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電化學(xué)技術(shù)在冶金廢水處理中的應(yīng)用研究

2022-06-24 08:33
世界有色金屬 2022年5期
關(guān)鍵詞:冶金電化學(xué)廢水處理

工業(yè)化的發(fā)展促進(jìn)了冶金企業(yè)進(jìn)步,在大規(guī)模冶金的過程中往往產(chǎn)生了很多冶金廢水

。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)

,目前產(chǎn)生的冶金廢水的酸度很高,且含有懸浮物,在大多數(shù)的冶金廢水中都含有較多的重金屬

,例如鉛、鋅等。這些重金屬如果不經(jīng)處理就排放出來很可能對(duì)人體產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響

,因此為了避免冶金重金屬?gòu)U水對(duì)人體和環(huán)境造成巨大的影響,需要使用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理。國(guó)家也頒布了相關(guān)的法律法規(guī)

,監(jiān)督和保障重金屬處理的效果。

兩下總算是談妥了,馮一余每天出20塊錢,周一到周五,大爺負(fù)責(zé)幫他占住車位。馮一余怕夜長(zhǎng)夢(mèng)多,提出先付一個(gè)月的錢。大爺卻不要,說,占一天算一天,而且要先占后付錢。馮一余堅(jiān)持先付錢后占位,左說右說,大爺才收下了頭一次的20塊錢,揣到口袋里,走了。

在冶金廢水處理的過程中,為了解決廢水成分復(fù)雜、微生物技術(shù)難以處理的問題,研究人員引入了電化學(xué)技術(shù),電化學(xué)技術(shù)可以根據(jù)需要的處理結(jié)果設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理電極,保證經(jīng)該電極處理的廢水可以發(fā)生某些特定的化學(xué)反應(yīng),從而達(dá)到廢水處理的目的,這種技術(shù)往往依賴電化學(xué)處理系統(tǒng),具有成本低,效率高,且能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的優(yōu)勢(shì),除此之外,該技術(shù)不受微生物毒性所影響,可以有效減少二次污染。因此,為了有效處理冶金過程中產(chǎn)生的廢水,充分降低廢水色度,降低處理成本,需要研究電化學(xué)技術(shù)在冶金廢水處理中的應(yīng)用。

1 電化學(xué)技術(shù)的原理及方法

在冶金污水處理的研究中,經(jīng)歷了多重變革,電化學(xué)技術(shù)脫穎而出,電化學(xué)技術(shù)可以利用特定的反應(yīng)容器,在其中添加符合處理需求的電極,引發(fā)化學(xué)反應(yīng),促進(jìn)污染物降解,保證污染物的含量在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi),由于電化學(xué)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單,設(shè)備需求量低,且產(chǎn)生的污染物可以忽略不計(jì)的優(yōu)點(diǎn),其可以很好的避免出現(xiàn)二次污染,在反應(yīng)中,可以實(shí)現(xiàn)分層控制,保證反應(yīng)發(fā)生的穩(wěn)定性。將其與生物化學(xué)處理進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),電化學(xué)技術(shù)不受到生物毒性控制,可以直接發(fā)生處理反應(yīng),保證了污染處理的有效性。

在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),電化學(xué)技術(shù)可以添加電子,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的電場(chǎng),即可發(fā)生反應(yīng),無須添加其他的污染材料,只需要配比特定的電壓電流比。除了上述優(yōu)點(diǎn)外,電化學(xué)技術(shù)在進(jìn)行污水處理時(shí)可以有效的降低污水的色度,增加處理的轉(zhuǎn)化速率,因此,該技術(shù)在多種廢水處理中起著重要作用。

在電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行反應(yīng)的初期,往往利用了電極氧化反應(yīng),在電場(chǎng)作用力影響下,添加了自由基,保證污染物可以在自由基上被氧化,研究人員曾經(jīng)將污染物指數(shù)分別為0.01236、0.54454、0.54997、0.13478、0.14544的污水利用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行處理,處理后經(jīng)過檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn),進(jìn)行電化學(xué)處理后的污水污染物的含量分別為0.00012、0.00035、0.00147、0.00584、0.00014,證明處理后的污水污染物含量確實(shí)有所降低,檢測(cè)這幾組污水的污染物排放量指標(biāo),分別為0.00123、0.00141、0.00065、0.00012、0.00023,可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過電化學(xué)技術(shù)處理后的污染物排放量可以忽略不計(jì),證明該技術(shù)可以有效避免二次污染,更具有使用意義。

