abstract
Met de voortdurende toename van de industriële productie en de afvoer van huishoudelijk afvalwater hebben de hardheid-ionen in afvalwater een ernstige invloed op het milieu en de daaropvolgende zuiveringsprocessen.Dit artikel legt systematisch de basisprincipes van het ontwateren van afvalwater uiteen, analyseert in detail de technische kenmerken, het toepassingsgebied en de bestaande problemen van verschillende ontwatermethoden zoals chemische neerslag, ionenuitwisseling, membraanscheiding,en adsorptie, en kijkt uit naar de toekomstige ontwikkeling van de technologie voor het ontwateren van afvalwater,met als doel een theoretische referentie te bieden voor de optimalisatie en technologische innovatie van afvalwaterontwateringsprocessen.
1、 Inleiding
De hardheid van afvalwater wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door de aanwezigheid van calcium- en magnesium ionen (in de vorm van zouten zoals calciumcarbonaat, magnesiumcarbonaat, calciumsulfaat, magnesiumsulfaat, enz.).In de industriële productie kunnen afvalwateren met een hoge hardheid de schaal van de apparatuur veroorzaken, de warmtewisselafstand verminderen, het energieverbruik verhogen en zelfs tot storing van de apparatuur leiden.Bij de behandeling en hergebruiking van huishoudelijk afvalwater, kan hard water het wasseffect beïnvloeden en het comfort van huishoudelijk water verminderen.het lozen van afvalwater dat een grote hoeveelheid hardheids-ionen bevat, kan ook negatieve gevolgen hebben voor het ecologische evenwicht van natuurlijke waterlichamenDaarom is het doeltreffend verwijderen van hardheids-ionen uit afvalwater van groot belang voor de stabiele werking van de industriële productie, de recycling van waterbronnen, de verbetering van de kwaliteit van de watervoorziening en de verbetering van de watervoorziening.de bescherming van het ecologische milieu.
2、 Beginsel van uitdroging van afvalwater
De hardheid in afvalwater wordt gewoonlijk onderverdeeld in tijdelijke hardheid en permanente hardheid.die kan worden ontbonden tot calciumcarbonaat en magnesiumhydroxide-afscheidingen en door verhitting kan worden verwijderdDe permanente hardheid bestaat uit sulfaten, chloriden enz. van calcium en magnesium, die met chemische, fysische of fysisch-chemische methoden moeten worden verwijderd.De basisprincipes van het ontwateren van afvalwater zijn hoofdzakelijk gebaseerd op neerslagreactie, ionenuitwisseling, selectieve membraanpermeatie, adsorptie, enz.De neerslagreactie is het gebruik van bepaalde chemische middelen om met calcium- en magnesium-ionen te reageren om onoplosbare neerslagstoffen te genereren., waardoor ze van het afvalwater worden gescheiden. Ionenuitwisselingsmethode is het gebruik van ionenuitwisselingshars om calcium- en magnesiumionen in water uit te wisselen en op het hars te fixeren;De methode voor membraanseparatie is gebaseerd op het verschil in het membraanhoudingsvermogen van verschillende ionen om de hardheid ionen van water te scheiden.Het adsorptieprincipe is het verwijderen van calcium- en magnesium-ionen door adsorptie via de actieve plaatsen op het oppervlak van het adsorptiemiddel.
3、 Methoden voor het verwijderen van hardheid uit afvalwater
(1) Chemische neerslagmethode
1Metode van kalksodaas
De kalkzuurzuurmethode is een van de meest gebruikte chemische neerslagmethoden voor het verwijderen van hardheid.Kalk reageert eerst met bicarbonaat ionen in water om calciumcarbonaat neerslag te vormenSodaas reageert verder met calcium ionen in water om calciumcarbonaat neerslag te vormen. Het reactieproces is als volgt:
Ca ((HCO_{3}) _{2}+Ca(OH) _{2} rechterpyltje 2CaCO_{3} naar benedenpyltje +2H_ {2}O
Mg ((HCO_{3}) _{2}+2Ca(OH) _{2} rechterpylt 2CaCO_{3} naar benedenpylt +Mg ((OH) _{2} naar benedenpylt +2H_ {2}O
CaSO_{4}+Na_ {2}CO_ {3}rechtspijl CaCO_{3}downpijl +Na_ {2}SO_ {4}
De voordelen van deze methode zijn lage behandelingskosten, een breed scala aan chemische bronnen en een aanzienlijk behandelingseffect op afvalwater met een hoge hardheid.Maar de nadelen zijn ook duidelijk.Het reactieproces vereist een nauwkeurige controle van de pH-waarde en de dosering van de reagentia.anders zal dit het effect van hardheidverwijdering beïnvloeden.Het behandelde afvalwater kan een bepaalde hoeveelheid natriumcarbonaat bevatten, wat leidt tot een toename van de alkaliteit van het water.
