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工業廢水處理技術綜述

2017/8/30 0:53:09      點擊:


 (11蘇州大學化學化工學院,江蘇蘇州 215123;

21中國石油化工股份有限公司齊魯分公司第二化肥廠,山東淄博 255400)

 :對目前常用的工業廢水處理方法進行綜述。工業廢水處理按其作用原理,可分為物理法、化學法、物理化學法

和生物法四類。物理法有調節、過濾、沉淀、浮力浮上法等;化學法有混凝法、中和法、氧化還原法、化學沉淀法等;物理化學法有吸附法、離子交換法、膜分離法、氣提法、萃取法等;生物法有好氧生物處理和厭氧生物處理。

關鍵詞:工業廢水;廢水處理;綜述

  隨著現代工業的日益發展,工業用水量及廢水

的排放量日益增加,世界各國的水體都出現了不同程度的污染,導致世界性的水資源匱乏危機日益嚴重。為極大地緩解水資源的短缺狀況,工業廢水處理技術的研究也日益受到人們的密切關注。廢水處理方法

廢水處理的目的是將廢水中所含的污染物分離出來,或將其轉化為無害和穩定的物質或可分

離的物質,從而使廢水得到凈化。廢水處理技術,按其作用原理,可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法四類。111 物理法

物理法是通過物理或機械作用分離或回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態的污染物的廢水處理方法,其處理過程不改變污染物質的化學性質。物理法廢水處理技術通常有調節、篩濾、過濾、沉淀、浮力浮上、離心分離、磁分離等。11111 調節

工業廢水的水量和水質隨生產過程而變化,為使廢水處理系統在最佳工藝條件下運行,需進行水質、水量調節。11112 沉淀(重力)分離

利用廢水中的懸浮物和水密度不同的原理,借助重力沉降作用,使懸浮物從水中分離出來。11113 篩濾、過濾

通過格柵、濾網、濾布或濾料的攔截作用和凝

聚作用去除污水中的懸浮物質和油類。11114 浮力浮上法

借助于水的浮力及污染物與水的密度差,使水中不溶態污染物浮出水面,然后加以分離的水

處理方法統稱為浮力浮上法。根據分散相物質的親水性強弱和密度大小,浮力浮上法可分為自然浮上法、氣泡浮上法和藥劑浮選法。11115 離心分離

利用離心力使污染物與廢水分離。11116 磁力分離

利用磁場力的作用截留廢水中的不溶性污染

物質。磁性污染物可直接通過磁場去除;非磁性污染物需投加磁粉接種后,才能通過磁場去除。一般用于去除廢水中的懸浮物及沉淀法難以分離的細小懸浮物和膠體。112 化學法

化學法是通過加入化學物質,使其與廢水中的污染物質發生化學反應來分離、去除、回收廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理方法。化學法廢水處理技術通常有混凝法、中和法、氧化還原法、化學沉淀法等。

收稿日期:2006-07-08

作者簡介:呂后魯(1969-),,高級工程師。蘇州大學環境工程專業在職研究生,現在中國石油化工股份有限公司齊魯分公司第二化肥廠,主要從事工業廢水處理技術研究與環保管理工作。

16          2006年第29

11211 混凝法

混凝法就是在混凝劑的離解和水解作用下,使水中的膠體污染物和細微懸浮物脫穩并聚集為具有可分離性的絮凝體的過程,其中包括凝聚和絮凝兩個過程,統稱為混凝。

目前常用的混凝劑有無機金屬鹽類和有機高分子聚合物兩大類。無機混凝劑主要有鐵系和鋁系金屬鹽,可分為普通鐵、鋁鹽和堿化聚合鹽;有機高分子混凝劑,目前應用最多的是聚丙烯酰胺類。

混凝劑種類的選擇取決于膠體和細微懸浮物的種類、性質和濃度。如果污染物主要是細微懸浮物,則只采用高分子絮凝劑;如果污染物主要呈膠體狀態,則先用無機混凝劑使其脫穩,再加高分子絮凝劑。11212 中和法

