上？瞥袒U水處理技術(shù)
來源：上海科程水處理技術(shù)有限公司 閱讀：2307 更新時(shí)間：2011-03-14 13:15化工廢水的基本特征是[1]：(1) 水質(zhì)成分復(fù)雜，副產(chǎn)物多，反應(yīng)原料常為溶劑類物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，增加了廢水的處理難度；(2) 廢水中污染物含量高，這是由于原料反應(yīng)不完全和原料、或生產(chǎn)中使用的大量溶劑介質(zhì)進(jìn)入了廢水體系所引起的；(3) 有毒有害物質(zhì)多，精細(xì)化工廢水中有許多有機(jī)污染物對(duì)微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等；(4) 生物難降解物質(zhì)多，B/C比低，可生化性差；(5) 廢水色度高。
1 常用處理技術(shù)
(1) 常用的物理法包括過濾法、斜管沉淀法（鏈接到產(chǎn)品）和氣浮法（鏈接到產(chǎn)品）等。過濾法是以具有孔粒狀粒料層截留水中雜質(zhì)，主要是降低水中的懸浮物，在化工廢水的過濾處理中，常用扳框過濾機(jī)和微生物過濾機(jī)，微孔管由聚乙烯制成，孔徑大小可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)換較方便；斜管沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉淀性能，在重力場(chǎng)的作用下自然沉降作用，以達(dá)到固液分離的一種過程；氣浮法是通過生成吸附微小氣泡附裹攜帶懸浮顆粒而帶出水面的方法。這三種物理方法工藝簡(jiǎn)單，管理方便，但不能適用于可溶性廢水成分的去除，具有很大的局限性。
(2) 化學(xué)方法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的有機(jī)物、無機(jī)物雜質(zhì)。主要有化學(xué)混凝法（鏈接到產(chǎn)品反應(yīng)池）、化學(xué)氧化法、催化氧化法斜管沉淀法（鏈接到產(chǎn)品HOP）（鏈接到案例）等；瘜W(xué)混凝法（鏈接到產(chǎn)品加藥）作用對(duì)象主要是水中微小懸浮物和膠體物質(zhì)，通過投加化學(xué)藥劑產(chǎn)生的凝聚和絮凝作用，使膠體脫穩(wěn)形成沉淀而去除[2]；炷ú坏梢匀コ龔U水中的粒徑為10-3~10-6mm的細(xì)小懸浮顆粒，而且還能去除色度，微生物以及有機(jī)物等。該方法受水溫、PH值、水質(zhì)、水量等變化影響大，對(duì)某些可溶性好的有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)去除率低；化學(xué)氧化法通常是以氧化劑對(duì)化工廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化去除的方法[3]。廢水經(jīng)過化學(xué)氧化還原，可使廢水中所含的有機(jī)和無機(jī)的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒或毒性較小的物質(zhì)，從而達(dá)到廢水凈化的目的。常用的有空氣氧化，氯氧化和臭氧化法？諝庋趸蚱溲趸芰θ，主要用于含還原性較強(qiáng)物質(zhì)的廢水處理，Cl2是普通使用的氧化劑，主要用在含酚、含氰等有機(jī)廢水的處理上，用臭氧處理廢水，氧化能力強(qiáng)，無二次污染。臭氧氧化法、氯氧化法，其水處理效果好，但是能耗大，成本高，不適合處理水量大和濃度相對(duì)低的化工廢水；電化學(xué)氧化法是在電解槽中，廢水中的有機(jī)污染物在電極上由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而去除，廢水中污染物在電解槽的陽極失去電子被氧化外，水中的Cl-、OH-等也可在陽極放電而生成Cl2、氧而間接地氧化破壞污染物。實(shí)際上，為了強(qiáng)化陽極的氧化作用，減少電解槽的內(nèi)阻，往往在廢水電解槽中加一些氯化鈉，進(jìn)行所謂的電氯化，NaCl投加后在陽極可生成氯和次氯酸根，對(duì)水中的無機(jī)物和有機(jī)物也有較強(qiáng)的氧化作用。近年來在電氧化和電還原方面發(fā)現(xiàn)了一些新型電極材料，取得了一定成效，但仍存在能耗大、成本高，及存在副反應(yīng)等問題。
