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工業(yè)廢水
工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。工業(yè)廢水造成的污染主要有：有機(jī)需氧物質(zhì)污染，化學(xué)毒物污染，無機(jī)固體懸浮物污染，重金屬污染，酸污染，堿污染，植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染，熱污染，病原體污染等。由于工業(yè)廢水中常含有多種有毒物質(zhì)，污染環(huán)境對(duì)人類健康有很大危害，因此要開發(fā)綜合利用，化害為利，并根據(jù)廢水中污染物成分和濃度，采取相應(yīng)的凈化措施進(jìn)行處置后，才可排放。
工業(yè)廢水治理
工業(yè)廢水治理，指的是工業(yè)生產(chǎn)過程用過的水經(jīng)過適當(dāng)處理回用于生產(chǎn)或妥善地排放出廠，包括生產(chǎn)用水的管理和為便于治理廢水而采取的措施。工業(yè)廢水處理中，由于行業(yè)性質(zhì)，生產(chǎn)工藝，特征污染物的不同，不同行業(yè)的廢水存在很大的差異，本文總結(jié)簡(jiǎn)述了幾種常見工業(yè)廢水的處理方法。
1. 生物法
生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一，它具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)高效無害等特點(diǎn)。一般情況下，常用的生物法有傳統(tǒng)活性污泥法和生物接觸氧化法兩種。
(1)傳統(tǒng)活性污泥法
活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，目前是處理城市污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時(shí)也能去除一部分磷素和氮素。
活性污泥法去除率高，適用于處理水質(zhì)要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。但是不善于適應(yīng)水質(zhì)的變化，供氧不能得到充分利用;空氣供應(yīng)沿池水平均分布，造成前段氧量不足后段氧量過剩;曝氣結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大。
(2)生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是主要利用附著生長(zhǎng)于某些固體物表面的微生物(即生物膜)進(jìn)行有機(jī)污水處理的方法。
生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，兼有活性污泥法和生物膜法的特點(diǎn)，在水處理過程中有很好的效果。
生物接觸氧化法有較高的容積負(fù)荷，對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;污泥生成量少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便，操作簡(jiǎn)單，耗能低，經(jīng)濟(jì)高效;具有活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，生物活性高，凈化效果好，處理效率高，處理時(shí)間短，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定;能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)，具有脫氧除磷的作用，可作為三級(jí)處理技術(shù)。
2.SBR工藝
SBR是序批式活性污泥法的縮寫，作為一種間歇運(yùn)行的廢水處理工藝，近年來在國(guó)內(nèi)外被引起廣泛重視和研究的一種污水處理技術(shù)。
SBR的工作程序是由流入、反應(yīng)、沉淀、排放和閑置五個(gè)程序組成。污水在反應(yīng)器中按序列、間歇地進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)工序，每個(gè)SBR反應(yīng)器的運(yùn)行操作在時(shí)間上也是按次序排列間歇運(yùn)行的。
SBR法具有以下特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，占地面積小、設(shè)備少、節(jié)省投資。理想的推流過程使生化反應(yīng)推力大、處理效率高、運(yùn)行方式靈活、可以除磷脫氮、污泥活性高，沉降性能好、耐沖擊負(fù)荷，處理能力強(qiáng)。
雖然法SBR以上優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的局限性，如進(jìn)水流量大，則需要調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)，從而增大投資;而對(duì)出水水質(zhì)有特殊要求，如脫氮除磷等還需要對(duì)工藝進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。
3.MBR工藝
MBR是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝，它用具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的MBR平片膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出。
MBR工藝設(shè)備緊湊，占地少;出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，有機(jī)物去除效率高;剩余污泥產(chǎn)量少，降低了生產(chǎn)成本;可去除氨氮及難降解有機(jī)物;易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造。但是，膜造價(jià)高，使膜生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝;膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來不便，能耗高，工藝要求高。
4、電解工藝
在高鹽度條件下，廢水具有較高的導(dǎo)電性，這一特點(diǎn)為電化學(xué)法在高鹽度有機(jī)廢水處理方面提供了良好的發(fā)展空間。
高鹽廢水在電解池中發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)，經(jīng)過沉淀(或氣浮)或直接氧化還原為無害氣體除去，從而降低COD。
