工业废水处理技术
2019-12-09 来自: 衡美水处理公众平台 浏览次数:1189
衡美水处理为您介绍一种***、实用的水处理技术——工业废水处理技术。
近年来，工业废水处理工艺不断革新，在改善我国水环境方面发挥了重要作用。总体而言，膜技术、铁碳微电解处理技术、Fenton及类Fenton氧化法、臭氧氧化、磁分离技术、等离子水处理技术、电化学(催化)氧化、光化学催化氧化、超临界水氧化(scwo)技术颇受青睐。
中国对废水污染的治理与西方发达***相比起步较晚，在借鉴国外***处理技术经验的基础上，以***科技攻关课题为平台，引进和开发了大量的废水处理新技术，某些项目已达到******水平。这些新技术的投产运行为缓解中国严峻的水污染现状，改善水环境发挥了至关重要的作用。
近些年来，我国工业废水排放总量呈现逐年下降趋势。2010年，工业废水排放量为237.5亿吨；2015年降低至199.5亿吨。
2015年，在我国工业废水排放量中，化工、造纸、纺织及煤炭行业废水排放总和几乎占到一半，是工业废水排放大户。
近年来，我国工业废水处理量达到300-370亿吨，处理率约为62%，虽然已取得显著进步，但仍有很大提升空间。
一、废水危害
1、工业废水直接流入渠道、江河、湖泊污染地表水，如果毒性较大会导致水生动植物的死亡甚至绝迹。
2、工业废水还可能渗透到地下水，污染地下水，进而污染农作物。
3、如果周边居民采用被污染的地表水或地下水作为生活用水，会危害身体健康，重者死亡。
4、工业废水渗入土壤，造成土壤污染。影响植物和土壤中微生物的生长。
5、有些工业废水还带有难闻的恶臭，污染空气。
6、工业废水中的有毒有害物质会被动植物的摄食和吸收作用残留在体内，而后通过食物链到达人体内，对人体造成危害。
工业废水对环境的破坏是相当大的，20世纪的“八大公害事件”中的“水俣事件”和“富山事件”就是由于工业废水污染造成的。
污水处理按照其作用可分为物理法、生物法和化学法三种。
1、物理法：主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮等。物理法处理构筑物较简单、经济，用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况。
2、生物法：利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法处理程度比物理法要高。
3、化学法：是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法。常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。化学处理法处理效果好、费用高，多用作生化处理后的出水，作进一步的处理，提高出水水质。
污水处理按照处理程度来分可分为一级处理、二级处理和三级处理。
一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体物质，常用物理法。一级处理后的废水BOD去除率只有20%，仍不宜排放，还须进行二级处理。
二级处理的主要任务是大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物，BOD去除率为80%～90%。一般经过二级处理的污水就可以达到排放标准，常用生物膜处理法。
三级处理的目的是进一步去除某种特殊的污染物质，如除氟、除磷等，属于深度处理，常用化学法。
污水工艺流程选型要求：对现有一级处理工艺进行加强处理效果的改造 改造应根据实际情况，充分利用现有处理设施，对现有医院中应用较多的化粪池、接触池在结构或运行方式上进行改造，必要时增设部分设施，尽可能地提高处理效果，以达到医院污水处理的排放标准。
三、治理方法
一种处理工业污水的方法，属于污水处理技术领域。其是将污水引往集水池，对集水池末尾一格调节pH，用一级溶气水泵提升到一级压力溶气罐，同时吸入空气和聚凝脱色剂，将在一级压力溶气罐内的一级饱和溶气水骤然释放到一级气浮池形成一级处理水；一级处理水溢入缓冲池，再在控制pH用二级溶气水泵将一级处理水提升至二级压力溶气罐内，同时吸入空气和聚凝脱色剂，将二级压力溶气罐内的二级饱和溶气水骤然释放到二级气浮池形成二级处理水并自溢至沉淀池沉淀后排放；一、二级气浮池中的浮泥入浮泥池，压滤成滤饼，滤液回引至集水池。该方法处理的工业污水的CODcr、脱色率、SS、BOD5的去除率分别为80～90%、95%、90%以上、75－80%，符合GB8978－1996一级水排放标准。沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业污水经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达 80 %左右，大大高于一般 30~40% 的发电效率，用户的经济效益显著是处理工业污水的好方法。
1、膜技术
膜分离法常用的有微滤、纳滤、超滤和反渗透等技术。由于膜技术在处理过程中不引入其他杂质，可以实现大分子和小分子物质的分离，因此常用于各种大分子原料的回收。
如利用超滤技术回收印染废水的聚乙烯醇浆料等。目前限制膜技术工程应用推广的主要难点是膜的造价高、寿命短、易受污染和结垢堵塞等。伴随着膜生产技术的发展，膜技术将在废水处理领域得到越来越多的应用。
2、铁碳微电解处理技术
铁碳微电解法是利用Fe/C原电池反应原理对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。铁炭微电解法是电化学的氧化还原、电化学电对对絮体的电富集作用、以及电化学反应产物的凝聚、新生絮体的吸附和床层过滤等作用的综合效应，其中主要是氧化还原和电附集及凝聚作用。
铁屑浸没在含大量电解质的废水中时，形成无数个微小的原电池，在铁屑中加入焦炭后，铁屑与焦炭粒接触进一步形成大原电池，使铁屑在受到微原电池腐蚀的基础上，又受到大原电池的腐蚀，从而加快了电化学反应的进行。
此法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等诸多优点，并使用废铁屑为原料，也不需消耗电力资源，具有“以废治废”的意义。目前铁炭微电解技术已经广泛应用于印染、农药/制药、重金属、石油化工及油分等废水以及垃圾渗滤液处理，取得了良好的效果。
3、Fenton及类Fenton氧化法