第三種類型時(shí)電鍍漂洗法,這種類型的處理方法對(duì)重金屬處理有明顯優(yōu)勢(shì),可以利用EDI技術(shù),結(jié)合電化學(xué)處理原則創(chuàng)造一個(gè)酸性的處理環(huán)境進(jìn)行處理,可以有效地去除重金屬污染廢水中的重金屬,還可以結(jié)合光催化作用增加反應(yīng)的效率。為了降低電化學(xué)處理中的處理消耗成本,可以使用電場(chǎng)協(xié)助,電場(chǎng)協(xié)助可以進(jìn)行輔助催化降解,將電化學(xué)與電極氧化相結(jié)合,保證光電離子始終在催化劑的表面,以此來增加化學(xué)反應(yīng)的速率。

在行政管理實(shí)踐中,關(guān)于物質(zhì)激勵(lì)和精神激勵(lì)關(guān)系問題的討論由來已久?,F(xiàn)在,人們形成的共識(shí)是:“人生的基本問題是在物質(zhì)生活和精神生活之間保持平衡。”有專家分析稱,“幸福指數(shù)”越來越受到一些國(guó)家政府部門的重視,體現(xiàn)了其執(zhí)政理念的變化。此前的“GDP(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值)至上論”將轉(zhuǎn)向更多元的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),目的是要在國(guó)民的物質(zhì)需求和精神需求方面達(dá)到一種平衡。國(guó)際上,人們推崇“不丹”模式,這個(gè)國(guó)家的第四代國(guó)王旺楚克提出:“社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)應(yīng)該是提高‘國(guó)民幸福指數(shù)總值’,而不只是提高國(guó)民生產(chǎn)總值?!?/p>

電化學(xué)技術(shù)在化工生產(chǎn)中可以增加污染物的降解率,減少污染物處理的能耗,為此研究了不同種類電極下污染物的處理效果,首先是二氧化鉛電極,在降解污染物,增加氧化性方面有明顯優(yōu)勢(shì),其次是其他種類的電極,需要與其他技術(shù)混合使用才能實(shí)現(xiàn)高效降解,根據(jù)電化學(xué)技術(shù)的具體狀態(tài),對(duì)其進(jìn)行分析,得到電化學(xué)技術(shù)的主要類型。

第一種類型時(shí)鐵碳微電解法,該方法可以在簡(jiǎn)單的工業(yè)設(shè)備條件下進(jìn)行,設(shè)備要求條件低,價(jià)格較低,且處理效果較明顯,但其在污水處理的過程中可能形成板結(jié),產(chǎn)生微型原電池,影響微電解的活性,除此之外,該類型在進(jìn)行污水處理時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生各種類型的鐵離子,形成陰極,導(dǎo)致電化學(xué)產(chǎn)物增多,可以在其中添加碳粒料,保證在微電解的情況下仍能進(jìn)行污水處理。

第二種類型是填充床電滲析,該方法在進(jìn)行處理中對(duì)水質(zhì)的要求較高,該方法必須利用熱網(wǎng)回收床和鈉離子交換系統(tǒng),利用該方法處理可以增加污染物的處理效率,但其對(duì)設(shè)備的要求高,成本消耗高,不建議在冶金污水處理中應(yīng)用。

研究該技術(shù)在礦化方面的作用,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過電化學(xué)技術(shù)處理后的金屬基體上幾乎都產(chǎn)生了一定厚度的氧化膜,為了驗(yàn)證該理論的正確性,分別檢驗(yàn)經(jīng)過電化學(xué)處理的5塊金屬的氧化膜厚度,分別為0.1234mm、0.1564mm、0.4789mm、0.4873mm、0.1723mm,證明氧化膜的厚度得到了不同程度的增加。此時(shí)分貝檢驗(yàn)電極的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)即時(shí)在析氧電位過高的情況下,電極依然能保證穩(wěn)定性。

根據(jù)上述的處理方法,進(jìn)行處理工藝設(shè)計(jì),首先,調(diào)整處理中的廢水比值,將含有砷的冶金廢水與酸性較高的冶金廢水的比值設(shè)置為1:4,其次將兩種廢水輸入到均化池中,與中和劑發(fā)生中和反應(yīng),然后分離廢水中的固態(tài)物質(zhì),此時(shí)冶金廢水的PH值在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。提取反應(yīng)后的上清液,進(jìn)行再次反應(yīng),將冶金廢水的PH值調(diào)整到堿性后,輸送至沉淀池,進(jìn)行金屬離子脫除,然后再進(jìn)行PH二次調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)好的廢水此時(shí)可以輸入設(shè)計(jì)的電化學(xué)處理系統(tǒng),發(fā)生的反應(yīng)如下圖1所示。

