废水处理新技术个人整理资料 11页

一、生物处理新技术1、AB法（1）定义：AB工艺是吸附一生物降解工艺的简称。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。（2）原理：AB工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20-40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50％以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。（3）工艺流程：（4）主要特点：①未设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成的A段为一级处理系统；②B段由曝气池和二沉池组成；③A、B两段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，各自有独特的微生物群体，有利于功能稳定。（5）性能特点：优点：具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。①对有机底物去除效率高。②系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。③有较好的脱氮除磷效果。④投资及运行费用低。节能，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%~25%。运转费用低。缺点：缺点一：A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。　　缺点二：当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%~60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳、氮比偏低，不能有效的脱氮。　　缺点三：污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。（6）改进工艺：1)ADMONT工艺改进AB法中尚难达到磷的出水要求的缺陷。ADMONT工艺是在AB工艺的基础上加以改进而提出的，且其在利用A段高负荷的吸附絮凝作用去除BODS、利用B段低负荷氧化及硝化去除BOD。和氮、磷等方面的机制是一致的。但由于它打破了AB工艺中A段和B段污泥回流系统严格分开的特征要求，使得其在脱氮和除磷方面优于AB工艺，因而它是一种更为先进的两段工艺。工艺流程：nADMONT工艺与AB工艺的明显不同之处在于，该系统中有两个污泥循环。循环1将A段污泥输入B段以提供反硝化菌和碳源，因而B段的脱氮能力可通过循环污泥量来控制，而其所需的碳源则不受A段对碳去除率的影响，循环l将B段污泥输入A段以向其提供硝化菌。这种向A段连续接种硝化菌的过程可使得在短泥龄(高负荷)条件下发生硝化作用，同时在高负荷条件下可实现充分的反硝化作用。若将A段控制在缺氧条件下运转，则还可获得优良的除磷效果。1、MBR（1）定义：即膜生物反应器，是由膜分离技术与生物反应器相结合的生化反应系统。（2）特点：①SRT与HRT完全分开，在维持较短HRT的同时，又可保持极长的SRT；②膜截流的高效性可使世代时间长的硝化菌等在生物反应器内生长，因此脱氮效果较好；③可维持很高的MLSS；④膜分离可使大分子颗粒状难降解物质在反应器内停留较长时间，最终得以去除；⑤可溶性大分子化合物也可被截留下来，不会影响出水水质，最终也可被降解；⑥膜的高效截留作用可使出水悬浮物浓度极低。2、BAF（1）定义：即曝气生物滤池，是在生物滤池中设置填料，通过人为供氧，使填料上生长大量微生物，集过滤、生物吸附、生物氧化于一体的新型水处理技术。（2）特点：①集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池，在保证处理效果的前提使处理工艺简化。