典型的Fenton试剂是由Fe2+催化H2O2分解产生˙OH，从而引发有机物的氧化降解反应。由于Fenton法处理废水所需时间长，使用的试剂量多，而且过量的Fe2+将增大处理后废水中的COD并产生二次污染。
近年来，人们将紫外光、可见光等引入Fenton体系，并研究采用其他过渡金属替代Fe2+，这些方法可显著增强Fenton试剂对有机物的氧化降解能力，减少Fenton试剂的用量，降低处理成本，统称为类Fenton反应。
Fenton法反应条件温和，设备较为简单，适用范围广；既可作为单独处理技术应用，也可与其他方法联用，如与混凝沉淀法、活性碳法、生物处理法等联用，作为难降解有机废水的预处理或深度处理方法。
4、臭氧氧化
臭氧是一种强氧化剂，与还原态污染物反应时速度快，使用方便，不产生二次污染，可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有机物和降低COD等。单独使用臭氧氧化法造价高、处理成本昂贵，且其氧化反应具有选择性，对某些卤代烃及农药等氧化效果比较差。
为此，近年来发展了旨在提高臭氧氧化效率的相关组合技术，其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等组合方式不仅可提高氧化速率和效率，而且能够氧化臭氧单独作用时难以氧化降解的有机物。由于臭氧在水中的溶解度较低，且臭氧产生效率低、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***低能耗的臭氧发生装置成为研究的主要方向。
5、磁分离技术
磁分离技术是近年来发展的一种新型的利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离的水处理技术。对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性。
磁分离技术应用于废水处理有三种方法：直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。
目前研究的磁性化技术主要包括磁性团聚技术、铁盐共沉技术、铁粉法、铁氧体法等，具有代表性的磁分离设备是圆盘磁分离器和高梯度磁过滤器。目前磁分离技术还处于实验室研究阶段，还不能应用于实际工程实践。
6、等离子水处理技术
低温等离子体水处理技术，包括高压脉冲放电等离子体水处理技术和辉光放电等离子体水处理技术，是利用放电直接在水溶液中产生等离子体，或者将气体放电等离子体中的活性粒子引入水中，可使水中的污染物***氧化、分解。
水溶液中的直接脉冲放电可以在常温常压下操作，整个放电过程中无需加入催化剂就可以在水溶液中产生原位的化学氧化性物种氧化降解有机物，该项技术对低浓度有机物的处理经济且有效。此外，应用脉冲放电等离子体水处理技术的反应器形式可以灵活调整，操作过程简单，相应的维护费用也较低。受放电设备的限制，该工艺降解有机物的能量利用率较低，等离子体技术在水处理中的应用还处在研发阶段。
7、电化学(催化)氧化
电化学(催化)氧化技术通过阳极反应直接降解有机物，或通过阳极反应产生羟基自由基(OH)、臭氧等氧化剂降解有机物。
电化学(催化)氧化包括二维和三维电极体系。由于三维电极体系的微电场电解作用，目前备受推崇。三维电极是在传统的二维电解槽的电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料，并使装填的材料表面带电，成为第三极，且在工作电极材料表面能发生电化学反应。
与二维平板电极相比，三维电极有很大的比表面，能够增加电解槽的面体比，能以较低电流密度提供较大的电流强度，粒子间距小而物质传质速度高，时空转换效率高，因此电流效率高、处理效果好。三维电极可用于处理生活污水，农药、染料、制药、含酚废水等难降解有机废水，金属离子，垃圾渗滤液等。
8、辐射技术
20世纪70年代起，随着大型钴源和电子加速器技术的发展，辐射技术应用中的辐射源问题逐步得到改善。利用辐射技术处理废水中污染物的研究引起了各国的关注和重视。
与传统的化学氧化相比，利用辐射技术处理污染物，不需加入或只需少量加入化学试剂，不会产生二次污染，具有降解效率高、反应速度快、污染物降解***等优点。而且，当电离辐射与氧气、臭氧等催化氧化手段联合使用时，会产生“协同效应”。因此，辐射技术处理污染物是一种清洁的、可持续利用的技术，被***原子能机构列为21世纪和平利用原子能的主要研究方向。
9、光化学催化氧化
光化学催化氧化技术是在光化学氧化的基础上发展起来的，与光化学法相比，有更强的氧化能力，可使有机污染物更***地降解。光化学催化氧化是在有催化剂的条件下的光化学降解，氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基。
催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分为均相和非均相两种类型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质，通过光助-Fenton反应产生羟基自由基使污染物得到降解；非均相催化降解是在污染体系中投入光敏半导体材料，如TiO2、ZnO等，同时结合光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子—空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子—空穴作用，产生˙OH等氧化能力极强的自由基。TiO2光催化氧化技术在氧化降解水中有机污染物，特别是难降解有机污染物时有明显的优势。
10、超临界水氧化(scwo)技术
SCWO是以超临界水为介质，均相氧化分解有机物。可以在短时间内将有机污染物分解为CO2、H2O等无机小分子，而硫、磷和氮原子分别转化成硫酸盐、磷酸盐、硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。美国把SCWO法列为能源与环境领域很有前途的废物处理技术。
物处理率可达99%以上；反应器结构简单，设备体积小；处理范围广，不仅可以用于各种有毒物质、废水、废物的处理，还可以用于分解有机化合物；不需外界供热，处理成本低；选择性好，通过调节温度与压力，可以改变水的密度、粘度、扩散系数等物化特性，从而改变其对有机物的溶解性能，达到选择性地控制反应产物的目的。
超临界氧化法在美国、德国、瑞典、日本等欧美***已经有了工艺应用，但中国的研究起步较晚，还处于实验室研究阶段。
