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清洗过程的废物处理详解

发布时间:2019-02-25 08:12
作者:格瑞戴西


由于清洗过程中使用许多化学品,而且很多是有毒、有害或者易燃、易爆的危险品,所以在使用过程中,或者使用结束后,都要对清洗液或清洗废液加强管理,以保持清洗液的有效性,并防止和减少有毒有害清洗液或清洗废液进入环境:同时,清洗过程中也会产生大量废弃固体和气体,也要对此加强治理,以免造成环境污染,对环境、人和生物体造成危害。


【清洗废液的处理原则】

对化学清洗废液的处理应遵循以下原则:

(1)处理效果显著。经处理过的化学清洗废液必须达到排放标准方可排放(见表8-8)o

(2)对化学清洗废液的处理要建立合理的处理系统,但系统结构和设备要尽量简化,以压缩投资。见图8-3废液处理系统和图8-4焚烧系统。

图8-3盐酸废液处理系统

图8-4焚烧系统

(3)处理费用低廉,除尽量简化处理系统及设备外,处理过程中消耗药品价格要低。

(4)处理过程中可回收部分要尽量回收。

(5)处理用地面积小。

(6)处理原料易得。


【化学清洗废液的处理方法】

化学清洗废液的处理主要釆用物理方法和化学方法。物理方法包括沉淀法、物理吸附法等;化学方法则采用化学试剂处理,降低废液毒性,现将常见的化学清洗废液处理方法介绍如下。


1.碱洗废液的处理方法

(1)碱性废液的处理

碱洗结束时,废液中碱含量一般为0.5%〜5%,pH>9,碱性较强,一般处理采用中和法。

①将碱洗废液与酸洗液相互中和,使pH达到6〜9。

②釆用投药中和法。常釆用中和剂为工业用硫酸、盐酸或硝酸。废碱液与酸反应如下:

NaOH+HCl→NaCl+H₂O

Na₂CO₃+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑

Na₃PO₄+3HNO₃→3NaNO₃+H₃PO₄

中和各种碱性废液所需酸量见表8-9。

表8-9中和碱所需酸量

表格P519页

(3)还可用烟道气中和碱性废液。利用烟道气中二氧化碳和二氧化硫这两种酸性氧化物进行中和。

碱性废液的各种处理方法的优缺点见表8-10。

表8-10碱性废液处理方法比较

表格P520页

(2)油份的处理

碱洗废液中的油主要以乳化油的状态存在,这种油分散的粒径很小,不易从废液中除去,通常采用破乳一油水分离一水质净化的处理方法。

①破乳:破乳主要用投加药剂的办法破坏废液中乳化胶体溶液的稳定性,使其凝固。常用的药剂有氯化钙、氯化钠、氯化镁等。为了使油珠和其他悬浮物尽快地分离,并生成微小的凝絮,还需投加混凝剂或助凝剂,常用混凝剂或助凝剂有:硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁、活化硅酸、聚丙烯酰胺等。

②油水分离:通过破乳、凝聚处理,油珠和杂质生成聚凝。然后通过物理的方法使油水分层,油泥刮出,达到油水分离效果。油水分离的方法有自然浮上、加压浮上,电解浮上、凝聚沉淀和粗粒化等。

③水质净化:经破乳、油水分离后,水中油分、有机物、COD都大大降低,但水中还存在着微量的油和一些水溶性表面活性剂,可通过吸附、过滤除去。常用的吸附、过滤材料有活性炭、焦炭、磺化媒、砂、聚丙烯纤维、丙烯腈等。

油分处理的工艺流程如图8-5所示。

图8-5药剂破乳一电解气浮一活性炭吸附治理装置流程图

表格P520页

通过以上治理装置处理的碱洗废液,可达到含油量小于10mg/L,COD降到100mg/L以下的效果,符合排放标准。对于含油量小于100mg/L的碱洗废液,仅经过砂过滤器即可达到排放标准。

对油分的处理装置,目前国内还有其他类型,如药剂破乳一加压浮上一活性炭吸附;废酸破乳一握聚沉淀一石灰中和以及超滤法等成套处理装置。

(3)化学耗氧量(COD)的处理

碱洗废液的COD处理可参照酸洗废液COD处理。


2.酸洗废液的处理方法

(1)酸性处理

酸洗结束后,废液中酸含量一般为0.1%〜6%,pH<1,酸性很强。处理通常采用中和法。

①将酸洗废液与碱洗废液相互中和,使pH值达6〜9。

②采用投药中和法。常用中和剂有:纯碱、烧碱、氨水、石灰乳、碳酸钙等。中和反应如下:

HCl+NHQH→NH₄Cl+H₂O

H₂SO₄+2NaOH→Na₂SO₄+2H₂O

2HNO₃+Na₂CO₃→2NaNO₃+H₂O+CO₂↑

2HF+Ca(OH)₂→CaF₂↓+2H₂O

H₃PO₄+3NaOH→Na₃PO₄+3H₂O

CH₃COOH+NaOH→CH₃COONa+H₂O

NH₂SO₃H+NaOH→Na(NH₂SO₃)+H₂O

中和各种酸性废液所需碱量见表8-11。

表8-11中和酸所消耗的碱量

表格P521页

酸性废液处理方法的优缺点见表8-12。

(2)化学耗氧量COD的处理

酸洗废液的COD值较高,一般为500~50000mg/L高于排放标准,通常可采用焚烧法处理或氧化法处理。

①焚烧处理:这种处理方法适用电站锅炉采用柠檬酸清洗后废液的处理。柠檬酸洗废液pH=3.5〜4,COD=20000~50000mg/L。可将酸洗废液与煤灰混合,排至灰场。

