工业废水处理技术综述

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1、废水处理技术综述摘要:对目前常用的废水处理方法进行综述。废水处理按其作用原理,可分为物理法、化学法、 物理化学法和生物法四类。物理法有调节、过滤、沉淀、浮力浮上法等;化学法有混凝法、 中和法、氧化还原法、化学沉淀法等;物理化学法有吸附法、离子交换法、膜分离法、气提 法、萃取法等;生物法有好氧生物处理和厌氧生物处理。随着现代工业的日益发展,工业用水量及废水的排放量日益增加,世界各国的水体都出现了不 同程度的污染,导致世界性的水资源缺乏危机日益严重。为极大地缓解水资源的短缺状况,废 水处理技术的研究也日益受到人们的密切关注。1 废水处理方法废水处理的目的是将废水中所含的污染物分离出来,或将其转化为

2、无害和稳定的物质或可分 离的物质,从而使废水得到净化。废水处理技术,按其作用原理,可分为物理法、化学法、物理 化学法和生物法四类。1. 1 物理法物理法是通过物理或机械作用分离或回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的废水处理 方法,其处理过程不改变污染物质的化学性质。物理法废水处理技术通常有调节、筛滤、过 滤、沉淀、浮力浮上、离心分离、磁分离等。1.1.1 调节 工业废水的水量和水质随生产过程而变化,为使废水处理系统在最佳工艺条件下运行,需进行 水质、水量调节。1. 1. 2 沉淀重力分离 利用废水中的悬浮物和水密度不同的原理,借助重力沉降作用,使悬浮物从水中分离出来。1. 1. 3 筛滤、过

3、滤 通过格栅、滤网、滤布或滤料的拦截作用和凝聚作用去除污水中的悬浮物质和油类。1. 1. 4 浮力浮上法 借助于水的浮力及污染物与水的密度差,使水中不溶态污染物浮出水面,然后加以分离的水处 理方法统称为浮力浮上法。根据分散相物质的亲水性强弱和密度大小,浮力浮上法可分为自 然浮上法、气泡浮上法和药剂浮选法。1. 1. 5 离心分离利用离心力使污染物与废水分离。1. 1. 6 磁力分离 利用磁场力的作用截留废水中的不溶性污染物质。磁性污染物可直接通过磁场去除;非磁性 污染物需投加磁粉接种后,才能通过磁场去除。一般用于去除废水中的悬浮物及沉淀法难以 分离的细小悬浮物和胶体。1. 2 化学法化学法是通

4、过加入化学物质,使其与废水中的污染物质发生化学反应来分离、去除、回 收废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理方法。化学法废水处 理技术通常有混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法等。1. 2. 1 混凝法混凝法就是在混凝剂的离解和水解作用下,使水中的胶体污染物和细微悬浮物脱稳并聚 集为具有可分离性的絮凝体的过程,其中包括凝聚和絮凝两个过程,统称为混凝。目前常用的混凝剂有无机金属盐类和有机高分子聚合物两大类。无机混凝剂主要有铁系 和铝系金属盐,可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐;有机高分子混凝剂,目前应用最多的是聚丙 烯酞胺类。混凝剂种类的选择取决于胶体和细微悬浮物的种类、性质

5、和浓度。如果污染物主要是细 微悬浮物,则只采用高分子絮凝剂;如果污染物主要呈胶体状态,则先用无机混凝剂使其脱稳, 再加高分子絮凝剂。1.2.2 中和法 利用酸碱中和原理,处理酸性或碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠、 石灰石等，使废水变为中性;以粒状石灰石、XX石或白云石作为滤料，进行过滤中和;对碱性废 水可吹入含有CO2的烟道气进行中和，也可用其它酸性物质进行中和;酸、碱废水混合中和等。1.2.3 氧化还原法利用氧化还原反应将溶解于废水中的有毒物质转化为无毒或微毒物质。废水中呈溶解状 态的有机或无机污染物,在投加氧化剂或还原剂后,发生氧化或还原作用,使其转变为无害的 物质。1

