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水(shuǐ)中毒物能變寶物?

作(zuò)者: 來(lái)源: 日期:2018/7/16 16:54:07

  随着我國水(shuǐ)污染形勢的加劇(jù),國家(jiā)不斷加強水(shuǐ)污染治理(lǐ)力度。繼城市污水(shuǐ)得(de)到有(yǒu)效處理(lǐ)後,工業污水(shuǐ)成為(wèi)了水(shuǐ)處理(lǐ)領域的熱點。
  然而,在工業污水(shuǐ)排放的污染物中,利用傳統的污水(shuǐ)處理(lǐ)方法很(hěn)難處理(lǐ)一些(xiē)高(gāo)毒有(yǒu)機物和(hé)無機物成分。如何對它們加以回收利用成為(wèi)行(xíng)業近年來(lái)探索的重要方向。在近日召開(kāi)的清華環境與發展高(gāo)端論壇上(shàng),中國工程院院士、南京大(dà)學環境學院教授張全興就利用樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)進行(xíng)有(yǒu)毒污染物治理(lǐ)并實現産業化進行(xíng)了介紹。
  從上(shàng)世紀80年代以來(lái),世界有(yǒu)機工業生(shēng)産中心從歐美轉移到中國和(hé)印度,這大(dà)大(dà)加快了我國化學工業的發展,但(dàn)由此也造成了嚴重的有(yǒu)機毒物污染,而有(yǒu)機毒物和(hé)重金屬的污染将成為(wèi)水(shuǐ)污染中最突出的問題。
  特别需要指出的是,化工、輕工、紡織、印染在我國的東部沿海和(hé)東部地區(qū)比較發達,而工業高(gāo)毒廢水(shuǐ)的排放直接和(hé)民衆的生(shēng)命健康相關,因此我國高(gāo)度重視(shì)有(yǒu)機毒物的污染問題。在2011年,我國就建立了持久性有(yǒu)機污染物的統計(jì)報表制(zhì)度。2012年頒布了全國主要行(xíng)業持久性有(yǒu)機污染物防治“十二五”規劃,所以發展有(yǒu)毒污染物減排、資源化、深度淨化和(hé)安全保障新技(jì)術(shù)具有(yǒu)非常重要的意義。
  樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)在處理(lǐ)有(yǒu)毒有(yǒu)機廢水(shuǐ)方面效果明(míng)顯,回收利用價值高(gāo)
  我國的化工、輕工、紡織、印染等行(xíng)業,每年要排放上(shàng)百億噸的有(yǒu)毒有(yǒu)機物質。通(tōng)常通(tōng)過前端治理(lǐ)、清潔生(shēng)産或者末端治理(lǐ)減排,解決污染物實現達标排放。我們通(tōng)過近20年的工作(zuò),認為(wèi)樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)是實現工業廢水(shuǐ)減排和(hé)資源化應用的重要手段之一。
  圍繞樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)處理(lǐ)有(yǒu)毒有(yǒu)機廢水(shuǐ),科研人(rén)員主要開(kāi)展三方面研究。首先,通(tōng)過制(zhì)孔劑和(hé)樹(shù)脂骨架的調整和(hé)表面修飾合成一系列離子交換樹(shù)脂和(hé)吸附樹(shù)脂,并開(kāi)展吸附動力學和(hé)熱力學的研究。第二是在此基礎上(shàng)進行(xíng)吸附、脫附技(jì)術(shù)和(hé)分離回收有(yǒu)機物工藝的研究。最後,在生(shēng)産上(shàng)加以應用。
  我們将裝有(yǒu)吸附劑的樹(shù)脂柱通(tōng)過含有(yǒu)毒有(yǒu)機物的溶液,就可(kě)以對其有(yǒu)效吸附。再通(tōng)過有(yǒu)效的洗脫劑進行(xíng)洗脫,就可(kě)以将有(yǒu)機物加以回收和(hé)應用。