②氧化法:氧化法有空气氧化、臭氧氧化和氧化剂氧化。

表8-12酸性废液处理方法比较

表格P522页

a.空气氧化是将空气通入废液中,利用空气中的氧气进行氧化。由于空气氧化的能力较弱,因此需相当长的时间才能起到降低COD的作用。

b.臭氧是一种强氧化剂。将臭氧通入废液中,不仅有降低COD的作用,对杀菌、除酚、氰、铁、锰等也有显著效果。在处理过程中,过量的臭氧易分解为氧,不产生二次污染。目前国内已有商品臭氧发生器出售。用臭氧处理COD费用较高。

c.氧化剂氧化是将双氧水、氯气、液氯、次氯酸或漂白粉等氧化剂投入废液中,进行氧化处理。化学清洗废液的COD处理采用此法较适宜。具体步骤如下:

(a)向废液中投加双氧水或次氯酸钠,使其与废液中的Fe²+作用,H₂O₂或NaClO的加入量按COD当量,并稍过量。

(b)向废液中投加中和剂,如烧碱、石灰乳等,调节pH=10〜12,然后通入压缩空气进行搅拌,使Fe²+全部氧化成为Fe³+。

(c)向废液中投加凝聚剂并沉降上部澄清液,使其COD降至300mg/L以下。

(d)继续向废液中投加过硫酸鞍[(NH₄)₂S₂O₈],投加量为1.2kg/m³,通入压缩空气搅拌,使其充分氧化,COD降至100mg/L以下。

(e)用盐酸调pH=6〜9。

以上处理步骤可用图8-6表示。

图8-6酸洗废液COD的处理程序示意图

表格P522页

(3)其他有害物质处理

①氟离子(F-)

含氟废液可釆取混凝沉淀法或吸附法来进行处理。其中,混凝沉淀法比较普遍。根据所用药剂不同,又可分为石灰法、石灰-铝盐法、石灰-磷酸盐法等。

a.石灰法:将石灰粉(CaO)或石灰乳与含氟废液混合,反应式为:

CaO+2HF→CaF₂↓+H₂O

Ca(OH)₂+2HF→CaF₂↓+H₂0

石灰的理论加入量为氟含量的1.4倍,实际加入量应为氟含量的2〜2.2倍,石灰中CaO的含量应大于30%。为了提高降氟效率,在石灰法处理的同时投加氯化钙。碱性条件下可取得更好的效果。

b.石灰-铝盐法:向废液中投加石灰乳,调pH值6〜7.5,然后投加硫酸铝或聚合氯化铝,生成氢氧化铝絮凝体,吸附水中氟化钙结晶及氟离子,沉淀后除去,其除氟效果与投加铝盐量成正比。例如,某厂氢氟酸酸洗废液含氟63.5g/L投加石灰98~120g/L反应45min后,出水含氟为17.4~10.4mg/L,再投加硫酸铝0.2~2g/L,3min后出水氟含量4〜2.2mg/L。

c.石灰-磷酸盐法:向废液中投加磷酸盐,使之与氟生成难溶的磷石灰石沉淀,予以除去:

3H₂PO₄-+5Ca²++6OH-+F-→Ca₅F(PO₄)₃↓+6H₂O

常用的磷酸盐有磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、过磷酸钙等。经磷酸盐处理的废液,再经投加石灰处理,可使氟含量更低。

上述各种处理方法中,石灰法处理费用最低。

②重金属离子

含重金属离子废液处理方法很多,常用的有氢氧化物沉淀法,硫化物沉淀法、氧化还原法、离子交换法等。其中以氢氧化物沉淀法的使用最为普遍。

氢氧化物沉淀法是向含重金属离子的废液中投加碱性沉淀剂(如石灰、烧碱、纯碱等),使金属离子与OH-反应,生成难溶的金属氢氧化物沉淀,然后予以分离。酸洗废液中的铁离子、铜离子等均可用此法处理。

Fe²++2OH-→Fe(OH)₂↓

Fe³++3OH-→Fe(OH)₃↓

Cu²++2OH-→Cu(OH)₂↓

氢氧化物沉淀法处理含重金属离子废液,是调整、控制pH值的方法,由于影响因素较多,应注意两性金属氢氧化物,如氢氧化铜等,在高pH值下生成轻基络合物,出现返溶现象。

(4)盐酸废液的处理

盐酸废液中含有洗垢时溶入的钙、镁、铁、铜等离子,有过剩的酸,废液中的氯离子含量高,往往含有较高的悬浮物,并带有颜色。有的缓蚀剂毒性较高,有的有异味。清洗废液含铁量高时也有不愉快的气味。

①使用乌洛托品等无害缓蚀剂的废液处理

如果所选用的缓蚀剂无毒、无害,则应澄清,中和后排放。碳酸盐垢的清洗就属于此类。

通常是在中和水池和中和水箱中进行中和反应。高参数火电厂都有中和再生废液的中和池,可用它进行中和处理。

如果进行碱处理或者用碱液进行钝化处理,可将其收入中和水池中,代替中和剂中和酸洗废液。如果酸洗中废碱液不够用,可用石灰乳中和。石灰乳转化为氯化钙,不增加排水浊度。

利用压缩空气搅动混合,可使亚铁离子氧化,在铁离子的催化下,联氨也可分解。在中和过程中所转化的三价铁离子可以氢氧化铁形式沉淀出来,使废液变得澄清,并去掉异味。

不可采取稀释排放的做法处置酸洗废液。这种做法,既不符合《中华人民共和国水法》规定的节约用水精神,又不符合我国环境质量总量控制的原则

②含有污染物质的废液处理

高压锅炉的垢中常含铜,尤其是铁铜中铜的含量往往较高。因此对含铜离子的废液应监测铜离子含量。如果超过规定可采取沉淀法消除。具体做法是,在中和酸洗废液时,先使其pH值超过10,此时铜离子将以氢氧化铜的形式沉淀,剩余铜离子的理论含量<0.1mg/L,可满足排放标准。再用酸中和至9以下,应缓慢投加,防止氢氧化铜部分溶解。排放液pH不宜低于8。

