水處理技術(shù)綜述

1、水處理綜述摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，近幾年來，各種新型的水處理技術(shù)和設(shè)備層出不窮，水處理技術(shù)在工業(yè)、環(huán)保等方面都取得了長足的進(jìn)步。本文從水處理工藝、水處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域等方面闡述了水處理技術(shù)的最新發(fā)展情況，并對國內(nèi)外水處理技術(shù)的研究進(jìn)展與市場化情況進(jìn)行了分析，進(jìn)而對水處理技術(shù)的前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：水處理水處理技術(shù)國內(nèi)外水處理發(fā)展現(xiàn)狀1 .引言隨著生產(chǎn)力的極大提高，工業(yè)廢水、廢渣、廢氣的大量排放，造成了地球水污染、土壤污染、大氣污染、溫室效應(yīng)等污染問題，使人類面臨地球環(huán)境惡化和可用淡水資源缺乏的難題。地球水資源雖豐富，但其中海水約占97%,冰川水約占2%,地面和地下淡水的總量僅占總水量的

2、0.63%1-20世界許多地方淡水資源貧乏，而水污染進(jìn)一步減少了可用淡水資源，嚴(yán)重威脅人類的生存和發(fā)展。因此，必須對水的問題予以高度重視，而正確掌握和合理利用現(xiàn)有水處理技術(shù)并研究新的水處理技術(shù)是解決水環(huán)境污染和合理利用水資源的重要途徑。水處理是指通過物理或化學(xué)手段，去除水中一些生產(chǎn)、生活不需要的有害物質(zhì)的過程，是為了適用于特定的用途而對水質(zhì)進(jìn)行的調(diào)理過程。由于社會生產(chǎn)、生活與水密切相關(guān)。因此，水處理領(lǐng)域涉及的應(yīng)用范圍十分廣泛，構(gòu)成了一個(gè)龐大的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。按照水體的來源，水處理可以簡單的分成兩類，一類是對自然水體進(jìn)行處理用于人類的生產(chǎn)、生活（即給水處理）。另一類是將生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的污水經(jīng)過處理，

3、使其中的污染物濃度達(dá)到自然界能承受的范圍，再將其排放回大自然中（即污水處理）。目前，水處理方法主要分為物理方法、化學(xué)方法和生物方法。其中，物理方法包括沉淀法，過濾法，吸附法等；化學(xué)法包括酸堿中和法，氧化還原法，絮凝法等；生物方法則包括需氧法，厭氧法等。實(shí)際操作中我們通常從中選擇多種組合成能夠達(dá)到處理要求的工藝流程。2 .水處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域水處理技術(shù)主要應(yīng)用于海水與苦咸水淡化、工業(yè)用水處理、中水回用、市政廢水處理及飲用純凈水處理等方面。本文將簡介海水與苦咸水淡化以及工業(yè)水處理技術(shù)兩個(gè)方面。2.1 海水與苦咸水淡化海水淡化技術(shù)也稱海水脫鹽技術(shù)，是分離海水中鹽和水的過程。圖1網(wǎng)列出了海水淡化法的不同

4、分類，其中除溶劑提取法和氣體水化物法外，大多數(shù)已實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)用最為廣泛的是閃蒸法和反滲透法。圖1海水淡化方法的分類國際海水淡化發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：(1)各種海水淡化技術(shù)共存互補(bǔ)、并行發(fā)展。多級閃蒸的研發(fā)重點(diǎn)是新材料的應(yīng)用、級間抽汽和其他新技術(shù)的應(yīng)用。反滲透海水淡化的研發(fā)重點(diǎn)是高性能反滲透膜、新型預(yù)處理技術(shù)的開發(fā)和傳統(tǒng)預(yù)處理技術(shù)的完善、大型高壓泵與能量回收系統(tǒng)的開發(fā)與完善等。這些研發(fā)形成了各種海水淡化技術(shù)共存互補(bǔ)的格局；(2)工程規(guī)模日趨大型化。社會需求和技術(shù)發(fā)展使國際海水淡化工程不斷向大型化、規(guī)?；较虬l(fā)展。海水淡化廠的規(guī)模已從最初的幾百噸/日發(fā)展到現(xiàn)在的幾十萬噸/日，且單臺設(shè)備的產(chǎn)水量

