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  超聲波在工业廢水淨化處理試验中的總結

 
試验實施單位:甘肅蘭州東環工程咨詢投资有限公司
  技術支持單位:湖南有色金屬研究院
  委托單位:甘肅招金xx金礦有限公司
  我公司進行超聲波淨化處理工业廢水試验研究的原因:基于中南大学,昆明大学,湖南有色金屬研究院等学院和各個科研單位前期大量機理研究,及國内外大量文獻资料介紹。
  超聲波淨化原理
  我國九大工业廢水處理技術之一——超聲波技術,是通過控制超聲波的頻率和飽和氣體,降解分離有機物質。由于超聲波的作用,液體産生空化作用,超聲波空化泡的崩潰所産生的高能量足以斷裂化学鍵,在水溶液中,空化泡崩潰産生氫氧基和氫基,同有機物發生氧化反應,空化獨特的物理化学環境开辟了新的化学反應途徑,驟增化学反應速度,對有機物有很強的降解能力,经過持續超聲可以将有害有機物降解为無機離子、水、二氧化碳或有機酸等無毒或低毒物質。
  工业污水中的污染物及重金屬離子,在超聲波與添加劑的共同作用下,發生劇烈的催化物理化学反應,轉化成不可溶物質或氣體,水中的大分子、難降解的有機物,被分解为小分子,與添加劑結合成速沉絮體,重金屬離子可以直接與添加劑結合生成速沉絮體物沉澱,氨氮轉化为氨氣逸出,水中磷轉化为不可溶解磷酸鹽沉澱,通過固液分離,從而达到深度淨化污水的目的。
  一号研究項目:
  研究對象为甘肅招金xx金礦礦井廢水,廢水主要污染因子为As、Sb等重金屬以及其他雜質。廢水中含有砷(約2~3mg/L)和銻(3~5mg/L)及氰化物(1.5mg/L左右),直接外排嚴重威脅到周邊居民和河流環境影響,同時也为了響應國家環保政策,达到利國利民的效果。企业結合現發展規劃,決定采用先進技術和設備,對礦井廢水進行環保處理。
  一号項目試验研究得到超聲波環保淨化處理工业廢水的優點:
  1)工藝流程短,混凝反應,沉澱速度相當快
  淨化處理的時間是傳統工藝的1/10至1/15,井下廢水采用超聲波淨化工藝。
  處理全程時間隻要32分鐘,單個重金屬離子淨化反應時間为4分鐘。
  2)占地面積小,工程投资強度低,建設工期短
  超聲波淨化工藝流程,土建簡單,設備結構緊湊,日處理3600噸污水的超聲波淨化系統,占地面積不到300平方米,其中超聲波淨化設備僅占60平方米,(傳統方法占地面積大于2000平方米,是傳統工藝占地面積的1/8-1/10)。
  3)超聲波淨化工藝對廢水的重金屬濃度,PH、溫度、海拔、氣候等無特殊要求,适應性強,在低海拔地區試验室和高海拔現場中試結果相重合,淨化工藝指标穩定。
  4)超聲波淨化處理成本低
  (1)、超聲波淨化工藝采用固态、腐蝕小、安全廉价、采購方便的常規藥種。
  (2)、藥劑用量是常規反應條件下的2/3。
  (3)、後期維護簡單,费用低(超聲波工藝采用的輔助設備是有色金屬礦山常用設備,采購、維修,廢舊利新方便)
  (4)、利用率高,三号溝廢棄氰冶車間空置場地(400m2),1500m3容積浸出槽,藥劑攪拌槽,壓濾機房等閑置設施,可完全滿足超聲波環保處理井下水工藝的要求。可为該項目減少征地费用、土建费用、施工费用400—500萬元,大大縮短了施工周期,真正达到充分利用現有設施并與其融合。
  二号試验研究項目:
  研究對象为甘肅招金xx金礦有限公司選礦冶煉生産循環廢水,該水水質渾濁惡臭,滴水不能外漏且不能外排,在整個選冶系統循環使用已兩年,廢水中含有高濃度砷、銻等重金屬離子,氰化物,固體懸浮物,殘留藥劑(黃藥.黑藥.2号油等),絮泥劑,硫化物,硝酸鹽類,化学耗氧量等濃度都較高.如果雨季滿庫洩漏,會嚴重污染生态環境,給企业帶来巨額環保治理费用,嚴重影響企业形象。選冶廢水沒经淨化處理循環使用,導致選冶工藝惡性循環,企业每年損失黃金産量數百公斤,经濟損失达數千萬元。選冶廢水給企业造成的巨大经濟損失,已成为該礦山迫于眉睫解決的首要問題。
