Xử lý nước thải tiên tiến và tái sử dụng
Các phương pháp phổ biến để xử lý nước thải tiên tiến như sau:
1、Hấp phụ than hoạt tính
Than hoạt tính là một loại vật liệu xốp, dễ dàng điều khiển tự động, thích ứng với sự thay đổi của nước, nước và nhiệt độ nước. Vì vậy, hấp phụ than hoạt tính là một loại công nghệ xử lý sâu có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Than hoạt tính có tác dụng loại bỏ rất rõ ràng đối với các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử từ 500 ~ 3000. Tỷ lệ loại bỏ thường là 70% ~ 86,7%. Nó có thể loại bỏ hiệu quả khứu giác, sắc độ, kim loại nặng, sản phẩm phụ khử trùng, hợp chất hữu cơ clo, thuốc trừ sâu và hợp chất hữu cơ phóng xạ.
Than hoạt tính thường dùng chủ yếu gồm ba loại chính: than hoạt tính dạng bột (PAC), than hoạt tính dạng hạt (GAC) và than hoạt tính sinh học (BAC). Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu về PAC đã được tiến hành ở nước ngoài, khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm cụ thể khác nhau đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Theo mức độ ô nhiễm nước, trong hệ thống xử lý nước, việc bổ sung than hoạt tính dạng bột để loại bỏ COD trong nước, độ màu của nước lọc có thể giảm 1~2 độ, mùi giảm xuống 0 độ. GAC đã được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước ở nước ngoài, hiệu quả xử lý ổn định hơn. Trong số 64 chỉ số hữu cơ của tiêu chuẩn nước uống USEPA, có 51 mục được liệt kê là công nghệ hiệu quả nhất đối với GAC.
Nhược điểm của quy trình GAC là chi phí cơ sở hạ tầng và vận hành cao, dễ sản sinh ra các chất gây ung thư như nitrit. Làm thế nào để tiếp tục giảm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng và vận hành, giảm chi phí tái sinh than hoạt tính sẽ trở thành trọng tâm nghiên cứu trong tương lai. BAC có thể đóng vai trò hiệp đồng trong xử lý sinh hóa và lý hóa, do đó kéo dài chu kỳ làm việc của than hoạt tính, cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý và cải thiện chất lượng nước thải. Nhược điểm là các lỗ rỗng của than hoạt tính dễ bị tắc nghẽn, độ pH của chất lượng nước đầu vào hẹp, tải trọng tác động kém. Hiện nay, công nghệ BAC của Châu Âu đã được phát triển cho hơn 70 nhà máy nước, được sử dụng rộng rãi nhất là xử lý nước tiên tiến.
2、Phương pháp tách màng
Công nghệ tách màng là một loại công nghệ vận hành đơn vị tách chất lỏng mới được đại diện bởi màng tách polymer. Đặc điểm lớn nhất của nó là không có sự thay đổi pha trong quá trình tách. Chỉ cần một áp suất nhất định làm động lực là có thể đạt được hiệu quả tách cao. Đây là một công nghệ tiết kiệm năng lượng rất lớn.
Lọc vi mô có thể loại bỏ vi khuẩn, vi-rút và ký sinh trùng, đồng thời giảm hàm lượng phốt phát trong nước.
Siêu lọc được sử dụng để loại bỏ các đại phân tử và tỷ lệ loại bỏ COD và BOD cho nước thải hai giai đoạn là hơn 50%.
Thẩm thấu ngược được sử dụng để giảm độ mặn và loại bỏ tổng chất rắn hòa tan. Tỷ lệ khử muối của nước thải hai cấp là hơn 90%, tỷ lệ loại bỏ COD và BOD là khoảng 85% và tỷ lệ loại bỏ vi khuẩn là hơn 90%.
Lọc nano nằm giữa thẩm thấu ngược và siêu lọc, áp suất vận hành thường là 0,5 ~ 1,0MPa. Một đặc điểm đáng chú ý của màng lọc nano là tính chọn lọc ion. Tỷ lệ loại bỏ hai ion hóa trị lên tới 95%, và tỷ lệ loại bỏ các ion hóa trị đơn thấp, 40% ~ 80%. Pan Qiaoming và những người khác đã áp dụng công nghệ tích hợp màng lọc sinh học và màng lọc nano để xử lý nước thải rượu mật mía, và COD đầu ra nhỏ hơn 100mg/L, tỷ lệ tái sử dụng nước thải là hơn 80%.
