工業(yè)廢水處理方法及研究進(jìn)展

1、.工業(yè)廢水處理方法及研究進(jìn)展工業(yè)廢水是污染我國水環(huán)境最主要的來源，對工業(yè)廢水污染進(jìn)行防治是影響自然資源可持續(xù)利用和可持續(xù)保存、國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展的一個較為重要因素。所以，我國一直都把防治工業(yè)污染作為環(huán)境保護(hù)的重中之重，同時也采取了很多行之有效的策略和對策，希望能夠緩解工業(yè)廢水對環(huán)境的深度污染。但由于目前我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭十分迅猛，而我國的工業(yè)生產(chǎn)又長期以來是處于低產(chǎn)出、低效率、高消耗、高投入，資源的浪費(fèi)極為嚴(yán)重，廢水和污染物的排放量極大，這樣就導(dǎo)致了我國生態(tài)環(huán)境日益惡化、水環(huán)境污染十分的嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)工業(yè)廢水處理方法及發(fā)展趨勢的探討就顯得尤為重要。1 工業(yè)廢水的分類1.1 含懸浮物（包括

2、含油）工業(yè)廢水這類廢水主要是濕法除塵水、煤氣洗滌水、選煤洗滌水、軋鋼廢水等。處理時多采用自然沉淀、混凝沉淀、壓氣浮選、過濾等方法凈化廢水。經(jīng)上述處理后可循環(huán)利用。1.2 含無機(jī)溶解物工業(yè)廢水它包括電鍍廢水、酸洗含園廢液、有色冶金廢水、礦山酸性廢水等。以含重金屬離子、酸、成為主的廢水，毒害大，處理方法復(fù)雜，可先考慮將其變害為利，從中回收有用物質(zhì)。這類廢水一般都是采用物理化學(xué)法處理的。1.3 含有機(jī)物工業(yè)廢水它包括焦化廢水、印染廢水、造紙黑液、石油化工廢水等。這類廢水耗氧且有毒，應(yīng)采用物化與生化相結(jié)合的方法凈化。1.4 冷卻用水工業(yè)冷卻水占工業(yè)總用水量的2/3 以上。直接排放或以低循環(huán)串循環(huán)利用，

3、都會造成對水體的熱污染，也會產(chǎn)生危害。近年來，控制熱污染已經(jīng)提到日程上來，所以，無論是在豐水區(qū)的江南，還是在缺水區(qū)的北方，各工業(yè)企業(yè)都應(yīng)提高工業(yè)冷卻水的循環(huán)率，提高濃縮倍數(shù)，在拉術(shù)允許的條件下把排污水量減少到最低程度。2 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?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害和穩(wěn)定的物質(zhì)或可分離的物質(zhì)，從而使廢水得到凈化。不同的污水水質(zhì)、水量、處理后接納水體以及是否有回用目的、處理程度等要求都決定所采用的廢水處理方法不同。廢水處理技術(shù)，按其作用原理大致可分為化學(xué)處理法、物理處理法、電化學(xué)法及生物處理法等。2.1 物理處理法物理處理法是通過物理或機(jī)械作用分離或回收廢水中不溶解

4、的呈懸浮狀態(tài)的污染物的廢水處理方法，其處理過程不改變污染物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。物理法廢水處理技術(shù)通常有過濾、沉淀、離心分離、膜分離、吸附、萃取等方法。2.1.1 沉淀分離法沉淀分離法就是利用污水中的懸浮物質(zhì)和水密度不同的原理，借助重力沉降作用，使懸浮物自然沉淀而從水中分離除去。2.1.2 膜分離法膜分離法是利用特殊的半透膜將廢水分開進(jìn)而使某些溶質(zhì)或溶劑滲透出來的方法的統(tǒng)稱。常見的膜分離法主要有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、滲析（D）、電滲析ED）、液膜（LM）等方法。RO膜早在20 世紀(jì)70 年代就已經(jīng)開始用于處理電鍍廢水并使之循環(huán)回用。NF膜在染料生產(chǎn)廢水中，用于其脫鹽

5、、脫色和去除有機(jī)污染物。膜分離技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于造紙廢水處理中。瑞典Arctic紙廠使用超濾技術(shù)，懸浮固形物的除去率超過95%。UF膜在處理含油廢水中起著關(guān)鍵作用。膜分離法處理含油污水具有操作簡單、分離效果良好、化學(xué)添加劑用量少、無相變、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但同時也有如熱穩(wěn)定性差、不耐腐蝕、膜易被污染等缺點(diǎn)。單一的膜分離技術(shù)并不能很好地解決含油廢水的處理問題，要不斷開發(fā)新的工藝、新型膜組件和新型膜來處理廢水。2.1.3 萃取法萃取法是利用與水不相溶解或極少溶解的特定溶劑同廢水充分混合接觸，使溶于廢水中的某些污染物質(zhì)重新進(jìn)行分配而轉(zhuǎn)入溶劑，然后將溶劑與除去污染物質(zhì)后的廢水分離，從而達(dá)到廢水凈化和回收