如非必要,尽量不采用加氟化氢钱的方法助溶铁垢,对于少量硅酸盐尽量釆用碱处理转化溶解。如果投加氟化物,则应使排水氟离子合格。其处理方法同使用氢氟酸清洗的处理方法。

向重点保护水域及一般保护水域排放的清洗废液,必须使氨、氮合格。换算为氨时,其最大允许含量(现有企业的二级排放标准)为≤48.5mg/L。如果是排入有二级尘物处理的城镇下水道,可不限制,但是如果是不进行二级污水处理的下水道,其氨的含量仍需低于48.5mg/L。因此应尽量避免在有限制之处使用氨水;如果使用应进行分解处理。具体处理方法可参照亚硝酸根分解中的方法。

使用含有苯胺类的缓蚀剂及使用带有阴离子合成洗涤剂的除油缓蚀剂时,必须限制用量,使这两项在废液中的含量均满足排放要求,否则应尽量不选用。

(5)硝酸酸洗及含氨废水处理方法

硝酸溶垢能力超过盐酸,酸洗废液中铁离子浓度很高。硝酸根在废液中的浓度也可达10000mg/L以上,这使得废水中氨氮含量很高,氨氮性废水处理难度很大,处理方法一般分为三类:化学法、物理化学法和生物法。

①化学法

a.湿式催化氧化法:主要反应机理是经催化反应,使污水中的氨氮、有机物经氧化分解,最终生成N₂、CO₂等,从而从水中除去。

b.折点加氯法:通过向水中加入足够量的氯,使氨氮转化为氮气并从水中除去。

②物理化学法

a.调节污水pH值,将污水中的NH₄+转化为游离氨,然后通入蒸气或空气进行汽提,将污水中的氨转入气相,从水中除去。

b.离子交换法通常在工业上采用廉价的天然离子交换物质沸石进行脱氮。沸石经活化处理后,具有较高的阴离子交换容量及对NH₄+离子的选择性吸附性能。

③生物法

a.硝化一反硝化法:在自养菌的作用下,使氨氮硝化生化硝酸盐,然后在异养菌的作用下进行反硝化,使硝酸盐还原成气态氮除去。

b.生物塘法利用人工或天然水塘中生长的微生物、藻类和水生植物(如凤眼莲)对污水中的氮进行处理。

这些处理方法不是清洗现场都能做到的,必须有成套的设备并有较高的技术。

(6)磷酸清洗废液处理方法

磷酸主要用于清洗和漂洗以铁为主的附着物,次磷酸与磷酸配合使用对清洗铁垢效果更好,它们对水体的污染也表现在使水体富营养化。次磷酸还原能力强,排入水体后可使水缺氧,而《渔业水质标准》规定水中溶氧量在每天24h中必须有16h以上大于5mg/L,其余8h中任何时刻含氧量不得小于3mg/L。

现场简易的处理方法是先利用过量的石灰水或氢氧化钠中和处理,使磷酸根离子沉淀生成磷酸钙,沉淀处理之后水中磷酸根离子基本可以达到排放标准要求。

(7)其他清洗方法的废液处理

①柠檬酸清洗废液的处理

柠檬酸清洗废液所含的污染物质是其自身的化学耗氧量、缓蚀剂带入的污染物质及清洗下的铁与铜。清洗液的pH较低,也不符合排放标准。

柠檬酸是相当稳定的有机酸,酸是有机物氧化的最后产物,因此常规的氧化方法不能使其分解破坏。但是它可在高温下氧化分解(燃烧):

2C₃H₄OH(COOH)₃+9O₂→12CO₂↑+8H₂O↑

在上述燃烧反应中每kg碳生成二氧化碳可放出34MJ热量;每kg氢生成水可放出143MJ热量。但是由于酸洗废液中水占95%以上,每kg常温的水吸收的蒸发热为2.45MJ。实际上将柠檬酸清洗废液直接加热到高温燃烧时,要吸收热量。

当将柠檬酸清洗废液通过专用的燃烧器在锅炉炉膛中燃烧分解时,其中所含的缓蚀剂也可随之分解,铁、铜等转变为氧化物进入飞灰及炉渣中。在70年代,对少量含油污水也曾采用过掺入燃料中或用专用燃烧器(喷燃器)燃烧。

由于燃烧器多不耐酸,因此应调节柠檬酸清洗废液,使其pH为7~8(或6〜9)。然后用专用喷燃器雾化后送入炉膛随煤粉一起燃烧。

以670t/h锅炉为例,以2~4t/h流量掺烧,不会影响燃烧。由于水分吸热,相当于燃料的低位发热量降低,在掺烧的短时间内使煤耗稍有增加。

如果燃煤的水分较低,电厂地区干燥多风,也可把中和后的柠檬酸清洗废液作为防扬尘用水(或掺入防扬尘水中),随燃煤一起燃烧。

②氢氟酸清洗废液的处理

除了该清洗液pH低,不符合排放规定外,氢氟酸清洗废液的主要问题是氟离子含量过高。

用石灰乳使过量的氢氟酸沉淀为氟化钙是最廉价、有效的处理方法:

2HF+Ca(OH)₂→CaF₂↓+2H₂O

但是该处理方法存在的问题是,难以保证排水氟离子低于10mg/L,而且所生成的氟化钙成为固体废弃物(废渣),它将在相当长的时间内溶出氟离子,可使溶浸出的氟离子超过5mg/L。如果火电厂地区为高氟区,则此问题更为敏感突出。

为使排放的氢氟酸清洗废液中氟离子被彻底地除去,应按照质量作用定律,使用过量的沉淀剂,并在专用的沉淀池中充分混合搅拌。所用的沉淀池与沟道应经过防渗处理,不可在砂土地上直接挖坑处理废液。用于配制石灰乳的石灰应是粉状,氧化钙含量应在85%以上。

