㈠ 高中化學選修2知識點
化學選修2《化學與技術》
第一單元 走進化學工業
教學重點(難點):
1、化工生產過程中的基本問題。
2、工業制硫酸的生產原理。平衡移動原理及其對化工生產中條件控制的意義和作用。
3、合成氨的反應原理。合成氨生產的適宜條件。
4、氨鹼法的生產原理。復雜鹽溶液中固體物質的結晶、分離和提純。
知識歸納:
1
制硫酸
反應原理
造氣:S+O2==SO2 (條件 加熱)
催化氧化:2SO2+O22SO3
吸收:SO3+H2O==H2SO4 98.3%的硫酸吸收。
原料選擇
黃鐵礦:FeS2 硫磺:S
反應條件
2SO2+O22SO3 放熱 可逆反應(低溫、高壓會提升轉化率)
轉化率、控制條件的成本、實際可能性。400℃~500℃,常壓。
釩觸媒:V2O5
三廢處理
廢氣:SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
廢水:酸性,用鹼中和
廢渣:黃鐵礦廢渣――煉鐵、有色金屬;制水泥、制磚。
局部循環:充分利用原料
能量利用
熱交換:用反應放出的熱預熱反應物。
2
制氨氣
反應原理
N2+3H22NH3 放熱、可逆反應(低溫、高壓會提升轉化率)
反應條件:鐵觸媒 400~500℃,10MPa~30MPa
生產過程
1、造氣:N2:空氣(兩種方法,(1)液化後蒸發分離出氮氣和液氧,沸點N2-196℃,H2-183℃;(2)將氧氣燃燒為CO2再除去)。
H2:水合碳氫化合物(生成H2和CO或CO2)
2、凈化:避免催化劑中毒。
除H2S:NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O
除CO:CO+H2O==CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O==2KHCO3
3、氨的合成與分離:混合氣在合成塔內合成氨。出來的混合氣體中15%為氨氣,再進入冷凝器液化氨氣,剩餘原料氣體再送入合成塔。
工業發展
1、原料及原料氣的凈化。2、催化劑的改進(磁鐵礦)3、環境保護
三廢處理
廢氣:H2S-直接氧化法(選擇性催化氧化)、循環。
CO2-生產尿素、碳銨。
廢液:含氰化物污水-生化、加壓水解、氧化分解、化學沉澱、反吹回爐等。
含氨污水-蒸餾法回收氨,濃度較低可用離子交換法。
廢渣:造氣階段產生氫氣原料的廢渣。煤渣(用煤),炭黑(重油)。
3
制純鹼
氨鹼法
(索爾維)
1、CO2通入含NH3的飽和NaCl溶液中
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl
2、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑
缺點:CO2來自CaCO3,CaO-Ca(OH)2-2NH3+CaCl2+2H2O
CaCl2的處理成為問題。和NaCl中的Cl-沒有充分利用,只有70%。CaCO3的利用不夠充分。
聯合法
(侯德榜)
與氨氣生產聯合起來:
NH3、CO2都來自於合成氨工藝;這樣NH4Cl就成為另一產品化肥。綜合利用原料、降低成本、減少環境污染,NaCl利用率達96%。
資料:
一、硫酸的用途肥料的生產。
硫酸銨(俗稱硫銨或肥田粉):2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4;
和過磷酸鈣(俗稱過磷酸石灰或普鈣):Ca3(PO4)2 + 2H2SO4=Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4; 濃硫酸的氧化性。
( 1) 2Fe + 6H2SO4 (濃) Fe2 (SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (鋁一樣)
(2)C + 2H2SO4 ( 濃) 2SO2 + CO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 (濃) 3SO2 + 2H2O