6、有用物質(zhì)的目的。姬登祥等以生物柴油為萃取劑處理苯酚有機(jī)廢水，五級錯流萃取后萃取率達(dá)到99.97%，改善了苯酚水溶液的可生化性，可實(shí)現(xiàn)苯酚的循環(huán)利用。王曉兵13等以叔胺N235（C7- C8）為萃取劑，乙苯為助劑，煤油為稀釋劑組成混合萃取劑對含羧酸工業(yè)廢水經(jīng)三級萃取后，酸的萃取率（大于96%）、甲酸的回收率、COD的去除率（大于71%）及萃取劑的再生都取得良好的效果。2.1.4 吸附法吸附法是采用多孔物質(zhì)的粉末或顆粒與廢水混合，或使廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中污染物質(zhì)吸附于多孔物質(zhì)表面等而除去。孫瑩等使用改性粉煤灰處理含鉻廢水，結(jié)果表明用氫氧化鈣改性的粉煤灰對Cr6+廢水處理有良好的

7、效果，Cr6+去除率達(dá)到97.87%。丑華16等采用活性炭或硅藻土吸附法對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的不同濃度多組分含銅有色廢液進(jìn)行處理，在760nm污物去除率最高可以達(dá)到97.77%，COD為0.025g.L- 1，色度、pH、COD均低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。物理處理法對污染物的處理只是進(jìn)行相間轉(zhuǎn)移，并沒有完全降解，沒有得到很好的回收，依然會造成二次污染和污染的堆積。在實(shí)際的廢水處理中，往往是跟其它操作單元和過程組合起來，以達(dá)到較高的處理程度。2.2 生物處理法生物處理法的目的是通過微生物的代謝活動使廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無害產(chǎn)物，即利用活性污泥或生物膜上的微生物將廢水中的有機(jī)物作為它們代謝活動所必需的能

8、源物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為代謝終產(chǎn)物CO2和水而使廢水得到凈化。據(jù)參與降解微生物的種類不同，生物處理法又分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。2.2.1 好氧生物處理法好氧生物處理法是在提供游離氧的前提，以好氧微生物為主，使有機(jī)物降解、穩(wěn)定的無害化處理方法。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。好氧生物處理法廣泛用于處理生活污水及性質(zhì)與之相近的工業(yè)廢水。俞寧17等通過用高效好氧生物法處理某廠印染廢水，處理后對COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生化需氧量）、SS（固體懸浮物）、NH3-N、色度的去除率分別達(dá)到93.6%、93.9、90.4%、68.0%、87.5，

9、技術(shù)成熟，運(yùn)行效果良好，并能保證廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。胡曉東18等通過對比分析3 種好氧活性污泥法，采用SBR（間歇式活性污泥法）處理高濃度土霉素、慶大霉素混合廢水，平均COD去除率可達(dá)85%，而且運(yùn)行費(fèi)用低，操作易實(shí)現(xiàn)自動化。2.2.2 厭氧生物處理法厭氧生物處理法是指在沒有游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對廢水中的有機(jī)物進(jìn)行降解、穩(wěn)定的處理方法。韓洪軍19等利用兩相分段厭氧處理甲醇廢水，在最優(yōu)條件下COD去除率高達(dá)92.3%。韓洪軍20等采用厭氧好氧生物脫氨混凝沉淀工藝處理煤化工廢水，經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行顯示COD去除率達(dá)到95.7%，氨氮去除率達(dá)87%，出水水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的一級標(biāo)準(zhǔn)。生物處

10、理法具有處理有機(jī)物效率高、成本低、出水水質(zhì)好、污泥沉降性能好等優(yōu)點(diǎn)，但對水質(zhì)要求高、運(yùn)行過程復(fù)雜、適用地區(qū)限制等缺點(diǎn)。2.3 電化學(xué)處理法電化學(xué)處理方法是指在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，通過電極反應(yīng)以及由此而引起的一系列的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過程或物理過程，達(dá)到污染物降解轉(zhuǎn)化的目的。電化學(xué)處理技術(shù)主要包括：電絮凝法、電化學(xué)氧化法、電沉積法、電解氣浮法、內(nèi)電解法、電滲析、電化學(xué)膜分離等。電化學(xué)系統(tǒng)設(shè)備相對簡單，占地面積小，操作維護(hù)費(fèi)用較低，能有效避免二次污染，而且反應(yīng)可控程度高，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化，被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)212.3.1 電滲析法電滲析法是在直流電場的作用下，利用陰離子或陽離子交換膜對溶液中