氢氟酸废液处理所生成的氟化钙难于处理。在干旱少雨、地下水位低的地区,可送入储灰场中随粉煤厂被覆土处置,由于灰场已考虑了防渗及灰中氟化物的影响,可不构成对地下水的污染。在湿热多雨、地下水位高的地区,不宜采用氢氟酸清洗。例如,在承接湘东南某电厂670t/h锅炉启动酸洗时,建设单位要求用氢氟酸对全炉整体清洗。考虑到该电厂地处水网地带,氟离子及氟化钙将对地表水、地下水构成严重污染,鉴于该炉过热器管锈蚀轻微,征得建设单位与业主的同意,得到部基建司的支持,变更原定的氢氟酸整体清洗为仅用盐酸清洗锅炉本体,清洗费用大幅度下降,工期有所缩短,未造成环境污染。

③EDTA钠盐清洗废液的处理

EDTA钠盐清洗集熔融清洗和钝化为一体,处理其清洗废液,也就是处理全部的清洗废液EDTA是昂贵的药剂,需从废液中定量将其回收。因此其废液的化学耗氧量可合格。但是,回收EDTA后的废液pH低于1,而且含有联氨,应将废液中和并投加氧化剂破坏残留的联氨。

进行EDTA清洗时,通常都有容积相当大的废液回收箱,可用于进行中和和降解联氨的处理。向废液中加入氢氧化钠调节pH到7以上,按照剩余联氨含量,按下式投加略有过量的过氧化氢(双氧水)或次氯酸钠,使联氨分解,此反应可迅速完成:

N₂H₄+2H₂O→N₂+4H₂O

N₂H₄+2NaClO→N₂+2NaCl+2H₂O

④甲酸与疑基乙酸清洗废液的处理

有机混酸清洗废液除pH低外,化学耗氧量也高。如果不是中和后排入有二级污水处理的城镇下水道,也应仿照柠檬酸清洗废液将其掺入燃煤中燃烧。它们都是碳氢化合物,自身具有一定的燃烧热,如果用专用燃烧器雾化燃烧,将吸取燃煤少量热值;如果用作防止煤场扬尘的喷洒用水,则实际上是增加燃煤热量。


3.钝化废液的处理方法

(1)亚硝酸钠的处理

钝化废液中亚硝酸钠的处理方法较多,分别有氯化鞍法、次氯酸钙法、尿素法、氨基磺酸法。

①氯化技处理法

将氯化铵投入废液中,与亚硝酸钠反应:

NH₄C1+NaNO₂→NaCl+N₂↑+H2O

氯化铵的加入量应为亚硝酸钠含量的3~4倍,为了加快反应速度,防止亚硝酸钠在低pH值时分解造成二次污染,可向废液中通入蒸气,维持温度70〜80°C,控制pH值在5〜9。

②次氯酸钙处理法:

将次氯酸钙加入废液中,与亚硝酸钠反应

Ca(ClO)₂+FNaNO₂→CaCl₂+NaNO₃

次氯酸钙的投加量为亚硝酸钠的2.6倍,处理在常温进行,通入压缩空气搅拌效果更佳。

③尿素分解法

尿素经盐酸酸化后投入废液中,与亚硝酸钠反应:

CO(NH₂)₂+2HCl+2NaNO₂→2NaCl+2N₂↑+CO₂↑+H₂O

尿素投加量为每kg亚硝酸钠投加尿素0.45kg。

④氨基磺酸处理法

将氨基磺酸投入废液中,与亚硝酸反应:

NH₄SO₃H+NaNO₂→NaHSO4+N₂↑+H₂O

氨基磺酸的投加量为亚硝酸钠含量的1.41倍,处理可在常温下进行。

(2)联氨废液的处理

①次氯酸钠分解法

联氨废液可通过投加次氯酸钠进行处理:

2NaClO+N₂H₄→NaCl+N₂↑+2H₂O

联氨与次氯酸钠反应仅需10min即可,分解出氮气,不产生COD和氮的残留。次氯酸钠投加量为联氨含量的4.7倍。

②臭氧氧化法

向联氨废液中通入臭氧,使之反应:

2O₃+3N₂H₄→3N₂↑+6H₂O

反应时不需调pH值,联氨浓度随反应时间变化。此法处理,不需投加其他药剂,但时间较长,约3h。

(3)铬化液处理——水合肼还原法

水合肼还原辂在酸性条件下进行

公式P527页

2Cr₂O₇²-+3N₂H5++13H+→4Cr³++14H₂O+2N₂↑

还原完全后加入碱,沉淀出Cr(OH)₃

Cr³++3OH-→Cr(OH)₃↓

此法可直接在槽内进行,操作方便、效果好、费用低。

(4)其他钝化液的处理

除亚硝酸钠、联氨外,以纯碱、烧碱、磷酸盐作钝化剂,其溶液可按碱性废液处理。中和至pH值6~9即可。

其他化学清洗各阶段的冲洗水、中和液可根据其酸、碱性条件,分别参照碱洗、酸洗废液的处理方法进行。


4.氟氯有机溶剂(ODS)淸洗废液处理方法

利用氯代姪类(如三氯乙烯)清洗重油污的机械零件,清洗能力高,并且能重复使用,所以成本相对低。使用它清洗主要消耗是其气体的挥发。氯代桂类蒸气存在于空气中,不仅浪费溶剂,而且超过了允许浓度还会引起公害,所以氯代坯类蒸气的净化与再生是个重要的问题。这里介绍的是一种活性炭式三氯乙烯蒸气净化与再生的方法。此方法是利用活性炭的吸附性能,将三氯乙烯蒸气吸附其上,与此同时,活性炭又具有疏水性,因其不吸附水蒸气,所以对吸附有三氯乙烯的活性炭用水蒸气加热,可使被吸附的气体解吸,对解吸的三氯乙烯气体冷却后可重复使用。