2P + 5H2SO4(濃) 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
(3)H2S + H2SO4 (濃) = S + SO2 + 2H2O
2HBr + H2SO4 (濃) = Br2 + SO2 + 2H2O
8HI + H2SO4(濃) = 4I2 + H2S + 4H2O
(4)2NaBr + 3H2SO4 (濃) = 2NaHSO4 + Br2 + SO2 + 2H2O
2FeS + 6H2SO4(濃) = Fe2(SO4)3 + 2S ¯ + 3SO2 + 6H2O
(5)當濃硫酸加入膽礬時,濃硫酸吸水,膽礬脫水,產生白色沉澱。
二、氨氣
1、氮肥工業原料 與酸反應生成銨鹽
2、硝酸工業原料 能被催化氧化成為NO 4NH3+5O2=4NO+6H2O (Pt-Rh 高溫)
3、用作製冷劑 易液化,汽化時吸收大量的熱
三、純鹼
燒鹼(學名氫氧化鈉)是可溶性的強鹼。它與燒鹼並列,在工業上叫做「兩鹼」。燒鹼和純鹼都易溶於水,呈強鹼性,都能提供Na+離子。1、普通肥皂。
高級脂肪酸的鈉鹽,一般用油脂在略為過量的燒鹼作用下進行皂化而製得的。
如果直接用脂肪酸作原料,也可以用純鹼來代替燒鹼制肥皂。
第二單元 化學與資源開發利用
教學重點(難點):
1、 天然水凈化和污水處理的化學原理,化學再水處理中的應用和意義。
硬水的軟化。中和法和沉澱法在污水處理中的應用。
2、 海水曬鹽。海水提鎂和海水提溴的原理和簡單過程。氯鹼工業的基本反應原理。
從海水中獲取有用物質的不同方法和流程。
3、 石油、煤和天然氣綜合利用的新進展。
知識歸納:
方法
原理
天然水的凈化
混凝法
混凝劑:明礬、綠礬、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等
Al3++3H2O3H++Al(OH)3
絮狀膠體(吸附懸浮物);帶正電(使膠體雜質聚沉)。
生活用水凈化過程:混凝沉澱-過濾-殺菌
化學軟化法
硬水:含有較多的Ca2+,Mg2+的水,較少或不含的為軟水。
不利於洗滌,易形成鍋垢,降低導熱性,局部過熱、爆炸。
暫時硬度:Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的硬度。1、加熱法
永久硬度:鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的硬度。
2、葯劑法:純鹼、生石灰、磷酸鹽
3、離子交換法:離子交換樹脂,不溶於水但能與同電性離子交換
2NaR+Ca2+==CaR2+2Na+再生:CaR2+2Na+==2NaR+Ca2+
污水處理
物理法
一級處理:格柵間、沉澱池等出去不溶解的污染物。預處理。
(微)生物法
二級處理:除去水中的可降解有機物和部分膠體污染物。
化學法
三級處理:中和法-酸性廢水(熟石灰),鹼性廢水(硫酸、CO2)
沉澱法-含重金屬離子的工業廢水(沉澱劑,如S2-)
氧化還原法。(實驗:電浮選凝聚法)
方法
原理
鹽的利用
海水制鹽
蒸發法(鹽田法)
太陽照射,海水中的水分蒸發,鹽析出。
鹽田條件:地點(海灘、遠離江河入海口)、氣候。
鹽田劃分:貯水池、蒸發池、結晶池。
苦鹵:分離出食鹽的母液。
食鹽利用
電解(氯鹼工業)
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
陽極:2Cl--2e-=Cl2↑ 陰極:2H++2e-=H2↑
海水提溴
吹出法
1、氯化:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
2、吹出:空氣(或水蒸氣)吹出Br2
3、吸收:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 再用氯氣氧化氫溴酸。
海水提鎂
具體過程
海水―――Mg(OH)2―――MgCl2―――Mg
鹼(貝殼)/過濾 鹽酸 乾燥/電解
海水提取重水
蒸餾法、電解法、化學交換法、吸附法
了解化學交換法
化工
目的
石油
分餾(常壓、減壓)(物理)