11、陰、陽離子進(jìn)行選擇性透過，使陰、陽離子定向遷移，從而實(shí)現(xiàn)水體中的溶質(zhì)與水分離。2.3.2 電絮凝法電絮凝法是采用可溶性陽極（Fe，Al 等）生成Fe2+，F(xiàn)e3+，Al3+等陽離子，通過絮凝生成Fe（OH）2、Fe（OH）3、Al（OH）3 等沉淀物，以去除水中的污染物23。崔延瑞24等采用電絮凝法處理衛(wèi)河水，在最佳工藝條件下，COD濃度的去除率最高達(dá)到94%，濁度去除率可達(dá)83%。2.3.3 電化學(xué)氧化法電化學(xué)氧化法是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化而從廢水中減少或去除。它分為直接電解和間接電解。直接氧化法是指被氧化物質(zhì)和電極基體直接進(jìn)行電子傳遞的氧化方法，已用此法直接降解

12、無機(jī)污染物（如含CN- 廢水、含NH4+和含硫沸水等)，對有機(jī)物氧化降解（如降解染料、酚）以及造紙、皮革垃圾填埋場滲析液等各種廢水25。魯劍26等用電化學(xué)氧化法對高氨氮廢水進(jìn)行處理，在最優(yōu)條件下COD移除率可以達(dá)到87.62%，去除效果明顯。2.4 化學(xué)處理法2.4.1 化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是向廢水中投加可溶性化學(xué)藥劑（即沉淀劑），與水中呈離子狀態(tài)的無機(jī)污染物起化學(xué)反應(yīng)，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(xué)沉淀法多用于去除廢水中的重金屬離子，如汞、鉻、鉛、鋅等?；瘜W(xué)沉淀法有氨氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法徐志高等以MgC12·6H2O和

13、Na2HPO4·12H2O為反應(yīng)沉淀劑，在最佳工藝條件下，對鋯鉿分離中試車間的高濃度廢水進(jìn)行處理，氨氮的去除率>95%。景明霞28針對包頭地區(qū)稀土冶煉工藝產(chǎn)生的氨氮廢水，通過化學(xué)沉淀法對其進(jìn)行初步處理，通過單因素實(shí)驗(yàn)選取最佳控制點(diǎn)，氨氮去除率為92.4%。2.4.2 高級氧化法對于高濃度難生物降解有機(jī)廢水的處理，用常規(guī)的物理、化學(xué)、生物方法難以滿足凈化處理在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的要求，于是高級氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。高級化學(xué)氧化（Advanced 0xidation Process，簡稱AOP）的概念由Glaze.W.H等人在1987年提出的。它的原理是利用羥基自由基有效破壞水相中污染物的化

14、學(xué)反應(yīng)。羥基自由基的產(chǎn)生方法一般采用加入強(qiáng)氧化劑，如：臭氧、過氧化氫、過渡金屬催化劑或光催化劑，并且常借助紫外光、超聲波或電子束的輻射作用29。目前被公認(rèn)為比較突出的高級化學(xué)氧化技術(shù)有：Fenton 法、臭氧類氧化法、多相光催化氧化法、濕式氧化技術(shù)、超臨界水氧化法、電化學(xué)催化降解法、超聲降解法及高能輻射等。朱洪濤30等研究得出：UV- Fenton反應(yīng)處理印染廢水，COD和色度去除率比Fenton 反應(yīng)高，色度去除率達(dá)到90.4%，COD 去除率達(dá)到86.2%。廢水處理方法選擇工業(yè)廢水中污染物成分極其復(fù)雜多樣,任何一種處理方法都難以達(dá)到完全凈化的目的,而常常要幾種方法組成處理系統(tǒng),才能達(dá)到處理

15、的要求。廢水處理流程的組合,一般遵循先易后難、先簡后繁的原則。先去除大塊垃圾和漂浮物質(zhì),然后再依次去除懸浮固體、膠體物質(zhì)及溶解性物質(zhì)。即首先使用物理法,然后再使用化學(xué)法或物化和生物處理法。廢水的處理,按處理程度的不同,常分為一級、二級和三級處理。一級處理主要是用物理或化學(xué)的方法去除污水中呈懸浮狀的固體性污染物和調(diào)節(jié)廢水的pH值,是二級處理的預(yù)處理。二級處理主要是用生物法或化學(xué)混凝法去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì),出水一般能達(dá)到國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理亦稱深度處理。如需較高水質(zhì)的污水回用,需進(jìn)行三級處理,即用物理化學(xué)方法、生物法或化學(xué)法去除難以生物降解的有機(jī)物和無機(jī)磷、氮等可溶性污染物。展望科學(xué)技術(shù)發(fā)展