1. Methode voor fosfaatneerslag
De methode van fosfaatneerslag omvat het toevoegen van fosfaat aan afvalwater om te reageren met calcium- en magnesium-ionen om onoplosbare calcium- en magnesiumfosfaatneerslagstoffen te vormen.natriumtripolyfosfaat (Na 5 P O 10) reageert met calciumionen tot onoplosbare calciumphosfaatvoorradenDeze methode heeft een hoge hardheidsverwijderingsefficiëntie en een goed behandelingseffect op afvalwater met een lage hardheid.die tot eutrofisering van waterlichamen kunnen leiden, en de relatief hoge prijs van fosfaatmiddelen verhoogt de behandelingskosten.
(2) Ionenuitwisselingsmethode
De ionenuitwisselingsmethode maakt gebruik van uitwisselbare ionen op ionenuitwisselingsharsen om met calcium- en magnesium-ionen in afvalwater uit te wisselen.Sterke zure kationenuitwisselhars (zoals sulfozuurhars) is een veelgebruikte ionenwisselaar, en het wisselproces is als volgt:
2R - SO_ {3}H + Ca^{2 + }rechtspijl (R - SO_{3}) _ {2}Ca + 2H^{+}
2R - SO_ {3}H + Mg^{2 + }rechtspijl (R - SO_{3}) _ {2}Mg + 2H^{+}
Wanneer de uitwisselbare ionen op de hars verzadigd zijn met calcium en magnesium ionen,het is noodzakelijk om zuren (zoals zoutzuur en zwavelzuur) te gebruiken voor regeneratie om het wisselvermogen van de hars te herstellenDe voordelen van de ionenwisselingsmethode zijn een goed hardheidsverwijderingseffect, een stabiele afvalwaterkwaliteit en de mogelijkheid om aan hogere eisen aan de waterkwaliteit te voldoen.De apparatuur heeft een relatief klein oppervlak en is relatief eenvoudig te bedienen.Deze methode heeft echter de nadelen van hoge harsprijzen en een grote hoeveelheid zuur- en alkalisch afvalwater dat tijdens het regeneratieproces wordt gegenereerd en dat op de juiste wijze moet worden behandeld.Anders veroorzaakt het secundaire vervuiling.; Hars heeft hoge eisen aan de kwaliteit van het inkomend water en verontreinigingen zoals gesuspendeerde vaste stoffen en organische stoffen in afvalwater kunnen gemakkelijk een harsblokkering en vergiftiging veroorzaken;invloed op de levensduur en andere problemen.
(3) Membraanscheidingsmethode
1. Omgekeerde osmose (RO)
Omgekeerde osmose is een technologie die opgeloste stoffen en oplosmiddelen in een oplossing onder druk scheidt via een semi-permeabel membraan.1-1 nm), die calcium- en magnesium-ionen effectief kan onderscheppen en de hardheid van het afvalwater kan verwijderen.watermoleculen onder druk door het omgekeerde osmose membraan gaanDe omgekeerde osmose methode heeft een hoge efficiëntie in het verwijderen van hardheid.en de hardheid van het afvalwater kan tot een zeer laag niveau worden verlaagdHet is geschikt voor gelegenheden die een uiterst hoge waterkwaliteit vereisen, zoals water voor de elektronische industrie, boilervoedingswater, enz.Maar de nadelen zijn hoge werkdruk en hoog energieverbruik; Membraancomponenten zijn duur en gemakkelijk verontreinigd door organische stoffen, micro-organismen en andere verontreinigende stoffen in afvalwater, waardoor regelmatige reiniging en vervanging nodig is;resulterend in hoge onderhoudskostenOndertussen genereert het omgekeerde osmoseproces een bepaalde hoeveelheid geconcentreerd water, en de behandeling van geconcentreerd water is ook een uitdaging.
2Nanofiltratie (NF)
De poriegrootte van het nanofiltratiemembraan ligt tussen het omgekeerde osmose- en het ultrafiltratiemembraan (ongeveer 1-10 nm).en heeft een hoge retentie van divalente ionen (zoals calcium- en magnesium-ionen)Het nanofiltratieproces kan worden uitgevoerd bij lagere druk.die het energieverbruik in vergelijking met omgekeerde osmose vermindertDe nanofiltratie kan niet alleen de hardheid van de ionen effectief verwijderen, maar ook deels organische stoffen en zware metalen ionen.nanofiltratiemembranen hebben ook het probleem van gemakkelijke besmetting en vereisen een strikte voorbehandeling van het inkomende waterBovendien worden de levensduur en de hardheidsafwijking van nanofiltratiemembranen sterk beïnvloed door factoren zoals waterkwaliteit en bedrijfsomstandigheden.
(4) Adsorptiemethode
De adsorptiemethode is het gebruik van actieve plaatsen op het oppervlak van adsorbenten om calcium- en magnesium-ionen te adsorberen en te verwijderen.,Zo heeft zeoliet bijvoorbeeld een unieke porostructuur en een unieke ionenuitwisselingsprestatie, en kunnen de uitwisselbare kationen in afvalwater ondergaan van uitwisselingsadsorptie met calcium- en magnesium-ionen.De adsorptiemethode is eenvoudig te bedienen en heeft een bepaald behandelingseffect op afvalwater met een lage hardheidBovendien kunnen sommige adsorptieve stoffen hergebruikt worden door middel van regeneratie.wat resulteert in een slechte behandelingsefficiëntie van afvalwater met een hoge hardheidHet regeneratieproces van adsorbenten is relatief complex en het regeneratie-effect is onstabiel, wat van invloed kan zijn op de levensduur en de hardheidsafwijking van adsorbenten.