5、迅速增加；(3)成本日趨降低。技術(shù)進(jìn)步、規(guī)模大型化以及建設(shè)和運(yùn)行管理機(jī)制的不斷創(chuàng)新使海水淡化的成本逐步降低；(4)海水淡化與資源利用逐步形成產(chǎn)業(yè)鏈。海水淡化工程與發(fā)電廠相結(jié)合，利用電廠余熱回收淡水和進(jìn)行后續(xù)鹵水綜合利用，正在成為國際關(guān)注的熱點(diǎn)。2.2 工業(yè)用水處理工業(yè)水處理4包括循環(huán)冷卻水處理、鍋爐給水處理、油田水處理、工業(yè)和城市廢水處理等。在城市用水中，工業(yè)用水占70-80%,其中冷卻水又占工業(yè)用水的80%左右。工業(yè)用水處理5技術(shù)主要包括膜分離法、絮凝法、氧化法以及綜合處理法。膜分離法被公認(rèn)為20世紀(jì)到21世紀(jì)中期最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。它具有無相變、常溫操作、能耗低、設(shè)備簡單、衛(wèi)生程度高、

6、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)水處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和廣闊的發(fā)展前景；絮凝法主要用來降低水的濁度、色度等感觀指標(biāo)，去除多種高分子有機(jī)物、某些重金屬和放射性物質(zhì)。工業(yè)用水處理應(yīng)用最廣泛的絮凝劑為無機(jī)高分子型絮凝劑，具有凝聚性好、絮凝體形成速度快、密集質(zhì)量大、沉降速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且比有機(jī)高分子絮凝劑價(jià)格低廉。它在技術(shù)上經(jīng)歷了從單一品種到多品種、從單組份到多組份、從一般功能到特殊功能或多功能的發(fā)展過程，品種有聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚氯硫酸鐵、聚合氯化硫酸鐵鋁等。由于工業(yè)水的復(fù)雜性，任何單一的技術(shù)都很難達(dá)到理想的效果，必須注意開發(fā)和應(yīng)用水處理的綜合技術(shù)，進(jìn)行集成化研究，如化學(xué)-物理結(jié)合，化學(xué)-生物結(jié)合

7、，物理-生物結(jié)合等，以謀求高效、低耗、環(huán)保的新型處理技術(shù)也3 .水處理國外市場概況從技術(shù)方面講，目前國內(nèi)外先進(jìn)的水處理技術(shù)包括循環(huán)用水、反滲透海水淡化、超聲水處理、綠色水處理劑和臭氧氧化等。其中，反滲透海水淡化技術(shù)正在迅速占領(lǐng)大型設(shè)施市場，而這一領(lǐng)域過去主要以蒸儲法為主。反滲透法處理效率的提升和滲透膜價(jià)格的回落促使反滲透海水淡化市場在過去5年中迅速發(fā)展，現(xiàn)在應(yīng)用反滲透海水淡化技術(shù)的已不再是小規(guī)模的工廠，大型反滲透海水淡化廠已是司空見慣。污水處理在發(fā)達(dá)國家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)，如日本、新加坡、美國、澳大利亞等國家也對污水處理給予了較大的投資，特別是新加坡并沒有走先污染后治理的道路，而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境

8、協(xié)調(diào)發(fā)展的政策。國外對污水的處理主要是通過建造污水處理廠，實(shí)踐證明建造污水處理廠是解決水污染的一條有效途徑。美國是目前世界上污水處理廠最多的國家，平均5000人就有1座污水處理廠，國外城市都在為污水處理普及率達(dá)到100%而努力，推廣低能耗高性能的污水處理工藝技術(shù)，提高水處理排放的標(biāo)準(zhǔn)7。4 .我國水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨問題分析4.1 我國水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代以后，隨著改革開放的深入，給水處理引進(jìn)吸收了外國先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高了絮凝加藥的自動化水平，開始了提高水質(zhì)和微污染水源處理技術(shù)的發(fā)展，消毒劑廣泛使用并呈多樣化趨勢，供水管網(wǎng)水質(zhì)實(shí)現(xiàn)了自動檢測，常規(guī)水處理技術(shù)得到加強(qiáng)網(wǎng)。目