②有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短③所需基建投资少、能耗及运行成本低④氧传输效率高，出水水质好⑤对进水SS要求较严（一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L），进水需要进行预处理⑥反冲洗水量、水头损失都较大3、UASB（1）定义：即上流式厌氧污泥床反应器，这项处理工艺是由荷兰Wageningen农业大学的教授Lettinga等人于1972—1978年间开发研制的一项污水厌氧生物处理新技术。（2）特点：1)在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器；2)在反应器底部设置了均匀布水系统；3)反应器内的污泥能形成颗粒污泥：——直径为0.1~0.5cm，湿比重为1.04~1.08；——具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性。——污泥浓度可达50gVSS/l以上，污泥龄一般为30天以上；4)水力停留时间大大缩短，具有很高的容积负荷；5)适于处理高、中浓度有机工业废水，也可以处理低浓度城市污水；6)将生物反应与沉淀分离集中在一个反应器内，结构紧凑；7)无需设置填料，节省费用，提高容积利用率。（3）三相分离器：n三相分离器一般设在沉淀区的下部，但有时也可将其设在反应器的顶部，具体视所用的反应器的型式而定。三相分离器的主要作用是将气体（反应过程中产生的沼气）、固体（反应器中的污泥）和液体（被处理的废水）等三相加以分离，将沼气引入集气室将处理出水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。它由气体收集器和折流挡板组成。有时，也可将沉淀装置看作三相分离器的一个组成，具有三相分离器是UASB反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之一，它相当于传统污水处理工艺中的二次沉淀池，并同时具有污泥回流的功能。因而，三相分离器的合理设计是保证其正常运行的一个重要的内容。1、SBR（1）定义：即序批式间歇活性污泥法，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。（2）工作原理：SBR工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下五个阶段：进水、曝气反应、沉淀、出水、闲置。SBR工艺的运行工况是以序列间歇式为主要工作特征的。序列间歇式有两种含义：1）整体运行操作在空间上是按序排列的、间歇的。2）每个SBR反应池的运行操作在时间上是按次序，间歇的。（3）工艺流程：原废水-----格栅-----沉砂池-----初沉池-----SBR池------出水（4）性能特点：1）五大优点工艺流程，节省费用：不设二沉池、回流污泥及其设备，大多数情况不需要调节池；理想的推流过程使生化反应推力大、效率高；运行方式灵活，脱氮除磷效果好；防止污泥膨胀的最好工艺；耐冲击负荷、处理能力强。2）缺点连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池；对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁；无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求；设备的闲置率较高；污水提升水头损失较大；如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。（5）改进工艺：1)ICEAS工艺（间歇循环延时曝气活性污泥法）为采用间歇反应器体系的连续进水，周期排水，延时曝气好氧活性污泥法。经预处理的废水连续不断地进入反应池前部的预反应区，在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，且一并从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低速进入主反应区。