工業(yè)廢水處理技術分析

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，含有工業(yè)生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品和產(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:有機需氧物質污染、化學毒物污染、無機固體懸浮物污染、重金屬污染、酸污染、堿污染、植物養(yǎng)分污染、熱污染、病原體污染等。工業(yè)廢水往往含有多種有毒物質，污染環(huán)境，對人體健康危害極大。因此，必須開展綜合利用，化害為利，根據(jù)廢水中污染物的成分和濃度采取相應的凈化措施后才能排放。

工業(yè)廢水管理

工業(yè)廢水處理是指工業(yè)生產(chǎn)過程中使用的水被適當?shù)靥幚硌h(huán)用于生產(chǎn)或適當?shù)貜墓S排放，包括生產(chǎn)用水的管理和為促進廢水處理而采取的措施。在工業(yè)廢水處理中，由于行業(yè)性質、生產(chǎn)工藝和特征污染物的不同，不同行業(yè)的廢水存在較大差異。本文簡要總結了幾種常見工業(yè)廢水的處理處理方法。

1.生物學方法

生物處理是目前最常用的廢水處理方法之一，具有適用范圍廣、適應性強、經(jīng)濟、高效、無害等特點。一般常用的生物法有兩種:傳統(tǒng)活性污泥法和生物接觸氧化法。

(1)傳統(tǒng)活性污泥法

活性污泥法是一種污水好氧生物處理工藝，目前在處理城市污水廣泛使用。它可以從污水中去除可溶性和膠體狀的可生物降解有機物、懸浮固體等可被活性污泥吸附的物質，同時還可以去除部分磷和氮。

活性污泥法去除率高，適用于處理廢水，水質高且穩(wěn)定。但它們不善于適應水質的變化，供氧得不到充分利用；送風沿池水均勻分布，導致前段氧氣不足，后段氧氣過剩；曝氣結構龐大，占地面積大。

(2)生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是一種主要利用附著在某些固體物體表面的微生物(即生物膜)的有機污水處理的方法。

生物接觸氧化工藝是一種淹沒式生物膜工藝，由生物濾池和曝氣池組合而成。具有活性污泥法和生物膜法的特點，在水處理工藝中效果良好。

生物接觸氧化法容積負荷較高，對沖擊負荷適應性強。污泥產(chǎn)生少，操作管理簡單，操作簡便，能耗低，經(jīng)濟高效；具有活性污泥法、生物活性高、凈化效果好、效率高、時間短、出水水質好且穩(wěn)定的優(yōu)點；可分解其他生物處理難降解物質，具有脫氧脫磷功能，可作為三段處理工藝。

2.SBR工藝

SBR是序批式活性污泥法的縮寫。作為一種間歇性廢水處理工藝，是近年來引起國內外廣泛關注和研究的一種污水處理技術。

SBR的工作程序由進水、反應、沉淀、排放和空轉五個程序組成。污水依次間歇進入反應器中的各個反應程序，各個SBR反應器的運行也是在時間上依次間歇安排的。

SBR法有以下特點:工藝簡單，占地面積小，設備少，投資少。理想的推流工藝使生化反應推力大，處理效率高，運行方式靈活，除磷脫氮，污泥活性高，沉降性能好，抗沖擊負荷能力強。

SBR雖然有上述優(yōu)點，但也有一定的局限性。比如進水流量大，就需要調整反應系統(tǒng)，增加投資。但對出水水質有特殊要求，如脫氮除磷，工藝需要適當提高。

3.MBR工藝

MBR是將高效膜分離技術與傳統(tǒng)活性污泥法相結合的一種新型高效膜分離技術。它采用結構獨特的MBR平板膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過好氧曝氣和生物處理過濾后的水由泵通過濾膜抽出。

MBR工藝設備緊湊，占地少；出水水質高且穩(wěn)定，有機物去除效率高；剩余污泥產(chǎn)量少，降低了生產(chǎn)成本；能去除氨氮和難降解有機物；易于從傳統(tǒng)工藝轉換。但是膜的高成本使得膜生物反應器的資金投入高于傳統(tǒng)的污水處理工藝；容易出現(xiàn)膜污染，給操作管理帶來不便，能耗高，對工藝要求高。