2 電化學(xué)技術(shù)在冶金廢水處理中的應(yīng)用

2.1 冶金廢水處理技術(shù)對(duì)比

冶金廢水處理的技術(shù)種類很多,為了研究電化學(xué)技術(shù)在冶金廢水處理中的應(yīng)用,將常用的廢水處理技術(shù)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比表如下表1所示。

由表1可知,以上幾種冶金廢水的處理技術(shù)中,電化學(xué)技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì),可以將污染物分解處理,實(shí)現(xiàn)高效低損耗處理。

2.2 水質(zhì)分析

選取某冶煉股份有限公司的冶金重金屬?gòu)U水,改造該公司原有的污水處理站,增加污水處理站的處理能力,該處理站共有幾個(gè)入水口,主要處理冶金制酸車間廢水和電解廢水,此時(shí)的水質(zhì)指標(biāo)如下表2所示。

努力構(gòu)筑能服務(wù)全域的城鎮(zhèn)綜合交通體系,擴(kuò)大城鎮(zhèn)體量,拓展城鎮(zhèn)空間,加強(qiáng)與外圍路網(wǎng)連接;打造功能完善的城鄉(xiāng)園林綠地系統(tǒng);加強(qiáng)生活基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),推進(jìn)現(xiàn)代化城鎮(zhèn)規(guī)劃、建設(shè)和管理,完善信息網(wǎng)絡(luò),推進(jìn)電信、電視、計(jì)算機(jī)三網(wǎng)融合。營(yíng)造出一個(gè)現(xiàn)代化的宜居環(huán)境,不但承接本地農(nóng)村內(nèi)遷人口,還能吸引周邊城市溢出人口,提高本市常住人口數(shù)量。

根據(jù)表2的水質(zhì)指標(biāo)可知,此時(shí)的污染離子數(shù)量較多,包含銅、鋅等重金屬離子,該水質(zhì)指標(biāo)是根據(jù)冶金企業(yè)污水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定的,符合指標(biāo)中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),此時(shí)冶金污水在進(jìn)站時(shí)的各項(xiàng)重金屬指標(biāo)都較高。

3 處理方法及工藝設(shè)計(jì)

3.1 處理方法

首先,需要利用電場(chǎng)作用產(chǎn)生的自由基,進(jìn)行電極電氧化,避免產(chǎn)生二次污染廢水,需要在自由基中布設(shè)金屬氧化膜,保證電極的活性,其次利用微電解法,設(shè)計(jì)微陰電極,形成電解處理原電池,保證冶金廢水可充分進(jìn)行氧化還原反應(yīng),為了保證該步驟處理的效果需要在進(jìn)行冶金廢水處理前,進(jìn)行廢水沉淀,濾除廢水中的雜質(zhì),提高反應(yīng)的效率,最后使用電滲析法搭建電化學(xué)處理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)冶金廢水的實(shí)時(shí)高效處理。

由圖1可知,首先將廢水輸送到曝氣池,進(jìn)行電解凝聚還原反應(yīng),生成部分氫氧化沉淀物,然后將反應(yīng)后的廢水輸送到斜板沉淀池,去除上一步產(chǎn)生的沉淀物后,將其輸送至濃密機(jī)中,去除碳酸鈣沉淀,進(jìn)入沉降槽,輸送至壓濾機(jī),完成廢水處理。

“譯者行為”狹義上指的是譯者身份下譯者所應(yīng)具有的譯者角色行為,是源語文本意義的再現(xiàn)者,彰顯的是其語言性,包括譯者身份下譯者的社會(huì)性角色行為,譯者是目的語文本的調(diào)試者,彰顯的是其社會(huì)性。譯者行為批評(píng)是指以譯者行為為切入口,在翻譯內(nèi)將譯者看成語言人,在翻譯外將譯者看作凸顯某種社會(huì)性的社會(huì)人兩者結(jié)合的研究。譯者行為批評(píng)思想可以粗略地圖解為:

3.2 工藝設(shè)計(jì)