把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產物,得到汽油(C5~11)、煤油(C11~16)、柴油(C15~18)等輕質油,但產量較低。
裂化(化學)
獲得更多輕質油,特別是汽油。斷鏈。
列解(化學)
獲得重要有機化工原料:乙烯、丙稀、丁烯等。
煤
關注問題
提高燃燒熱效率,解決燃燒時的污染,分離提取化學原料。
干餾
隔絕空氣加熱。得焦爐氣(H2、CH4、乙烯、CO等,燃料)、煤焦油(苯等芳香族化合物,進一步提取)、焦炭(金屬冶煉)等。
氣化
利用空氣或氧氣將煤中的有機物轉化為可燃性氣體。C+水
液化
把煤轉化為液體燃料的過程。
直接液化:與溶劑混合,高溫、高壓、催化劑與氫氣作用,得到汽油、柴油、芳香烴等。煤制油(內蒙古)。
間接液化:先轉變為CO和氫氣,再催化合成為烴類、醇類燃料。
一碳化學
以分子中只含一個碳原子的化合物(甲烷、甲醇等)為原料合成一系列化工原料和燃料的化學。
CO:煤 CH4:天然氣。
電解飽和食鹽水中。
正陽失,負陰得。
陽極:活性電極,放電順序:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-
陰極: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(1)在電解飽和食鹽水中, 陽極有氣泡產生,有刺激性味道的氣體,濕潤的KI-澱粉試紙變藍。陰極有氣泡,可燃氣體。
(2)如果交換電極:如果用的都是惰性電極(石墨或鉑),那麼可以互換(反應不變);但如果原來陰極用的是鐵棒,那麼不能互換,若互換,鐵作陽極:Fe-2e-=Fe2+,陰極:2H++2e-=H2;陰極產生的氫氧根離子會和陽極產生的亞鐵離子在溶液中反應,生成氫氧化亞鐵(白色沉澱,不穩定馬上變成灰綠色,最終變成紅褐色)。
(3)陽離子交換膜有一種特殊的性質,即它只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過,也就是說只允許Na+通過,而Cl-、OH-和氣體則不能通過。這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。
(4)陽極接在電源正極上,電源正極會不斷地吸電子,所以只能掛惰性電極,如炭棒和Pt等,若掛其他,如鐵棒,那麼電子被電源正極吸收,Fe會變成鐵離子,從而進入電解液中,你會很快看到鐵棒不見了。那至於為什麼用炭棒而不用Pt,則是價格關系。炭棒便宜。
而陰極接在電源負極上,電源負極在不斷產生電子,所以掛什麼並沒有什麼大的關系,掛鐵的話,反而保護了鐵不變為鐵離子。其實負極掛炭棒什麼的,也可。在工業生產中一般陰極不用鐵棒而做成鐵網,增大反應接觸面。而炭不易做成網狀,所以選用炭棒。
第三單元 化學與材料的發展
教學重點(難點):
1、硅氧四面體的特殊性,一些無機非金屬材料生產的化學原理。
形成對化學與材料發展關系比較全面的認識。
2、金屬冶煉的原理,金屬腐蝕的原理和防腐方法。
電解、電鍍的原理。
3、常見高分子材料的生產原理。
知識歸納:
一、 無機非金屬材料
原料
成分
生產原理
性能、用途
傳統硅酸鹽材料
陶瓷
黏土
高溫燒制
抗氧化、抗酸鹼腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型。盛放物品、藝術品
玻璃
石英砂、石灰石、純鹼
Na2SiO3CaSiO3
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3類似
光學玻璃、耐腐蝕玻璃,不同顏色玻璃。
水泥
石灰石、黏土
硅酸二三鈣鋁酸三鈣、鐵鋁酸鈣
磨成粉-煅燒-加石膏等-粉磨
水硬性,用作建築材料。
混凝土:水泥、砂子、碎石
新材料
碳化硅
SiO2,C
SiC
SiO2+CSiC+CO↑
結構與金剛石相似,硬度大,優質磨料,性質穩定,航天器塗層材料。
氮化硅
高純Si、N2
Si3N4
3Si+2N2Si3N4
3SiCl4+2N2+6H2= Si3N4+12HCl