在主反应区内，按照“曝气、闲置、沉淀和滗水”的程序周期性地运行，使污水在交替的好氧厌氧和厌氧好氧的条件下完成脱氮和除磷作用。各过程的历时及相应设备的运行均根据设计由计算机自动控制。2)CASS工艺（循环式活性污泥法）前身是ICEAS工艺。CASS的整个工艺为间歇式反应器，在此反应器中活性污泥法过程按曝气---不曝气阶段不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。因此，它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种更新变型。由生物选择区、兼氧区、主反应区组成。特点：①在反应器入口处设一生物选择器，并进行污泥回流，保证了活性污泥不断地在选择器中经历了一个高絮体负荷阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长并提高污泥活性，使其快速地去除废水中溶解性易降解基质，进一步有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。②良好的污泥沉淀性能。③可变容积的运行提高了对水质、水量波动的适应性和操作运行的灵活性。④良好的脱氮除磷性能⑤工艺流程简单，土建和投资低，自动化程度高，同时采用组合式模块结构，布置紧凑，占地少，分期建设和扩建方便。3)IDEA工艺（间歇排水延时曝气工艺）在CASS工艺的基础上，采用了连续进水，间歇曝气，周期排水n运行方式的IDEA(间歇排水延时曝气)工艺，基本保持了CASS工艺的优点。与CASS相比，IDEA工艺将生物选择器改为与SBR主体构筑物分开的预混合池，部分剩余污泥回流入预混合池，且采用反应器中部进水。预混合池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间，保证高絮凝性细菌的选择。1)DAT-IAT工艺（连续和间歇曝气工艺）DAT-IAT工艺的主体构筑物由两个串联的反应池组成，即需氧池(DAT池)和间歇曝气池IAT池)组成，一般情况下DAT池连续进水、连续曝气，其出水进入IAT池，在此可完成曝气、沉淀、滗水和排出剩余污泥工序，是SBR法的又一种变型。具有工艺稳定性高；处理构筑物少，工艺流程简单；可脱氮除磷；节省投资的特点。2)UNITANK工艺它集合了SBR和传统活性污泥法的优点，一体化设计，不仅具有SBR系统的主要特点，还可像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行。运行工况与三沟式氧化沟相似，为连续进水、连续出水的处理工艺。具有技术水平高；占地面积小；投资省；运行管理简便；管理人员少的特点。一、高级氧化技术1、臭氧氧化定义：原理：臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子，和在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基·OH，它们的高度活性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物结构还，氧化分解水中污染物。臭氧与有机物可直接反应，也可通过生成的羟基自由基间接反应。间接反应无选择性，HO·电位高，反应能力强，速度快，可引发链反应，使许多有机物彻底降解。特点：优点缺点消毒速度快、效果好造价高，费用比氯贵增加了水中的溶解氧不能长时间维持剩余臭氧降低水中的BOD和COD必须在使用现场产生要求的臭氧浓度不高设备复杂，操作及维修麻烦不生成毒性化合物水质水量变化时，调节投加量困难应用：（1）饮用水的处理：常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色，去除铁、锰，氧化分解有机物和絮凝作用等（2）废水的处理臭氧可用来去除COD、BOD，并破坏有害的化学物。已用于炼油废水中酚类化合物的去除、电镀含氰废水处理、含染料废水的脱色、洗涤剂的氧化、照片洗印漂洗、氰化铁废液的回收与再利用等。影响因素：1)pH值臭氧分解成·OH的速度随pH值增加而加快；污水中有机物的化学性质与pH值有关；臭氧吸收率与pH值有一定关系，碱性>酸性；pH值随氧化过程呈下降趋势。