6、化学氧化法有空气氧化、过氧化氢氧化、臭氧氧化及氯氧化等。在常温常压下利用如过氧化氢、二 氧化氯、次氯酸盐、臭氧、高锰酸钾、高铁酸钾等氧化剂,将废水中的有机物氧化成二氧化 碳和水。对于高浓度难生物降解有机废水的处理,用常规的物理、化学、生物方法难以满足净化 处理在技术和经济上的要求,于是高级氧化技术应运而生。目前的高级氧化技术主要包括催 化氧化法、湿式氧化法、电化学氧化法、复合催化氧化法、超临界水氧化法、光氧化法和超 声波法和高能辐射等。光氧化法是利用可见光或紫外光作用下所进行的复杂反应,具有极强的氧化能力,有机物 去除率高。光氧化法分为光激发氧化法和光催化氧化法。光激发氧化法是以 O3、 H2

7、O2、 O2 和空气等作为氧化剂,将其氧化作用和光化学辐射相结合,产生氧化能力很强的自由基,其氧 化效果比单独使用UV和o3要好得多,这是目前光氧化法研究中效果最好的方法。光催化氧 化法是在溶液中加入一定数量的半导体催化剂如TiO2，它在紫外线辐射下能产生强氧化能力 的自由基,能氧化水中的有机物。两种光氧化法，均以UV为辐射源，都能产生氧化能力很强的 OH 自由基,能有效地去除有机物和微生物。湿式氧化法、湿式催化氧化法是在高温、高压下利用o2或空气作为氧化剂，氧化水中呈 溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物,达到去除污染物的目的。复合催化氧化法:目前研究较多的高级氧化组合技术有Fenton技

8、术、臭氧/生物活性炭技 术、 O3、 H2O2 等。于秀娟等人利用臭氧一生物活性炭工艺去除水中的有机微污染物也取得 了较好效果。Fenton法就是以铁盐Fe2+为催化剂，在也02存在下，对有机物进行氧化降解。 随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把02、紫外光 UV、草酸盐等引入Fenton试剂， 使其氧化能力大大增强，节约h2o2用量。超临界水氧化法及超临界水催化氧化法是在水的超临界状态下,通过氧化剂氧气、臭氧 等完全氧化有机物，反应温度高，速度快,效率高，可在几秒钟内将有机物氧化成co2和h2o2。电化学氧化法是利用光、声、电、磁及其他无毒试剂催化氧化技术来处理有机废水,尤 其是难

9、生物降解有机污染物,是当前世界水处理相当活跃的研究领域。超声波法是利用超声波降解水中的污染物,尤其是难降解的有机污染物,是近年来发展起 来的一项新兴水处理技术。微波法是把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能 及其杀灭微生物的功能用于废水处理。废水经微波能处理后可100%返回,实现水的可持续利 用,使人类水环境步入良性循环。到目前为止,微波能污水处理技术已经上海的焦化厂废水、 北京的化纤厂废水、XX的玉米制酒精废水等进行了验证,并证明该技术运用于污水处理的广 泛适应性。高能辐照法是利用高能电子发生装置或脉冲发生装置产生的电能电子束与水分子碰撞, 形成激发态从而发生氧

10、化降解作用。高级氧化法特别适用于高浓度有机废水的处理。XX大 学曾进行过催化湿式氧化法处理三环唑高浓度废水的研究,COD去除率达80%;同济大学环境 工程学院对臭氧氧化及光化学氧化法去除有机污染物也进行了大量的研究,获得令人满意的 效果。2化学还原 废水中的某些金属离子在高价态时毒性很大,可用化学还原法将其还原为低价态后分离除去。3电解法 利用电解槽中的电化学反应,处理废水中的各类污染物。工业废水中的溶解性污染物可 通过电解中的氧化还原反应,形成沉淀或形成气体溢出。电解法包括电解氧化还原、电解气 浮和电解凝聚,主要用于处理含铬及含氰废水。1.2.4 化学沉淀法 向废水中投加可溶性化学药剂即沉淀

11、剂,与水中呈离子状态的无机污染物起化学反应,生成不溶于水或难溶于水的化合物,析出沉淀,使废水得到净化。化学沉淀法多用于去除废水 中的重金属离子,如汞、铬、铅、锌等。化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡 盐沉淀法、铁氧体沉淀法。1. 2. 5 消毒杀菌 消毒杀菌技术主要用于水的深度处理。消毒杀菌主要是采用氯、次氯酸盐、二氧化氯、 臭氧、臭氧一紫外线等。二氧化氯用于给水处理消毒,近年来受到广泛的注意,主要是由于它 不会与水中的腐殖质反应产生卤代烃。臭氧消毒被认为是在水处理过程中替代加氯的一种行 之有效的消毒方法,因为臭氧首先是具有很强的杀菌力 ,其次是氧化分解有机物的速度快,使 消毒后水的

