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  超声波在工业废水净化处理试验中的总结

 
试验实施单位:甘肃兰州东环工程咨询投资有限公司
  技术支持单位:湖南有色金属研究院
  委托单位:甘肃招金xx金矿有限公司
  我公司进行超声波净化处理工业废水试验研究的原因:基于中南大学,昆明大学,湖南有色金属研究院等学院和各个科研单位前期大量机理研究,及国内外大量文献资料介绍。
  超声波净化原理
  我国九大工业废水处理技术之一——超声波技术,是通过控制超声波的频率和饱和气体,降解分离有机物质。由于超声波的作用,液体产生空化作用,超声波空化泡的崩溃所产生的高能量足以断裂化学键,在水溶液中,空化泡崩溃产生氢氧基和氢基,同有机物发生氧化反应,空化独特的物理化学环境开辟了新的化学反应途径,骤增化学反应速度,对有机物有很强的降解能力,经过持续超声可以将有害有机物降解为无机离子、水、二氧化碳或有机酸等无毒或低毒物质。
  工业污水中的污染物及重金属离子,在超声波与添加剂的共同作用下,发生剧烈的催化物理化学反应,转化成不可溶物质或气体,水中的大分子、难降解的有机物,被分解为小分子,与添加剂结合成速沉絮体,重金属离子可以直接与添加剂结合生成速沉絮体物沉淀,氨氮转化为氨气逸出,水中磷转化为不可溶解磷酸盐沉淀,通过固液分离,从而达到深度净化污水的目的。
  一号研究项目:
  研究对象为甘肃招金xx金矿矿井废水,废水主要污染因子为As、Sb等重金属以及其他杂质。废水中含有砷(约2~3mg/L)和锑(3~5mg/L)及氰化物(1.5mg/L左右),直接外排严重威胁到周边居民和河流环境影响,同时也为了响应国家环保政策,达到利国利民的效果。企业结合现发展规划,决定采用先进技术和设备,对矿井废水进行环保处理。
  一号项目试验研究得到超声波环保净化处理工业废水的优点:
  1)工艺流程短,混凝反应,沉淀速度相当快
  净化处理的时间是传统工艺的1/10至1/15,井下废水采用超声波净化工艺。
  处理全程时间只要32分钟,单个重金属离子净化反应时间为4分钟。
  2)占地面积小,工程投资强度低,建设工期短
  超声波净化工艺流程,土建简单,设备结构紧凑,日处理3600吨污水的超声波净化系统,占地面积不到300平方米,其中超声波净化设备仅占60平方米,(传统方法占地面积大于2000平方米,是传统工艺占地面积的1/8-1/10)。
  3)超声波净化工艺对废水的重金属浓度,PH、温度、海拔、气候等无特殊要求,适应性强,在低海拔地区试验室和高海拔现场中试结果相重合,净化工艺指标稳定。
  4)超声波净化处理成本低
  (1)、超声波净化工艺采用固态、腐蚀小、安全廉价、采购方便的常规药种。
  (2)、药剂用量是常规反应条件下的2/3。
  (3)、后期维护简单,费用低(超声波工艺采用的辅助设备是有色金属矿山常用设备,采购、维修,废旧利新方便)
  (4)、利用率高,三号沟废弃氰冶车间空置场地(400m2),1500m3容积浸出槽,药剂搅拌槽,压滤机房等闲置设施,可完全满足超声波环保处理井下水工艺的要求。可为该项目减少征地费用、土建费用、施工费用400—500万元,大大缩短了施工周期,真正达到充分利用现有设施并与其融合。
  二号试验研究项目:
  研究对象为甘肃招金xx金矿有限公司选矿冶炼生产循环废水,该水水质浑浊恶臭,滴水不能外漏且不能外排,在整个选冶系统循环使用已两年,废水中含有高浓度砷、锑等重金属离子,氰化物,固体悬浮物,残留药剂(黄药.黑药.2号油等),絮泥剂,硫化物,硝酸盐类,化学耗氧量等浓度都较高.如果雨季满库泄漏,会严重污染生态环境,给企业带来巨额环保治理费用,严重影响企业形象。选冶废水没经净化处理循环使用,导致选冶工艺恶性循环,企业每年损失黄金产量数百公斤,经济损失达数千万元。选冶废水给企业造成的巨大经济损失,已成为该矿山迫于眉睫解决的首要问题。
