реферат
С постоянным увеличением промышленного производства и сброса бытовых сточных вод ионы твердости в сточных водах оказывают серьезное влияние на окружающую среду и последующие процессы очистки.В этой статье систематически изложены основные принципы очистки сточных вод, подробно анализирует технические характеристики, область применения и существующие проблемы различных методов обезвоживания, таких как химический осадок, ионный обмен, отделение мембраны,и адсорбции, и с нетерпением ожидает тенденции развития технологий обезвоживания сточных вод в будущем,целью которого является обеспечение теоретического ориентира для оптимизации и технологических инноваций процессов обезвоживания сточных вод.
1、 Введение
Твердость сточных вод в основном обусловлена наличием ионов кальция и магния (в виде солей, таких как карбонат кальция, карбонат магния, сульфат кальция, сульфат магния и т. д.)..В промышленном производстве высокая твердость сточных вод может привести к скалированию оборудования, снижению эффективности теплообмена, увеличению потребления энергии и даже к отказу оборудования;В процессе очистки и повторного использования бытовых сточных вод, твердая вода может повлиять на эффект мытья и уменьшить удобство бытовой воды.Сброс сточных вод, содержащих большое количество ионов твердости, также может иметь негативное влияние на экологический баланс естественных водоемов.Поэтому эффективное удаление ионов твердости из сточных вод имеет большое значение для стабильной работы промышленного производства, переработки водных ресурсов,и охраны экологической среды.
2Принцип обезвоживания сточных вод
Твердость сточных вод обычно делится на временную и постоянную твердость.который может распадаться на осаждения карбоната кальция и гидроксида магния и удаляться путем нагрева; Постоянная твердость состоит из сульфатов, хлоридов и т.д. кальция и магния, которые необходимо удалить химическими, физическими или физико-химическими методами.Основные принципы обезвоживания сточных вод в основном основаны на реакции осадков, ионный обмен, селективное проникновение мембраны, адсорбция и т.д.Реакция осадков - это использование некоторых химических агентов для реакции с ионами кальция и магния для получения нерастворимых осадков., тем самым отделяя их от сточных вод; метод обмена ионами - это использование ионнообменной смолы для обмена ионами кальция и магния в воде и их фиксации на смоле;Метод отделения мембраны основан на разнице в способности мембраны к удержанию различных ионов для достижения отделения ионов твердости от воды; Принцип адсорбции заключается в удалении ионов кальция и магния путем адсорбции через активные участки на поверхности адсорбента.
3、 Методы удаления твердости из сточных вод
(1) Метод химического осаждения
1. Метод соды известкового пепла
Метод соды известняка является одним из наиболее часто используемых методов химического осаждения для удаления твердости.Вера сначала реагирует с ионами бикарбоната в воде, образуя осадок карбоната кальцияСода-попел в дальнейшем реагирует с ионами кальция в воде, образуя осадок карбоната кальция.:
Ca ((HCO_{3}) _{2}+Ca(OH) _{2} правая стрелка 2CaCO_{3} вниз стрелка +2H_ {2}O
Mg ((HCO_{3}) _{2}+2Ca(OH) _{2} правая стрелка 2CaCO_{3} вниз стрелка +Mg ((OH) _{2} вниз стрелка +2H_ {2}O
CaSO_{4}+Na_ {2}CO_ {3}правая стрелка CaCO_{3}нижняя стрелка +Na_ {2}SO_ {4}
Преимущества этого метода заключаются в низкой стоимости очистки, широком диапазоне химических источников и значительном эффекте очистки сточных вод с высокой концентрацией твердости.Но недостатки тоже очевидны., такие как производство большого количества ила и высокая стоимость обработки ила; процесс реакции требует точного контроля значения рН и дозировки реагентов,В противном случае это повлияет на эффект удаления твердости.; Обработанные сточные воды могут сохранять определенное количество карбоната натрия, что приводит к увеличению щелочности воды.