熔點高、硬度大、化學性質穩定,製造軸承、氣輪機葉片、發動機受熱面。
單質硅
高純焦炭、石英砂
Si
SiO2+2CSi+2CO↑
=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2Si+3HCl
半導體工業
金剛石
CH4
C
CH4=====C(金剛石)+2H2
研磨材料
其餘新材料
C60(新型貯氫材料)、超導材料等
二、 金屬材料
金屬活動順序表:
標出金屬冶煉的方法及范圍:
原料
裝置
原理
煉鐵
鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣
高爐
還原劑CO的生成:C+O2==CO2 CO2+C==2CO
生鐵形成:Fe2O3+3CO==2Fe+3CO
煉鋼
生鐵
氧氣頂吹轉爐
降低C%:2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+C=CO+Fe
除雜質:FeS+CaO=CaS+FeO 脫硫
添加合金元素:Cr、Mn、Ni
煉鋁
鋁土礦、純鹼、石灰、煤、燃料油
電解槽
鋁土礦溶解:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
氫氧化鋁析出:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
氫氧化鋁脫水:2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
電解氧化鋁:2Al2O34Al+3O2↑
冰晶石(Na3AlF6)-氧化鋁熔融液,少量CaF2
陽極:6O2—12e-=3O2↑陰極:4Al3++12e-=4Al
金屬腐蝕及防護:
分類
實例
金屬腐蝕原理
化學腐蝕
氧氣、氯氣等,溫度影響較大。鋼材高溫容易氧化一層氧化皮
電化學腐蝕
原電池反應,例如鋼材
吸氧腐蝕(大多):陰極1/2O2+H2O+2e-=2OH- 陽極Fe-2e-=Fe2+
析氫腐蝕(酸性):陰極2H++2e-=H2 陽極Fe-2e-=Fe2+
金屬防腐方法
氧化膜
用化學方法在鋼鐵、鋁的表面形成緻密氧化膜
電鍍
鍍鉻、鋅、鎳(在空氣中不容易發生化學變化的金屬,原理)
其餘
改善環境、犧牲陽極(原電池的負極)、外加電流等
三、 高分子材料
分類:天然高分子:澱粉、纖維素、蛋白質
合成高分子:聚×××
合成方法
舉例
基本概念
加成聚合反應
聚氯乙稀:
聚苯乙烯:
單體:
鏈節:
聚合度:
縮合聚合反應
滌綸:
塑料分類
結構
性質
舉例
熱塑性
線型
溶解於一些有機溶劑,一定溫度范圍會軟化、熔融,加工成形
聚乙烯
熱固性
體型
不易溶於有機溶劑,加熱不會熔融
酚醛樹脂
高分子材料降解分類:生物降解、光降解、化學降解
廢舊高分子材料的再利用途徑:(1)再生、改性重新做成有用材料和製品;(2)熱裂解或化學處理的方法制備多種化工原料;(3)作為燃料回收利用。
化學肥料
實例
生產原理
氮肥
尿素
2NH3+CO2H2NCOONH4 H2NCOONH4H2NCONH2+H2O
硝酸銨
4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO NH3+HNO3=NH4NO3
其餘:碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、氨水、硝酸鈣、硝酸鉀等
磷肥
過磷酸鈣/普鈣
硫酸處理。成分:Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4
其餘:重過磷酸鈣 Ca(H2PO4)2,鈣鎂磷肥、KH2PO4等
鉀肥
草木灰K2CO3,氯化鉀,硫酸鉀、硝酸鉀等
復合肥料
銨磷復合肥、硝磷復合肥、硝酸銨、 KH2PO4等
農葯
實例
作用、影響
殺蟲劑
有機氯(DDT 、六六六 、DDE)有機磷、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類等。