(5) Andere methoden
1. Elektrodialyse methode
Elektrodialyse maakt gebruik van de selectieve doorlaatbaarheid en het effect van het elektrisch veld van ionenwisselmembranen om richtingsmigratie van ionen in water te induceren.het verwijderen van hardheid uit afvalwaterTijdens de elektrodialyse laten cationenuitwisselingsmembranen alleen cationen door, terwijl anionenuitwisselingsmembranen alleen anionen doorlaten.calcium- en magnesium-ionen in afvalwater migreren via kationenuitwisselingsmembranen naar de negatieve elektrodeElektrodialysemethode voor het verwijderen van hardheid vereist geen toevoeging van chemische middelen en produceert geen slib,het operationele proces relatief milieuvriendelijk makenDeze methode vereist echter een grote investering in apparatuur, verbruikt tijdens de werking elektrische energie en stelt hoge eisen aan de kwaliteit van het inkomend water.die een strikte voorbehandeling vereisen om vervuiling van het membraan te voorkomen.
2. Microbiële methode
Microbial method is to use the metabolic activity of microorganisms or the reaction between extracellular polymers of microorganisms and calcium and magnesium ions to achieve the removal of hardness from wastewaterSommige micro-organismen kunnen bijvoorbeeld de pH-waarde van de omgeving verhogen door alkalische stoffen af te scheiden, wat de neerslag van calcium- en magnesium-ionen bevordert;Functionele groepen in microbiële extracellulaire polymeren, zoals carboxyl- en hydroxylgroepen, kunnen ook complexatie en adsorptie ondergaan met calcium- en magnesium ionen.Microbiële methoden hebben de voordelen van lage behandelingskosten en milieuvriendelijkheidDe behandeling is echter traag en sterk beïnvloed door de groeiomstandigheden van de microben, zoals temperatuur, pH-waarde, opgeloste zuurstof, enz.er zijn nog steeds bepaalde beperkingen in de praktische toepassingen.
4、 Vergelijking en selectie van verschillende methoden voor het verwijderen van hardheid
De verschillende methoden voor het verwijderen van hardheid uit afvalwater hebben hun eigen voordelen en nadelen en hun toepasbaarheid varieert ook.het is noodzakelijk om factoren als de waterkwaliteitskenmerken van afvalwater (zoals hardheid, ionconcentratie,, andere verontreinigende bestanddelen, enz.), de schaal van de behandeling, de behandelingskosten, de kwaliteitseisen van het afvalwater en de milieubeschermingsvereisten, en selecteert passende methoden voor het verwijderen van de hardheid.Voor afvalwater met een hoge hardheidVoor kleinschalige behandeling die een hoge waterkwaliteit vereist, zijn ionenwisselings- of omgekeerde osmose-methoden geschikter;Voor afvalwater met een lage hardheid die gevoelig is voor kostenIn de meeste gevallen is het mogelijk om een aantal van deze methoden te gebruiken, zoals adsorptie of microbiële methoden.een combinatie van meerdere methoden voor het verwijderen van hardheid kan worden gebruikt om de voordelen van elke methode ten volle te benutten, verbeteren van het verwijderingseffect en verlagen van de verwerkingskosten.
5Conclusies en vooruitzichten
De technologie voor het verwijderen van hardheid uit afvalwater is van groot belang voor de verzekering van de industriële productie, de recycling van waterbronnen en de bescherming van het ecologische milieu.Momenteel, verschillende methoden voor het verwijderen van hardheid, zoals chemische neerslag, ionenwisseling, membraanscheiding, adsorptie, enz., zijn op grote schaal gebruikt in de praktische techniek,maar elke methode heeft bepaalde beperkingenIn de toekomst zal de ontwikkeling van de technologie voor de ontharding van afvalwater voornamelijk de volgende aspecten omvatten: ten eerste, de ontwikkeling van efficiënte, milieuvriendelijke,De Commissie heeft de Commissie verzocht om een verslag uit te brengen over de werkzaamheden van de Commissie op het gebied van de ontwikkeling van de interne markt.De tweede is het versterken van het onderzoek en de ontwikkeling van membraanmaterialen, het verbeteren van de verontreinigingsbestrijding, de retentieratioen levensduur van membranenDe derde is het uitvoeren van diepgaand onderzoek naar het mechanisme van het verwijderen van microbiële hardheid, het optimaliseren van microbiële behandelingsprocessen,en hun stabiliteit en behandelingsefficiëntie te verbeterenDe vierde is het onderzoek naar het gezamenlijk toepassingsproces van meerdere methoden voor het verwijderen van hardheid, het bereiken van complementaire voordelen en het verbeteren van het algemene behandelingseffect.Door voortdurende technologische innovatie en procesoptimalisatieIn de toekomst zal de technologie voor het ontwateren van afvalwater een grotere rol spelen bij het duurzaam gebruik van waterbronnen en de bescherming van het milieu.
