废水处理技术的新进展及应用

废水处理技术的新进展及应用

贾俊

深能合和电力（河源）有限公司广东省517025

摘要：本文系统介绍了国内外废水处理技术的研究与进展，特别是近年来出现的一些新技术，并探讨了废水处理技术的发展趋势。

关键词：废水处理技术；新进展；应用

Abstract:this paper introduces the wastewater treatment technology research and development,especially in recent years appear some new technology,and probes into the development trend of the technology of wastewater treatment.

Keywords:wastewater treatment technology;The new progress;application

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

缺水已经成为影响我国经济发展、社会安定和环境改善的主要制约因素之一。因此，废水回用和综合利用是解决环境废染及水资源短缺的有效途径和必要手段，从而保证经济的进一步可持续发展。对于缺水城市而言，城市废水和工业废水再生利用比开发建设新水源更为重要，更符合我国贫水的客观事实，更具有深远与现实意义。

随着人类社会的发展，人们已经认识到，水不是取之不尽用之不竭的，水是有限的，而这有限的水，正遭到严重废染，这就使本来就十分匾乏的水资源更加匾乏。一方面严重缺水，另一方面又有大量废水排出，流人江河湖海废染水体。废水处理既可解决水源的严重废染，又可开发新水源，应该说这是一项事半功倍的事业。然而由于认识、体制、资金、技术的问题，废水处理迟迟不能迅速发展。1废水处理的分类

按废水来源分类，废水一般分为生产废水处理和生活废水处理。生产废水包括工业废水、农业废水以及医疗废水等，而生活废水就是日常生活产生的废水。工业废水成分复杂，排量变化大，其性质与排量取决于工业生产的性质、工艺和规模等，不同的工业企业所排放的废水在质和量上各异。如化工、石油、造纸、纺织、印刷、食品等工业排放的废水主要含大量的有机物和其他有害物质。生活废水包括城市居民住宅排水、公共设施排水和工厂生活设施排水。生活废水中有机物含量较高，主要是由动植物蛋白、脂肪、洗涤剂、人体粪便、生活杂物等有机成分组成，其中含有许多细菌、病毒、微生物等。

废水处理被广泛应用于建筑、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。现代废水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。

一级处理，主要去除废水中呈悬浮状态的固体废染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的废水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理，主要去除废水中呈胶体和溶解状态的有机废染物质（BOD，COD 物质），去除率可达90%以上，使有机废染物达到排放标准。

三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸

附法，离子交换法和电渗分析法等。

2废水的处理技术

目前常用的废水处理技术有：物理法、化学法、物理化学法、生物法等，但是单纯用某一种方法处理废水，往往不能达标排放，它往往需要多种方法联合使用才能达到处理效果。

2.1物理法

常用的物理方法有：气浮法、重力沉淀法、过滤法、蒸馏法等。气浮法、重力沉淀法、过滤法是指利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的废染物质，去除对象是水中悬浮物质。应用的工艺有筛滤截留、重力分离、离心分离。常用的处理设备有格栅、沉淀池、过滤池、气浮装置等。

2.2化学法

化学法是按废水中废染物的主要类型，向废水中加入某些化学物质，通过化学反应，以达到净化水质目的的技术方法。现阶段化学法主要有：混凝法、中和法、铁屑内电解法、化学氧化法、电化学氧化法、焚烧法等。

2.2.1混凝法

混凝法是向水中投加一定量的混凝剂，经过脱稳、架桥等反应过程使水中呈胶体状态，难以沉降的颗粒互相聚集增大，形成粗絮体的方法，再经过沉淀或气浮，使废染物分离出来。常用混凝剂可分为无机混凝剂和有机混凝剂两类。潘碌亭、肖锦、赵建夫等以硫酸铝为主要原料制得兼具氧化和絮凝为一体的新型、高效水处理药剂COF-I，对微废染水源水、城市废水及印染废水进行了强化处理试验研究，结果表明，复合药剂COF-I对微废染水源水、城市废水及印染废水均具有良好的处理效果。最近的研究表明，有机高分子絮凝剂特别是人工合成的有机絮凝剂对染料废水有更好的脱色效果。混凝法的优点是工程投资少，处理量大，对疏水性染料脱色效率很高；缺点是需随水质变化而改变投料条件，对亲水性染料的脱色效率低，大量的泥渣脱水困难。

2.2.2中和法

中和法是用化学法去除废水中过量的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水时通常以碱和碱性氧化物为中和剂，而处理碱性废水则以酸或酸性氧化物作中和剂。

2.2.3铁屑内电解法

铁屑内电解法是多种机理协同作用的结果，包括Fe2+、新生态氢的还原作用、Fe（OH）2的混凝作用、活性炭的导电、吸附作用并提供微生物滋生场所、原电池微弱电流刺激微生物代谢及有机物降解。