  2016年7-8月经大量檢測數據統計該選冶廢水:含氰化物200mg/L,砷12mg/L,銻20mg/L,化学耗氧量450mg/L,鈣離子10mg/L,鎂離子18mg/L,ph值9.5左右,已成为一個巨大的環保隐患。
  淨化處理工藝思路:超聲波+臭氧聯合淨化處理工藝
  超聲強化+臭氧氧化能力的機理
  超聲強化O3氧化能力的機理主要表現在三個方面:
  (1)粉碎作用促使O3氣泡粉碎成微氣泡,極大地提高了O3的溶解速度,增加了單位時間内O3的濃度,水中有污染物受高濃度的O3作用,迅速被氧化降解。
  (2)超聲空化效應産生局域高溫高壓條件,促使O3空化泡中的O3直接快速的分解,在溶液中産生了更多的具有活性的HO,并且加快了向溶液中的傳播速率。産生的自由基,伴随着空化泡崩潰的沖擊波進入水中,由于0自由基氧化性極強,水中污染物被迅速氧化降解。
  (3)超聲空化效應促使O3分解産物由常溫常壓的02轉化成常溫常壓下氧化性強的H2O,使得污染物降解的效果更好。US/O3的協同效應主要由于超聲的空化與機械兩方面效應增加了O3的傳質和分解過程,從而提高了直接反應速率和中間産物的HO的氧化過程。
  二号項目試验研究得到超聲波+臭氧聯合淨化處理選冶廢水的優點:臭氧在超聲波的作用下,在水中充風分散和溶解,産生具有強氧化性的羟基自甴基,從而将大多數污染物降解为小分子或完全礦化,由于該組合方案氧化能力極強,能高效,低耗达到淨化目的,且大幅降低處理成本,并絕對不産生二次污染,因而對其它化学方法和生物法難以去除的有毒難解降的廢水處理具有獨特成本優勢,安全環保優勢。大量探索試验,小試結果和試验現象可以证明,選冶廢水经超聲波+臭氧淨化,活性炭含金高,活性炭又可再生利用,黃金附加价值也高,经濟效益十分顯著。整個超聲波淨化工藝方案中僅用一種化学藥劑,隻有一種常規廉价鐵鹽做混凝劑,可以絕對保证水質不受第二次污染,吸附回收遊離金之前,再次超聲降解水處理過程中添加的絮泥劑殘留,絕對保证選冶生産循環使用不受二次危害。
  自2015年10月以来,在湖南有色金屬研究院多位環保专家教授,山東招金集團總部技術中心的大力支持下,在甘肅招金xx金礦有限公司各部門的大力配合幫助下,我公司水處理技術成員在礦山現場進行了为期十個月的超聲波工业廢水淨化處理試验研究工作,試验研究結果也得到招金集團大量专家的高度認可,我公司所有技術研究成員也親自見识验证到超聲波在水處理工藝中的神奇,常規工藝技術無法比拟的獨特優勢,下一步工作計劃:
  1:把實验室研究成果和工业化生産相對接。
  2:與有實力的超聲波設備制造企业或權威的超聲波研究機構聯合开發超聲波工业廢水處理設備。
  3:與有工业化案例的超聲波水處理設備制造企业進行工藝對接,考察其工业設備運行的穩定性和兼容性。
  4與自动化設備研究單位聯合开發一套基于PLC控制技術的集成系統,提高廢水處理效率,節約廢水處理成本,提高水處理設備的信息化程度,設備管理和運營管理水平,降低維護運行人員的數量,保证設備的良好運行,降低緊急情況的處理時間,提高整個廢水處理的管理水平,實現了較大经濟效益和社會效益。
  5快速建立一到兩個工业示範工程,完善超聲波水處理工藝技術的可靠性,穩定性和经濟性。在國家日益嚴格高壓的環保政策下,超聲波工业廢水處理裝備在这巨大的環保産业中将會有廣闊的發展空間。
 
2017-10-18 10:14:11

 
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