12、致突变性降为最低。1. 3 物理化学法物理化学法是利用传质原理处理或回收利用废水的技术方法。常见方法包括:吸附法、离 子交换法、膜分离法、汽提法、吹脱法、萃取法、蒸发法、结晶法等。1. 3. 1 吸附 将废水通过多孔性固体吸附剂,使废水中溶解性有机或无机污染物吸附到吸附剂上的废水处 理技术。常用的吸附剂有活性炭、活性氧化铝、沸石、硅藻土、硅胶、分子筛等,其中以活 性炭使用最为广泛。吸附树脂亦称高分子吸附剂,是一类高度交联的高分子聚合物,具有较大 的比表面积和优良的孔结构。对于低浓度有机废水的处理,多采用活性炭吸附;对于高浓度有机废水的处理,宜选用大孔吸 附树脂,从废水中吸附有机溶质,实现有机溶

13、质的富集与分离。吸附树脂处理有机废水,与普通 活性炭相比,具有适用范围宽、吸附效果好、脱附再生容易、树脂性能稳定等许多优点。近 年来,我国南开大学等单位先后研制成功数十种新型吸附树脂，其中H系列和NKA系列吸附树 脂的性能达到国际水平。南开大学、XX大学、XX科技大学、XX石油化工学院等单位与石化 企业协作,应用树脂吸附法处理了数十种高浓度有机废水,取得了很好的效果，先后建成了数十套工业处理装置并投入正常运行。常用的吸附树脂有H - 103 ,NKA, H 一 107 , CHA 101、CHA 111、XAD 4,RH 等品种。1.3.2 离子交换 离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和

14、水中的离子进行交换反应而除去水中有害 离子的方法。在工业废水处理中,主要用以回收贵重金属离子,也可用于放射性废水和有机废 水的处理。离子交换剂分为无机和有机两大类。无机离子交换剂包括天然沸石和合成沸石等。有机离子 交换剂包括磺化煤、离子交换树脂和离子交换纤维等。后二者具有良好的理化性能和丰富的 离子交换基团 ,对水溶液中的各种离子有较大的交换吸附容量 ,故在废水处理中使用较为广 泛。1.3.3 萃取 利用溶质在水中和溶剂中溶解度的不同,使废水中的溶质转溶入另一与水不互溶的溶剂 中,然后使溶剂与废水分层分离,既可使废水得到净化。在萃取过程中使用的溶剂称为萃取剂, 萃取后的溶剂成为萃取液相,废水称

15、为萃余液相。1.3.4 吹脱、汽提 吹脱和汽提都属于气一液相转移分离法。即将气体载气通入废水中,使之相互充分接触,使 废水中的溶解气体和易挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。 常用空气或水蒸汽作载气,习惯上把前者称为吹脱法,后者称为汽提法。1. 3. 5 蒸发蒸发法处理废水的实质是加热废水,使水分子大量气化,得到浓缩的废液以便进一步回收利用; 水蒸汽冷凝后又可获得纯水。多用于酸碱废液的浓缩回收及放射性废水的处理。1. 3. 6 结晶 结晶法用以分离废水中具有结晶性能的固体物质。其实质是通过蒸发浓缩或降温冷却,使溶 液达到饱和,让多余的溶质结晶析出,加以回收利用。1.

16、3. 7膜分离膜分离技术是20世纪50年代发展起来的一门新兴高技术边缘科学,70年代后在各个工业领 域及科研中得到大规模应用,发展十分迅速,受到各方面的关注。膜分离法是利用特殊的薄膜 对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。常用的膜分离方法有扩散渗析、电渗析、 反渗透、超滤、纳滤、微滤和液膜等。中科院XX化物所、上海市环保所、华南理工大学等 单位相继进行了液膜法处理有机废水试验研究,并在生产中部分应用;北京市环境保护科学研 究院采用反渗透技术进行高浓度有机废水的处理研究,取得了较好的效果。1. 4 生物法生物处理法就是利用微生物的新陈代谢功能,通过微生物的吸附、降解废水中的有机污染物, 将废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质,转化为稳定、无害 的物质的废水处理方法。生物处理法通常又分为