乙烯废水

概要废水泛指使用过的水，其中会包含有人类排泄物、食品废渣、油污、肥皂和化学物等。所有制造业及市政废水厂都必须符合国家及当地地区的相关规定，以美国为例，美国国家环境保护局（USEPA）颁布清洁水法CWA（Clean Water Act）。为了确保排放的污水符合CWA法案，企业必须具备由EPA或EPA授权代理审核批文的国家污水排放控制系统NPDES（National Pollutant Discharge Elimination System）。只有企业能确保每天排放的污染物低于CWA设置的最低限值，才有可能获得此批文。限值根据当地权威单位的规定，或者经处理废水所排入的支流情况而互不相同。为使成本最小化，必须对废水处理过程最优化。为帮助实现优化，很多工厂使用总有机碳（TOC）监测来确保水质，同时显著降低费用。处理过程废水处理厂的处理过程必须同时满足国家及当地地区的规章制度。在生产过程或废水处理厂中，一旦净水补给时的水被污染或者不经处理就被排放，会对人体健康或者环境造成不良影响。水处理的最终目的在于确保排放的水质中污染物的含量符合规定，或者废水能被处理成可再回收使用的水质。此时的处理及净化过程同时包含物理和化学处理。净化水的第一步是去除可疑的固体杂质，第二步是化学处理以确保危险化学成本或细菌最小程度地被排放至环境。如果处理的过程未被适当地控制住，可能会对公司造成一定的影响。未被正确处理的水会对其接触物料产生损伤，例如输送管道或储水罐。未被有效处理的水还可能造成工厂的停产，废水水流的导流，或再返工处理。这些后果都会带来不必要及昂贵的费用。为什么要使用TOC来优化处理过程？对于废水流或负载水在源头就开始进行TOC检测，可以作为基线读数，这样水处理厂就知道处理前原始的有机物含量。确定水中大致的总有机碳含量，可以推算出需要多少量的化学药剂及过滤过程来进行处理。被排出的水或者处理后的净水再次进行TOC检测，通过对排出水的监控，处理工厂可以知道化学给药否有效。处理工厂还可以渐渐地减少或调整化学药剂的使用，实时比较其对出水质量的影响。EPA（美国国家环境保护局）确定了五类污染物必须受到控制，包括耗氧性物质、病原体、营养物、无机物及合成有机化合物、热量。所有这些污染物都会影响生态系统并对水质产生负面影响。这其中可以通过TOC监测的污染物是耗氧性物质。过去，很多公司通过一个需要耗时5天的BOD（生物需氧量）测试或需要耗时2个小时的COD（化学需氧量）来对耗氧性物质进行监控。目前TOC设备的优势及便利性渐渐体现，EPA已经允许使用TOC对耗氧性物质进行监控。TOC的分析过程仅需几分钟即可完成，相比之前的几个小时甚至几天，速度有很大的提升。EPA 40 CFR，取样及测试程序，133.104章节中提到“可以用TOC方法取代BOD5，只要BOD:COD或者BOD:TOC的长期关联性能被证实。”1当需要快速确定废水流的组成时，TOC的快速检测时间就是很大的优势。一但TOC数值显示排放水符合规定，立刻就能节约水处理成本。相反，如果由于未知的工艺污染，最初测出的废水TOC值开始上升，处理工厂可以立刻同步进行TOC分析，校正化学给药量。这种“实时”纠正，能帮助终端客户避免因排放不合格的废水而造成违规及不必要的成本。2009年因违反EPA2制定的CWA（Clean Water Act）而遭受罚款的案例马萨诸塞州的某公司“因排放受污染的雨水，面临高达$157,500的罚款处罚”。阿拉斯加州的某公司“因被指控违反CWA法，最终与USEPA达成了$30,600的罚款处理”。俄勒冈州的某公司位置在“联邦CWA法案禁止建厂的湿地上，被勒令立即搬迁，否则将因违反CWA而面临每天高达$32,500的民事罚款”。EPA向某德克萨斯州的公司颁布了一项行政诉讼和$157,500的民事罚款，“因为其违反了CWA法案”。爱达荷州的某公司“同意支付$47,700的罚金，以解除其因违反CWA法案而受到的USEPA的指控”。加利福尼亚的某公司被罚“$15,000，因为向与附近小河相通的雨水道排放了受污水的雨道排放了受污水的雨水，违反了CWA法案”。波多黎各某公司接到了“USEPA的$137,500的罚款指控，并勒令他们立即停止频繁的污水和工业废水排放”。向上滑动查看更多案例真实案例图1：废水处理厂的流程示意图（点击查看大图）图1显示了如何在整个水处理过程中多点使用TOC分析：点1：监控总有机碳（TOC），以深入了解澄清步骤，保护设备资产并管理您的进水有机负荷点2：监控TOC，通过TOC∶COD相关性优化生物处理和控制工艺过程点3：监控TOC以进行法规监测，符合排放标准并避免高额罚款点4：监控TOC以优化三级处理点5：监控TOC以符合回用标准若在此流程中不使用TOC检测控制，费用可能会很高而且可能会导致因不合规产生的违法费用。Sievers® InnovOx实验室TOC分析仪使工厂可以监控他们的处理过程，确保他们的处理设施是合法合规的，同时还可以优化化学处理。