防治有害生物,提高農作物產量。影響生物群落、土壤、大氣、水等。
殺菌劑
波爾多液(硫酸銅、石灰)、石灰硫磺合劑等、除草劑等
植物生長調節劑
乙烯利、矮壯素等
肥皂
通式
肥皂成分
高級脂肪酸鈉(鉀)
RCOONa或RCOOK
生產原理
油脂水解/鹼性條件
去污原理
水中電離
RCOONa=RCOO-+Na+
親油基(憎水基)
RCOO-
親水基
Na+
主要作用
使肥皂、油污、水之間發生潤濕、乳化、起泡
簡單圖示
第四單元 化學與技術的發展教學重點(難點):1、化肥為農作物補充必要的營養元素,主要化肥的生產原理;了解農葯的組成、結構和性 質是決定其防治病蟲害效果的關鍵因素。化肥、農葯的使用及其對環境的影響。2、了解肥皂、合成洗滌劑的組成、特點、性質及其生產原理。3、通過典型實例了解精細化學品的生產特點,體會化學與技術發展在滿足生產和生活需要中的不可替代作用。知識歸納:
合成洗滌劑
故態:洗衣粉 液態:洗潔凈
主要成分
烷基苯磺酸鈉
生產原理
結構優化
1、確定合適的碳鏈長度(12~18)。(過長水溶性降低,過短水溶性過強)2、不含支鏈的烴基。(容易生物降解)3、合理配方。(提高綜合性能,環境污染、增白、香味等)
工業味精:表面活性劑。用量少,能顯著降低水與空氣或其他物質的界面張力(表面張力), 提高工業生產效率,提高產品質量和性能。
㈡ 脫硫廢水中有機污染物的處理
火電廠脫硫廢水來源於濕法脫硫(FGD)工藝產生的廢水,脫硫廢水污染嚴重,排水溫度在40℃~50℃之間,懸浮物、含鹽量、重金屬等雜質的含量極高。現有國內電廠脫硫廢水的處理基本採用加葯處理的物化方法,主要是針對其中的懸浮物以及重金屬離子予以去除,處理出水執行標准有《污水綜合排放標准》(GB 18466-2005)、《火電廠水質石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》(DL/T 997-2006)。
在實際的運行過程中,因脫硫廢水水質成分主要為第一類污染物和第二類污染物,在葯劑的物化反應下,脫硫廢水中的重金屬離子和懸浮物、pH值等指標能達到排放要求,但廢水中的有機污染物(COD等)指標因工藝流程未對其進行專門的處理設計,只是在葯劑反應過程中隨其他污染物排除一部分,其出水參數很不穩定,多數情況下無法達到排放標准,有機污染物難於去除,已成為眾多電廠脫硫廢水處理排放的一大難題,困擾了很多電廠。
目前,國內環保形勢嚴峻,在節水和節能環保的大形勢下,很多電廠順應國家環保形勢對脫硫廢水處理提出了零排放處理回用的要求,因此,脫硫廢水中的有機污染物COD指標的去除成為了脫硫廢水處理必須克服的難題。本論文主要針對脫硫廢水中有機污染物的去除進行分析,研究一種應用於脫硫廢水有機污染物去除的處理
工藝。
2 脫硫廢水的特性
電廠脫硫工藝產生的脫硫廢水主要特徵是呈現弱酸性,pH值5~6;主要特點是高懸浮物、高濁度、高黏度、高含鹽量以及難降解有機物,並含有Hg、Pb、Ni、Hs、As、Cd、Cr等重金屬離子和氟化物,有機污染物COD的含量一般為150~400mg/L,其中有機污染物來源於燃煤過程及脫硫過程脫硫劑的一些產物,具有難於降解、處理難度高的特點。基於脫硫廢水的高含鹽、有機物難降解等特性,並考慮處理過程中系統運行的穩定性,主要考慮採用最利於有機污染物處理的生物處理方法去除脫硫廢水中的該指標。
3 生物處理方法
綜合分析現有的生物處理方法,適用於脫硫廢水特性的生物處理工藝主要有以下五種:
3.1 傳統活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥為主體的污水處理技術,它採用人工曝氣的手段使活性污泥均勻分散並懸浮於反應器中,與廢水充分接觸,並在有溶解氧的條件下對廢水中所含的有機物進行微生物的合成和分解等代謝活動。而脫硫廢水鹽度對活性污泥法的影響較大,因此,對活性污泥進行馴化培養出具有良好有機物降解性能的耐鹽微生物是處理高鹽廢水的重要前提。
3.2 厭氧處理系統