4.電解工藝

在高鹽度條件下，廢水具有較高的電導率，這為電化學方法在高鹽度有機廢水處理中提供了良好的發(fā)展空間。

高鹽廢水在電解槽中發(fā)生一系列氧化還原反應，生成不溶于水的物質，通過沉淀(或氣浮)或直接氧化還原成無害氣體去除，從而降低COD。

當溶液中的氯化鈉被電解時，陽極上產(chǎn)生的部分氯氣溶解在溶液中進行二次反應，生成次氯酸鹽和氯酸鹽，可以漂白溶液。正是上述綜合協(xié)同作用，降解了溶液中的有機污染物。

目前，電解處理高鹽廢水工藝由于電化學理論的限制、高能耗和電力短缺，仍處于研究階段。

5.離子交換法

離子交換是一個單元操作過程，通常涉及溶液中的離子與不溶性聚合物(含有固定的陰離子或陽離子)上的抗衡離子之間的交換反應。

在離子交換法中，廢水首先通過陽離子交換柱，在其中帶正電的離子(Na+等)。)被H+取代并保留在交換柱中；之后，帶負電的離子(CI-等。)在陰離子交換柱中被OH-取代，達到脫鹽的目的。

但這種方法的一個主要問題是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去作用，離子交換樹脂的再生需要很高的成本且交換的廢物很難處理。

6.膜分離法

膜分離技術是利用膜對混合物中各組分選擇性滲透的差異來分離、純化和濃縮目標物質的一種新型分離技術。

目前常用的膜技術有超濾、微濾、電滲析和反滲透。其中，超濾和微濾用于工業(yè)廢水處理時，不能有效地去除污水中的鹽分，但能有效地截留懸浮物(SS)和膠體COD電滲析和反滲透(RO)是更有效和常用的脫鹽技術。

7.多效蒸發(fā)結晶技術

在含工業(yè)鹽廢水的處理過程中，含工業(yè)鹽廢水進入低溫多效濃縮結晶裝置，通過3-6效蒸發(fā)冷凝的濃縮結晶過程，分離成脫鹽水和濃縮結晶漿液廢液。而部分無機鹽和有機物可通過結晶分離，焚燒處理為無機鹽廢渣；無法結晶的有機物濃縮廢液可通過轉鼓蒸發(fā)器形成固體廢渣焚燒處理；脫鹽水可以返回到生產(chǎn)系統(tǒng)，代替軟化水使用。

低溫多效蒸發(fā)濃縮結晶系統(tǒng)不僅可用于化工生產(chǎn)的濃縮結晶過程，也可用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結晶處理過程。多效蒸發(fā)流程僅在一效使用蒸汽，因此節(jié)省了蒸汽需求，有效利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。

限制膜技術推廣工程應用的主要難點是成本高、壽命短、膜易污染、結垢和堵塞。隨著膜生產(chǎn)技術的發(fā)展，膜技術將越來越多地應用于廢水領域處理。

8.鐵碳微電解處理技術

鐵-微鐵-碳微電解法是利用鐵/碳原電池工藝的反應原理對廢水進行處理的好方法處理，也稱內電解法和鐵屑過濾法。鐵炭微電解是電化學氧化還原、絮體電化學電富集、電化學反應產(chǎn)物混凝、新絮體吸附和床層過濾的綜合作用，其中氧化還原、電附著和混凝是主要作用。

當鐵屑浸在含有大量電解質的廢水中時，就形成了無數(shù)微小的原電池。在鐵屑中加入焦炭后，鐵屑與焦炭顆粒接觸，進一步形成大的原電池，使得鐵屑不僅被微小的原電池腐蝕，還被大的原電池腐蝕，從而加速電化學反應。

該方法具有適用范圍廣、效果好、使用壽命長、成本低、操作維護方便等優(yōu)點。它以廢鐵為原料，不需要消耗電力資源，因此具有“以廢治廢”的意義。目前，鐵炭微電解技術已廣泛應用于印染、農(nóng)藥/制藥、重金屬、石化和石油廢水以及垃圾滲濾液處理，并取得了良好的效果。