氟氯系有机溶剂最大的特点是沸点较低,一般温度下不燃不爆,不溶于水,极易釆用蒸馆方法进行回收再利用,蒸馏釜残余物也可以混入固体燃料进行焚烧处理。


5.国家有关污水排放的法规

(1)环境保护法摘要

环境保护法规是国家环境保护方针政策的体现,是加强环境管理、控制污染和促进污染治理的主要依据。《中华人民共和国环境保护法》是各种环保法规的依据,该法规定“排放污水必须符合国家规定的标准”,“严禁使用渗坑、裂隙、溶洞或稀释办法排放有毒有害废水”。前者是为了防止地表水污染,后者为了保护地下水不受污染。《中华人民共和国水污染防治法》明确规定,“禁止向水体排放油类、酸液、碱液或者剧毒废液”。该法还规定,“省、自治区、直辖市人民政府对执行国家污染物排放标准不能保证达到水环境质量标准的水体,可以制订严于国家污染物排放标准的地方污染物排放标准”;“凡是向已有地方污染物排放标准的水体排放污染物的,应当执行地方污染物排放标准”。

为落实水污染防治法,国务院环境保护委员会规定:流经城市的主要江河段水质达到地表水三级标准;城市地下水符合饮用水源水质标准;湖泊、水库按功能要求分别达到规定的灌溉用水、渔业和饮用水源水质标准;近海海域达到国家规定的海水水质标准。这就是污水排放和治理的目标。

(2)各类水质标准及排放标准

①生活饮用水卫生标准(GB5749-85)

该标准分为四类指标共35项。第一类是感官性状和一般化学指标,共15项;第二类是毒理学指标,共15项;第三类是细菌学指标,共3项;第四类是放射性指标,共2项。与酸洗有关的主要是前两类。在感官性状和一般化学指标中规定:色度不超过15°,浑浊度不超过3°,无异臭、异味和肉眼可见物,pH=6.5〜8.5,总硬度≤450mg/L(碳酸钙),Fe<0.3mg/L,铜<1mg/L,阴离子合成洗涤剂<0.3mg/L,氯离子<250mg/L,溶解固形物<1000mg/L:在毒理学指标中氟化物<1mg/L,硝酸盐(以氮计)<20mg/L。

②地面水环境质量标准(GB3838-88)

地面水质量分为三级,第一级水质良好,宜作各种用途的良好水源;第二级水质较好,相当于GB5749-85和GB11607-89规定的生活饮用水及渔业水质标准,这是希望排水达到的标准;第三级水质尚可,是防止地面水污染而规定的最低水质要求,如果排水进入地面水中,必须达此要求。该标准共有20项指标,与化学清洗有关的指标为:pH为6.5〜8.5;溶解氧二级≥6mg/L,三级≥4mg/L;CODmn一级≤4mg/L,三级≤6mg/L;石油类二级≤0.3mg/L,三级≤0.5mg/L;总磷≤0.1mg/L;总氮≤1mg/L。

③农田灌溉水质标准(GB5084-92)

农田灌溉水质分为两类23项,与化学清洗有关的是pH=5.5〜8.5,含盐量≤2000mg/L,氯化物≤200〜300mg/L,氟化物一类≤2〜3mg/L;二类≤3〜4mg/L,石油类≤5〜10mg/L,铜≤3mg/L。

④渔业水质标准(GB11607-89)

该标准共34项指标,与化学清洗关系较密切的是:pH值淡水6.5〜8.5,海水7.0〜8.5;BOD₅(五日生化需氧量)≤5mg/L,冰封期≤3mg/L;溶解氧24h中,16h以上>5mg/L,其余任何时候不得低于3mg/L;铜<0.01mg/L;硫化物V0.2mg/L;氟化物<1mg/L;石油类<0.05mg/L;苯胺<0.4mg/L;水合肼<0.01mg/L。

⑤海水水质标准(GB3097-82)

海水按用途分为三类,第一类适于保护海洋生物资源和人类安全利用(如渔业、养殖、制盐、淡化等);第二类适于浴场及游览;第三类用于一般工业用水,共25项指标。与化学清洗有关的指标是人为造成的悬浮物含量增加分别低于10mg/L、50mg/L和150mg/L;pH值分别为7.5〜8.4、7.3〜8.8和6.5〜9.0;化学耗氧量分别小于3mg/L、4mg/L和5mg/L;溶解氧分别大于5mg/L、4mg/L和3mg/L;铜分别小于0.01mg/L、0.1mg/L和0.1mg/L;油类含量分另!1小于0.05mg/L、0.1mg/L和0.5mg/L;无机氮分别小于0.1mg/L、0.2mg/L和0.3mg/L;无机磷分别小于0.015mg/L、0.03mg/L和0.045mg/L。

⑥地下水质量标准(GB14848-93)

地下水质分为五类,一类、二类适于各种用途,三类可供饮用,四类可供农用,五类不能饮用。共有39项指标,其标准与所列功能的水质相对应。通常排水应满足四类标准,以免下渗影响地下水质。

⑦污水综合排放标准(GB8978-88)

该标准按污水排向分为三级标准,一级为重点保护水域,二级为一般保护水域,三级为城镇下水道并进入二级污水处理厂。按污染物性质分为二类,一类为毒物共9项;二类为有害物质共20项,其中pH值、悬浮物、化学需氧量CODcr石油类、氨氮、氟化物、磷酸盐、苯胺类、阴离子合成洗涤剂LAS、铜离子等10项与清洗剂、缓蚀剂和钝化剂有关。


【清洗产生的固体废物处理方法】

化学清洗后或多或少会产生一些固体废物,其数量和种类因清洗对象不同而有较大差别。对固体废物进行处理,主要是釆取一定的方法和手段,使其化学或生物特性、组成发生改变,达到“无害化”、“减量化”和'‘资源化”的目的。主要的处理技术有以下几种。