Ứng dụng công nghệ màng trong lĩnh vực xử lý tiên tiến ở Trung Quốc vẫn còn xa trình độ tiên tiến trên thế giới. Nghiên cứu trong tương lai tập trung vào phát triển và sản xuất vật liệu màng có độ bền cao, tuổi thọ cao, chống ô nhiễm, thông lượng cao, tập trung vào ô nhiễm màng, phân cực nồng độ và làm sạch và các vấn đề quan trọng khác.
3、Phương pháp oxy hóa nâng cao
Nồng độ cao các chất ô nhiễm hữu cơ và các chất ô nhiễm độc hại và có hại thải ra từ sản xuất công nghiệp có nhiều loại và có hại, một số trong số chúng khó phân hủy sinh học và có tác dụng ức chế và đầu độc các phản ứng sinh hóa. Phương pháp oxy hóa tiên tiến tạo ra các gốc tự do có hoạt tính cao (như OH, v.v.) trong phản ứng, khiến các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy thành các chất phân tử nhỏ dễ phân hủy, thậm chí trực tiếp tạo ra CO2 và H2O, để đạt được mục đích vô hại.
4、Oxy hóa ướt
Quá trình oxy hóa ướt (WAO) được sử dụng ở nhiệt độ cao (150 ~ 350) và áp suất cao (0,5 ~ 20MPa) để sử dụng O2 hoặc không khí làm chất oxy hóa để oxy hóa các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nước để đạt được mục đích loại bỏ chất ô nhiễm. Sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O.
Quá trình oxy hóa xúc tác ướt (CWAO) là chất xúc tác phù hợp trong quá trình oxy hóa ướt truyền thống để cho phép phản ứng oxy hóa được hoàn thành trong điều kiện nhẹ hơn và trong thời gian ngắn hơn, điều này cũng có thể làm giảm sự ăn mòn của thiết bị và giảm chi phí vận hành. Hiện tại, một cơ sở thí nghiệm công nghiệp CWAO dòng chảy liên tục được xây dựng tại Côn Minh đã cho thấy hiệu suất kinh tế tốt hơn.
Chất xúc tác cho quá trình oxy hóa xúc tác ướt thường được chia thành 3 loại: muối kim loại, oxit và oxit hỗn hợp. Hiện nay, chất xúc tác được sử dụng phổ biến nhất để xem xét về mặt kinh tế là các oxit kim loại chuyển tiếp như Cu, Fe, Ni, Co, Mn và muối của chúng. Việc sử dụng chất xúc tác rắn cũng có thể tránh được tình trạng mất chất xúc tác, hai vấn đề ô nhiễm và lãng phí tiền bạc.
5、Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn
Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn làm tăng nhiệt độ và áp suất lên trên điểm tới hạn của nước và nước ở trạng thái này được gọi là nước siêu tới hạn.
Mật độ, độ cho phép, độ nhớt, độ khuếch tán, độ dẫn điện và hóa học dung môi của nước khác với nước thông thường. Nhiệt độ phản ứng cao hơn (400 ~ 600 C) và áp suất cũng làm tăng tốc độ phản ứng, có thể đạt được hiệu quả phá hủy cao đối với chất hữu cơ trong vài giây.
Lần đầu tiên tại Texas, Harrington sử dụng quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn quy mô lớn để xử lý bùn, công suất xử lý hàng ngày là 9,8 tấn. Hệ thống đã chứng minh được tỷ lệ loại bỏ COD là hơn 99,9%, các thành phần hữu cơ trong bùn đều được chuyển đổi thành CO2, H2O và các chất vô hại khác, chi phí vận hành thấp.
6、Quá trình oxy hóa xúc tác quang hóa
Hiện nay, phương pháp oxy hóa xúc tác quang hóa chủ yếu được chia thành phương pháp thuốc thử Fenton, phương pháp thuốc thử giống Fenton và phương pháp oxy hóa TiO2.
Phương pháp thuốc thử Fenton được Fenton phát hiện vào thế kỷ XX. Hiện nay, với tư cách là một phương pháp nghiên cứu có ý nghĩa trong lĩnh vực xử lý nước thải, nó đã được nhấn mạnh lại.