2)臭氧投加量污染物浓度一定时,臭氧投加量增加，污染物去除率增加。3)有机物浓度有机物浓度高时，与臭氧反应的化学势很高，一旦与臭氧接触便可发生化学反应。4)搅拌速度提高搅拌速度能使气液混合均匀，减小液膜阻力，增大气液比表面积，强化气液传质效果，有助于气液的接触和反应。5)接触反应柱的高度扩散装置在水中的深度以及气泡的大小（一般2~3mm）主要影响臭氧的吸收率。6)溶液温度温度越高臭氧的分解速度加快，减缓化学反应速度。7)接触时间通臭氧时间越长，处理效果越好在水处理中的发展：n臭氧虽然能氧化水中许多难降解有机物,但与有机物的反应选择性差,且不易将有机物彻底分解为CO2和H20,其产物常常为羧酸类易于生物降解的有机小分子。臭氧的氧化特性决定了单一的臭氧氧化技术有很大的局限性。一是臭氧不能氧化一些难降解的有机物,如氯仿等;二是单一的臭氧氧化技术不能将有机物彻底分解为CO2和H2O,同时难以达到较高的COD去除效果。因此近年发展的臭氧氧化新技术主要分为两大类:(1)是用各种催化方法强化臭氧氧化单元的氧化能力,主要有光催化臭氧氧化、均相催化臭氧化、均相催化臭氧化3种形式。催化臭氧化技术也是利用反应过程中产生大量高氧化性自由基(羟基自由基)来氧化分解水中的有机物从而达到水质净化。(2)是臭氧联用技术，其创新性在于将多种技术组合,使原有技术得到强化。目前,常用的臭氧联用技术有以下8种：臭氧—活性污泥、臭氧—活性碳、臭氧—絮凝—膜、臭氧—絮凝—臭氧、臭氧—气浮(吹脱)、臭氧一超声波、臭氧一生物活性碳和臭氧一膜。1、光催化氧化定义：利用易于吸收光子能量的中间产物（催化剂）首先形成激发态，然后再诱导引发反应物分子的氧化过程的高级氧化技术。原理：光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生成电子—空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化—还原作用，将光催化剂表面的各种污染物摧毁。特点：优点：·设备结构简单，反应条件温和，操作条件容易控制；·氧化还原性强，COD去除率高，无二次污染；·可利用太阳光；·TiO2化学稳定性高、无毒、价廉。缺点：·大部分有机物光催化降解的效率都低于20%，苯、甲苯、己烷、二氯乙烷<15%：四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、氯乙烯<1%·光催化降解反应的速率也不高·催化反应对辐射强度的依赖性不强·利用太阳能的局限性，波长只在小于387nm·对高浓度废水处理效果不理想，透光率差·反应机理及中间产物还缺乏鉴定应用：光催化氧化技术在环境保护中的应用主要为1)空气中有害物质（主要为有机物）的光催化去除；2)废水中有机污染物的光催化降解。卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、染料、表面活性剂、农药等都能有效地进行光催化反应，最终生成无机小分子物质，消除其对环境的污染以及对人体健康的危害。3)废水中重金属污染物的降解4)饮用水的深度处理影响因素：1)受光催化剂晶型，粒径，比表面积，表面羟基，表面预处理的影响。锐钛矿型光催化活性优于金红石型；粒子的粒径越小，单位质量的表面粒子数越多，光吸收率越高；比表面积越大，越有利于吸收紫外光，从而产生更多的光生粒子。2)溶解氧的影响没有氧存在，半导体的光催化活性则完全被抑制。3)反应温度的影响液相中光催化反应对温度的微小变化不敏感，气相体系对于液相体系更容易获得高的反应温度。温度的改变强烈的影响了气-固体系中吸附-解吸平衡及动力学因素，从而加快反应速度。4)pH值的影响光催化氧化反应的较高速率，在低pH值和高pH值时都会出现，pH值的变化对不同反应物降解的影响也不同。5)光强的影响只有当入射光子的能量大于或等于所用光催化剂的禁带宽度才能激发光催化反应。在水处理中的发展：光催化技术被广泛应用于各行各业中，在对废水的末端治理上，光催化技术的研究主要在四个方面：一是如何提高光催化催化剂的催化活性；二是研究催化剂的负载方式，使其更好的回收；三是改性催化剂，使其以阳光以可见光为光源；四是多种技术的联合应用。