1.预处理技术

固体废物预处理是指采用物理、化学或生物方法,将固体废物转变成便于运输、贮存、回收利用和处置的形态。预处理技术主要有压实、破碎、脱水、分选和固化等,下面分别介绍。

(1)压实技术:固体废物的压实是减少表观体积,提高运输与管理效率的一种操作技术。当对固体废物实施压实技术操作时。压力增大,孔隙率减少,表观体积随之减小,相应容重增大。压实技术在国外较普遍,中国仅在有限领域内使用。

(2)破碎技术:固体废物破碎过程是减少其颗粒尺寸,使之质地均匀,从而降低孔隙率、增大容量的过程。

(3)脱水技术:固体废物的脱水问题常见于污泥处理,以及类似于污泥含水率的其他固体废物。凡含水率超过90%的固体废物,必须先脱水减容,以便于包装与运输。脱水方法有机械脱水与固定床自然干化脱水两类。

(4)分选技术:固体废物分选的目的是将各种有用资源采用人工或机械的方法分门别类地分离开来,回用于不同的生产中。分选方法很多,其中手工拉选法是在各国最早釆用的方法,适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。工业上常用的分选技术有风力分选技术、磁力分选技术和筛分技术。还有一些其他分选技术,如惯性分选。浮选、淘汰分选、静电分选等,也不时地用于固体废物处理中。

(5)固化技术:固化处理是利用物理或化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内,使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。固化后的产物应具有良好的机械性能、抗浸出、抗湿、抗冻和抗融等特性。当前较成熟的固化方法有水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化和玻璃固化。


2.化学处理技术

化学处理法是通过化学反应使固体废物变成安全和稳定的物质,使废物的危害性降到尽可能低的水平。此法往往用于有毒、有害的固体废物处理,属于一种无害化处理技术。通常化学处理法不是固体废物的最终处置,往往与浓缩、脱水、干燥等后续操作联用,从而达到最终处置的目的。其包括以下几种方法。

(1)中和法:呈强酸性或强碱性的废弃物,除本身造成土壤酸、碱化外,往往会与其他废物反应,产生有害物质,造成进一步污染。因此在处理前,其pH值宜事先中和到适当的范围内。中和酸性废弃物可用氢氧化钠、熟石灰、生石灰等;中和碱性废弃物则通常采用硫酸。

(2)氧化还原法:通过氧化或还原反应,将固体废弃物中可以发生价态变化的某些有毒、有害成分转化成为无毒或低毒,且具有化学稳定性的成分,以便无害化处置或进行资源回收。

(3)水解法:利用某些化学物质的水解作用将其转化为低毒或无毒、化学成分稳定的物质的一种处理方法。主要用于含有机磷、腮类化合物等的固体废物及二硫服类杀菌剂的无害化处理。


3.焚烧处理技术

利用高温热分解的方法,经氧化使固体废物变成体积较小、毒性较小的物质,称为固体废物的焚烧处理。固体废物经过焚烧,体积一般可减少80%〜90%。一些有害固体废物通过焚烧,可以破坏其组成结构或杀死病原菌,达到解毒、除害的目的。尽管某些无机物也可以受热分解,但焚烧法只适用于有机固体废物的处理,是化工行业经常采用的一种方法。由于有机废物中可能含有硫、卤素、磷、无机盐等,在焚烧过程中将生成有毒气体及灰尘等,造成二次污染,而且投资和运行管理费用也较高。


4.热解处理技术

由于大多数有机化合物具有热不稳定性,因此当其置于无氧或缺氧的高温条件下,在分解与缩合的共同作用下,这类有机物将发生裂解,转化为分子量较小的气态、液态或固态组分。有机物在这一条件下的化学转化过程称为热解。热解处理技术就是利用有机废物的这种特性,在高温无氧或缺氧的条件下进行无害化处理的一种方法。

热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程。焚烧放热,可以回收利用这部分热量,而热解是吸热的。焚烧的产物主要是二氧化碳和水,无利用价值;而热解的主要产物是可燃的低分子化合物:气态的氢、甲烷、一氧化碳,液态的甲醇、丙酮、乙酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等,固态的主要是焦炭或炭黑,可以对这些产品进行回收利用。

同焚烧法一样,它主要适用于有机废物的处理,也容易造成二次污染。目前这一工艺在工业废弃物处理上的应用尚不是很普遍。


5.微生物分解技术

微生物分解技术是指依靠自然界广泛分布的微生物的作用。通过生物转化,将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其他化学品,从而达到固体废物无害化的一种处理方法。这一技术的最大优点是可以回收利用最后产品,达到固体废物的资源化利用。是一种前景较好的方法。


【清洗产生的废气的处理方法】


1.废气的种类和危害

废气是指化学清洗液与污垢进行化学反应产生的气体,也包括清洗原料散发的含有污染物质的气体。主要有以下几种类型的气态污染物:

(1)含硫化合物,主要有SO₂、SO₃和H₂S等;

(2)含氮化合物,主要有NO、NO₂、NH₃等;

(3)碳氧化合物,主要有CO和CO₂;

(4)碳氢化合物,主要有烷烃、烯烃、芳香烃(如苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等)以及杂环、芳香化合物如萘、蒽、苯并蒽等;

(5)卤素化合物,主要有含氯化合物及含氟化合物,如Cl₂、HCl、HF、SiF₄等。

在上述污染物中,有的属于致癌、致畸、致突变类物质,有的属于剧毒化合物,有的是腐蚀性化合物,有的是易燃易爆物质,大气中含有这些污染物,会对生产、人身安全与健康及周围环境造成危害。