1Способ осаждения фосфата
Метод осаждения фосфатов включает добавление фосфата в сточные воды для реакции с ионами кальция и магния для образования нерастворимых осаждений фосфата кальция и магния.триполифосфат натрия (Na 5 P O 10) вступает в реакцию с ионами кальция и образует нерастворимые осаждения фосфата кальцияЭтот метод обладает высокой эффективностью удаления твердости и хорошим эффектом обработки сточных вод с низкой концентрацией твердости.которые могут привести к эвтрофизации водоемов, а относительно высокая цена фосфатных агентов увеличивает затраты на обработку.
(2) Метод ионного обмена
Метод ионного обмена использует ионы обмениваемые на ионных смолах для обмена ионами кальция и магния в сточных водах.Сильная кислотная катионобменная смола (например, смола сульфоновой кислоты) является широко используемым ионобменникомПроцесс обмена:
2R - SO_ {3}H + Ca^{2 + }правая стрелка (R - SO_{3}) _ {2}Ca + 2H^{+}
2R - SO_ {3}H + Mg^{2 + }правая стрелка (R - SO_{3}) _ {2}Mg + 2H^{+}
Когда обмениваемые ионы на смоле насыщены ионами кальция и магния,для регенерации необходимо использовать кислоты (такие как соляная кислота и серная кислота) для восстановления способности смолы к обменуПреимущества метода ионного обмена заключаются в хорошем эффекте удаления твердости, стабильном качестве сточных вод и способности удовлетворять более высоким требованиям к качеству воды;Оборудование занимает относительно небольшую площадь и относительно легко управляетсяОднако этот метод имеет недостатки высоких цен на смолу и большого количества кислотных и щелочных сточных вод, образующихся во время процесса регенерации, которые необходимо должным образом обработать.В противном случае это вызовет вторичное загрязнение.; смола имеет высокие требования к качеству поступающей воды, а такие примеси, как суспендированные твердые вещества и органические вещества в сточных водах, могут легко вызвать блокировку смолы и отравление,влияющие на срок службы и другие вопросы.
(3) Метод отделения мембраны
1Обратный осмос (RO)
Обратный осмос - это технология, которая отделяет растворимые вещества и растворители в растворе через полупроницаемую мембрану под давлением.1-1 нм), который может эффективно перехватывать ионы кальция и магния и добиваться удаления твердости сточных вод.молекулы воды проходят через мембрану обратного осмоса под давлениемМетод обратного осмоса имеет высокую эффективность в удалении твердости,и твердость сточных вод может быть снижена до очень низкого уровняОн подходит для случаев, требующих чрезвычайно высокого качества воды, таких как вода для электронной промышленности, вода для котлов и т. д.Но его недостатки - высокое рабочее давление и высокое потребление энергии.; компоненты мембраны дорогостоящие и легко загрязняются органическими веществами, микроорганизмами и другими загрязняющими веществами в сточных водах, поэтому требуют регулярной очистки и замены;что приводит к высоким затратам на обслуживаниеМежду тем, процесс обратного осмоса генерирует определенное количество концентрированной воды, и обработка концентрированной воды также является проблемой.
2Нанофильтрация (NF)
Размер пор нанофильтрационной мембраны находится между мембраной обратного осмоса и мембраной ультрафильтрации (около 1-10 нм),и имеет высокий уровень удержания дивалентных ионов (таких как ионы кальция и магния), в то время как скорость удержания моновалентных ионов (таких как ионы натрия и хлорида) относительно низкая.который уменьшает потребление энергии по сравнению с обратной осмозойНанофильтрация не только эффективно удаляет ионы твердости, но и частично удаляет органические вещества и ионы тяжелых металлов.Нанофильтрационные мембраны также имеют проблему легкого загрязнения и требуют строгой предварительной обработки поступающей водыКроме того, на срок службы и эффект удаления твердости нанофильтрационных мембран сильно влияют такие факторы, как качество воды и условия эксплуатации.
(4) Способ адсорбции
Метод адсорбции - это использование активных мест на поверхности адсорбентов для адсорбции и удаления ионов кальция и магния.,К примеру, цеолит имеет уникальную структуру пор и эффективность ионного обмена, а его обмениваемые катионы могут подвергаться абсорбции и ионам кальция и магния в сточных водах.Метод адсорбции прост в эксплуатации и оказывает определенное влияние на очистку сточных вод низкой твердости.Кроме того, некоторые адсорбенты могут быть повторно использованы путем регенерации.что приводит к низкой эффективности обработки сточных вод с высокой концентрацией твердости; Процесс регенерации адсорбентов относительно сложен, а эффект регенерации нестабилен, что может повлиять на срок службы и эффект удаления твердости адсорбентов.