n半导体粒子是理想的光催化剂，其中TiO2（锐态型）又是目前公认的最有效的半导体催化剂，它的显著优点是：能有效吸收太阳光谱中的弱紫外辐射部分；氧化还原性较强；在较大pH值范围内的稳定性强；价廉无毒；抗化学和光腐蚀。对于TiO2改性方面目前主要有金属离子掺杂，复合催化剂，添加助氧化剂，电助氧化，贵金属沉积，尺寸量子化的方法。对TiO2的负载方式，主要有溶胶——凝胶法，粉体烧结法，电泳沉积法，离子交换法，高温喷镀法。1、电催化氧化定义：电催化氧化是利用具有催化性能的金属氧化物电极，产生具有强氧化能力的羟基自由基或其它自由基和基团攻击溶液中的有机污染物，使其完全分解为无害的H2O和CO2的绿色化学技术。原理：是指在电场的作用下，存在于电极表面或溶液相中的修饰物能促进或抑制在电极上发生的电子转移反应。电催化氧化的直接氧化为污染物吸附在阳极表面，通过电子转移，被氧化而转化成毒性较低的物质或易生物降解物质，甚至发生有机物无机化，从而达到消减污染的目的。间接氧化利用电化学反应产生的氧化还原剂使污染物转化成无害物质。根据氧化还原剂是否可再生与回用，间接氧化又可分为可逆过程和不可逆过程。在可逆过程中，金属氧化物电极形成高价氧化物时，有机物以“电化学转化”方式降解；形成高活性的羟基自由基时，则以“电化学燃烧”方式进行。不可逆过程指电解过程中产生不可重复利用的氧化剂如•OH、Cl•、HClO、H2O2或O3等来降解有机污染物。特点：具有反应速度快，脱色率高，产泥量小，管理方便，易实现自动化控制等优点。电催化氧化法与传统生化法相比，电催化氧化法对氨氮废水有独到的处理效果，处理成本轻，基本无污泥；COD、色度、浊度、氨氮、重金属离子、磷等均可轻松处理达标或排放；处理成本低，电耗低；占地小；使用方便,可按需要即开即停；项目上马快；不受温度的限制；反应处理的时间快，效果好。、应用：电催化氧化适用于化工、制药、农药、染料、精细化工等行业的多种高浓度、高色度、毒性大、难生化降解的有机废水处理。对苯系物类、卤代脂肪烃类、单环芳烃类、多环芳烃类、长链烷烃类等处理效果，特别是苯、氯苯、硝基苯、苯胺、甲苯、二甲苯、酚、醛、醇、醚、酯等高分子、多基团、结构稳定、难降解、有毒、有害的有机物降解具有独特的优势。n在水处理中的发展：电催化氧化技术的研究内容主要有：有机物降解的影响因素及机理探讨、电极的开发研制、反应器及供电方式等。在电催化氧化降解有机物的应用及机理探讨方面：研究证实了在电催化过程中活性物质H2O2和•OH的存在，并认为决定有机污染物去除效率高低的关键在于体系产生活性中间体的量。电极材料方面，研究具有高析氧电位的电极，主要研究形稳电极。形稳电极为金属氧化物电极，具有耐蚀稳定、催化活性高、寿命长等优点，并可根据具体电极反应的要求，设计电极材料的结构和组成，通过材料加工或者涂覆工艺使本身不具备结构支撑功能的材料在电极反应中获得应用。电极材料为两元以上的氧化物往往具有更优越的导电性、稳定性及催化活性。电级结构及供电方式方面，当前主要开发研制三维电极，其具有比表面积大，粒子电极间距小，传质效果好等优点。随着三维电极的发展，脉冲供电方式也逐渐引起关注。三维电极中填充床反应器是由无数个微型的电解池组成，等同于许多个平板电解槽串联，从而能满足脉冲电解的要求，将其与脉冲供电方式相结合，能大幅度提高电流效率。1、Fenton法定义：即氧化法，在Fe2+催化剂作用下，过氧化氢能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化的一种化学氧化技术。原理：在含有Fe2+的酸性溶液中投加H2O2，H2O2在Fe2+催化作用下，产生具高活性的·OH，并引发自由基链式反应，自由基作为氧化剂攻击有机物分子，使有机物被氧化降解形成CO2，H2O等无机物质。特点：优点：1)Fenton试剂可以氧化水中的大多数有机物，适合处理难生物降解和一般物理化学方法难以处理的废水；而对于一般的试剂难以氧化持久性有机物，特别是芳香类化合物及一些杂环类化合物，Fenton试剂对其中的绝大部分都可以无选择地氧化降解。