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        富含石灰的碱性废水该如何处理?

        文章出处:未知发表时间:2021-11-29 15:02:56


         

        图片1 


         

          富含石灰的碱性废水的来源十分普遍 例如我国每年产生的建筑渣滓达4 000~5 000 t其中绝大局部未经处置直接运往郊区堆放或简易填埋T. G. Townsend 等的研讨标明 建筑渣滓渗滤液pH可到达11制碱钢铁制造煤炭脱硫等过程中会产生大量富含石灰的固体废弃物这些固体废弃物经风化雨水冲刷可产生碱性渗滤液此外水泥混凝土的制备以及建筑施工过程中也会产生大量含有石灰和碳酸钙的碱性废水假如这些碱性废水不经处置直接排放进入水体则会影响水生生物的新陈代谢,造成消化系统失调对水生生物有直接的毒害作用另外由于这些强碱性废水中常含有大量石灰碳酸钙的蓄积沉淀会影响植物光协作用毁坏底栖动物的生存空间因而必需对该类废水实施恰当处置使废水pH 降低后方能排放到受纳水体

         

          目前碱性废水的处置办法主要有酸碱中和法和CO2曝气法有些制度管理不严厉的地区则采用直接稀释的办法由于碱性废水排放量大且多数废水排放流量随时间变化显著 造成应用传统办法处置碱性废水的设备投资和运转费用高人们经过对自然湿地的长期察看发现 湿地对酸性和碱性废水均有很强的缓冲才能因而应用人工湿地降低碱性废水pH 成为一种很有潜力的技术办法另外由于人工湿地具有建立运转费用低廉环境友好运转管理简单等优点使得应用人工湿地技术处置碱性废水具有重要的研讨应用价值

         

          1 机理

         

          人工湿地常用于处置二级污水厂出水市政污水农业废水等目前对应用人工湿地缓冲酸性废水的pH 也已有普遍的研讨和应用而将其用于碱性工业废水处还处于初步研讨阶段富含石灰(CaO)的废水呈碱性是由于石灰水解生成Ca(OH)2Ca(OH)2溶于水产生OH-

         

          人工湿地基质中的腐殖酸关于中和废水的碱性有一定作用但碱性废水的pH 在人工湿地中得到有效降低主要还是由于CO2的作用CO2溶于水生成HCO3-HCO3-能够中和废水中的OH-并使Ca2+CO32-分离构成CaCO3沉淀 碳酸钙的堆积又进一步促进HCO3-中和废水中的OH- 从而使得废水的碱度降低目前关于这一过程的反响动力学还不是很分明 I. D. Clark 等以为CO2向水溶液中的扩散以及经过水解反响生成CO32-这两步为速率限制步骤人工湿地中的CO2主要有两个来源:一是大气中的CO2向废水中扩散溶解但经过这种方式传送CO2速率慢 特别是关于潜流型湿地经过大气传输的CO2更是有限二是湿地中的微生物和湿地植物的根系经过呼吸作用释放CO2使得废水中CO2含量增加这是人工湿地处置碱性废水时CO2的主要来源另外湿地植物兴旺的根系可为碳酸钙的堆积提供更大的外表积从而促进Ca2+的沉淀 进而促进HCO3- 对碱性废水的中和作用

         

          2 湿 地面积计算

         

          用来计算人工湿地大小的办法很多包括应用一级动力学模型体积标化的去除效率等但是最常用的是应用面积标化的污染物去除效率实施计算在处置富含石灰的碱性废水的湿地中废水的pH 随着钙的堆积而降低 因而钙的堆积效率是评价人工湿地对碱性废水的处置效果的重要指标而且钙的浓度易于测定所以在人工湿地大小的设计计算中 应用钙的去除效率来计算湿 地面积。其计算公式为:

         

        图片25 

         

          式中:

         

          A———湿 地面积,m2

         

          Qd———废水流量m3/d

         

          CiCt———分别为进水和出水中钙的质量浓度mg/L

         

          Ra———钙的堆积速率g/(m2·d)

         

          W. M. Mayes 等用1 a 的时间对湿地中钙的堆积速率实施了连续监测结果标明钙的堆积速率为0.4~13.6 g/(m2·d)其中在进水和出水处的钙的堆积速率最低分别低于25 g/(m2·d)他们以为进水口处钙的堆积速率较低是由于废水中可应用的CO2浓度低而出水口处钙的堆积速率相对较低是由于出口处废水pH 已低于9.5且大局部钙曾经得到有效去除使得废水中所含钙的浓度较低但是他们也察看到湿地的主体局部的钙的堆积速率还是相对稳定的均匀值为7.4 g/(m2·d)并倡议在设计处置碱性废水的湿 地面积时能够思索应用5g/(m2·d)的钙的堆积速率这能够保证将pH 12的废水处置到pH<9 的程度因而根据钙的堆积速率废水的流量进水钙的浓度以及设计的出水钙的浓度即能够得到人工湿地所需面积

         

          3 湿地基质填料和植物的选择传统的人工湿地主要用于去除有机污染物和氮磷其基质多采用含钙高的砾石石灰石和浸透性好的砂土等与此不同用于去除废水中钙质降低废水pH 的人工湿地 由于其需求生长繁衍大量的微生物来提供CO2 所以需求基质中含有更多的有机质因而基质填料多采用本地土壤掺加堆肥的混合物通常来说新颖的堆肥中微生物活性低经驯化后的堆肥会具有更好的处置效果

         

          湿地植物的种植有利于富含石灰的废水pH 的降低 这主要是由于湿地植物可以为微生物的生长繁衍提供源源不时的碳源 从而有利于微生物经过呼吸作用产生更多的CO2降低废水pH此外湿地植物根系可以为无机物的沉淀提供更大的外表积这也是湿地植物的种植有益于钙沉降和废水pH降低的缘由pH 废水影响湿地植物生长主要有以下几方面缘由:(1)OH-对植物的直接毒害作用(2)水中微量元素(FeMnBZnCu )因沉淀而减少不利于湿地植物的生长(3)pH 下微生物活性降低(4)pH 下磷因与钙镁等构成沉淀而减少 从而使水中缺乏磷而不利于湿地植物生长W. M. Mayes 的研讨标明在石灰废弃物渗滤液(pH=12.75)中生长的香蒲其地上局部生物量比对照组减少40%虽然如此仍然有很多湿地植物可以在高pH 条件下生存见表1

         

        图片26 

         

          4 结语

         

          经过对人工湿地处置富含石灰的碱性废水的总结讨论得到以下结论:

         

          (1)应用人工湿地处置富含石灰的碱性废水的主要净化机理为:经过微生物呼吸作用产生CO2使废水中的钙构成碳酸钙沉淀同时降低废水pH湿地植物根系也可以产生CO2 并可以为钙沉淀提供更多的外表积 因而湿地植物的种植有利于富含石灰的碱性废水的净化

         

          (2)所需人工湿 地面积可依钙的堆积速率废水的流量进水钙的浓度以及设计的出水钙的浓度计算得到

         

          (3)湿地基质填料中通常要添加堆肥以利于微生物生长繁衍 从而有利于废水中钙的堆积和pH降低

         

          (4)强碱性对湿地植物的生长有一定抑止作用因而用于处置碱性废水的人工湿地通常选择芦苇香蒲这些对酸碱顺应性强的湿地植物

         


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