2.大气污染物控制标准

我国的大气污染物控制标准包括三部分:大气环境质量标准、大气防护标准、空气污染物排放标准。

(1)大气环境质量标准

该标准于1982年制定施行,将大气环境质量分为三级。一级标准指为保护自然生态和人群健康,在长期接触情况下,不发生任何危害影响的大气质量要求;二级标准指为保护人群健康和城市、乡村、动植物,在长期和短期接触情况下,不发生伤害的大气质量要求;三级标准指为保护人群不发生急、慢性中毒,保证城市一般动植物(敏感者除外)正常生长的大气质量要求。大气环境质量标准见表8-13。

表8-13大气环境质量标准

表格P532页

(2)大气防护标准

这是在大气环境质量标准的基础上制定的某些有害化合物的具体数量标准,在此浓度之下,污染物对人体无直接的、间接的危害及不良影响。该标准包括两类,即居民区大气中有害物质的最高容许排放浓度标准和车间空气中有害物质的最高容许排放浓度标准,分别见表8-14、表8-15。

为了有效地对废气进行治理,除了上述这些控制标准的约束之外,还必须采取严格的管理措施,严格执行环境保护法及有关条例,做到有法可依、有法必依、执法必严、违法必究,严格控制废气的达标排放,以保护人群健康及生命安全(见表8-16)。

表8-14居民区大气中有害物质的最高容许排放浓度标准

表8-15车间空气中有害物质的最高容许排放浓度标准

表格P533-535页

3.废气的处理方法

化学清洗过程产生的气态污染物主要有:二氧化硫、氮氧化物、硫化氢、氟化氢、氯气、氯化氢、碳氢化合物等气体。如果对这些气态污染物不加以严格控制排放,或不加以无害化处理,任其排入大气之中,势必对人体健康和大气环境造成不同程度的破坏,因此对它们的处理势在必行。

目前,国内对气态污染物的处理方法主要有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法及冷凝法等。处理方法的选择取决于有害气体的化学和物理性质、浓度、排放量、排放标准。

(1)吸收法

当气一液相接触时,利用气体中的不同组分在同一液体中的溶解度不同,可使气体中的一种或数种溶解度大的组分进入到液相中,使气相中各组分的相对浓度发生改变,气体即可得到分离净化,这个过程称为吸收。吸收法就是根据这一原理,采用适当的液体作为吸收剂,使含有害物质的废气与其接触,废气中的有害物质被吸收于吸收剂中而得到净化的一种处理方法。在吸收法中,用来吸收气体中有害组分的液体叫作吸收剂,被吸收的组分称为吸收质,而吸收了吸收质后的液体叫做吸收液。

在吸收过程中,依据吸收质与吸收剂是否发生化学反应,可将吸收分为物理吸收与化学吸收。前者在吸收过程中发生的是纯物理过程,如用水吸收二氧化碳或吸收二氧化硫等;而后者在吸收过程中常伴随有明显的化学反应发生,如用碱液吸收二氧化碳、用酸液吸收氨等。化学反应的存在增大了传质系数和吸收推动力,加大了吸收速率,因而在处理以气量大、有害组分浓度低为特点的各种废气时,化学吸收的效果要比单纯物理吸收好得多,因此在用吸收法处理气态污染物时,大多采用化学吸收法。

吸收法中吸收剂的选择直接影响着吸收的效果。一般来说,所选用的吸收剂应该具有如下特点。

a.吸收容量大,即在单位体积的吸收剂中吸收有害气体的数量要大;

b.选择性高,即对有害气体选择吸收能力要强;

c.饱和蒸气压低,以减少因挥发而引起的吸收剂的损耗;

d.沸点要适宜,尤其是在需要采用蒸馆法除去吸收剂中积累的杂质时,过高的沸点将给蒸馆带来操作困难;

e.其他性质,如粘度要小,热稳定性要高,腐蚀性要小,以及应廉价易得。

根据上述原则,吸收法中常用的吸收剂包括水、碱液、酸液、有机溶剂等。水适用于去除溶于水的有害气体,如氯化氢、氨、二氧化硫、氧化氢等;碱液(如烧碱溶液、石灰乳、氨水等)适用于去除酸性气体,如二氧化硫、氮氧化物、硫化氢等;酸液(如硫酸溶液)主要用于碱性气体如氨的去除;有机溶剂(如碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、甲醇等)可有效地去除废气中的二氧化碳和硫化氢。

吸收法由于具有效率高、应用范围广等特点,已广泛用于有害气体的处理,如含SO₂、H₂S、HF和NOx等的废气,都可以用吸收法净化。但由于吸收是将气体中的有害气体物质转移到吸收剂中,因此还要对吸收液进行处理,否则容易引起二次污染。

(2)吸附法

由于固体表面上存在着未平衡的分子引力或化学键力,因此当其与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓集在固体表面上,这种现象称为吸附。

吸附法就是利用固体表面的这种性质,使废气与大表面多孔性固体物质相接触,将废气中的有害组分吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达到净化目的的一种方法。具有吸附作用的固体物质称为吸附剂,被吸附的气体组分称为吸附质。根据吸附作用力的不同,吸附可分为物理吸附与化学吸附。前者是分子间力作用的结果,后者则是固体表面分子与气体分子间形成了化学键的结果。当前的吸附治理大多应用物理吸附。

同吸收法一样,如何合理选择与利用高效吸附剂,对提高吸附法的效果起着关键作用。通常,吸附法中所使用的吸附剂应具有以下一些特点。

a.大的比表面积和孔隙率;

b.良好的选择性;

c.吸附能力强,吸附容量大;

d.易于再生;

e.机械强度大,化学稳定性强,热稳定性好,耐磨损,寿命长;

f.廉价易得。

吸附净化法的净化效率高,特别是对低浓度气体仍具有很强的净化能力。因此,吸附法特别适用于排放标准要求严格或有害物浓度低,用其他方法达不到净化要求的气体净化,常作为深度净化手段或在联合应用几种方法的最终控制手段。