  2016年7-8月经大量检测数据统计该选冶废水:含氰化物200mg/L,砷12mg/L,锑20mg/L,化学耗氧量450mg/L,钙离子10mg/L,镁离子18mg/L,ph值9.5左右,已成为一个巨大的环保隐患。
  净化处理工艺思路:超声波+臭氧联合净化处理工艺
  超声强化+臭氧氧化能力的机理
  超声强化O3氧化能力的机理主要表现在三个方面:
  (1)粉碎作用促使O3气泡粉碎成微气泡,极大地提高了O3的溶解速度,增加了单位时间内O3的浓度,水中有污染物受高浓度的O3作用,迅速被氧化降解。
  (2)超声空化效应产生局域高温高压条件,促使O3空化泡中的O3直接快速的分解,在溶液中产生了更多的具有活性的HO,并且加快了向溶液中的传播速率。产生的自由基,伴随着空化泡崩溃的冲击波进入水中,由于0自由基氧化性极强,水中污染物被迅速氧化降解。
  (3)超声空化效应促使O3分解产物由常温常压的02转化成常温常压下氧化性强的H2O,使得污染物降解的效果更好。US/O3的协同效应主要由于超声的空化与机械两方面效应增加了O3的传质和分解过程,从而提高了直接反应速率和中间产物的HO的氧化过程。
  二号项目试验研究得到超声波+臭氧联合净化处理选冶废水的优点:臭氧在超声波的作用下,在水中充风分散和溶解,产生具有强氧化性的羟基自甴基,从而将大多数污染物降解为小分子或完全矿化,由于该组合方案氧化能力极强,能高效,低耗达到净化目的,且大幅降低处理成本,并绝对不产生二次污染,因而对其它化学方法和生物法难以去除的有毒难解降的废水处理具有独特成本优势,安全环保优势。大量探索试验,小试结果和试验现象可以证明,选冶废水经超声波+臭氧净化,活性炭含金高,活性炭又可再生利用,黄金附加价值也高,经济效益十分显著。整个超声波净化工艺方案中仅用一种化学药剂,只有一种常规廉价铁盐做混凝剂,可以绝对保证水质不受第二次污染,吸附回收游离金之前,再次超声降解水处理过程中添加的絮泥剂残留,绝对保证选冶生产循环使用不受二次危害。
  自2015年10月以来,在湖南有色金属研究院多位环保专家教授,山东招金集团总部技术中心的大力支持下,在甘肃招金xx金矿有限公司各部门的大力配合帮助下,我公司水处理技术成员在矿山现场进行了为期十个月的超声波工业废水净化处理试验研究工作,试验研究结果也得到招金集团大量专家的高度认可,我公司所有技术研究成员也亲自见识验证到超声波在水处理工艺中的神奇,常规工艺技术无法比拟的独特优势,下一步工作计划:
  1:把实验室研究成果和工业化生产相对接。
  2:与有实力的超声波设备制造企业或权威的超声波研究机构联合开发超声波工业废水处理设备。
  3:与有工业化案例的超声波水处理设备制造企业进行工艺对接,考察其工业设备运行的稳定性和兼容性。
  4与自动化设备研究单位联合开发一套基于PLC控制技术的集成系统,提高废水处理效率,节约废水处理成本,提高水处理设备的信息化程度,设备管理和运营管理水平,降低维护运行人员的数量,保证设备的良好运行,降低紧急情况的处理时间,提高整个废水处理的管理水平,实现了较大经济效益和社会效益。
  5快速建立一到两个工业示范工程,完善超声波水处理工艺技术的可靠性,稳定性和经济性。在国家日益严格高压的环保政策下,超声波工业废水处理装备在这巨大的环保产业中将会有广阔的发展空间。
 
2017-10-18 10:14:11

 
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