第四種類型目前的應(yīng)用范圍較廣,可以將生物技術(shù)與電化學(xué)技術(shù)相融合,設(shè)置含有生物膜的反應(yīng)電極,添加光催化離子,在反應(yīng)速率的影響下光子的吸收率得到了有效的激發(fā),即可以利用生物膜的優(yōu)點(diǎn),又可以實(shí)現(xiàn)高效降解。將其與標(biāo)準(zhǔn)的電化學(xué)處理方法進(jìn)行對(duì)比,原本的處理指數(shù)為0.1654、0.3946、0.4859、0.8633、0.1545,處理后,化學(xué)污染物指數(shù)變?yōu)?.00165、0.00459、0.00146、0.00487、0.00645,經(jīng)過對(duì)比可以看出,此時(shí)的化學(xué)污染物指數(shù)明顯降低,可以證明將微生物電解技術(shù)與電化學(xué)電解技術(shù)相結(jié)合對(duì)冶金污水進(jìn)行處理可以有效降低處理后各個(gè)污染物的含量,提升污染物處理的效果,十分有效,因此后續(xù)進(jìn)行了電化學(xué)技術(shù)在冶金廢水中的處理實(shí)驗(yàn)。

美國(guó)作為世界第一大經(jīng)濟(jì)體,在政府的主導(dǎo)作用下,為鼓勵(lì)社會(huì)力量參與養(yǎng)老事業(yè),構(gòu)建多層次、立體化的養(yǎng)老模式,將福利化與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行有效的融合,充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的作用,政府與私營(yíng)部門在養(yǎng)老領(lǐng)域的合作水平較高。

3.3 參數(shù)選取

根據(jù)上述的工藝設(shè)計(jì),對(duì)涉及的反應(yīng)處理裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置選取,第一步是選取均化池的參數(shù),為了保證均化池調(diào)節(jié)水質(zhì),保證處理裝置正常運(yùn)行的作用,本文將均化池的水池容量參數(shù)設(shè)置為2000m

/h,調(diào)節(jié)功率設(shè)置為5.54W/m

。第二步設(shè)計(jì)電化學(xué)處理系統(tǒng)的參數(shù),本文設(shè)計(jì)的電化學(xué)處理系統(tǒng)選用了可溶性鐵電極,便于重金屬的沉淀,該系統(tǒng)的處理量設(shè)計(jì)為5500m

/d,第三步,設(shè)計(jì)曝氣池參數(shù),將曝氣池的尺寸調(diào)整為7m×4m,即總面積28m

,深度約為8m,第四步,設(shè)計(jì)斜板沉淀池的參數(shù),為了保證斜板沉淀池的沉淀效果,需要適當(dāng)增加沉淀池的平面尺寸,因此本文設(shè)計(jì)的沉淀池尺寸約為268m

,保證污水處理中生化池的污泥量,最后,設(shè)計(jì)電化學(xué)處理設(shè)備間參數(shù),保證其滿足該冶金廠的電化學(xué)處理需求。

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)紫薯粉添加量、白糖添加量、黃油添加量和檸檬酸添加量4個(gè)因素進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)(見表3)。由正交試驗(yàn)結(jié)果可知,影響紫薯酥性餅干的主要因素是檸檬酸添加量>紫薯粉添加量>白糖添加量>黃油添加量,最佳工藝組合為A2B3C2D2,即紫薯粉40%,白糖25%,黃油40%,檸檬酸0.4%,其它輔料與基本配方相同。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用本文設(shè)計(jì)的PLC污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行污水處理,通過系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與局部控制功能,檢測(cè)應(yīng)用電化學(xué)處理后水質(zhì)的變化狀態(tài),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表3所示。

由表3可知,應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行污水處理后,冶金廢水的水質(zhì)得到了明顯的改善,證明應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行污水處理的去除率高,處理效果好。

5 結(jié)論

在電化學(xué)處理系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下,對(duì)整個(gè)電化學(xué)處理的成本進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)電化學(xué)處理產(chǎn)生的成本比微生物處理的成本低,且重金屬的脫除率高,脫除效果好,因此,電化學(xué)技術(shù)在冶金廢水處理中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

6 結(jié)語

綜上所述,本文對(duì)某冶金公司連續(xù)5天的產(chǎn)生的冶金廢水進(jìn)行研究,利用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行廢水處理,檢驗(yàn)廢水處理的效果,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明,電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行污水處理后,冶金廢水的水質(zhì)得到了明顯的改善,證明應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行污水處理的去除率高,處理效果好,且對(duì)電化學(xué)技術(shù)的處理成本進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其處理成本也較低,因此電化學(xué)技術(shù)對(duì)后續(xù)的冶金廢水處理有重要意義,可以作為后續(xù)處理的參考。

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