(3) 生物法（鏈接到產(chǎn)品生化）（鏈接到案例）是利用微生物的新陳代謝作用降解轉(zhuǎn)化有機(jī)物的過程。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，污染物成分日漸復(fù)雜，廢水中含有大量的有機(jī)污染物，如僅采用物理或化學(xué)的方法是很難達(dá)到治理的要求。利用微生物的新陳代謝作用，可對(duì)廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化與穩(wěn)定，使其無害化。生化處理方法主要分為好氧處理和厭氧處理兩大類型，好氧處理方法主要分為活性污泥法和生物膜法；钚晕勰嗍抢脩腋∩L(zhǎng)的微生物絮體處理廢水的方法，這種生物絮體稱為活性污泥，它由好氧微生物及其代謝的和吸附的有機(jī)物、無機(jī)物組成，具有降解廢水中有機(jī)污染物的能力。生物膜法是是通過廢水同生物膜接觸，生物膜吸附和氧化廢水中的有機(jī)物。廢水的厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物（或兼氧微生物）的作用，將廢水中的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的過程，所以又稱厭氧消化。厭氧生物處理實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過程。研究表明，厭氧過程主要依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成。
用生化法處理廢水具有運(yùn)行成本低，操作管理簡(jiǎn)單，但由于微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、PH值、溫度等條件有一定要求，難以適應(yīng)化工廢水水質(zhì)變化大、成分復(fù)雜、毒性高、難降解的特點(diǎn)，單純用生化法治理化工廢水達(dá)標(biāo)工作難度大。
(4) 常用于化工廢水處理的物理化學(xué)法有：離子交換法、萃取法、膜分離法（鏈接到產(chǎn)品CMF）（鏈接到案例）等[4]。廢水中經(jīng)常含有某些細(xì)小的懸浮物經(jīng)及溶解靜態(tài)有機(jī)物，為了進(jìn)一步去除殘存在水中的污染物，可以采用物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。離子交換法是一種借助于離子交換劑上離子和水中離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去廢水有害離子態(tài)物質(zhì)的方法，在水的軟化、有機(jī)廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用。萃取法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑，使其與廢水充分混合接觸，利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同，達(dá)到分離、提取污染物和凈化廢水的目的。膜是利用半滲透膜進(jìn)行分子過濾，來處理廢水的一種方法，所以又稱為膜分離技術(shù)。這種方法是利用“半滲透膜”的性質(zhì)，進(jìn)行分離作用。這種膜可以使水通過，但不能使水中懸浮物及溶質(zhì)通過，所以這種膜稱為半滲透膜，利用它可以除去水中的溶解固體、大部分溶解性有機(jī)物和膠狀物質(zhì)。近年來該方法開始得至人們的重視，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。這些方法只適用于某一類物質(zhì)的分離，具有較強(qiáng)的選擇性，且成本較高，容易造成二次污染。
吸附法（鏈接到產(chǎn)品活性碳）（鏈接到案例）是利用多孔性固體物質(zhì)作為吸附劑，以吸附劑的表面吸附廢水中的有機(jī)污染物的方法，活性炭是一種非選擇性的常用的水處理吸附材料。但是由于活性炭再生性能差，水處理費(fèi)用高，因而難以廣泛使用。
2 化工廢水處理技術(shù)的進(jìn)展
2.1 物理處理技術(shù)的進(jìn)展
(1) 磁分離法，是通過向化工廢水中投加磁種和混凝劑，利用磁種的剩磁，在混凝劑同時(shí)作用下，使顆粒相互吸引而聚結(jié)長(zhǎng)大，加速懸浮物的分離，然后用磁分離器除去有機(jī)污染物，國(guó)外高梯度磁分離技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用。
(2) 聲波技術(shù)，是通過控制超聲波的頻率和飽和氣體，降解分離有機(jī)物質(zhì)。
(3) 非平衡等離子體技術(shù)，是用高壓脈沖放電，輝光放電產(chǎn)生的等離子體對(duì)水中的有機(jī)污染物可進(jìn)行氧化降解。
2.2 化學(xué)處理技術(shù)的進(jìn)展