(5) Другие методы
1Метод электродиализа
Электродиализ использует селективную проницаемость и эффект электрического поля ионобменных мембран для индуцирования направленной миграции ионов в воде,тем самым удаляя твердость из сточных водВо время электродиализа, мембраны для обмена катионами позволяют проходить только катионам, в то время как мембраны для обмена анионами позволяют проходить только анионам.ионы кальция и магния в сточных водах мигрируют к отрицательному электроду через мембраны катионного обменаМетод электродиализа для удаления твердости не требует добавления химических агентов и не создает ила,сделать процесс работы относительно экологически чистымОднако этот метод требует больших инвестиций в оборудование, потребляет электрическую энергию во время работы и имеет высокие требования к качеству поступающей воды.требующие строгой предварительной обработки для предотвращения загрязнения мембраны.
2Микробный метод
Microbial method is to use the metabolic activity of microorganisms or the reaction between extracellular polymers of microorganisms and calcium and magnesium ions to achieve the removal of hardness from wastewaterНапример, некоторые микроорганизмы могут повышать значение pH окружающей среды путем секреции щелочных веществ, что способствует осаждению ионов кальция и магния;Функциональные группы в микробических внеклеточных полимерах, такие как карбоксильные и гидроксильные группы, также могут подвергаться комплексации и адсорбции с ионами кальция и магния.Микробные методы имеют преимущества низкой стоимости обработки и экологичности, но процесс обработки медленный и сильно зависит от условий роста микробов, таких как температура, значение pH, растворенный кислород и т. д.В практическом применении все еще есть определенные ограничения..
4Сравнение и выбор различных методов удаления твердости
Различные методы удаления твердости из сточных вод имеют свои преимущества и недостатки, а также их применяемость.необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как характеристики качества воды сточных вод (например, твердость и концентрация ионов), другие загрязняющие компоненты и т. д.), масштаб обработки, стоимость обработки, требования к качеству сточных вод и требования к охране окружающей среды, и выбрать подходящие методы удаления твердости.Для сточных вод высокой твердостиХимический осадок может быть более экономичным и эффективным методом; для малых очистных работ, требующих высокого качества воды, более подходящими являются методы ионного обмена или обратного осмоса;Для сточных вод с низкой концентрацией твердости, чувствительных к стоимости, адсорбционные или микробиологические методы могут иметь определенный потенциал применения.может использоваться комбинация нескольких методов удаления твердости для полного использования преимуществ каждого метода, улучшить эффект удаления и снизить затраты на переработку.
5Заключение и перспективы
Технология удаления твердости из сточных вод имеет большое значение для обеспечения промышленного производства, реализации переработки водных ресурсов и защиты экологической среды.В настоящее время, различные методы удаления твердости, такие как химический осадок, ионный обмен, отделение мембраны, адсорбция и т. д., широко используются в практической технике,но каждый метод имеет определенные ограниченияВ будущем тенденция развития технологий очистки сточных вод включает в себя в основном следующие аспекты: во-первых, развитие эффективных, экологически чистых технологий очистки сточных вод.и экономичных новых отвердителей и адсорбционных материалов для повышения эффективности отвержденияВторое - усилить исследования и разработки мембранных материалов, улучшить эффективность борьбы с загрязнением, уровень удержания,и срок службы мембран, и снизить эксплуатационные затраты технологии отделения мембраны; третье - провести углубленные исследования механизма удаления твердости микробов, оптимизировать процессы обработки микробов,и улучшить их стабильность и эффективность лечения; Четвертый - изучение процесса совместного применения нескольких методов для удаления твердости, достижения дополнительных преимуществ и улучшения общего эффекта обработки.Благодаря непрерывным технологическим инновациям и оптимизации процессовВ будущем технология обезвоживания сточных вод будет играть более важную роль в устойчивом использовании водных ресурсов и защите окружающей среды.
