催化氧化技術(shù),是從20世紀(jì)70年代逐步發(fā)展起來(lái)的一門新興的環(huán)保技術(shù)。它利用了半導(dǎo)體氧化物材料在光照下,表面能被激活的特性,可有效地氧化分解有機(jī)物、還原重金屬離子、殺滅細(xì)菌和消除異味,尤其是最常用的TiO2體系。1974年Honda等人首先發(fā)現(xiàn)TiO2在光照條件下可將水分解為H2和O2,光催化氧化法迅速應(yīng)用于廢水處理,尤其是生物難降解的各類有機(jī)物。研究表明,光催化氧化法能有效處理低濃度的甲醛廢水。去除率達(dá)到90%以上。

甲醛廢水處理:4、二氧化氯法

二氧化氯(ClO2)是一種優(yōu)良的殺菌消毒劑、漂白劑和高效氧化劑,其有效氯含量高達(dá)263% ,是氯氣氧化能力的2.6倍。用其殺菌消毒完全沒(méi)有致癌、致畸性,被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為A I級(jí)產(chǎn)品,排在安全消毒方法的首位。岳欽艷等研究了時(shí)間、pH值對(duì)甲醛廢水處理的影響。當(dāng)廢水中甲醛濃度為8.25 mg/L 時(shí),反應(yīng)30 min 后,甲醛去除率最高可達(dá)80%。在中性條件下為最優(yōu)。

甲醛廢水處理:5、超聲波/H2O2氧化法

過(guò)氧化氫(H2O2 )是一種常用的氧化劑,可以單獨(dú)或者協(xié)同處理甲醛廢水。閆冰等通過(guò)研究表明,使用此聯(lián)合方法,可使甲醛去除率達(dá)到80%以上,但反應(yīng)速率不高。降解反應(yīng)符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式,降解隨初始濃度的降低而反應(yīng)速率升高。堿性條件有利于反應(yīng)的進(jìn)行。

甲醛廢水處理:6、生物處理法

甲醛廢水的生物處理大都采用厭氧水解酸化與好氧生物處理相結(jié)合的方法。但如前所述,一般認(rèn)為,超過(guò)200 mg/L的甲醛廢水對(duì)各種微生物和菌種都有抑制和殺死作用,因此,大于200 mg/L甚至幾千mg/L的甲醛廢水是不能直接用生物處理法的,必須進(jìn)行預(yù)處理。使甲醛濃度降低到微生物可以降解的安全濃度,一般小于50 mg/L,再用生物處理法降解CODCr。
吹脫法

此方法是利用甲醛易溶于水、沸點(diǎn)低、易揮發(fā)的特點(diǎn),對(duì)生產(chǎn)廢水中的甲醛用蒸汽進(jìn)行吹脫預(yù)處理,以減少后續(xù)處理過(guò)程的負(fù)荷,改善處理效果。生產(chǎn)廢水進(jìn)行吹脫處理,揮發(fā)的甲醛氣體經(jīng)回收后可作為生產(chǎn)原料,配成含37%的甲醛溶液。但此方法適用于極高濃度(5000mg/L以上)的甲醛廢水,通過(guò)處理無(wú)法使甲醛濃度降到200mg/L以下,還需要結(jié)合其它的預(yù)處理方法,并且能耗較大。另外結(jié)合生產(chǎn)裝置,往往已經(jīng)有分離等工藝回收甲醛,重復(fù)處理不經(jīng)濟(jì)。

甲醛廢水處理:7、縮合法

縮合法也稱尿素法。主要是利用尿素與甲醛在酸性條件下反應(yīng)可以生成甲基脲沉淀�;痉椒ㄊ牵河名}酸調(diào)整甲醛廢水的PH值為2左右,按比例加入適量的尿素,可以使甲醛的去除率達(dá)到80%以上。但此方法與吹脫法一樣適用于極高濃度的甲醛廢水,無(wú)法滿足后續(xù)生化處理的需要。此方法多為實(shí)驗(yàn)室研究,工業(yè)化應(yīng)用還有待實(shí)踐。
石灰法

甲醛在堿性條件下加熱,能發(fā)生樹(shù)脂化反應(yīng),此原理可用來(lái)處理甲醛廢水,最常用的催化劑為Ca (OH)2。在有石灰存在的情況下,甲醛會(huì)聚合生成己糖。此方法盡管不能使CODCr降低,但轉(zhuǎn)化后的糖類物質(zhì)對(duì)微生物沒(méi)有任何毒害作用,而且有助于微生物的生長(zhǎng)。對(duì)于后續(xù)生物處理非常有好處。主要的方法是:用氫氧化鈉控制甲醛廢水為堿性(PH=11-12),按石灰與甲醛的質(zhì)量濃度比為0.1的比例投加石灰量,并控制溫度為70℃左右,通過(guò)研究表明,甲醛濃度的去除率可達(dá)到99%以上。此方法甲醛濃度的去除主要有兩個(gè)因素,理論上講,石灰的投加量越大,溫度越高,反應(yīng)越快越徹底。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

幾種甲醛廢水預(yù)處理方法的比較

目前,國(guó)內(nèi)外甲醛廢水處理技術(shù)的研究主要集中在氧化法和縮合尿素法等物化處理方面。以上各種氧化法具有方法簡(jiǎn)單,氧化處理效果好,無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),但氧化劑消耗量大,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高,且設(shè)備一次性投資較高。盡管技術(shù)理念上比較先進(jìn),但是實(shí)際應(yīng)用受到很大限制。

幾種甲醛廢水處理方法的比較表(表1)

序號(hào)

處理方法

甲醛去除率

CODCR 去除率

投資成本

運(yùn)行費(fèi)用

1

氧化法

芬頓法

大于 95%

大于 90%

氧化劑消耗量大

濕式氧化法

大于 90%

大于 90%

溫度壓力要求較高,相關(guān)設(shè)備投資高

蒸氣消耗量,催化劑費(fèi)用較高

光催化氧化法

大于 90%

大于 90%

一次性投資成本高

TiO2 費(fèi)用較高

二氧化氯法

不高于 80% (適合于低濃度甲醛廢水)

超聲波 /H2O2 氧化法

大于 80%, 反應(yīng)速率不高

投資成本較高

需要使用 Cu(NO3) 等催化劑 , 運(yùn)行成本較高

2

生物處理法

適合于低濃度甲醛廢水(小于 200 mg/L )

高 ( 難降解的物質(zhì)除外 )

3

吹脫法

適合于極高濃度的甲醛廢水

不起作用

4

縮合法

適合于高濃度的甲醛廢水

5

石灰法

99%

不起作用