  具體(tǐ)而言,是将廢水(shuǐ)通(tōng)過各種預處理(lǐ)以後得(de)到的真溶液通(tōng)入裝有(yǒu)樹(shù)脂的塔将有(yǒu)毒物質進行(xíng)吸附分離,吸附流出液有(yǒu)的可(kě)以直接達标排放。有(yǒu)的需要再經過生(shēng)化、氧化深度處理(lǐ),然後才能達标排放。留在塔裏的有(yǒu)毒物質,通(tōng)過選擇合适的洗脫劑就可(kě)以把有(yǒu)機物有(yǒu)效的洗脫并加以回收。
  對于可(kě)資源化的有(yǒu)毒有(yǒu)機廢水(shuǐ),主要分為(wèi)5大(dà)類,分别是氯苯及其衍生(shēng)物類、芳香酚類、芳香胺類、芳香羧酸類及芳香磺酸類和(hé)多(duō)功能基取代有(yǒu)機化合物。我國樹(shù)脂吸附工藝有(yǒu)的已經可(kě)以實現污染物的全部分離回收,尾水(shuǐ)也能夠加以利用,這樣可(kě)以達到清潔生(shēng)産的目的。有(yǒu)的尾水(shuǐ)通(tōng)過回收有(yǒu)毒有(yǒu)機物再經深度處理(lǐ)可(kě)實現達标排放。
  樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)處理(lǐ)各類廢水(shuǐ)超過1億噸/年,回收化工原料約10萬噸/年,直接經濟效益達兩億元以上(shàng)
  對于氯苯及其衍生(shēng)物,我國的年産量有(yǒu)30多(duō)萬噸。産區(qū)集中在長江下遊和(hé)淮河(hé)下遊流域,給水(shuǐ)環境安全造成了巨大(dà)壓力。其生(shēng)産過程中要排放含8%~10%HCl的水(shuǐ)洗廢水(shuǐ)和(hé)2000~8000 mg/L的三價鐵(tiě)以及200~1000 mg/L的苯及氯化苯,浪費了大(dà)量鐵(tiě)資源并轉移有(yǒu)機污染物。
  實踐發現,在副産鹽酸中含有(yǒu)100~700mg/L的苯和(hé)氯苯,為(wèi)了防止污染轉移,采用兩道(dào)樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù),就可(kě)以有(yǒu)效回收廢水(shuǐ)中全部的苯、氯苯,并生(shēng)成FeCl3溶液可(kě)用作(zuò)水(shuǐ)處理(lǐ)劑。同時(shí),副産鹽酸可(kě)以提純作(zuò)為(wèi)工業鹽酸加以銷售,售價顯著提高(gāo)。應用離子交換和(hé)吸附技(jì)術(shù)後,僅江蘇揚農集團,每年的直接經濟效益就高(gāo)達2000多(duō)萬元。
  此外,江蘇揚農集團以對硝基酚加氫還(hái)原生(shēng)産對氨基苯酚也能創造很(hěn)大(dà)的環境效益和(hé)經濟價值。每年約有(yǒu)15萬噸廢水(shuǐ)中含有(yǒu)1.8萬~2萬mg/L的COD,3000 mg/L的對氨基苯酚,還(hái)有(yǒu)20%的氯化鈉。如果對這些(xiē)廢水(shuǐ)進行(xíng)大(dà)量的稀釋生(shēng)化,則成本太高(gāo)也浪費資源。為(wèi)此,利用複合功能樹(shù)脂可(kě)以幾乎定量地回收廢水(shuǐ)裏的對氨基酚。
  而含鹽廢水(shuǐ)再經過氧化和(hé)進入隔膜電(diàn)解後,生(shēng)産燒堿和(hé)氯氣,實現廢水(shuǐ)的零排放。揚農集團依靠這一技(jì)術(shù)每年可(kě)實現2000萬元的經濟效益。揚農集團總經理(lǐ)對此說過:“環境治理(lǐ)成了揚農新的經濟增長點,不但(dàn)不需要向水(shuǐ)裏扔錢(qián),還(hái)可(kě)以從水(shuǐ)裏撈錢(qián)”。