利用酸堿中和原理,處理酸性或堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質如石灰、氫氧化鈉、石灰石等,使廢水變為中性;以粒狀石灰石、大理石或白云石作為濾料,進行過濾中和;對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進行中和,也可用其它酸性物質進行中和;酸、堿廢水混合中和等。11213 氧化還原法

利用氧化還原反應將溶解于廢水中的有毒物質轉化為無毒或微毒物質。廢水中呈溶解狀態的有機或無機污染物,在投加氧化劑或還原劑后,發生氧化或還原作用,使其轉變為無害的物質。

(1)化學氧化法有空氣氧化、過氧化氫氧化、臭氧氧化及氯氧化等。在常溫常壓下利用如過氧化氫、二氧化氯、次氯酸鹽、臭氧、高錳酸鉀、高鐵酸鉀等氧化劑,將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水。

對于高濃度難生物降解有機廢水的處理,用常規的物理、化學、生物方法難以滿足凈化處理在技術和經濟上的要求,于是高級氧化技術應運而生。目前的高級氧化技術主要包括催化氧化法、濕式氧化法、電化學氧化法、復合催化氧化法、超臨界水氧化法、光氧化法和超聲波法和高能輻射等。

光氧化法是利用可見光或紫外光作用下所進行的復雜反應,具有極強的氧化能力,有機物去除率高。光氧化法分為光激發氧化法和光催化氧化

法。光激發氧化法是以O3H2O2O2和空氣等作為氧化劑,將其氧化作用和光化學輻射相結合,產生氧化能力很強的自由基,其氧化效果比單獨使用UVO3要好得多,這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數量的半導體催化劑如TiO2,它在紫外線輻射下能產生強氧化能力的自由基,能氧化水中的有機物。兩種光氧化法,均以UV為輻射源,都能產生氧化能力很強的OH自由基,能有效地去除有機物和微生物[1]

濕式氧化法、濕式催化氧化法是在高溫、高壓下利用O2或空氣作為氧化劑,氧化水中呈溶解態或懸浮態的有機物或還原態的無機物,達到去除污染物的目的。

復合催化氧化法:目前研究較多的高級氧化組合技術有Fenton技術、臭氧/生物活性炭技術、O3/H2O2等。于秀娟等人利用臭氧—生物活性炭工藝去除水中的有機微污染物也取得了較好效果。Fenton法就是以鐵鹽(Fe2+)為催化劑,H2O2存在下,對有機物進行氧化降解。隨著人們對Fenton法研究的深入,近年來又把O2、紫外光(UV)、草酸鹽等引入Fenton試劑,使其氧化能力大大增強,節約H2O2用量[2]

超臨界水氧化法及超臨界水催化氧化法是在水的超臨界狀態下,通過氧化劑氧氣、臭氧等完全氧化有機物,反應溫度高,速度快,效率高,可在幾秒鐘內將有機物氧化成CO2H2O

電化學氧化法是利用光、聲、電、磁及其他無毒試劑催化氧化技術來處理有機廢水,尤其是難生物降解有機污染物,是當前世界水處理相當活躍的研究領域。

超聲波法是利用超聲波降解水中的污染物,尤其是難降解的有機污染物,是近年來發展起來的一項新興水處理技術。

微波法是把微波場對單相流和多相流物化反應的強烈催化作用、穿透作用、選擇性供能及其殺滅微生物的功能用于廢水處理。廢水經微波能處理后可100%返回,實現水的可持續利用,使人類水環境步入良性循環。到目前為止,微波能污水處理技術已經上海的焦化廠廢水、北京的化纖廠廢水、吉林的玉米制酒精廢水等進行了驗證,并證明該技術運用于污水處理的廣泛適應性。

高能輻照法是利用高能電子發生裝置或脈沖

4期呂后魯等.工業廢水處理技術綜述・17 

發生裝置產生的電能電子束與水分子碰撞,形成激發態從而發生氧化降解作用。

高級氧化法特別適用于高濃度有機廢水的處理。浙江大學曾進行過催化濕式氧化法處理三環唑高濃度廢水的研究,COD去除率達80%;同濟大學環境工程學院對臭氧氧化及光化學氧化法去除有機污染物也進行了大量的研究,獲得令人滿意的效果[1]