(3)催化法

催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用,使废气中的有害组分发生化学反应,并转化为无害物质或易于处理和回收利用的物质的一种方法。

催化法包括催化氧化和催化还原两种方法,主要用于SO₂和NOx的去除。该法净化效率高,净化效率受废气中污染物浓度的影响较小,而且在治理过程中无需将污染物与主气流分离,可直接将主气流中的有害物转化为无害物,避免了二次污染。但所用催化剂价格往往比较昂贵,操作要求较高,废气中的有害物质很难作为有用物质进行回收,是该法存在的缺点。

(4)燃烧法

燃烧是伴随有光和热的激烈化学反应过程,在有氧存在的条件下,当混合气体中可燃组分浓度在燃烧极限范围内时,一经明火点燃,可燃组分即可进行燃烧。燃烧法是把含有可燃有害组分的混合气体加热到一定温度后,使组分与氧反应,进行燃烧;或在高温下氧化分解,从而使有害组分转化为无害物质。该方法主要用于碳氢化合物、一氧化碳、沥青烟、黑烟等有害物质的净化处理。使用中的燃烧净化方法有三种,即直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧,分别介绍如下:

a.直接燃烧将废气中的可燃有害组分当作燃料直接燃烧掉,因此只适用于净化含可燃性组分浓度较高,或有害组分燃烧时热值较高的废气。该法安全、简单、成本低,但不能回收热能。

b.热力燃烧热力燃烧是利用辅助燃料燃烧放出的热量,将混合气体加热到要求的温度,使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。热力燃烧可用于可燃性有机物含量较低的废气及燃烧热值低的废气治理,可同时去除有机物及超微细颗粒。其结构简单,占用空间小,维修费用低,但操作费用高,有回火及火灾的可能性。

c.催化燃烧在催化剂的存在下,废气中可燃组分能在较低的温度下进行燃烧反应,这种方法能节约燃料的预热,提高反应速度,减少反应器的容积,提高一种或几种反应物与另一种或几种反应物的相对转化率。

催化燃烧的主要优点是操作温度低,燃料消耗低,保温要求不严格,能减少回火及火灾危险。但催化剂较贵,需要再生,基建投资高,而巨大颗粒物及液滴应预先除去,不能用于易使催化剂中毒的气体。

总之,燃烧法工艺比较简单,操作方便,可回收燃烧后的热量,但不能回收有用物质,并容易造成二次污染。

(5)冷凝法

物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压,利用这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力,使处于蒸气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程称为冷凝法。

冷凝法对废气的净化程度与冷却温度有关,冷却温度愈低,对易凝结组分的清除程度愈高。从理论上说,冷凝法可以达到很高的净化程度,但要达到这种程度,除需用水对废气进行冷却外,还需用冷冻剂进行冷冻,能量消耗大,对设备要求也高,在经济上是十分不合算的。因此,冷凝法只适用于处理高浓度(10-²以上)的有机废气,常用做吸附、燃烧等方法净化高浓度废气的前处理,以减轻这些方法的负荷。

总的说来,冷凝法的设备简单,操作方便,并可回收到纯度较高的产物,因此也成为气态污染物治理的主要方法之一。


噪声的控制

化学清洗中使用蒸气作混合式加热时,可产生很强的噪声,循环泵的噪声也很强。为保护化学清洗操作人员的健康,保护环境,应尽量降低化学清洗作业的噪声。

1.噪声与噪声源

噪声是各种频率和不同强度的声音无序的组合,它使人感到不快、难以忍受。噪声和水、气、渣的污染一样对人体有害并致病。长期接触噪声使听力下降,严重时可引起耳聋。噪声可引起神经系统疾病,如头痛、眩晕、烦躁、失眠、心悸,甚至可引起消化系统紊乱。

化学清洗中的噪声源首推混合式蒸气加热器的气流振动噪声-其强度可达90~100dB(A)。大容量多级循环泵的噪声级也超过90dB(A)。其他如搅拌用空气压缩机、酸碱液传输泵、通风换气风机、临时清洗管道的振道、水力喷射器和加热蒸气引起的水冲击等,都可产生超出标准的噪声。

2.噪声的防治

(1)对化学清洗操作人员的防护

严格按照《工业企业噪声卫生标准》中的规定时间限制化学清洗人员接触噪声的时间,是保障清洗人员身体健康的主要措施。人们处在强烈噪声环境中,可感觉到刺耳、不舒服,会出现耳鸣与暂时性听力下降,如果脱离噪声环境,进入安静的处所休息,上述不快感可立即消失,十几分钟内听力会恢复,这是人体的自然适应能力,是一种生理性的保护。

因此,化学清洗作业区应距噪声区尽量远,在噪声区值班的人员应定时轮换。在强噪声区作业时,应该戴专用的防噪声耳塞或耳罩,防止内耳受损伤。

(2)噪声的控制与治理

在配置化学清洗设备时,必须选用噪声合格的产品。许多机电产品如泵、电动机、风机、空气压缩机等噪声值相差很大,它们叠加的后果严重。各种设备均应选取噪声合格的产品,以使作业区声级大幅度下降。

尽量釆用表面式加热器,以消除气流的强大噪声。如果使用蒸气混合式加热器,必须配置消声器。对泵、电动机、风机、空气压缩机等强噪声源,可使用隔声罩封隔。清洗现场的操作人员和化验人员应在隔音间中作业,专业的清洗队伍应设置可移动运输的隔音操作台和隔音化验室。

为防止化学清洗作业的噪声影响被清洗设备的周围环境,使业主的环境噪声超标,应在化学清洗作业区周围,对被清洗设备用声屏障隔离。使用声屏障遮挡良好时,可使区域外噪声下降5〜10dB(A)。

按照《工业企业噪声控制设计标准》处理化学清洗设备系统,可保证其噪声级合格(表8-17)。

表8-17工业企业噪声卫生标准

表格P539页

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