溶液中的氯化鈉電解時(shí)，在陽(yáng)極上所生成的氯氣，有一部分溶解在溶液中發(fā)生次級(jí)反應(yīng)而生成次氯酸鹽和氯酸鹽，對(duì)溶液起漂白作用。正是上述綜合的協(xié)同作用使溶液中有機(jī)污染物得到降解。
因?yàn)殡娀瘜W(xué)理論的局限性，高耗能，電力缺乏等問題，目前電解處理高鹽廢水工藝還是處于研究階段。
5、離子交換法
離子交換是一個(gè)單元操作過程，在這個(gè)過程中，通常涉及到溶液中的離子與不溶性聚合物(含有固定陰離子或陽(yáng)離子)上的反離子之間的交換反應(yīng)。
采用離子交換法時(shí)，廢水首先經(jīng)過陽(yáng)離子交換柱，其中帶正電荷的離子(Na+等)被H+置換而滯留在交換柱內(nèi);之后，帶負(fù)電荷的離子(CI-等)在陰離子交換柱中被OH-置換，以達(dá)到除鹽的目的。
但該法一個(gè)主要問題是廢水中的固體懸浮物會(huì)堵塞樹脂而失去效果，還有就是離子交換樹脂的再生需要高昂的費(fèi)用且交換下來的廢物很難處理。
6、膜分離法
膜分離技術(shù)是利用膜對(duì)混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標(biāo)物質(zhì)的新型分離技術(shù)。
目前常用的膜技術(shù)有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用于工業(yè)廢水的處理時(shí)，不能有效去除污水中的鹽分，但可以有效截留懸浮固體(SS)及膠體COD;電滲析和反相滲透(RO)技術(shù)是最有效和最常用的脫鹽技術(shù)。
7、多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
在工業(yè)含鹽廢水的處理過程中，工業(yè)含鹽廢水進(jìn)入低溫多效濃縮結(jié)晶裝置，經(jīng)過3—6效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過程，分離為淡化水和濃縮晶漿廢液;無機(jī)鹽和部分有機(jī)物可結(jié)晶分離出來，焚燒處理為無機(jī)鹽廢渣;不能結(jié)晶的有機(jī)物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器，形成固態(tài)廢渣，焚燒處理;淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。
低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于化工生產(chǎn)的濃縮過程和結(jié)晶過程，還可以應(yīng)用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理過程中。多效蒸發(fā)流程只在第一效使用了蒸汽，故節(jié)約了蒸汽的需要量，有效地利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
限制膜技術(shù)工程應(yīng)用推廣的主要難點(diǎn)是膜的造價(jià)高、壽命短、易受污染和結(jié)垢堵塞等。伴隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，膜技術(shù)將在廢水處理領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。
8、鐵碳微電解處理技術(shù)
鐵碳微鐵碳微電解法是利用Fe/C原電池反應(yīng)原理對(duì)廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。鐵炭微電解法是電化學(xué)的氧化還原、電化學(xué)電對(duì)對(duì)絮體的電富集作用、以及電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的凝聚、新生絮體的吸附和床層過濾等作用的綜合效應(yīng)，其中主要是氧化還原和電附集及凝聚作用。
鐵屑浸沒在含大量電解質(zhì)的廢水中時(shí)，形成無數(shù)個(gè)微小的原電池，在鐵屑中加入焦炭后，鐵屑與焦炭粒接觸進(jìn)一步形成大原電池，使鐵屑在受到微原電池腐蝕的基礎(chǔ)上，又受到大原電池的腐蝕，從而加快了電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
此法具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長(zhǎng)、成本低廉及操作維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，并使用廢鐵屑為原料，也不需消耗電力資源，具有“以廢治廢”的意義。目前鐵炭微電解技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于印染、農(nóng)藥/制藥、重金屬、石油化工及油分等廢水以及垃圾滲濾液處理，取得了良好的效果。
9、Fenton及類Fenton氧化法
典型的Fenton試劑是由Fe2+催化H2O2分解產(chǎn)生˙OH，從而引發(fā)有機(jī)物的氧化降解反應(yīng)。由于Fenton法處理廢水所需時(shí)間長(zhǎng)，使用的試劑量多，而且過量的Fe2+將增大處理后廢水中的COD并產(chǎn)生二次污染。
近年來，人們將紫外光、可見光等引入Fenton體系，并研究采用其他過渡金屬替代Fe2+，這些方法可顯著增強(qiáng)Fenton試劑對(duì)有機(jī)物的氧化降解能力，減少Fenton試劑的用量，降低處理成本，統(tǒng)稱為類Fenton反應(yīng)。
Fenton法反應(yīng)條件溫和，設(shè)備較為簡(jiǎn)單，適用范圍廣;既可作為單獨(dú)處理技術(shù)應(yīng)用，也可與其他方法聯(lián)用，如與混凝沉淀法、活性碳法、生物處理法等聯(lián)用，作為難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理或深度處理方法。
10、臭氧氧化
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，與還原態(tài)污染物反應(yīng)時(shí)速度快，使用方便，不產(chǎn)生二次污染，可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有機(jī)物和降低COD等。單獨(dú)使用臭氧氧化法造價(jià)高、處理成本昂貴，且其氧化反應(yīng)具有選擇性，對(duì)某些鹵代烴及農(nóng)藥等氧化效果比較差。
