工业废水处理方法及研究进展 4页

工业废水处理方法及研究进展工业废水是污染我国水环境最主要的来源，对工业废水污染进行防治是影响自然资源可持续利用和可持续保存、国民经济的可持续性发展的一个较为重要因素。所以，我国一直都把防治工业污染作为环境保护的重中之重，同时也采取了很多行之有效的策略和对策，希望能够缓解工业废水对环境的深度污染。但由于目前我国的经济发展势头十分迅猛，而我国的工业生产又长期以来是处于低产出、低效率、高消耗、高投入，资源的浪费极为严重，废水和污染物的排放量极大，这样就导致了我国生态环境日益恶化、水环境污染十分的严重。因此，加强工业废水处理方法及发展趋势的探讨就显得尤为重要。1工业废水的分类1.1含悬浮物（包括含油）工业废水这类废水主要是湿法除尘水、煤气洗涤水、选煤洗涤水、轧钢废水等。处理时多采用自然沉淀、混凝沉淀、压气浮选、过滤等方法净化废水。经上述处理后可循环利用。1.2含无机溶解物工业废水它包括电镀废水、酸洗含园废液、有色冶金废水、矿山酸性废水等。以含重金属离子、酸、成为主的废水，毒害大，处理方法复杂，可先考虑将其变害为利，从中回收有用物质。这类废水一般都是采用物理化学法处理的。1.3含有机物工业废水它包括焦化废水、印染废水、造纸黑液、石油化工废水等。这类废水耗氧且有毒，应采用物化与生化相结合的方法净化。1.4冷却用水工业冷却水占工业总用水量的2/3以上。直接排放或以低循环串循环利用，都会造成对水体的热污染，也会产生危害。近年来，控制热污染已经提到日程上来，所以，无论是在丰水区的江南，还是在缺水区的北方，各工业企业都应提高工业冷却水的循环率，提高浓缩倍数，在拉术允许的条件下把排污水量减少到最低程度。2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，或将其转化为无害和稳定的物质或可分离的物质，从而使废水得到净化。不同的污水水质、水量、处理后接纳水体以及是否有回用目的、处理程度等要求都决定所采用的废水处理方法不同。废水处理技术，按其作用原理大致可分为化学处理法、物理处理法、电化学法及生物处理法等。2.1物理处理法物理处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过滤、沉淀、离心分离、膜分离、吸附、萃取等方法。2.1.1沉淀分离法沉淀分离法就是利用污水中的悬浮物质和水密度不同的原理，借助重力沉降作用，使悬浮物自然沉淀而从水中分离除去。2.1.2膜分离法n膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、渗析（D）、电渗析ED）、液膜（LM）等方法。RO膜早在20世纪70年代就已经开始用于处理电镀废水并使之循环回用。NF膜在染料生产废水中，用于其脱盐、脱色和去除有机污染物。膜分离技术也已经广泛应用于造纸废水处理中。瑞典Arctic纸厂使用超滤技术，悬浮固形物的除去率超过95%。UF膜在处理含油废水中起着关键作用。膜分离法处理含油污水具有操作简单、分离效果良好、化学添加剂用量少、无相变、能耗低等优点，但同时也有如热稳定性差、不耐腐蚀、膜易被污染等缺点。单一的膜分离技术并不能很好地解决含油废水的处理问题，要不断开发新的工艺、新型膜组件和新型膜来处理废水。2.1.3萃取法萃取法是利用与水不相溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到废水净化和回收有用物质的目的。姬登祥等以生物柴油为萃取剂处理苯酚有机废水，五级错流萃取后萃取率达到99.97%，改善了苯酚水溶液的可生化性，可实现苯酚的循环利用。王晓兵[13]等以叔胺N235（C7-C8）为萃取剂，乙苯为助剂，煤油为稀释剂组成混合萃取剂对含羧酸工业废水经三级萃取后，酸的萃取率（大于96%）、甲酸的回收率、COD的去除率（大于71%）及萃取剂的再生都取得良好的效果。2.1.4吸附法吸附法是采用多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或使废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中污染物质吸附于多孔物质表面等而除去。孙莹等使用改性粉煤灰处理含铬废水，结果表明用氢氧化钙改性的粉煤灰对Cr6+废水处理有良好的效果，Cr6+去除率达到97.87%。丑华[16]等采用活性炭或硅藻土吸附法对物理化学实验产生的不同浓度多组分含铜有色废液进行处理，在760nm污物去除率最高可以达到97.77%，COD为0.025g.L-1，色度、pH、COD均低于国家排放标准。物理处理法对污染物的处理只是进行相间转移，并没有完全降解，没有得到很好的回收，依然会造成二次污染和污染的堆积。在实际的废水处理中，往往是跟其它操作单元和过程组合起来，以达到较高的处理程度。2.2生物处理法生物处理法的目的是通过微生物的代谢活动使废水中的有机污染物转化为无害产物，即利用活性污泥或生物膜上的微生物将废水中的有机物作为它们代谢活动所必需的能源物质，将其转化为代谢终产物CO2和水而使废水得到净化。据参与降解微生物的种类不同，生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。2.2.1好氧生物处理法n好氧生物处理法是在提供游离氧的前提，以好氧微生物为主，使有机物降解、稳定的无害化处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。好氧生物处理法广泛用于处理生活污水及性质与之相近的工业废水。俞宁[17]等通过用高效好氧生物法处理某厂印染废水，处理后对COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、SS（固体悬浮物）、NH3-N、色度的去除率分别达到93.6%、93.9％、90.4%％、68.0%、87.5％，技术成熟，运行效果良好，并能保证废水稳定达标排放。