优化包括避免废水的处理不足或过度处理。若不考虑废水在处理过程中的停留时间，能够根据实时的情况对废水进行化学给药可以帮助企业最优化成本，最大化利润。Sievers InnovOx实验室/在线TOC分析仪Sievers InnovOx方法论Sievers分析仪在TOC分析方法上有了创新性的突破，为极其困难的样品提供了稳定的分析仪。InnovOx使用了高效率的超临界氧化（SCWO）技术，能够连续检测几百个废水样品而无需校准、无需系统维护并不需要更换备件。Sievers InnovOx的运行原理基于化学湿法氧化技术，通过在样品中加入酸剂及氧化剂进行氧化。无机碳通过吹扫被去除，样品在高温下通过过硫酸盐被氧化，生成的二氧化碳通过非色散红外光度计进行测定。InnovOx会提高样品的温度，并加入试剂确保充分氧化，并把液体水样转换成超临界水。一旦进入这一状态，超临界水氧化（SCWO）现象便会发生。这一创新技术可以使氧化效率达到99%，因此检测精确度和准确度极高。Sievers InnovOx还能在每个检测结束后自动清除有问题的样品基体污染。因此，在仪器内部例如反应器、管路或者阀门内都不会有盐分或氧化副产物的累积问题。结论InnovOx TOC实验室及在线分析仪能够对废水进行非常准确、精确及快速的检测。若水厂能够在处理之前和之后都对水质有清晰了解，那么优势就是，能够提高处理效率并最小化风险，最重要的还在于保证合规。对分析仪器的投资能够很快在处理过程优化中收回成本，也降低了违反规范的风险。参考文献1.EPA, CFR 40 Section 133.104 Sampling and Test Procedures, pg. 548, 7-1-07 Edition.EPA， 40 CFR，133.104章，取样及检测规程，548页，7-1-07版2.Environmental Protection Agency. www.EPA.org (accessed March 2009).环境保护局，www.EPA.org (2009年3月)◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。近年来，随着经济的发展，越来越多含氮污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。氮在废水中以有机态氮、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)以及亚硝态氮(NO2-N)等多种形式存在，而氨态氮是主要的存在形式之一。废水中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮，主要来源于生活污水中含氮有机物的分解，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮污染源多，排放量大，并且排放的浓度变化大。常见氨氮废水处理方法：1、化学沉淀法化学沉淀法又称为MAP沉淀法，是通过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐，使废水中的NH4﹢与Mg2+、PO43-在水溶液中反应生成磷酸按镁沉淀，分子式为MgNH4P04.6H20，从而达到去除氨氮的目的。磷酸按镁俗称鸟粪石，可用作堆肥、土壤的添加剂或建筑结构制品的阻火剂。反应方程式如下:Mg2++NH4﹢+PO43-=MgNH4P04化学沉淀法的优点是当氨氮废水浓度较高时，应用其它方法受到限制，如生物法、折点氯化法、膜分离法、离子交换法等，此时可先采用化学沉淀法进行预处理 化学沉淀法去除效率较好，且不受温度限制，操作简单 形成含磷酸馁镁的沉淀污泥可用作复合肥料，实现废物利用，从而抵消一部分成本 如能与一些产生磷酸盐废水的工业企业以及产生盐卤的企业联合，可节约药剂费用，利于大规模应用。化学沉淀法的缺点是由于受磷酸铁镁溶度积的限制，废水中的氨氮达到一定浓度后，再投人药剂量，则去除效果不明显，且使投入成本大大增加，因此化学沉淀法需与其它适合深度处理的方法配合使用 药剂使用量大，产生的污泥较多，处理成本偏高 投加药剂时引人的氯离子和余磷易造成二次污染。2、吹脱法吹脱法去除氨氮是通过调整pH值至碱性，使废水中的氨离子向氨转化，使其主要以游离氨形态存在，再通过载气将游离氨从废水中带出，从而达到去除氨氮的目的。影响吹脱效率的因素主要有pH值、温度、气液比、气体流速、初始浓度等。目前，吹脱法在高浓度氨氮废水处理中的应用较多。吹脱法去除氨氮效果较好，操作简便，易于控制。对于吹脱的氨氮可以用硫酸做吸收剂，生成的硫酸钱制成化肥使用。吹脱法是目前常用的物化脱氮技术。但吹脱法存在一些缺点，如吹脱塔内经常结垢，低温时氨氮去除效率低，吹脱的气体形成二次污染等。吹脱法一般与其它氨氮废水处理方法联合运用，用吹脱法对高浓度氨氮废水预处理。