近幾十年來,由於厭氧生物技術發展迅速,出現了一大批高效厭氧反應器,這些反應器中生物固體濃度很高、泥齡很長,處理能力大大的提高,在高濃度的廢水中得以大量應用。高濃度的Na+或CL-會對厭氧生物產生抑製作用,但是厭氧或兼氧微生物對鹽的適應性和其他離子產生的拮抗作用會減輕鹽對微生物的毒害作用,因此厭氧法可應用於高含鹽廢水處理系統。
3.3 好氧顆粒污泥
好氧顆粒污泥技術是將生物自絮凝原理應用於好氧反應器,使好氧絮狀污泥在一定工藝條件下實現好氧顆粒化。好氧顆粒污泥具有沉降性好、抗負荷沖擊能力強、持留生物量高以及脫氮除磷效果好等優點,而且它還能集好氧、厭氧和兼氧微生物於一體,因此好氧顆粒污泥能夠有效處理各種難降解的廢水。
3.4 嗜鹽菌
嗜鹽菌作為一類新型的、極具應用前景的微生物資源,近年來受到人們的廣泛關注,它們具有極為特殊的生理結構和代謝機制,同時還產生了許多具有特殊性質的生物活性物質,因此被廣泛地應用於含鹽量高的廢水處理。
3.5 好氧-厭氧組合工藝
由於單獨的好氧和厭氧工藝在處理廢水時受到許多限制,單一的系統往往不能將有機污染物徹底去除,尤其是難降解的廢水系統,因此為了更好地處理高鹽脫硫廢水,往往結合好氧以及厭氧的組合工藝,以達到更好的效果。
本文脫硫廢水生物處理工藝將採用好氧-厭氧的組合工藝進行處理,針對廢水中的懸浮物、重金屬指標的處理不做論述,生物處理所處理的脫硫廢水是經預處理系統去除此類指標後的廢水。
4 好氧-厭氧的組合工藝處理技術
脫硫廢水中的COD等有機污染物主要來自煤(主要成分為有機質)、石灰石以及脫硫反應生成物中的亞硝酸鹽、亞硫酸鹽等還原性物質,而BOD則主要是污水中的氮氧化物。經過預處理處理後,廢水的pH值、懸浮物、重金屬離子、氟化物等污染指標被去除,但廢水中的COD、硫酸根等指標還未得到去除,需採用生物處理方法進一步處理。而硫酸根、氯根等鹽的高含量對廢水生化存在一定的抑製作用,使脫硫廢水難於生化,因此為提高其可生化性,在生化處理過程,需投加成分均衡的營養物質保證生化處理微生物所需的各類營養指標,而在電廠,基本都有生活污水處理系統,其水量不大,多在5~15t/h之間,這股水進入脫硫廢水系統可以很好地解決營養平衡問題,且可以提高水的回收量,將電廠生活區的生活污水引入脫硫廢水系統進行綜合處理,將同時實現兩股水的節水目標,並保證了脫硫廢水生物處理的基本營養條件。 脫硫廢水生物處理系統採用厭氧+好氧的組合處理工藝,厭氧採用EGSB厭氧系統,而好氧則採用BAF曝氣生物濾池好氧系統。EGSB厭氧系統通過培養SRB厭氧細菌病通過其代謝作用去除廢水中的SO42-、殘余重金屬離子及部分COD等,而通過BAF曝氣生物濾池的生化作用將COD、氮等進行硝化處理,達到處理要求,經該系統處理後,廢水可進入後續除鹽或其他指標處理系統,進一步處理而獲得高品質回用水,脫硫廢水生物處理流程圖如圖1所示:
EGSB厭氧系統適用於低濃度有機污染物處理系統,運行過程培養適於脫硫廢水環境的SRB厭氧細菌來處理污染物,SRB厭氧細菌是一類能通過異化作用進行硫酸鹽還原的一類細菌,這種厭氧細菌雖然生長緩慢,但具有極強的生存能力且分布很廣泛,SRB厭氧細菌已經成功地應用在了與脫硫廢水極類似的多種水處理系統中,它的代謝利用硫酸根作為最終的電子受體,將有機污染物作為細胞合成的碳源和電子供體,同時將硫酸根還原為硫化物,使廢水中的硫酸鹽得以去除。而產生的溶解態的S2-則與廢水中殘余的重金屬離子反應形成金屬硫化物沉澱,可進一步去除重金屬離子,此外SRB厭氧細菌在代謝過程中分解有機硫以二氧化碳氣體的形式
排出。
經過厭氧反應後,廢水中的一些重大生化抑制指標得以去除,廢水的可生化性提高,因此,廢水進入好氧生物系統進行進一步處理,好氧生物反應系統採用BAF曝氣生物濾池處理系統,並接種引入主體處理微生物:嗜鹽菌,適應脫硫廢水的高含鹽環境,曝氣生物濾池是固定化生物反應器的一種,近年來被廣泛應用於各類高含鹽廢水的處理。曝氣生物濾池能夠通過固定化保護微生物,降低其在極端環境中所受的傷害,提高系統對有毒有害物質及環境沖擊負荷的耐受力,使系統保持較高的穩定性。研究表明,曝氣生物濾池在高含鹽環境中能保持較高的有機物去除率。