2.2.4化学氧化法

化学氧化法是利用臭氧、H2O2、氯及其含氧化合物等氧化剂将有机废染物直接氧化的处理方法。以臭氧氧化法应用较多，臭氧氧化法对许多种难降解废水都能有效处理。化学氧化法包括臭氧氧化法、芬顿试剂氧化法、湿式空气氧化法、超临界水氧化法、焚烧法、电化学法、光化学氧化法等。近年来，高级氧化工艺(Advanced Oxidation Processes，AOPs)因其下述特点而逐渐得到研究者的重视:(1)产生氧化能力极强的轻基自由基(·OH)，能较快速、彻底的降解有机废染物直至完全矿化，无二次废染；(2)工艺灵活，既可单独处理，又可以与其它处理工艺匹配；(3)作为一种物理-化学处理过程，极易控制以满足不同处理需要。在各种高级氧化工艺中目前尤以电化学氧化法、光化学氧化法成为研究的热点。

2.2.5电化学氧化法

电化学氧化法是在电解槽中，废水中的有机废染物在电极上由于发生氧化还原反应而去除，废水中废染物在电解槽的阳极失去电子被氧化外，水中的C1-，OH-等也可在阳极放电而生成Cl2和氧O2而间接地氧化破坏废染物。

2.2.6焚烧法

焚烧法是将含有高浓度有机物的废水在高温下用空气进行氧化分解，使有机物生成水、二氧化碳等无害物质而排入大气的方法。该法适用于一些浓度高、含有大量的无机盐物质和生物难降解物质，并且废染物没有回收价值而热值较高的废水，如化工、医药厂的有机废液。

2.3物理化学处理技术

物理化学处理技术是指废水中的废染物在处理过程中通过相转移的变化而达到去除目的的处理技术，常用的单元操作有离子交换法、萃取、吸附法、膜技术等。

2.3.1吸附法

在物理化学法中，应用最多的是吸附法。吸附是利用具有吸附能力的多孔性固体物质将废水中微量溶解性有机物吸附和浓集于其表面，达到净化的过程。吸附作用类型有物理吸附、化学吸附、分子吸附、离子吸附等。水处理中吸附过程往往是几种吸附作用的综合结果。常用的吸附剂有可再生吸附剂(如活性炭、离子交换纤维等)和不可再生吸附剂如各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、工业废料(煤渣、粉煤灰)及天然废料(木屑、铁屑)等。

2.3.2蒸馏、蒸发法

蒸馏、蒸发法根据废液中各物质沸点的不同，用来回收废水废液中的有用物质。而浓缩液可作为燃料、饲料、肥料，或者进行下一步处理。

2.3.3膜分离法

膜科学技术是一门新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术。分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质，它能使流体内的一种或几种物质透过，而其它物质不透过，从而起到浓缩和分离纯化的作用。目前研究用于废水处理的主要是压力推动膜分离技术，包括反渗透(RO)、超滤(UF)、纳滤(NF)等。反渗透是以压力推动为动力的膜分离技术，压力差约为2~10MPa，上世纪70年代美国的J.J.Porer和C.A.Brando等人就开始将膜分离技术应用于印染废水的处理，采用反渗透法对18种染料的回收和再利用进行了试验，使用内压管式酷酸纤维膜、中空纤维聚酰胺膜、卷式醋酸纤维膜以及外压管式Zr(IV)氧化物-PAA动态膜，分离效果良好，色度去除率大于99%，COD去除率均在92%以上，透过水可重新使用。超滤是膜分离技术中应用最为广泛的膜过程之一，在我国则为生产与应用最广泛的膜品种。80年代末问世的介于超滤与反渗透之间的一种新型膜分离技术，其截留分子量在200~2000的范围内，孔径为几纳米，因此称为纳滤。由于纳滤膜表面有一层均匀的超薄脱盐层，它比反渗透膜要疏松得多，且其操作压力比反渗透低，因此，纳滤又称为疏松型反渗透或低压反渗透。膜分离法处理是一种新型分离技术，具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便、过程易控制、无废染等优点。但由于该技术需要专用设备，投资高，且膜易结垢堵塞，所以目前还未能推广。

2.4生物处理法

目前生物处理法在化工、医药有机废水处理中应用最广，并在应用中不断改进完善，但仍然存在处理构筑基建投资和占地大、管理复杂等问题。

2.4.1好氧生物处理法

生物处理法是利用微生物的生物化学作用降解有机物，这种方法具有技术比较成熟，运行较稳定等优点。

1）活性废泥法。目前作为活性废泥法主要运行方式有传统活性废泥法、完全混合废泥法、阶段曝气活性废泥法、吸附—再生活性废泥法、延时曝气活性废泥法、高负荷性废泥法、纯氧曝气活性废泥法、氧化沟、AB法工艺（吸附—生物降解）、SBR法等。向曝气池内或进水中投加铁盐的方法，被称为生物铁法。

