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(lái)，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(zhǎng)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(duì)國(guó)內(nèi)外水處理技術(shù)的研究進(jìn)展與市場(chǎng)化情況進(jìn)行了分析，進(jìn)而對(duì)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(guó)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(wèn)題，使人類(lèi)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?jī)H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(lèi)的生存和發(fā)展。因此，必須對(duì)水的問(wèn)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(guò)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(guò)程，是為了適用于特定的用途而對(duì)水質(zhì)進(jìn)行的調(diào)理過(guò)程。由于社會(huì)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(lái)源，水處理可以簡(jiǎn)單的分成兩類(lèi)，一類(lèi)是對(duì)自然水體進(jìn)行處理用于人類(lèi)的生產(chǎn)、生活（即給水處理）。另一類(lèi)是將生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的污水經(jīng)過(guò)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(guò)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(jiǎn)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(chēng)海水脫鹽技術(shù)，是分離海水中鹽和水的過(guò)程。圖1網(wǎng)列出了海水淡化法的不同

4、分類(lèi)，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(lèi)國(guó)際海水淡化發(fā)展趨勢(shì)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(jí)閃蒸的研發(fā)重點(diǎn)是新材料的應(yīng)用、級(jí)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(kāi)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(kāi)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(huì)需求和技術(shù)發(fā)展使國(guó)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?lài)?日發(fā)展到現(xiàn)在的幾十萬(wàn)噸/日，且單臺(tái)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(guó)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(wú)相變、常溫操作、能耗低、設(shè)備簡(jiǎn)單、衛(wèi)生程度高、

6、自動(dòng)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(lái)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(wú)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(guò)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(kāi)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(guó)外市場(chǎng)概況從技術(shù)方面講，目前國(guó)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(chǎng)，而這一領(lǐng)域過(guò)去主要以蒸儲(chǔ)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(chǎng)在過(guò)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(jiàn)慣。污水處理在發(fā)達(dá)國(guó)家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)，如日本、新加坡、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也對(duì)污水處理給予了較大的投資，特別是新加坡并沒(méi)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(guó)外對(duì)污水的處理主要是通過(guò)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(guó)是目前世界上污水處理廠最多的國(guó)家，平均5000人就有1座污水處理廠，國(guó)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(guó)水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨問(wèn)題分析4.1 我國(guó)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(kāi)放的深入，給水處理引進(jìn)吸收了外國(guó)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高了絮凝加藥的自動(dòng)化水平，開(kāi)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(shì)，供水管網(wǎng)水質(zhì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)，常規(guī)水處理技術(shù)得到加強(qiáng)網(wǎng)。目

9、前，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)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(guó)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(lái)控制水的腐蝕、結(jié)垢和微生物黏泥。需要說(shuō)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(lái)由于磷的隨水排放又引起了水域富營(yíng)養(yǎng)化而產(chǎn)生赤潮”公害，各國(guó)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(wú)公害水處理緩蝕劑相繼得到開(kāi)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(lèi)及腐植酸類(lèi)，目前應(yīng)用最廣的為有機(jī)磷酸鹽和高分子聚竣酸類(lèi)。殺菌劑方面早期如氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣等最為普遍，后來(lái)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(guò)氧化氫等非含氯的氧化型殺菌劑以及以季錢(qián)鹽如十二烷基二甲基葦基澳化錢(qián)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(guò)濾等手段，處理的目的是基本滿(mǎn)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(guó)水處理面臨的主要問(wèn)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(lái)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(shí)不能滿(mǎn)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(zhuān)業(yè)、環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)和化工專(zhuān)業(yè)的人員，尚沒(méi)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(zhuān)業(yè)人員，原有的專(zhuān)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(lái)越擺脫原來(lái)注重結(jié)構(gòu)工程，依賴(lài)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(wèn)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(guó)的水處理技術(shù)發(fā)展緩慢并且相對(duì)落后，與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距是比較大的，這從水的利用水平上可見(jiàn)一斑。據(jù)估計(jì)，目前全國(guó)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(shì)的惡化。從企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)狀況分析，國(guó)內(nèi)水處理企業(yè)眾多，但經(jīng)營(yíng)

13、理念嚴(yán)重滯后，市場(chǎng)觀念淡漠，研發(fā)動(dòng)力和能力不足，營(yíng)銷(xiāo)手段單一，信息化水平低，低層次和非市場(chǎng)因素層面的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，從而加劇了我國(guó)企業(yè)水處理技術(shù)的落后。(3)水源污染嚴(yán)重全國(guó)97%的大中城市地下水受到嚴(yán)重污染，水庫(kù)、湖泊由于富營(yíng)養(yǎng)化藻類(lèi)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(shì)。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(guò)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(kāi)發(fā)出能耗低、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全高效、沒(méi)有二次污染的方法是水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。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(chǎng)前景。由于反滲透工藝對(duì)水中的無(wú)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(chǎng)方面考慮，考慮到技術(shù)發(fā)展的緩慢，國(guó)際大公司開(kāi)始重視技術(shù)服務(wù)，甚至包括向客戶(hù)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(duì)我國(guó)而言，行內(nèi)企業(yè)需要不斷加強(qiáng)科研開(kāi)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(yíng)管理水平，在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)重視先進(jìn)經(jīng)營(yíng)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(jìng)爭(zhēng)水平。參考文獻(xiàn)1黃維生.淺談我國(guó)污水處理的現(xiàn)狀J.西南給排水，2005,3(5):18-22.2季泰.我國(guó)水污染狀況與防治N.城市地質(zhì).2007,22(12):132-137.3阮國(guó)嶺，馮厚軍.國(guó)內(nèi)外海水淡化技術(shù)的進(jìn)展J.中國(guó)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(kāi)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(guó)廢水處理技術(shù)的研究與進(jìn)展J.江西化工，20