因脫硫廢水中的鹽分含量過高,會對微生物的活動帶來一定的難度,而曝氣生物濾池接種培養的核心處理載體,嗜鹽菌是專門在高鹽環境下生長的細菌,由於嗜鹽菌在高鹽環境下能夠在細胞內聚集鉀離子和小分子極性物質,調節細胞滲透壓,維持細胞內外滲透壓的平衡,幫助從高鹽環境獲取微生物活動所需的水,並且這些極性分子可以迅速合成和失去,快速適應外界的環境變化。嗜鹽菌的蛋白質中含有過量的酸性氨基酸和非極性的殘余物,過量的酸性物質需要陽離子平衡附近的負電荷,所以嗜鹽酶只有在高鹽環境下才能保持活性。基於嗜鹽菌的反應機理,廢水中的有機污染物得以去除。
經試驗研究,在模擬脫硫廢水水質情況下,通過鹽度的不斷提高和變化,曝氣生物濾池的有機污染物去除率繪製成曲線,鹽度和COD的去除效果關系如圖2所示:
從圖2中可看出,在脫硫廢水含鹽所屬的10000~24000mg/L的范圍內,COD的去除率可穩定維持在94%~96%之間,在這個脫硫廢水的鹽度范圍內,嗜鹽菌能維持其生理代謝的良好活性,對廢水中的有機污染物有較強的降解能力。
經曝氣生物濾池處理後,廢水中的有機污染物等指標得以去除,脫硫廢水可進入下一階段處理流程。
5 結語
脫硫廢水中有機污染物的處理是國內外各大火力發電廠普遍面臨的難題,要實現脫硫廢水系統節水回用,必須對脫硫廢水中的有機污染物進行處理,才能進行後續的膜處理或離子交換系統的除鹽處理,脫硫廢水中有機污染物處理技術的研究成功將成為克服脫硫廢水節水回用難點的一個突破,也將成為脫硫廢水實現零排放生物指標處理工藝的一種可靠選擇。
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㈢ 哪種工業電鍍廢水處理方式成本低
電鍍廢水處理工藝通常包括物理化學法、生物法、高級氧化工藝包括電化學法等,其中涉及到生物法的話,通常會在生物法前段加上物化或高級氧化工藝等,以防止廢水中的有毒重金屬或有機物對後端的微生物產生毒害作用。
電鍍廢水處理零排放系統還涉及膜處理和蒸發器處理,運行成本相較於達標排放,電鍍廢水處理零排放的運行成本根據水量不同、每個工藝段的設備的選擇不同,運行成本約為35-100元每噸水不等。
近年來,隨著電鍍工業的產業園集中化,電鍍廢水處理項目通常涉及到整個電鍍工業園區的集中處理,處理水量和規模通常也比較大,因電鍍廢水處理系統占據整個電鍍產業園投資比例較大,直接涉及到投資回報率,投資方對噸水投資和運行成本核算得越來越精細化,因此對廢水處理機構的技術要求和項目管理水平也越來越高。
㈣ 氯離子對脫硫效率的影響,具體點。如何控制!
燃煤電廠煙氣濕法脫硫系統的氯主要來源於燃煤中,我國燃煤中的氯含量一般為0.01-0.2%,平均0.02%,絕大部分在0.05%以下。由於脫硫系統水的循環使用,氯離子在吸收漿液中逐漸富集,濃度可高達1%。當Cl-含量達到2%時,大多數不銹鋼已不能使用,需選用氯丁基橡膠、玻璃鱗片襯里或其它耐腐蝕材料。Cl-是引起金屬孔蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和選擇性腐蝕的主要原因。此外,氯離子的富集還將降低脫硫效率,影響脫硫副產品的質量。
湖南省吉首市誠技科技開發有限公司是一家致力於工業新技術研發的科技型公司,在離子交換技術的工業應用研發領域具有較強的實力,研發的離子交換系列技術在鋅、錳、釩等濕法冶金工業領域得到了廣泛的應用,其中「濕法煉鋅工業離子交換法除氯技術」迄今已在國內十幾個省市區的四十多家企業成功應用,代表性的企業有中信大錳、來賓華錫等大型冶煉企業。
針對燃煤電廠煙氣濕法脫硫系統的氯離子富集技術問題,本公司自09年開展相關技術研發,在充分吸取濕法冶金工業離子交換法除氯技術的基礎上,開發了「煙氣濕法脫硫系統離子交換法除氯技術及裝置」。
根據煙氣濕法脫硫系統氯離子的富集程度,採用本公司的離子交換法除氯技術後,可將氯離子含量降低到200mg/L(0.02%)以下,或根據系統的特點,將氯離子含量降低到某個平衡值。
本公司承擔的技術工作:離子交換除氯裝置工藝設計、設備安裝指導、人員培訓、試運行期間的現場指導,也可承擔成套裝置的製作和建設。.
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