铊具有一定的化学活动性,环境介质中铊的分布初均来源于含铊矿产。目前,随着矿产开采和矿石冶炼的快速发展,铊已经释放出来,参与到表生环境循环中。铊为强烈的神经毒物,且其毒性高于铅和汞,吸入、口服可引起急性中毒,出现恶心、呕吐、腹部绞痛、厌食等症状,严重者可发生中毒性脑病等。当今,冶炼行业产生的含铊废水的直接排放正严重威胁着人类健康。铊的污染控制尤其是冶炼行业中含铊废水的处理已刻不容缓。
1、含铊废水的处理技术
目前,含铊废水的处理技术主要包括以下几种[1]:
1)化学沉淀法。
此法主要通过氧化—沉淀的方法,实现铊的去除。化学沉淀法应用价值高,成本低,原料来源广泛,但该种方法处理深度不理想,会增加出水盐度,造成二次污染。
2)离子交换法。
铊的处理研究主要以离子交换树脂为主,具有操作简单、选择性好、不易产生二次污染等优点,但存在离子交换剂易达到饱和吸附容量,再生操作繁琐等缺点。
3)生物处理法。
生物处理法主要利用微生物的新陈代谢作用,将污染物进行分解、转化而得以去除。此法具有成本低廉、处理效果好和生物可持续性等优点,但大量繁殖生物菌种,是否会造成二次破坏,尚无定论。
2、氧化-沉淀法处理含铊废水的研究
化学沉淀法具有原料低廉、操作简单、效果明显的优点,且能够对其他重金属元素如Zn、Cu等也具有一定的去除效果,本文主要通过氧化—沉淀法进行除铊实验。
2.1 氧化-沉淀法分析铊
(Ⅰ)(/Ⅲ)分布含量在自然界中,铊多赋存于硫化矿中。铊有两个化学价态,正一价(Ⅰ)和正三价(Ⅲ)。从环境化学的角度分析,铊(Ⅰ)能够以离子态稳定存在,铊(Ⅲ)多以化合物的形式存在,铊(Ⅲ)不稳定,在一定的条件下可以被还原为铊(Ⅰ),或者进行沉积和富集。从生物毒性的角度分析,铊化合物有较大毒性,且铊(Ⅲ)盐对动植物的毒害作用是铊(Ⅰ)盐的数千倍[2]。
棉花散纤维印染废水是印染工业废水的主要来源之一,在生产过程中主要使用的染料为国产活性染料,比例约为90%,以染深色为主。活性染料是一种含有能与纤维上的羟基、氨基或酰胺基发生共价键结合的活性基团的可溶性染料,广泛应用于棉、麻、丝、毛和化纤等纺织材料的印染。其水质特性:污染物浓度较高,可生化性较差,水质、水量变化较大,水中含大量无机物,色度高,属于较难处理的工业废水。常规废水处理工艺流程:废水→集水池→圆网机→多功能池→冷却塔→水解酸化池→好氧池→二沉池→排放,但出水COD、色度仍不能稳定达标排放,通过优化改造,后续通过增加臭氧深度处理系统,终出水稳定达标排放。
1、臭氧深度处理技术
1.1 臭氧生成原理
臭氧发生器产生臭氧的原理是采用电晕放电法获取,就是在常压下使含氧气体在交变高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧。气体中氧气(O2),经过高频高压的轰击变成不稳定的O3,O3具有很高的能量,在常温、常压下很快自行分解为氧(O2)和单个氧原子(O),单个氧原子具有很强的氧化活性。通过产生的O3处理印染废水生化出水,利用其强氧化性可以有效氧化生化系统出水中难以生物降解的可溶性有机物,大大降低出水色度和CODcr,使废水处理系统终出水能稳定达标排放。
1.2 臭氧发生器系统组成
废水处理应用当中臭氧发生器根据气源类型可分为两种,一种为空气源臭氧发生器,另一种为氧气源臭氧发生器。
空气源臭氧发生器在常温常压下直接将空气中的氧和氮分离,取得高纯度的氧气;采用电晕放电法获取臭氧,在常压下使含氧气体在交变高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧。
氧气源臭氧发生器在常温常压下直接采用液氧通过汽化器气化取得高纯度的氧气,采用电晕放电法获取臭氧,在常压下使含氧气体在交变高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧。
臭氧系统主要由臭氧发生器、氮气补加及仪表风系统、冷水机、投加系统、尾气破坏器件、低压配电柜、检测仪表等组成。(注:氧气源的需增加液氧储罐、汽化器及减压阀等配套)
2、臭氧技术工程应用
臭氧深度处理技术已在印染废水处理改造工程中得到实际的运用,主要应用于宁波某漂染有限公司废水处理改造工程、余姚某纺织染有限公司废水处理改造工程,以上两个项目改造工程的主要处理对象为棉花散纤维印染废水,生产过程中主要使用的染料为国产活性染料,比例约为90%,以染深色为主的印染废水。其应用主要处理二沉池出水阶段的废水。针对活性染料印染废水的特性以及当地实际情况,为达到《纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-2012)》中表2的排放标准,对现有工程二沉池出水进行优化改造,改造工程均采用氧气源臭氧处理技术对其进行深度处理,有效脱色和去除CODcr,使废水改造系统终出水达标排放。