盛燕群
污染問(wèn)題一直是我們國(guó)家和社會(huì)關(guān)注的重要問(wèn)題,尤其是水污染。大力發(fā)展污水處理技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平,不僅能夠防止水體污染,還可以緩解水資源短缺。而梨是我國(guó)常見(jiàn)的水果之一,其水分足、口感清甜,廣受歡迎。通過(guò)學(xué)者的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),梨渣經(jīng)過(guò)處理,具有吸附污水的能力,且具有成本低、便捷的優(yōu)點(diǎn)。
高貴珍等以碭山梨渣為原料,將其進(jìn)行磷酸酯化改性,制備成一種酯化梨渣陽(yáng)離子吸附劑,并采用批次實(shí)驗(yàn)法研究了其在不同實(shí)驗(yàn)條件下(pH、吸附劑量、吸附質(zhì)濃度和吸附時(shí)間)對(duì)金屬鋅離子的吸附性能。經(jīng)研究不僅證明酯化梨渣陽(yáng)離子吸附劑對(duì)金屬鋅離子具有吸附能力,且得出最大吸附能力條件值。史洪偉等利用磷酸酯化改性梨渣制備而成的吸附劑開(kāi)展吸附污水中Cu(Ⅱ)離子的研究,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證明磷酸酯化改性梨渣對(duì)Cu(Ⅱ)離子具有顯著吸附能力。陳巨冰等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,酯化改性梨渣具有吸附金屬鋅離子和銅離子的吸附性能。徐禮生等則采用原子吸收光譜法研究了磷酸酯化改性梨渣吸附Cr(Ⅵ)離子的效果,并得出其最大吸附能力的條件(pH、吸附劑量、吸附質(zhì)濃度和吸附時(shí)間)等。
通過(guò)以上學(xué)者的研究可發(fā)現(xiàn),磷酸酯化改性梨渣,具備污水中吸附金屬離子的能力,可用于制作污水處理材料,形成生物凈化劑以處理污水。
根據(jù)我國(guó)統(tǒng)計(jì)局對(duì)廢水及其主要污染物統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,從2012年至2015年,我國(guó)廢水排放總量保持持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài),而2016年、2017年連續(xù)兩年廢水排放總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì),其主要原因在于我國(guó)廢水管理初見(jiàn)成效。但總體而言,我國(guó)廢水排放總量是非常高的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表發(fā)現(xiàn),廢水中主要污染物集中為鉻、鉛、砷、鎘等,可見(jiàn)我國(guó)廢水中金屬污染占比較高。廢水排放總量其主要污染物見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)來(lái)源:國(guó)家統(tǒng)計(jì)局。
表1我國(guó)廢水中主要污染物排放
續(xù)表
根據(jù)《中國(guó)污水處理市場(chǎng)調(diào)查與發(fā)展前景研究報(bào)告(2019版)》:高效率、低耗能以及低成本的先進(jìn)污水處理技術(shù)適合我國(guó)國(guó)情。2016 年12月,發(fā)改委、住建部聯(lián)合發(fā)布《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》。按照規(guī)劃要求,到2020 年年底,城市污水處理率達(dá)到95%,建制鎮(zhèn)污水處理率達(dá)到70%。然而,根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),到2017年年末,我國(guó)城市污水處理率為93.54%,縣城污水處理率為90.11%,建制鎮(zhèn)污水處理率僅為49.25%。農(nóng)村污水處理缺口更大,其污水處理率僅為22%。
與規(guī)劃要求相比,城市污水處理基本達(dá)標(biāo),但是建制鎮(zhèn)以及農(nóng)村的污水處理還有很大的差距。因此,污水處理市場(chǎng)還有很大的空間。尤其根據(jù)規(guī)劃,“十三五”期間新增污水處理設(shè)施投資1506億元,提標(biāo)改造污水處理設(shè)施投資432億元,更是證明了污水處理市場(chǎng)需求巨大。
目前我國(guó)處理廢水采用的吸附劑主要利用的原理是物理吸附法和化學(xué)吸附法。
1.物理吸附法
物理吸附法主要是利用活性炭的物理吸附,實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中污染物的分離回收。
優(yōu)勢(shì):首先,活性炭經(jīng)有效處理后,可有效吸收鐵離子,使水質(zhì)達(dá)到規(guī)范。其次,活性炭有很高的再生效率,去除率極高,可達(dá)到70%。
劣勢(shì):成本高,處理過(guò)程復(fù)雜,不太適用于污水治理。
2.化學(xué)吸附法
化學(xué)吸附法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用去除水中的雜質(zhì)。
優(yōu)勢(shì):首先使污染物與水分離和回收某些有用物質(zhì),其次改變污染物的性質(zhì),減少有毒有害物質(zhì),從而達(dá)到比物理法更高的凈化效果。
劣勢(shì):由于化學(xué)法處理廢水時(shí)常需采用化學(xué)藥劑(或材料),運(yùn)行費(fèi)用一般較高,操作與管理的要求也較嚴(yán)格?;瘜W(xué)法還需與物理法配合使用,在化學(xué)處理之前,往往需用沉淀和過(guò)濾等手段進(jìn)行前處理。在某些場(chǎng)合下,又需采用沉淀和過(guò)濾等物理手段作為化學(xué)處理的后處理,過(guò)程較為復(fù)雜。