為此，近年來發(fā)展了旨在提高臭氧氧化效率的相關(guān)組合技術(shù)，其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅可提高氧化速率和效率，而且能夠氧化臭氧單獨(dú)作用時(shí)難以氧化降解的有機(jī)物。由于臭氧在水中的溶解度較低，且臭氧產(chǎn)生效率低、耗能大，因此增大臭氧在水中的溶解度、提高臭氧的利用率、研制高效低能耗的臭氧發(fā)生裝置成為研究的主要方向。
11、磁分離技術(shù)
磁分離技術(shù)是近年來發(fā)展的一種新型的利用廢水中雜質(zhì)顆粒的磁性進(jìn)行分離的水處理技術(shù)。對(duì)于水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術(shù)可使它們具有磁性。
磁分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理有三種方法：直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。
目前研究的磁性化技術(shù)主要包括磁性團(tuán)聚技術(shù)、鐵鹽共沉技術(shù)、鐵粉法、鐵氧體法等，具有代表性的磁分離設(shè)備是圓盤磁分離器和高梯度磁過濾器。目前磁分離技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還不能應(yīng)用于實(shí)際工程實(shí)踐。
12、等離子水處理技術(shù)
低溫等離子體水處理技術(shù)，包括高壓脈沖放電等離子體水處理技術(shù)和輝光放電等離子體水處理技術(shù)，是利用放電直接在水溶液中產(chǎn)生等離子體，或者將氣體放電等離子體中的活性粒子引入水中，可使水中的污染物徹底氧化、分解。
水溶液中的直接脈沖放電可以在常溫常壓下操作，整個(gè)放電過程中無需加入催化劑就可以在水溶液中產(chǎn)生原位的化學(xué)氧化性物種氧化降解有機(jī)物，該項(xiàng)技術(shù)對(duì)低濃度有機(jī)物的處理經(jīng)濟(jì)且有效。
此外，應(yīng)用脈沖放電等離子體水處理技術(shù)的反應(yīng)器形式可以靈活調(diào)整，操作過程簡(jiǎn)單，相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用也較低。受放電設(shè)備的限制，該工藝降解有機(jī)物的能量利用率較低，等離子體技術(shù)在水處理中的應(yīng)用還處在研發(fā)階段。
13、電化學(xué)(催化)氧化
電化學(xué)(催化)氧化技術(shù)通過陽(yáng)極反應(yīng)直接降解有機(jī)物，或通過陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(˙OH)、臭氧等氧化劑降解有機(jī)物。
電化學(xué)(催化)氧化包括二維和三維電極體系。由于三維電極體系的微電場(chǎng)電解作用，目前備受推崇。三維電極是在傳統(tǒng)的二維電解槽的電極間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料，并使裝填的材料表面帶電，成為第三極，且在工作電極材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。
與二維平板電極相比，三維電極具有很大的比表面，能夠增加電解槽的面體比，能以較低電流密度提供較大的電流強(qiáng)度，粒子間距小而物質(zhì)傳質(zhì)速度高，時(shí)空轉(zhuǎn)換效率高，因此電流效率高、處理效果好。三維電極可用于處理生活污水，農(nóng)藥、染料、制藥、含酚廢水等難降解有機(jī)廢水，金屬離子，垃圾滲濾液等。
14、光化學(xué)催化氧化
光化學(xué)催化氧化技術(shù)是在光化學(xué)氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與光化學(xué)法相比，有更強(qiáng)的氧化能力，可使有機(jī)污染物更徹底地降解。光化學(xué)催化氧化是在有催化劑的條件下的光化學(xué)降解，氧化劑在光的輻射下產(chǎn)生氧化能力較強(qiáng)的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為均相和非均相兩種類型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質(zhì)，通過光助-Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基使污染物得到降解;非均相催化降解是在污染體系中投入一定量的光敏半導(dǎo)體材料，如TiO2、ZnO等，同時(shí)結(jié)合光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子—空穴作用，產(chǎn)生˙OH等氧化能力極強(qiáng)的自由基。TiO2光催化氧化技術(shù)在氧化降解水中有機(jī)污染物，特別是難降解有機(jī)污染物時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)。
15、濕式(催化)氧化
濕式(催化)氧化法是在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20MPa)、催化劑作用下，利用O2或空氣作為氧化劑(添加催化劑)，(催化)氧化水中呈溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無機(jī)物，達(dá)到去除污染物的目的。
濕式空氣(催化)氧化法可應(yīng)用于城市污泥和丙烯腈、焦化、印染等工業(yè)廢水及含酚、氯烴、有機(jī)磷、有機(jī)硫化合物的農(nóng)藥廢水的處理。
16、超聲波氧化
頻率在15~1000kHz的超聲波輻照水體中的有機(jī)污染物是由空化效應(yīng)引起的物理化學(xué)過程。超聲波不僅可以改善反應(yīng)條件，加快反應(yīng)速度和提高反應(yīng)產(chǎn)率，還能使一些難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。
它集高級(jí)氧化、焚燒、超臨界氧化等多種水處理技術(shù)的特點(diǎn)于一身，加之操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的要求較低，在污水處理，特別是在降解廢水中毒性高、難降解的有機(jī)污染物，加快有機(jī)污染物的降解速度，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水污染物的無害化，避免二次污染的影響上具有重要意義。
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