2)产生的.OH可迅速降解多种有机物,提高废水的可生化性，反应不会造成二次污染，H2O2的加入可以提供一部分溶解氧,而且铁的来源丰富,减少了体系的处理成本,有较好的经济效益。3)在黑暗中就能降解有机物,节省了设备投资。缺点：1)反应速率较慢,H2O2的利用率低,有机物矿化不充分,处理后的水可能带有颜色,较难应用于饮用水的处理。2)不能充分矿化有机物，在反应过程中有部分初始反应物转化成某些中间产物，这些中间产物或与Fe3+形成络合物，或与·OH的生成路线发生竞争，并可能对环境的危害更大3)Fe2+和H2O2的利用率不高。影响因素：1)有机物浓度的影响污染物的去除率随其起始浓度增加而降低，但初始反应速率增加。2)亚铁离子浓度的影响亚铁离子浓度过高会消耗大量的过氧化氢，不利于生成羟基自由基；而亚铁离子浓度过低则不利于过氧化氢分解为羟基自由基，都会使反应速度降低。因此要维持适宜的浓度。3)过氧化氢浓度的影响在保持其他条件不变的情况下，增加过氧化氢的浓度会加速反应，且提高去除率。4)过氧化氢浓度的影响在保持其他条件不变的情况下，增加过氧化氢的浓度会加速反应，且提高去除率。5)pH值的影响起催化作用铁的形式是Fe（OH）2+、Fe（OH）2，其pH值在3~3.5时浓度最高6)反应时间的影响7)灯源的影响应用：可用于处理酚类废水，农药废水，焦化废水，垃圾渗滤液等难治理的废水。n在水处理中的发展：Fenton试剂在处理各种废水的时候，其既可以在废水处理的中段提高废水的可生化性，又可以在处理系统的末端进行深度处理，再配合其他处理技术以达到中水回用，实现循环利用的目标。但是依靠单一的处理模式处理越来越为复杂的工业废水，并不能达到很好的效果，随着研究的深入出现了各种组合体系，由普通Fenton法向光化学、电化学和其他方法联用等方向发展，Fenton法与其他技术的联用可以使废水中的亲水性和疏水性有机物均得到去除。研究Fenton试剂与其他处理过程的组合工艺成为近年乃至今后关注的一个主要方向。如把UV、氧气等引入Fenton试剂的类Fenton系统，既增强了Fenton试剂的氧化能力，又节约了过氧化氢的用量。1、二氧化氯氧化定义：二氧化氯催化氧化法是利用强氧化剂二氧化氯在非均相催化剂的存在下,直接氧化有机污染物为最终产物或将大分子有机污染物氧化成小分子物质,提高废水的可生化性的新型高效的催化氧化技术。原理：污染物与催化剂上活性中心以活化络合物形式结合,使反应活化能降低；催化剂对二氧化氯和污染物的强烈吸附作用,使氧化剂和有机物质在催化剂表面具有很高的浓度；经表面改性后的催化剂表面存在着大量的含氧基团,二氧化氯受激发也能产生多种氧化能力极强的自由基,促进氧化反应的进行,这样在催化剂表面强氧化剂与有机物的浓度大大高于液相中浓度,反应条件得到改善,效率大大提高。2、超临界水氧化定义：超临界水氧化技术是利用水在超临界状态下的低介电常数、低黏度、高扩散系数及与有机物和氧气（空气）等气体互溶的特性，使有机物和氧化剂在超临界水介质中发生快速氧化反应来彻底去除有机物的新型氧化技术。原理：超临界水为当温度和压力超过临界值（温度374.3℃，压力22.05MPa）时，不论温度和压力如何变化，气态水都不再凝结为液态水，气态水和液态水之间没有明显的界限，相界面消失，成为浑然一体的“流体”。超临界水是一种非协同，非极性溶剂。能与非极性物质如苯、甲苯等有机物完全互溶；而无机物质在超临界水中，NaCl、Na2SO4的溶解度很小。此外，一些通常状态下只能少量溶于水的O2、CO2可以任意比例溶于超临界水。因此超临界水作为有机物质氧化的一种理想介质。超临界水氧化技术是在高温、高压下，利用分子氧作为氧化剂，以超临界水作为溶剂，把有机物氧化分解为CO2和H2O的反应过程。在具有液体和气体的性质的超临界水中加入分子氧，活性氧与键能最弱的C－H作用产生自由基HO2·，它与有机物中的H生成H2O2，H2O2进一步分解产生羟基自由基羟基自由基HO·与有机物反应产生有机自由基R，而有机自由基又与O2反应得到有机过氧自由基，有机过氧自由基进一步与有机物反应产生有机过氧氢化物和有机自由基，由于过氧氢化物不稳定，其键发生断裂而生成较小分子量的化合物乙酸或甲醇，最后转化为CO2、H2O等物质。氧化过程中，有机物中的S、Cl、P等元素同时被氧化生成硫酸盐、食盐、磷酸盐等盐类，而金属转化为氧化物。