  同時(shí),我國對萘系廢水(shuǐ),即(2,3—酸)生(shēng)産廢水(shuǐ)的治理(lǐ)和(hé)資源化利用也取得(de)了很(hěn)好成效。2,3—酸生(shēng)産廢水(shuǐ)中含有(yǒu)1000 mg/L的難降解的萘系分子,采用一般方法很(hěn)難處理(lǐ)。使用樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)就能有(yǒu)效的回收裏面的2,3—酸和(hé)2—萘酚,處理(lǐ)以後的廢水(shuǐ)可(kě)以直接達标排放。這一技(jì)術(shù)在全國推廣後預計(jì)每年也可(kě)産生(shēng)兩、三千萬元的經濟效益。
  值得(de)一提的是,水(shuǐ)楊酸生(shēng)産廢水(shuǐ)的治理(lǐ)與資源化也有(yǒu)了顯著進步。每生(shēng)産1噸水(shuǐ)楊酸約排放15噸高(gāo)濃度有(yǒu)機廢水(shuǐ),COD約為(wèi)1.8萬~2萬mg/L,其中酚濃度約4000~5500mg/L,水(shuǐ)楊酸濃度約1000~1800mg/L。具有(yǒu)濃度高(gāo)、酸度強、鹽度高(gāo)、色度高(gāo)“四高(gāo)”特征,難以采用常規技(jì)術(shù)進行(xíng)達标處理(lǐ)。采用樹(shù)脂吸附法處理(lǐ)水(shuǐ)楊酸生(shēng)産廢水(shuǐ),可(kě)實現99%以上(shàng)主要有(yǒu)機污染物的回收利用,出水(shuǐ)經簡單中和(hé)後可(kě)達标排放。
  樹(shù)脂吸附技(jì)術(shù)處理(lǐ)工業廢水(shuǐ)已在長江中下遊、南水(shuǐ)北調東線、太湖(hú)流域和(hé)沿海工業開(kāi)發區(qū)得(de)到了很(hěn)好的應用。處理(lǐ)各類廢水(shuǐ)超過1億噸/年,其中高(gāo)濃難降解有(yǒu)毒有(yǒu)機廢水(shuǐ)達800 萬噸/年,從廢水(shuǐ)中回收化工原料約10 萬噸/年,直接經濟效益(回收價值)達到兩億元以上(shàng)。
  标準趨嚴促使研發進步,加強尾水(shuǐ)深度處理(lǐ),新型樹(shù)脂的研發和(hé)應用值得(de)期待
  在COD等常規污染物指标達标排放的尾水(shuǐ)中,仍存在重金屬等微量毒害污染物,此外在生(shēng)化尾水(shuǐ)中也發現了多(duō)種有(yǒu)機物(持久性有(yǒu)機物、內(nèi)分泌幹擾素等),具有(yǒu)生(shēng)态風險。随着人(rén)民生(shēng)活水(shuǐ)平的提高(gāo),飲用水(shuǐ)的安全也要提标,從而對水(shuǐ)處理(lǐ)技(jì)術(shù)也提出了更高(gāo)要求。樹(shù)脂法特别适用于水(shuǐ)中微量有(yǒu)毒有(yǒu)機物和(hé)微量無機污染物(重金屬等)的去除與資源化,因此将會(huì)進一步發揮其深度淨化的作(zuò)用。
  有(yǒu)團隊近期開(kāi)發磁性苯乙烯類和(hé)磁性丙烯酸類的系列樹(shù)脂,也開(kāi)發了磁性超高(gāo)交聯吸附樹(shù)脂,有(yǒu)的已實現工業化生(shēng)産。在尾水(shuǐ)的深度處理(lǐ)中取得(de)了很(hěn)好的效果。
  與國際知名(唯一産業化)磁性樹(shù)脂産品(MIEX)相比,NDMP樹(shù)脂交換容量大(dà)、機械強度高(gāo)、成本低(dī),再生(shēng)率高(gāo)。吸附性能和(hé)再生(shēng)效率明(míng)顯高(gāo)于澳大(dà)利亞和(hé)美國的産品。對印染廢水(shuǐ)的處理(lǐ)效果也非常好。這一技(jì)術(shù)已經在水(shuǐ)專項中加以應用和(hé)推廣。在江蘇南通(tōng)、常州、河(hé)南鄭州等地也獲得(de)了工業利用。
  在納米複合樹(shù)脂去除無機物方面:衆所周知,金屬氧化物、金屬磷酸鹽納米顆粒表面活性高(gāo)、對污染物吸附選擇性強、再生(shēng)容易、廉價易得(de),但(dàn)也有(yǒu)應用性能上(shàng)的弱點,那(nà)就是熱力學不穩定,易團聚;粒徑小(xiǎo),壓降大(dà)或分離困難;顆粒化學性能不穩定。