9、前，對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的水源污染的生物預(yù)處理技術(shù)及臭氧活性炭等水的深度處理技術(shù)在向?qū)嵱没l(fā)展中，小型膜處理設(shè)備也已應(yīng)用于高品質(zhì)飲用水處理系統(tǒng)之中。目前我國工業(yè)循環(huán)水處理上主要以投加緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等化學(xué)藥劑為手段來控制水的腐蝕、結(jié)垢和微生物黏泥。需要說明的是在工業(yè)水處理中的緩蝕劑20世紀(jì)60年代以采用銘酸鹽和亞硝酸鹽為主，由于毒性大，至20世紀(jì)七八十年代受到環(huán)境保護(hù)的限制逐漸為磷酸鹽所取代。然而，近年來由于磷的隨水排放又引起了水域富營養(yǎng)化而產(chǎn)生赤潮”公害，各國已紛紛提出禁磷或限磷要求9,因而有機(jī)系列的鑰系、鴇系、硅系等無公害水處理緩蝕劑相繼得到開發(fā)并逐漸推廣應(yīng)用。阻垢劑方面，曾用木質(zhì)素、淀

10、粉類及腐植酸類，目前應(yīng)用最廣的為有機(jī)磷酸鹽和高分子聚竣酸類。殺菌劑方面早期如氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣等最為普遍，后來又發(fā)展了二氧化氯等10。然而氯消毒后產(chǎn)生的副產(chǎn)物THM3(三鹵代甲烷)現(xiàn)已確認(rèn)為致癌物質(zhì)，因而目前使用的殺菌滅藻劑已擴(kuò)大到臭氧、過氧化氫等非含氯的氧化型殺菌劑以及以季錢鹽如十二烷基二甲基葦基澳化錢為代表的非氧化型殺菌劑。在廢水處理上，目前主要采用中和、沉淀、曝氣、生物處理、混合稀釋和過濾等手段，處理的目的是基本滿足排放水質(zhì)的要求，但總體處理率并不高。5.2當(dāng)前我國水處理面臨的主要問題(1)水處理技術(shù)的發(fā)展缺少完整學(xué)科的支持表現(xiàn)在：一是當(dāng)前水處理技術(shù)與工程的概念和內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了變化，

11、早期給水處理和廢水處理的內(nèi)容已不符合將水質(zhì)不合格的原料水加工成符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品水”的現(xiàn)代水處理觀念，原來給水處理與廢水處理所存在的明確界限已消失了，并且給水處理和廢水處理學(xué)科的知識不能滿足水處理實(shí)踐的要求。二是參與水處理工作的主體力量是早期的給排水專業(yè)、環(huán)境工程專業(yè)和化工專業(yè)的人員，尚沒有能全面掌握給排水和廢(污)水處理技術(shù)真正意義上的水處理技術(shù)與工程專業(yè)人員，原有的專業(yè)設(shè)置格局并未隨水處理實(shí)踐而變化110三是水處理越來越擺脫原來注重結(jié)構(gòu)工程，依賴水力學(xué)的傳統(tǒng)內(nèi)容，形成了以改造原有水質(zhì)的工程特質(zhì)，特別突出了水質(zhì)”的概念，所解決的問題成了如何在水流條件下，發(fā)揮水處理的物理學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)的最佳水