3、湿式氧化定义：湿式氧化法是在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的的高级氧化技术。原理：湿式氧化去除有机物所发生的氧化反应主要属于自由基反应，共经历诱导期、增殖期、退化期以及结束期四个阶段。在诱导期和增殖期，分子态氧参与了各种自由基的形成。但也有学者认为分子态氧只是在增殖期才参与自由基的形成。生成的HO·，RO·，ROO·等自由基攻击有机物RH，引发一系列的链反应，生成其他低分子酸和二氧化碳。4、等离子体定义：等离子体是具有化学反应性的，表现出与其他物质状态不同的特异性能的气体，是由电子、正负离子、激发态的原子、分子以及自由基等粒子组成的并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统。原理：等离子体对外呈现电中性，但内部含有的大量电子、离子、激发态的原子、分子等活性粒子。通过原子团等自由基的作用，在化学反应过程中起能量传递的“活化”效果；电子对物体表面的撞击作用,促使吸附在物体表面的气体分子发生分解和解吸，且有利于引起化学反应；离子的冲击作用可极大地促进物体表面化学反应发生的几率；以及紫外线所具有很强的光能，使附着在物体表面物质的分子键发生断裂而分解,而且紫外线具有很强的穿透能力,可透过物体的表面在深达数微米处产生作用的方式和机理降解水中污染物。5、超声波定义：原理：超声波降解水中有机污染物的作用主要归结为空化效应、自由基氧化作用及超临界水氧化等三方面。超声空化为当频率在16kHz以上的超声波辐照液体时,液体中的微小气泡在声波负压半周期迅速增大,n在相继而来的声波正压周期中又被压缩而崩溃,崩溃的瞬时产生空化气泡,在气泡崩溃的极短时间内,空化气泡及其周围极小空间范围内出现热点,同时伴有冲击波和射流现象,整个过程发生在很短时间内。超声空化为化学反应提供了一个独特的极端物理环境,开辟新的化学反应途径,骤增化学反应速度,对有机物有很强的降解能力,一般经过持续超声作用最终可达到完全矿化。超声空化气泡崩灭瞬间足以使H2O分解为H•和HO•自由基。自由基会进一步引发有机分子的断链、自由基的转移和氧化还原反应，是水中污染物得以降解。此外，超声波在液体产生空化效应时,当温度和压力超过水分子的临界温度和临界压力时,水分子处于超临界状态,成为超临界水，此时水的物理化学性质发生突变而具有良好的溶剂化性质和类似气体的良好的流动性,同时又有远大于气体的密度，成为一种理想的反应介质,提高化学反应的速率。一、膜分离技术优点：1)能耗低。膜分离不涉及相变，对能量要求低，与蒸馏、结晶和蒸发相比有较大的差异；2)分离条件温和，对于热敏感物质的分离很重要；3)操作方便，结构紧凑、维修成本低、易于自动化。⑴处理效率高，设备易放大⑶化学强度与机械损害最小，减少失活⑸有相当好的选择性，可在分离，浓缩的同时达到部分纯化目的。⑹选择适合的膜与操作参数，可得到较高的回收率。⑺系统可密闭循环，防止外来污染。⑻不外加化合物，透析液可循环使用，降低成本，并减少对环境的污染。缺点：1)膜面易发生污染，膜分离性能降低，故需采用与工艺相适应的膜面清洗方法；2)稳定性、耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限，故使用范围有限；3)单独的膜分离技术功能有限，需与气他分离技术连用。在水处理中的应用：1)废水处理①工业废水的处理。利用反渗透法处理垃圾填埋场渗沥液，用反渗透膜处理后的渗沥液，可同时去除有机和无机成分，滤过液可作为工艺循环水使用或排放；超滤处理纺织印染废水，部分去除色度及不能被去除小分子有机染料，达标排放；采用不同材质的超滤膜和微滤膜进行处理含油废水；电镀、冶金、化工、电子、矿山等许多工业过程中都会产生含镍、铬、铜、铅、镉等金属离子的废水[11],利用膜技术不仅可以使得废水达标排放,而且可以回收有用物质。②分离废水中有机酸，无机酸③城市污水处理及回用2)饮用水的制取通过超滤或微孔过滤等去除细菌，胶体，絮凝物，颗粒等。3)海水淡化利用反渗透法去除海水中所含的无机盐，通过一系列的过程转变为低盐度的淡水。