2）生物膜法。生物膜法是与活性废泥法并列的另一种好氧生物处理法，微生物生长在面的粘膜中。它包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床，以生物接触氧化法应用最多。

3）复合式生物处理系统。复合式生物处理系统的研究在国外已有近20年的历史。复合生物处理系统中同时存在着附着相和悬浮相微生物，在任何时候都有一些游离的菌体附着在载体表面，同时又有一些生物膜脱离载体表面，而形成悬浮废泥，当这一过程达到平衡时，反应器中的载体表面就形成稳定状态的生物膜，这层生物膜与液相中的悬浮废泥共同发挥作用，各自发挥自己的降解优势，同时又在纵横两个方向上相互关联。

2.4.2厌氧生物处理法

亦称厌氧消化，是在厌氧条件下由多种微生物（厌氧细菌和一些兼性细菌）共同作用，使有机物分解并生成CH4和CO2的过程，一般包括水解、发酵、产氢产乙酸、产甲烷等四个阶段。

2.4.3组合生化工艺

大多数有机废水往往是厌氧后面接好氧处理单元。另外，若废水中含氮较多时，A/O法（缺氧—好氧）应用较为广泛；若废水中含磷较多时，A/O工艺（厌氧—好氧）中不设内循环时也能起到除磷作用。A2/O（厌氧—缺氧—好氧）法主要应用于废水同步脱氮除磷。兼氧水解—好氧生物处理工艺，是从厌氧-好氧生物处理发展而来的，用厌氧发酵过程中水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段，不产气。该工艺在较难处理的化工、医药废水应用越来越多。3废水处理技术的新进展

近年来下列最新的处理方法已经处于实验室阶段或已应用于实践。

3.1磁分离法

通过向废水中投加磁种和混凝剂，利用磁种的剩磁，在混凝剂同时作用下，使废水中的颗粒物相互吸引而聚结长大，加速悬浮物的分离，然后用磁分离器除去有机废染物。

3.2超声波气振法

通过控制超声波的频率和饱和气体，降解分离废水中有机物质。超声波处理废水是基于超声波能在溶液中产生局部高温、高压、高剪切力，诱使水分子和染料分子裂解成自由基，引发各种反应，促进絮凝。清华大学陶媛、胡棋昊、王黎明等针对实际印染废水高浓度、高毒性、高COD值的特点，采用探头式功率超声发生器和自制平板超声发生器降解多种高浓度染料废水，结果表明，降低超声辐射声强及增大辐射有效面积可降解染料并增大处理废水的体积。但是单独使用超声波气振法降解结构复杂的染料废水仍难以达到工业应用水平。

3.3高能物理法

当高能粒子束轰击水溶液时，水分子发生激发和电离，生成离子、激发分子、次级电子，这些辐射产物在向周围介质扩散前会相互作用产生反应能力极强的物质HO·、H2O2、HO2·与有机物质发生作用而使其分解。早在80年代Getoff

等用电离辐射技术(γ-辐射、X射线、电子束)对废水中的多种烷类物质(含染料)进行了降解研究，但因其产生高能粒子的装置昂贵，技术要求高，能耗较大，难以投入实际运行。

3.4光催化氧化技术。

利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合，所用光主要为紫外光，包括UV-O2，UV-H2O2等工艺，可以用于处理医药化工废水中的CHCl3，CCl4、多氯联苯等难降解物质。

除了上述的最新的处理方法外，还有超临界法、高效菌、酶生物处理技术、生物吸附降解技术在一定的范围内得到了应用和发展。

4展望

我国目前一般的工业有机废水大多通过组合传统工艺进行处理，但对有毒难生化降解的有机废水如印染、制药、农药等废水的处理，由于技术和经济之类的原因至今仍缺乏有效而经济的治理对策。研究开发费用低且无二次废染的新型废水处理技术，成为环保领域内一个亟待解决的重要课题。高级氧化工艺逐渐受到人们的青睐，这些氧化技术，如前面提到的光催化氧化、电催化氧化、超临界氧化、湿式氧化和低温等离子体化学法等新技术在难降解有机工业废水处理方面的研究十分活跃，有些已进入工业试验阶段。尤其电催化高级氧化技术、光催化氧化以及两者的协同效应的研究正成为该领域研究的热点，代表废水处理技术的研究方向，有望在不久的将来在技术上有所突破，并在工业中得到应用。

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废水处理技术的新进展及应用

作者：贾俊

作者单位：深能合和电力（河源）有限公司

刊名：

城市建设理论研究（电子版）

英文刊名：ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu

年，卷(期)：2012(11)

本文链接：https://www.360docs.net/doc/6e5252390.html,/Periodical_csjsllyj2012112603.aspx