12、處理效果。很明顯，水處理的發(fā)展正向著以新的概念、新的方法和理論研究水處理效果的方向發(fā)展，需要從相關(guān)學(xué)科中汲取精華，并以獨(dú)特的形式去發(fā)展，原有的基礎(chǔ)學(xué)科已支撐不了水處理技術(shù)和工程的發(fā)展。(2)缺少先進(jìn)水處理技術(shù)支持目前，我國的水處理技術(shù)發(fā)展緩慢并且相對落后，與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，差距是比較大的，這從水的利用水平上可見一斑。據(jù)估計(jì)，目前全國城市污水處理率不到40%12。水處理技術(shù)落后，水處理產(chǎn)業(yè)弱小，研究力量薄弱，導(dǎo)致水的有效利用水平低下，使得在有限的水資源使用上不能發(fā)揮水處理技術(shù)應(yīng)有的作用。節(jié)約用水技術(shù)不發(fā)達(dá)的現(xiàn)狀也從一定程度上導(dǎo)致了缺水形勢的惡化。從企業(yè)競爭狀況分析，國內(nèi)水處理企業(yè)眾多，但經(jīng)營

13、理念嚴(yán)重滯后，市場觀念淡漠，研發(fā)動力和能力不足，營銷手段單一，信息化水平低，低層次和非市場因素層面的競爭異常激烈，從而加劇了我國企業(yè)水處理技術(shù)的落后。(3)水源污染嚴(yán)重全國97%的大中城市地下水受到嚴(yán)重污染，水庫、湖泊由于富營養(yǎng)化藻類滋生而污染嚴(yán)重。近些年，隨農(nóng)藥用量的增加和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展，水體污染有由點(diǎn)向面、由干流向支流擴(kuò)展的趨勢。水源污染增加了水源選擇的難度和處理難度。5 .展望水處理的方法有很多，其處理過程涉及到物理、化學(xué)、生物、環(huán)境、材料、化工等多種學(xué)科，有待于進(jìn)一步的研究。開發(fā)出能耗低、操作簡單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全高效、沒有二次污染的方法是水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。率先應(yīng)用于航天工業(yè)的高技術(shù)

14、反滲透膜分離技術(shù)已經(jīng)顯示出其強(qiáng)大的商業(yè)價(jià)值和市場前景。由于反滲透工藝對水中的無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、微生物、熱源、膠體等具有良好的去除效果，因此發(fā)展與推廣很快，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飲料、食品、醫(yī)藥、化工、電子等領(lǐng)域。從市場方面考慮，考慮到技術(shù)發(fā)展的緩慢，國際大公司開始重視技術(shù)服務(wù)，甚至包括向客戶提供與水相關(guān)的完全解決方案，水處理相關(guān)的技術(shù)服務(wù)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。對我國而言，行內(nèi)企業(yè)需要不斷加強(qiáng)科研開發(fā)的重視和投入，建立水處理技術(shù)完整學(xué)科的支持，并進(jìn)一步提高企業(yè)的經(jīng)營管理水平，在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)重視先進(jìn)經(jīng)營理念的學(xué)習(xí)和引進(jìn)，加強(qiáng)技術(shù)服務(wù)水平，從而強(qiáng)化自身的競爭水平。參考文獻(xiàn)1黃維生.淺談我國污水處理的現(xiàn)狀J.西南給排水，2005,3(5):18-22.2季泰.我國水污染狀況與防治N.城市地質(zhì).2007,22(12):132-137.3阮國嶺，馮厚軍.國內(nèi)外海水淡化技術(shù)的進(jìn)展J.中國給水排水，2008,24(20):86-90.4劉秋改.工業(yè)水處理技術(shù)的發(fā)展概況與技術(shù)進(jìn)步J.機(jī)械管理開發(fā),2005,(2):50-51.5賈亮，李真.磁化技術(shù)在工業(yè)水處理中的應(yīng)用J.化學(xué)工業(yè)與工程，2006,23(1):59-64.6楊文忠，唐永明.循環(huán)冷卻水處理新化學(xué)藥劑的發(fā)展J.工業(yè)用水與廢水，2000,31(6):1-4.7邱建華，淺談我國廢水處理技術(shù)的研究與進(jìn)展J.江西化工，20