4)超纯水的制备采用反渗透技术制备超纯水1、微滤(MF)定义：是利用微孔膜孔的筛分作用，在静压差的推动下，将滤液中大于膜孔径的微粒、细菌及悬浮物质等截留下来，达到除去滤液中微粒与澄清溶液的目的。微滤的孔径：0.05～10mm，孔隙率达到70-80％操作压差：0.01～0.2MPa。微滤的基本原理：（1）机械截留作用过筛作用（2）物理作用或吸附截留（3）架桥作用（4）网络型膜的网络内部截留作用用途：除去0.1mm—10mm的颗粒，用于培养基液除菌，产品消毒（配制培养染菌时，则采取灭菌过滤除菌），细胞收集。微滤传质机理及模型（1）孔模型2）扩展的浓差极化模型（扩展的扩散模型）（3）覆盖层模型－－Ruth方程n1、超滤(UF)定义：超滤是一种压力驱动型膜分离技术，是介于微滤与纳滤间的膜过程。原理：通过筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留，使其与溶剂及小分子组分分离。超滤过程的传质机理：孔模型，筛子模型。操作压在0.1-1.0MPa2、纳滤（NF）纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术。它具有几个基本特征（1）具有纳米级孔径，分离对象主要为粒径1nm左右的物质，特别适于分子量为数百至2000的物质分离；（2）操作压力低，一般低于1MPa，远小于反渗透所需操作压力（几个到几十个MPa);（3）功能多样化，例如水的软化，一次性就将钙镁以及有机物去除。（4）较好的耐压密性和较强的抗污染能力。由于钠滤膜多为复合膜和荷电膜，因而耐压密性和抗污染能力较强。基本原理：对盐的截留性能，主要依靠离子与膜之间的静电作用。纳滤多为荷电膜，分离行为不仅受化学势控制，同时也受电势梯度的影响。盐价态不同，截留程度不同。对于阴离子，截留率按下列顺序递增：NO3-,Cl-,OH-,SO42-,CO32-；对于阳离子，截留率递增顺序为：H+,Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cu2+一价离子渗透，多价阴离子滞留（高截留率）3、反渗透（RO）反渗透是借助半透膜能透过溶剂而截留溶质的作用,在高于溶液渗透压的压力推动下,使溶剂透过膜,溶质保留于溶液中,从而达到溶剂与溶质分离的过程。原理：当溶液与溶剂之间,被一个能让溶剂(水)分子通过,而不允许溶质通过的半透膜隔开时,由于在恒温、恒压条件下纯水的化学位活度高于溶液中水的化学位,于是水分子从溶剂一侧通过膜向溶液一侧渗透。当渗透达到平衡时,膜两侧存在着一定的压力差,通常称为溶液的渗透压。在高于溶液渗透压的压力推动下,使溶剂透过半透膜,溶质保留于溶液中,从而达到溶剂与溶质分离。（溶解扩散（毛细孔流说））驱动力：压力（1-10MPa).4、渗析（DS）以浓度梯度为推动力，借助于膜的扩散使各种溶质得以分离的膜过程。原理：浓差扩散。以浓度差为推动力，利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子。5、电渗析(ED)电渗析是以直流电为推动力．利用阴阳离子交换膜对水溶液中阴阳离子的选择透过性，使一个水体中的离子通过膜迁移到另一水体中的物质分离过程。原理：基于离子交换膜能选择性地使阴离子或阳离子通过的性质，在直流电场的作用下使阴阳离子分别透过相应的膜，以从溶液中分离电解质6、渗透蒸发（PV）渗透蒸发也称渗透汽化，是指液体混合物在膜两侧组分的蒸汽分压差的推动力下，透过膜并部分蒸发，从而达到分离目的的一种膜分离方法。原理：渗透蒸发是在膜的渗透边侧形成真空，以膜的前后两侧的化学位差为推动力伴随着相变，由膜选择吸附及在膜中渗透速率不同而进行分离由于膜的选择性，渗透气化法依据溶剂与溶质，或溶质之间透过膜的速度相互不同，使混合物得到分离。膜与溶质的相互作用决定着溶质的渗透速度，根据相似相溶的原理，疏水性较大的溶质易溶于疏水膜，因此渗透速度高，在渗透的一侧得到浓缩。气化所需要的潜热用外部热源供给。7、液膜（LM）液膜就是悬浮在液体中的很薄一层乳液微粒。原理：液膜能把两个互溶的但组成不同的溶液隔开，并通过这层液膜的选择性渗透作用实现物质的分离。液膜一般由溶剂、表面活性剂和添加剂构成。n