胡晓东[18]等通过对比分析3种好氧活性污泥法，采用SBR（间歇式活性污泥法）处理高浓度土霉素、庆大霉素混合废水，平均COD去除率可达85%，而且运行费用低，操作易实现自动化。2.2.2厌氧生物处理法厌氧生物处理法是指在没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对废水中的有机物进行降解、稳定的处理方法。韩洪军[19等利用两相分段厌氧处理甲醇废水，在最优条件下COD去除率高达92.3%。韩洪军[20]等采用厌氧／好氧／生物脱氨／混凝沉淀工艺处理煤化工废水，经过调试运行显示COD去除率达到95.7%，氨氮去除率达87%，出水水质达到《污水综合排放标准》的一级标准。生物处理法具有处理有机物效率高、成本低、出水水质好、污泥沉降性能好等优点，但对水质要求高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点。2.3电化学处理法电化学处理方法是指在特定的电化学反应器内，通过电极反应以及由此而引起的一系列的化学反应、电化学过程或物理过程，达到污染物降解转化的目的。电化学处理技术主要包括：电絮凝法、电化学氧化法、电沉积法、电解气浮法、内电解法、电渗析、电化学膜分离等。电化学系统设备相对简单，占地面积小，操作维护费用较低，能有效避免二次污染，而且反应可控程度高，便于实现工业自动化，被称为“环境友好”技术[21]．2.3.1电渗析法电渗析法是在直流电场的作用下，利用阴离子或阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子进行选择性透过，使阴、阳离子定向迁移，从而实现水体中的溶质与水分离。2.3.2电絮凝法电絮凝法是采用可溶性阳极（Fe，Al等）生成Fe2+，Fe3+，Al3+等阳离子，通过絮凝生成Fe（OH）2、Fe（OH）3、Al（OH）3等沉淀物，以去除水中的污染物[23]。崔延瑞[24]等采用电絮凝法处理卫河水，在最佳工艺条件下，COD浓度的去除率最高达到94%，浊度去除率可达83%。2.3.3电化学氧化法电化学氧化法是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化而从废水中减少或去除。它分为直接电解和间接电解。直接氧化法是指被氧化物质和电极基体直接进行电子传递的氧化方法，已用此法直接降解无机污染物（如含CN-废水、含NH4+和含硫沸水等)，对有机物氧化降解（如降解染料、酚）以及造纸、皮革垃圾填埋场渗析液等各种废水[25]。鲁剑[26]等用电化学氧化法对高氨氮废水进行处理，在最优条件下COD移除率可以达到87.62%，去除效果明显。2.4化学处理法2.4.1化学沉淀法化学沉淀法是向废水中投加可溶性化学药剂（即沉淀剂），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。化学沉淀法有氨氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体沉淀法徐志高等以MgC12·6H2O和Na2HPO4·n12H2O为反应沉淀剂，在最佳工艺条件下，对锆铪分离中试车间的高浓度废水进行处理，氨氮的去除率>95%。景明霞[28针对包头地区稀土冶炼工艺产生的氨氮废水，通过化学沉淀法对其进行初步处理，通过单因素实验选取最佳控制点，氨氮去除率为92.4%。2.4.2高级氧化法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。高级化学氧化（Advanced0xidationProcess，简称AOP）的概念由Glaze.W.H等人在1987年提出的。它的原理是利用羟基自由基有效破坏水相中污染物的化学反应。羟基自由基的产生方法一般采用加入强氧化剂，如：臭氧、过氧化氢、过渡金属催化剂或光催化剂，并且常借助紫外光、超声波或电子束的辐射作用[29]。目前被公认为比较突出的高级化学氧化技术有：Fenton法、臭氧类氧化法、多相光催化氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、电化学催化降解法、超声降解法及高能辐射等。朱洪涛[30]等研究得出：UV-Fenton反应处理印染废水，COD和色度去除率比Fenton反应高，色度去除率达到90.4%，COD去除率达到86.2%。废水处理方法选择工业废水中污染物成分极其复杂多样,任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的,而常常要几种方法组成处理系统,才能达到处理的要求。废水处理流程的组合,一般遵循先易后难、先简后繁的原则。先去除大块垃圾和漂浮物质,然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。即首先使用物理法,然后再使用化学法或物化和生物处理法。废水的处理,按处理程度的不同,常分为一级、二级和三级处理。一级处理主要是用物理或化学的方法去除污水中呈悬浮状的固体性污染物和调节废水的pH值,是二级处理的预处理。二级处理主要是用生物法或化学混凝法去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质,出水一般能达到国家废水排放标准。三级处理亦称深度处理。如需较高水质的污水回用,需进行三级处理,即用物理化学方法、生物法或化学法去除难以生物降解的有机物和无机磷、氮等可溶性污染物。展望科学技术发展的同时也带来越来越多的环境污染问题，随着人们环保意识的不断增强，现在有些工业有机废水采用单一方法处理达不到国家规定的排放标准。为提高污水治理的规模效益和综合效益，污水处理技术在不断被研究和发展，往往在不同阶段将几种方法组合起来。如金属和金属氧化物的多相催化臭氧化通过提高臭氧的催化分解和羟基自由基的生成，能够明显地提高臭氧的利用率和有机物的去除效率。由于其低成本和易操作，被认为是一种有工业前景的废水处理工工艺。组合工艺的优点明显，代表废水处理技术发展的趋势。处理工艺：http://www.visbe.cn/gongyefeishuichuli/