綜上得,環(huán)境治理時(shí),各種水體吸附劑凈化劑都在市場(chǎng)中已占有固定較大比例,主要都是化學(xué)和物理吸附劑,對(duì)于生物吸附劑的使用比較少。與以上吸附劑相比,生物吸附劑的優(yōu)勢(shì)明顯。但生物凈化劑目前在我們的市場(chǎng)上沒(méi)有得到普及,同時(shí)也沒(méi)有這方面的大規(guī)模性質(zhì)的公司。對(duì)于環(huán)境保護(hù)行業(yè)來(lái)說(shuō),這還是一塊處女地帶。是挑戰(zhàn)同時(shí)也是我們的機(jī)遇,正確打入市場(chǎng)就能把握市場(chǎng)的方向。
工業(yè)污水中的重金屬離子的污染尤為嚴(yán)重,如二價(jià)金屬陽(yáng)離子鋅和銅,可采取的方法有化學(xué)沉淀法和離子交換法,但這些傳統(tǒng)技術(shù)都存在技術(shù)昂貴問(wèn)題,所以提出用磷酸酯化改性梨渣吸附工業(yè)廢水。研究結(jié)果也顯示:改性梨渣對(duì)污水中的鋅離子和銅離子吸附率較高,25 ~150mg/L 吸附率可以達(dá)到80%以上。改性梨渣用量15g/L,吸附時(shí)間100min。所以,更適用于工業(yè)廢水的治理。
1.材料更簡(jiǎn)單易得
梨是我國(guó)常見(jiàn)水果之一。根據(jù)我國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示:2018年我國(guó)梨的產(chǎn)量為1607.8萬(wàn)噸(圖1),雖低于2015 ~2017年的平均產(chǎn)量,但是整體產(chǎn)量較大。
圖1 2012~2018 年我國(guó)梨產(chǎn)量走勢(shì)
梨的主要銷售渠道是零售和農(nóng)產(chǎn)品加工。我國(guó)梨的農(nóng)產(chǎn)品加工廠較為集中,如安徽碭山、山東煙臺(tái)等。梨渣收集具有可行性。
2.環(huán)境友好,節(jié)能環(huán)保
生物凈化劑,顧名思義就是利用生物技術(shù)對(duì)水體中的雜質(zhì)進(jìn)行吸附。梨渣吸附劑同樣是利用了改良型梨渣處理水體中的重金屬離子,從取材就是屬于對(duì)廢料的重復(fù)利用,其次使用后無(wú)逆反,可以被土壤吸收分解,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
3.水體循環(huán)使用
在水源排放端口的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)智能檢測(cè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),符合循環(huán)使用標(biāo)準(zhǔn)的水體會(huì)自動(dòng)引入循環(huán)水體管道,讓“廢水”二次利用,循環(huán)使用,大大減少了工業(yè)用水和生活污水,同時(shí)也為工廠降低了水源成本。
利用酯化改性梨渣生產(chǎn)而成的生物吸附劑的成本要顯著性低于市場(chǎng)上現(xiàn)存的化學(xué)吸附劑和物理吸附劑。其主要成本估算如下:
1.原材料費(fèi)用:梨渣2000 元/噸,人工費(fèi):150 ~200 元/噸。比同行業(yè)原材料及人工費(fèi)低很多,主要原因在于梨渣本屬于生活垃圾或水果加工廠廢料,價(jià)格低廉,無(wú)須過(guò)多人工處理,人工費(fèi)用也較低。
2.材料成本和設(shè)備費(fèi):梨渣攪拌器等儀器及其他設(shè)備共需100 萬(wàn)。梨渣制作成為生物吸附劑主要工序是酯化改性,儀器設(shè)備相比簡(jiǎn)單,故比同行業(yè)費(fèi)用低約50 萬(wàn)。
3.宣傳推廣費(fèi)等費(fèi)用:因梨渣屬環(huán)境友好型凈化劑,受政府及當(dāng)?shù)仄髽I(yè)家支持,因此爭(zhēng)取政府及企業(yè)的扶持,可大量降低該推廣費(fèi)用。預(yù)估比其他同行業(yè)費(fèi)用低30 萬(wàn)。
1.市場(chǎng)處于初創(chuàng)期
生物吸附劑在我國(guó)目前市場(chǎng)上較少,消費(fèi)群體認(rèn)知度低,尤其是酯化改性梨渣生產(chǎn)形成的吸附劑,在市場(chǎng)上基本處于初創(chuàng)期,市場(chǎng)認(rèn)知度更低。我國(guó)工業(yè)廢水排放量較高,梨渣吸附劑恐無(wú)法滿足工業(yè)廢水去污需求量。
2.梨渣收集存在困難
現(xiàn)階段,我國(guó)梨的主要銷售為零售和農(nóng)產(chǎn)品加工。農(nóng)產(chǎn)品加工工廠的梨渣收集相對(duì)集中,但是在零售方面,梨渣收集較為困難,且梨作為農(nóng)產(chǎn)品,具有顯著的季節(jié)性特點(diǎn)。因此,這兩方面的原因?qū)е吕嬖?yīng)可能在生物凈化劑生產(chǎn)方面無(wú)法滿足需求量,致使梨渣生物凈化劑生產(chǎn)無(wú)法達(dá)到規(guī)?;?,影響其穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。
3.適用范圍有限
酯化改性梨渣對(duì)于廢水的凈化,目前研究成果僅僅體現(xiàn)在金屬離子上面,而對(duì)于廢水中的主要污染物成分并不能完成全部的吸附,而且吸附效果要符合一定條件方能實(shí)現(xiàn)。這意味著,以梨渣作為主要原材料的生物凈化劑的吸附效果有限,一定程度上只能針對(duì)特定的廢水進(jìn)行凈化。
梨渣經(jīng)過(guò)酯化改性之后具有吸附污染水體中金屬離子的作用,再加上原材料簡(jiǎn)單易得,具有市場(chǎng)推廣的價(jià)值。但是梨渣作為原材料生產(chǎn)生物吸附劑也存在有顯著的缺點(diǎn),市場(chǎng)推廣也有其難度。