  如何讓納米技(jì)術(shù)加以應用?已經有(yǒu)團隊設計(jì)了制(zhì)備擔載型納米複合吸附劑。這樣的納米顆粒分散性良好、性能可(kě)控、易分離、可(kě)長期穩定使用。對污染水(shuǐ)體(tǐ)中重金屬、砷、磷等微量污染物具有(yǒu)很(hěn)好的選擇性去除能力,處理(lǐ)容量等關鍵指标均遠高(gāo)于現有(yǒu)商品化環境材料,且可(kě)再生(shēng)與反複使用。
  這一技(jì)術(shù)已經進行(xíng)了中型批量生(shēng)産。在國內(nèi)最大(dà)的川億電(diàn)鍍廠(三峽地區(qū))和(hé)香港的瑞聲電(diàn)子廠(太湖(hú)地區(qū))鎳、磷的去除上(shàng)取得(de)了很(hěn)好的實際應用效果。在廣西華錫(飲用水(shuǐ)源地)礦冶廢水(shuǐ)深度處理(lǐ)上(shàng),對鉻、鉛、砷也有(yǒu)良好的去除效果。技(jì)術(shù)已應用于在多(duō)個(gè)水(shuǐ)專項項目,在皮革廢水(shuǐ)深度處理(lǐ)上(shàng)也取得(de)很(hěn)好地治理(lǐ)效果,顯著提高(gāo)了水(shuǐ)和(hé)鉻資源的利用率,降低(dī)了鉻泥産生(shēng)量。
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  工業廢水(shuǐ)治理(lǐ)市場(chǎng)漸大(dà)
  行(xíng)業标準提高(gāo)将推動投資加速增長
  本報綜合報道(dào) 随着我國對水(shuǐ)環境治理(lǐ)的持續關注,加強工業廢水(shuǐ)治理(lǐ)的呼聲也持續高(gāo)漲。由此,工業廢水(shuǐ)治理(lǐ)市場(chǎng)将逐漸擴大(dà)。
  據全國工商聯環境服務業商會(huì)秘書(shū)長駱建華透露《水(shuǐ)污染防治行(xíng)動計(jì)劃》核心是關注工業廢水(shuǐ)處理(lǐ),提出至2017年前消滅劣Ⅴ類水(shuǐ)目标。
  據業內(nèi)預測,工業廢水(shuǐ)治理(lǐ)領域投資需求将超過千億元,水(shuǐ)處理(lǐ)上(shàng)市公司特别是工業廢水(shuǐ)處理(lǐ)相關公司将迎來(lái)新一輪投資盛宴。駱建華說,工業廢水(shuǐ)處理(lǐ)将是《水(shuǐ)污染防治行(xíng)動計(jì)劃》的核心內(nèi)容。我國市政污水(shuǐ)處理(lǐ)已經覆蓋得(de)差不多(duō)了,工業廢水(shuǐ)是導緻水(shuǐ)污染的一大(dà)主因。
  根據2012年度全國環境統計(jì)公報,工業廢水(shuǐ)排放量221.6億噸,占全國廢水(shuǐ)排放總量的35%。業內(nèi)估計(jì),工業廢水(shuǐ)治理(lǐ)領域投資需求将超過千億元。
  駱建華表示,未來(lái)還(hái)将設立國家(jiā)環保基金,通(tōng)過提供低(dī)利息長周期的貸款來(lái)推動工業廢水(shuǐ)第三方治理(lǐ)。
  國泰君安研報也認為(wèi),工業廢水(shuǐ)治理(lǐ)、生(shēng)活污水(shuǐ)達标排放、污水(shuǐ)回用、污泥處置将是水(shuǐ)污染治理(lǐ)政策着重關注的方面。水(shuǐ)污染治理(lǐ)産業鏈呈現金字塔形,判斷投資機會(huì)将出現在運營和(hé)膜相關領域中。
  與此同時(shí),有(yǒu)業內(nèi)人(rén)士表示,行(xíng)業标準不斷提高(gāo)将推動工業污水(shuǐ)處理(lǐ)投資加速增長。自2008年以來(lái),環境保護部高(gāo)密度地新設/提高(gāo)了42個(gè)行(xíng)業的廢水(shuǐ)排放标準。更加全面、嚴格的标準應将倒逼企業加裝或改造污水(shuǐ)處理(lǐ)設施。此外,許多(duō)行(xíng)業都對産品的耗水(shuǐ)量設置了明(míng)确的準入值和(hé)限定值,有(yǒu)望鼓勵企業更多(duō)地使用中水(shuǐ)回用工藝。