(2)化學還原

廢水中的某些金屬離子在高價態時毒性很大,可用化學還原法將其還原為低價態后分離除去。

(3)電解法

利用電解槽中的電化學反應,處理廢水中的各類污染物。工業廢水中的溶解性污染物可通過電解中的氧化還原反應,形成沉淀或形成氣體溢出。電解法包括電解氧化還原、電解氣浮和電解凝聚,主要用于處理含鉻及含氰廢水。11214 化學沉淀法

向廢水中投加可溶性化學藥劑(即沉淀劑),與水中呈離子狀態的無機污染物起化學反應,生成不溶于水或難溶于水的化合物,析出沉淀,使廢水得到凈化。化學沉淀法多用于去除廢水中的重金屬離子,如汞、鉻、鉛、鋅等。化學沉淀法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法。11215 消毒殺菌

消毒殺菌技術主要用于水的深度處理。消毒殺菌主要是采用氯、次氯酸鹽、二氧化氯、臭氧、臭氧-紫外線等。二氧化氯用于給水處理消毒,近年來受到廣泛的注意,主要是由于它不會與水中的腐殖質反應產生鹵代烴。臭氧消毒被認為是在水處理過程中替代加氯的一種行之有效的消毒方法,因為臭氧首先是具有很強的殺菌力,其次是氧化分解有機物的速度快,使消毒后水的致突變性降為最低。113 物理化學法

物理化學法是利用傳質原理處理或回收利用廢水的技術方法。常見方法包括:吸附法、離子交換法、膜分離法、汽提法、吹脫法、萃取法、蒸發法、結晶法等。

11311 吸附

將廢水通過多孔性固體吸附劑,使廢水中溶

解性有機或無機污染物吸附到吸附劑上的廢水處理技術。常用的吸附劑有活性炭、活性氧化鋁、沸石、硅藻土、硅膠、分子篩等,其中以活性炭使用最為廣泛。吸附樹脂亦稱高分子吸附劑,是一類高度交聯的高分子聚合物,具有較大的比表面積和優良的孔結構。

對于低濃度有機廢水的處理,多采用活性炭吸附;對于高濃度有機廢水的處理,宜選用大孔吸附樹脂,從廢水中吸附有機溶質,實現有機溶質的富集與分離。吸附樹脂處理有機廢水,與普通活性炭相比,具有適用范圍寬、吸附效果好、脫附再生容易、樹脂性能穩定等許多優點。近年來,我國南開大學等單位先后研制成功數十種新型吸附樹脂,其中H系列和NKA系列吸附樹脂的性能達到國際水平。南開大學、南京大學、成都科技大學、江蘇石油化工學院等單位與石化企業協作,應用樹脂吸附法處理了數十種高濃度有機廢水,取得了很好的效果,先后建成了數十套工業處理裝置并投入正常運行。常用的吸附樹脂有H-103NKAH-107CHA-101CHA-111XAD-4RH等品種[35]11312 離子交換

離子交換法是一種借助于離子交換劑上的離子和水中的離子進行交換反應而除去水中有害離子的方法。在工業廢水處理中,主要用以回收貴重金屬離子,也可用于放射性廢水和有機廢水的處理。

離子交換劑分為無機和有機兩大類。無機離子交換劑包括天然沸石和合成沸石等。有機離子交換劑包括磺化煤、離子交換樹脂和離子交換纖維等。后二者具有良好的理化性能和豐富的離子交換基團,對水溶液中的各種離子有較大的交換吸附容量,故在廢水處理中使用較為廣泛。11313 萃取

利用溶質在水中和溶劑中溶解度的不同,使廢水中的溶質轉溶入另一與水不互溶的溶劑中,然后使溶劑與廢水分層分離,既可使廢水得到凈化。在萃取過程中使用的溶劑稱為萃取劑,萃取后的溶劑成為萃取液(),廢水稱為萃余液()

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