3、催化氧化法催化氧化法是通过催化剂作用，在一定温度、压力下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质，达到净化的目的。催化氧化法具有净化效率高、流程简单、占底面积少等有点，多用于处理高浓度氨氮废水。应用难点在于如何防止催化剂流失以及对设备的腐蚀防护。4、生物法传统生物法是在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段，第一阶段为硝化过程，在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐 第二阶段为反硝化过程，在无氧或低氧条件下，反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用，需在进行生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用，所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理，使氨氮废水浓度小于300mg/L。适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水，如生活污水、化工废水等。5、膜分离法膜分离法是利用膜的选择透过性对液体中的成分进行选择性分离，从而达到氨氮脱除的目的。包括反渗透、纳滤和电渗析等。膜分离法的优点是氨氮回收率高，操作简便，处理效果稳定，无二次污染等。但在处理高浓度氨氮废水时，所使用的薄膜易结垢堵塞，再生、反洗频繁，增加处理成本，故该法较适用于经过预处理的或中低浓度的氨氮废水。6、离子交换法离子交换法是通过对氨离子具有很强选择吸附作用的材料去除废水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脱石及交换树脂等。沸石是一种三维空间结构的硅铝酸盐，有规则的孔道结构和空穴，其中斜发沸石对氨离子有强的选择吸附能力，且价格低，因此工程上常用斜发沸石作为氨氮废水的吸附材料。离子交换法具有投资小、工艺简单、操作方便、对毒物和温度不敏感、沸石经再生可重复利用等优点。但处理高浓度氨氮废水时，再生频繁，给操作带来不便，因此，需要与其他治理氨氮的方法联合应用，或者用于治理低浓度氨氮废水。

据英国《自然》杂志网站3月1日报道，美国科学家结合两种可再生能源技术开发出一种新技术——微生物逆向电渗析电池(MRC)。该技术不仅能净化废水，又能利用废水发电。相关研究发表在3月2日出版的《科学》杂志上。 　　该研究的领导者、宾夕法尼亚州立大学氢能中心和工程能源与环境研究所主任布鲁斯罗根表示，废水中蕴含有大量以有机物形式存在的能量。生活废水包含的化学能源是处理它们所需能量的10倍。生活废水加上家畜和食品生产产生的废水中蕴含的能量几乎足以维持全美水利基础设施的运行。 　　新方法使用的一种技术是微生物燃料电池(MFC)，其能将废水中的化学能转化为可使用的电能并净水。MFC使用微生物群来分解和氧化有机物，此过程会释放出向阳极移动的电子。与此同时，水中的氢离子会通过质子交换膜并进入独立的阴极区。电子通过一个电路从阳极被吸引到阴极，从而产生电流。氢离子也与周围的氧相结合，形成清洁的水。 　　为获得更高的能量密度，罗根团队使用了另一种名为逆向电渗析(RED，使用清洁水和海水之间的盐度梯度来发电)的技术当“帮手”。使用RED技术时，两种不同来源的水被泵压通过一对膜，这对膜与带相反电荷的电极相连，会让正负电荷分别朝不同的方向行进，当离子朝它们各自的电极移动时，就会产生电流。但这一方法需要使用很多膜，因此成本很高。 　　罗根团队集合上述两者之长而研发的新系统名为微生物逆向电渗析电池，该系统包含一个由几对膜组成的RED堆，其位于一个MFC的阴极和阳极室之间，质子交换膜也位于MFC上。来自于这两个系统的液流被分开，独立操作但一起提高能量密度：RED堆会增加MFC的电流，与此同时，MFC电极之间的电压能使RED堆使用更少的膜进行操作。 　　这一系统能运转的一个关键是在RED堆中用碳酸氢铵溶液代替海水。这会提高能量密度，碳酸氢铵也能在堆内再生，使该堆成为一个封闭系统。新系统已被证明能获得每平方米3瓦的最大能量密度。新系统每立方米有机水能产生电能0.94千瓦时，而传统的废水处理方法处理每立方米水会消耗约1.2千瓦时的电能。“最新方法不仅让我们获得更多能量，也让我们能更快更好地净化废水。”罗根说。 　　加州大学伯克利传感器和执行器中心的联合主任林立伟(音译)表示，新系统也存在一个缺陷，有证据表明，一些氮气会从RED堆进入MFC的阳极室内，这会消耗碳酸氢铵的供应 而且，废水中的污物也可能堆积在膜上并堵塞RED堆。罗根解释道，使用碳酸氢铵溶液能避免污物堆积在与微生物室毗邻的膜上 另外，通过在与阳极最近的膜堆内使用更低浓度的离子溶液或使用仅允许离子在一个方向通过从而预防氮气回流到阳极室的双极膜，可以解决氮气越界的问题。