[00107895]连续式强制传质金属膜电解法处理印染废水新工艺

　　项目概述(功能、用途等) 　　进入21世纪以后，环境污染的控制与治理是人类社会面临和亟待解决的重大课题。电化学法处理废水采用清洁的试剂"电子"作为反应物，在常温、常压下即可对污染物进行氧化，能有效地破坏印染废水中生物法难降解的有机物，使污染物彻底降解为CO2，无二次污染，是处理废水色度、COD、BOD和TSS（总悬浮固体浓度）的有效方法。电化学法很早就应用于废水处理，但未得到大规模推广，主要是因为普遍存在电流效率低和能耗高的缺点，如何提高电化学反应效率和降低能耗是目前电化学法处理废水的共性课题。 　　电化学反应发生在导体(电极)与离子传导介质（电解液）之间的界面上，因此，电化学过程受到电子传递和质量传递的影响，电子传递是快速过程，质量传递受电极材料结构和反应器结构设计的影响。传统的平板二维电极面/体比较小，单位槽体处理量小，电流效率低，因而在工程中难以有突破性进展。本项目将金属膜过程与电化学反应结合，构筑具有强制传质特征的金属膜连续式电化学反应器，综合利用金属膜过程的压力作为电化学反应的强制传质过程的驱动力，有效将污染物输送到电催化活性物质表面从而提高电流效率，连续式反应器的设计极大提高废水处理的时空效率，可以预见本项目的成功实施将使电化学法处理废水技术产生一次新的飞跃。 　　项目背景 　　据预测，2030年，我国人口将增加到16亿，总用水量将从目前的5000多亿m3/年增加到7000亿～8000亿m3/年，即使南水北调一、二期工程全部建成，总调水量也不过500亿m3，只占需求增量的1／4。而目前我国工业万亿元产值用水量约80亿立方米，是发达国家的10～20倍；水的重复利用率为40％左右，约为发达国家的1/2。我国有监测数据的1200多条河流中，有850多条河流受到污染；97%的城市地下含水层受到污染。所以，解决水污染问题迫在眉睫。 　　针对越来越严重的水污染问题，国家和各级政府也在水污染控制上加大整治力度：2008年02月28日，十届全国人大常委会第三十二次会议通过了修订后的水污染防治法。江苏省政府投资27亿元目标：到2008年底，沿太湖所有城镇污水处理厂必须通过"双脱提标"（TN、TP）改造，沿湖5市（苏锡常镇宁）169座城镇的污水处理厂要达到国家和省一级A标准。 　　印染废水是工业废水的排放大户，年排放量约占全国工业废水排放总量的6%，每天排放量在300-400万吨。而1吨印染废水就能污染20吨清洁水体，它是水污染的罪魁祸首之一。目前，江苏省印染加工业出口份额，已占到全国印染加工业出口总量的1/3。江苏省太湖流域是印染产业较为集中的区域，在全省960多家重点印染企业中，有570余家坐落在太湖流域，占全省印染企业的60％；印染废水排放量和COD排放量，分别占全省印染行业的75.3％和72.3％。 　　印染废水含有机污染物量大，色度深，含盐量高，因其水量大、水质变化大、色度深、碱性大和可生化性差等诸多特点而难于降解。由于无机盐对生物的抑制，应用传统生物法难以处理高含盐量的有机印染废水，而在高盐度条件下，废水一般具有较高的导电性，这一特点为电化学法在处理高盐度工业有机废水方面的应用提供了良好发展空间。 　　电化学技术经过多年的发展，在处理含氰及重金属废水等方面得到了应用，这对于将电化学技术应用于印染废水处理过程中具有很好的借鉴意义。金属膜电化学反应器是将膜分离与催化反应结合在一个单元中同时进行的设备，具有高度集成一体化的优势，金属膜对电化学分解和絮凝的产物进行分离，克服颗粒床电极电化学处理废水时电极污染导致电流效率下降的难题，一步法实现对复杂体系有机污水的深度处理，综合利用金属膜过程的压力作为电化学反应的强制传质过程的驱动力，有效将污染物输送到电催化活性物质表面从而提高电化学反应效率，这些相对于传统的板框式、颗粒流化床、固定床等电化学方法处理废水具有明显优势，同时连续式反应器的设计极大提高废水处理的时空效率，这些技术优势使连续式强制传质金属膜电化学反应器处理印染废水新工艺的实施具有现实意义。 　　预期目标 　　通过对金属膜电化学反应器、电极材料的研究，建立金属膜电化学反应器处理印染废水的一整套新工艺。使处理后的印染废水达到国家一级排放标准。主要技术指标：化学需氧量（CODcr）小于100mg.L-1，PH值在6到9之间，色度小于50倍，悬浮固体浓度小于100mg.L-1，印染废水回用率达到100%，吨废水的综合处理成本降低10%以上。 　　经济、社会和环境效益分析 　　水污染问题已经成为威胁人类生存的一个大患，如何有效控制及治理水污染也成为21世纪的研究热点。国家环保总局2006年《全国环境统计公报》指出：06年，全国环境污染治理投资为2567.8亿元，比上年增长7.5％，占当年GDP的1.23％，达到历史最高。2007年5月太湖蓝藻事件的爆发，使江苏省政府在水污染控制上加大了整治力度，投资27亿元在太湖水的治理上，要达到的目标是：到2008年底，沿太湖所有城镇污水处理厂必须通过"双脱提标"（TN、TP）改造，沿湖5市（苏锡常镇宁）169座城镇的污水处理厂要达到国家和省一级A标准，并规定向太湖违法排污可罚款100万元。如何控制及治理太湖水体的污染有效方式要从污染源开始，从源头截住污染源，江苏省太湖流域是印染产业较为集中的区域，占全省印染企业的60％。我国工业行业的四大重点COD排放工业中，纺织印染业的COD排放量居第四位。造纸、食品行业的COD排放比重逐年下降，而纺织印染和化工行业的COD排放比重逐年上升，其中纺织印染业的比重从4.7%上升到5.6%。可见，经济高效的印染废水处理方法是国家、政府、企业以及环境的迫切需要。本项目提出的金属膜电化学反应器，将多孔金属膜和电化学技术结合，由于膜浓缩分离的特效性，和电化学技术的无限还原和氧化降解能力，可以预见该方法具有普适性，可以适合于任何复杂成份的深度废水处理，符合废水排放标准日益严格的发展趋势。更为重要的是，本项目提出连续式金属膜电化学反应器处理印染废水新工艺，能使印染废水印染废水回用率达到100%，吨废水的综合处理成本降低10%以上，因此经济效益明显。同时，采用多孔金属膜电化学反应器处理印染废水的工艺大大优于传统水处理工艺，而且占地面积少，废水处理时空效率高，操作简单容易控制，无二次污染，具有良好的社会和环境效益。