(1) 紫外光催化氧化處理技術(shù)（鏈接到產(chǎn)品MUF）（鏈接到案例），是利用TiO2等半導(dǎo)體催化劑在300~400 nm的紫外光照射下，產(chǎn)生光電子空穴和形成羥基自由基等強(qiáng)氧化劑的能力，將廢水中的有機(jī)物氧化分解，并最終氧化為CO2和H2O。在各種有機(jī)廢水處理方面有大量的實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)道，在印染廢水脫色方面該技術(shù)與其它技術(shù)聯(lián)用，已有工業(yè)化成功應(yīng)用的實(shí)例；ぁ⑨t(yī)藥等難降解工業(yè)廢水處理是該技術(shù)目前研究的活躍領(lǐng)域。研究重點(diǎn)在光源、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、高效催化劑及催化劑回收等方面。
(2) 濕法氧化(WO)和超臨界水氧化法(SCWO) ，濕法氧化是在高溫高壓下，在水溶液中有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)的處理技術(shù)[5]。利用催化劑，用空氣中的氧氣和純氧為氧化劑，可以在較低的溫度和壓力下，使有機(jī)物氧化。濕法氧化作為高濃度難降解有機(jī)廢水的處理技術(shù)在國(guó)外已有應(yīng)用，國(guó)內(nèi)有濕法氧化法處理染料和有機(jī)磷廢水的實(shí)驗(yàn)室研究，但是還沒有到實(shí)際工業(yè)應(yīng)用階段。但是隨著催化濕法氧化水處理技術(shù)研究的發(fā)展和日益嚴(yán)峻的難降解有機(jī)廢水處理的需求，該技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)受到人們的重視，并被認(rèn)為是處理化工難降解廢水中應(yīng)優(yōu)先考慮發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。目前濕法氧化技術(shù)的研究重點(diǎn)應(yīng)是溫和反應(yīng)條件下(溫度106℃以下，壓力0.6 MPa以下)，作為高濃度(5 000 mg/L以上)難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理。研究適合于濕法氧化的非貴金屬催化劑、選擇優(yōu)化的反應(yīng)條件和反應(yīng)器材料的腐蝕問題等。
超臨界氧化廢水處理技術(shù)是在濕法氧化基礎(chǔ)上發(fā)展的一種有毒有機(jī)固廢物和工業(yè)廢水的高級(jí)氧化技術(shù)[6]。SCWO在水臨界點(diǎn)(22.1 MPa，374 ℃)以上，在極短時(shí)間內(nèi)將各種有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水，不產(chǎn)生二次污染，被稱為生態(tài)水處理技術(shù)。當(dāng)廢水中的有機(jī)物濃度在2%以上時(shí)，利用有機(jī)物氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量維持系統(tǒng)的反應(yīng)溫度，基本不需要外界供熱。美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”中指出，超臨界水氧化是最有前途的難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)。目前美國(guó)、等國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入中試或工業(yè)化試驗(yàn)階段，我國(guó)近年來開始實(shí)驗(yàn)室研究。在國(guó)外超臨界水氧化法已經(jīng)成功地用于各類有機(jī)廢水的處理，但對(duì)反應(yīng)器材料要求也高，目前還未能找到一種理想的能長(zhǎng)期耐腐蝕、耐高溫和耐高壓的反應(yīng)器材料。
(3) 微電解技術(shù)，又稱為內(nèi)電解、鐵還原、鐵碳法、零價(jià)鐵法等技術(shù)，是被廣泛研究與應(yīng)用的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)。生物難降解廢水，如染料、印染、農(nóng)藥、制藥等工業(yè)廢水的處理可以用微電解為預(yù)處理手段，從而實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)污染物的斷鏈、發(fā)色與助色基團(tuán)的脫色，提高廢水的可生化性，便于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行。目前，微電解處理技術(shù)的研究與應(yīng)用主要針對(duì)某一種或某一類工業(yè)廢水，尚未形成系統(tǒng)的理論與技術(shù)。
微電解反應(yīng)器內(nèi)的填料主要有兩種：一種為單純的鐵刨花；另一種為鑄鐵屑與惰性碳顆粒(如石墨、活性碳、焦炭等)的混合填充體。兩種填料均具有微電解反應(yīng)所需的基本元素：Fe和C。低電位的Fe與高電位的C在廢水中產(chǎn)生電位差，具有一定導(dǎo)電性的廢水充當(dāng)電解質(zhì)，形成無數(shù)的原電池，產(chǎn)生電極反應(yīng)和由此所引起的一系列作用，改變廢水中污染物的性質(zhì)，從而達(dá)到廢水處理的目的。
(4) 輻照法、脈沖電暈技術(shù)，是利用高能電子發(fā)生裝置或脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的電能電子束與水分子碰撞，形成激發(fā)態(tài)從而發(fā)生氧化降解作用。該技術(shù)有去除率高、設(shè)備占地小，操作簡(jiǎn)單，但對(duì)各種發(fā)生裝置技術(shù)要求高，且價(jià)格昂貴，有的還需要特殊的防護(hù)措施，若要真正投入運(yùn)行還需進(jìn)行大量研究。
2.3 生物處理技術(shù)（鏈接到產(chǎn)品生化）（鏈接到案例銀河）的發(fā)展
(1) 好氧活性污泥法的發(fā)展，用篩選、馴化、誘導(dǎo)、誘變和基因育種等手段培制能分解難生物降解有機(jī)物的工程菌是改進(jìn)當(dāng)前活性污泥工藝重要途徑之一。在厭氧工藝中除了改良菌株以外，還改進(jìn)生物處理的主要流程，如A/O，A2/O流程，對(duì)除去難降解有機(jī)物是極為經(jīng)濟(jì)和有效的。生物膜法是一種耐毒性基質(zhì)較強(qiáng)的接觸生物氧化工藝，但處理的水質(zhì)不如活性污泥好，將二者結(jié)合作用即可顯著提高生化降解功能。
(2) 高效微生物優(yōu)勢(shì)菌種選育國(guó)內(nèi)現(xiàn)有二級(jí)處理設(shè)施中，生物處理占70%~80%，生活污水生物處理占100%。目前廢水的生物處理的新技術(shù)、新工藝研究活躍，對(duì)難降解污染物的高效降解菌的選育與應(yīng)用研究是當(dāng)前生物處理中重要方向。國(guó)外已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)用于多種難降解工業(yè)廢水處理的微生物制劑。如以色列被200ｔ油污染的海灘，采用選育的石油降解菌三個(gè)月內(nèi)降解石油類污染物80%。國(guó)內(nèi)在有機(jī)磷農(nóng)藥廢水優(yōu)勢(shì)菌種選育方面也有許多工作，如成都生物所等選育出有機(jī)磷優(yōu)勢(shì)降解菌種。水處理中的固定化微生物技術(shù)具有微生物負(fù)載量高、處理效率高。
(3) 固定化細(xì)胞技術(shù)(簡(jiǎn)稱IMC)，也叫固定化微生物技術(shù)，是指通過化學(xué)或物理手段，將篩選分離出的適宜于降解特定廢水的高效菌株，或通過基因工程技術(shù)克隆的特異性菌株進(jìn)行固定化，使其保持活性并反復(fù)利用[7]。
經(jīng)濟(jì)有效地去除難生物降解有機(jī)物和濃度較高的氨氮一直是困繞化工廢水處理的難題。由于自然界存在的一般微生物對(duì)其降解的能力很差，采用傳統(tǒng)的生物處理法，難于奏效。而采用其他的物理化學(xué)方法，處理費(fèi)用往往十分昂貴。廢水中的氨氮排入水體，會(huì)影響作為生活飲用水水源的水體水質(zhì)和漁業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生水體的富營(yíng)養(yǎng)化。采用傳統(tǒng)生物處理法中的硝化-反硝化工藝，可經(jīng)濟(jì)有效地去除廢水中低濃度的氨氮，并已成功地應(yīng)用在城市污水和生活污水處理中。但某些化工廢水中的氨氮濃度很高，當(dāng)其濃度超過200 mg/L時(shí)，一般的微生物將會(huì)受到抑制，使生物硝化脫氮過程失效，而采用物理化學(xué)方法，同樣存在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的問題。
在固定化酶技術(shù)上發(fā)展起來的固定化細(xì)胞技術(shù)，由于其諸多的優(yōu)點(diǎn)：生物處理構(gòu)筑物中微生物濃度高，反應(yīng)速度快；固定對(duì)某種特定污染物有較強(qiáng)降解能力的酶或微生物，使有毒難降解物質(zhì)的降解成為可能；固定化技術(shù)為生理特性不同的硝化菌、反硝化菌的生長(zhǎng)繁殖提供了良好的微環(huán)境，使得硝化、反硝化過程可以同時(shí)進(jìn)行，從而提高了生物脫氮的速度和效率；固定化微生物特別是混合菌相當(dāng)于一個(gè)多酶反應(yīng)器，對(duì)成分復(fù)雜的有機(jī)廢水適應(yīng)能力強(qiáng)，因而成為近年來廢水生物處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而為降解廢水中不同類型的難降解有機(jī)污染物所選育的可與之相抗衡的優(yōu)勢(shì)高效菌以及利用基因工程技術(shù)所構(gòu)建的基因工程菌，為固定化細(xì)胞技術(shù)處理廢水提供了極大的潛力，使廢水生物處理技術(shù)將產(chǎn)生一次重大的技術(shù)革新。