9.芬頓和類芬頓氧化法

典型的芬頓試劑是Fe2+催化H2O2分解產(chǎn)生\u OH，導致有機物氧化降解。因為Fenton法處理廢水耗時長，使用大量試劑，而且過量的Fe2+會增加處理后廢水中的COD，造成二次污染。

近年來，人們將紫外光和可見光引入Fenton體系，并研究用其他過渡金屬代替Fe2+。這些方法可以顯著增強芬頓試劑對有機物的氧化降解能力，減少芬頓試劑的用量，降低處理成本，統(tǒng)稱為類芬頓反應。

芬頓法反應條件溫和，設備簡單，適用范圍廣。可以單獨使用處理工藝，也可以與其他方法結合使用，如混凝沉淀、活性炭法、生物處理法等。，作為難降解有機廢水的pre 處理或advanced 處理方法。

10.臭氧氧化

臭氧是一種強氧化劑，與還原污染物反應迅速，使用方便，不產(chǎn)生二次污染。可用于污水消毒、脫色、除臭、去除有機物、降低COD等。單獨臭氧氧化價格昂貴，處理價格昂貴，其氧化反應具有選擇性，對一些鹵代烴和農(nóng)藥的氧化效果相對較差。

因此，近年來，已經(jīng)開發(fā)了旨在提高臭氧氧化效率的相關組合技術。其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方法不僅可以提高氧化速率和效率，還可以氧化單獨使用臭氧時難以氧化降解的有機物。由于臭氧在水中溶解度低，臭氧發(fā)生效率低，能耗高，增加臭氧在水中的溶解度，提高臭氧的利用率，開發(fā)高效低能耗的臭氧發(fā)生器已成為主要研究方向。

1.磁分離技術

磁分離技術是近年來發(fā)展起來的一種利用廢水中雜質顆粒的磁性進行分離的新型水處理技術。對于水中的非磁性或弱磁性顆粒，磁孕育技術可以使其具有磁性。

磁分離技術應用于廢水處理，有三種方式:直接磁分離、間接磁分離和微生物-磁分離。

目前，磁化技術的研究主要有磁團聚技術、鐵鹽共沉淀技術、鐵粉法、鐵氧體法等。代表性的磁選設備有盤式磁選機和高梯度磁過濾器。目前，磁選技術仍處于實驗室研究階段，無法應用于實際工程實踐。

12.等離子水處理技術

低溫等離子體水處理技術，包括高壓脈沖放電等離子體水處理技術和輝光放電等離子體水處理技術，是通過放電在水溶液中直接產(chǎn)生等離子體或將氣體放電等離子體中的活性粒子引入水中，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進行。在整個放電過程中，無需添加催化劑，即可在水溶液中原位生成化學氧化物種，氧化降解有機物。該技術對處理低濃度有機物經(jīng)濟有效。

此外，采用脈沖放電等離子體水處理技術的反應器類型可以靈活調整，操作過程簡單，相應的維護費用也較低。由于放電設備的限制，這種工藝降解有機物的能量利用率較低，等離子體技術在水中處理的應用還處于研發(fā)階段。

13.電化學(催化)氧化

電化學(催化)氧化技術可以通過陽極反應直接降解有機物，或者通過陽極反應生成羥基自由基(?OH)、臭氧等氧化劑降解有機物。

電化學(催化)氧化包括二維和三維電極系統(tǒng)。因為三維電極體系的微電場電解，目前備受推崇。三維電極是傳統(tǒng)的二維電解池，在電極之間填充顆粒狀或其他碎屑狀的工作電極材料，填充材料表面帶電成為世界屋脊，工作電極材料表面發(fā)生電化學反應。

與二維平板電極相比，三維電極具有較大的比表面積，能夠增加電解槽的面體比，能夠以較低的電流密度提供較大的電流強度，粒子間距小，物質傳質速率高，時空轉換效率高，因此電流效率高，處理效果好。該3D電極可用于處理生活污水、難降解有機廢水如農(nóng)藥、染料、制藥、含酚廢水、金屬離子、垃圾滲濾液等。

14.光化學催化氧化

光催化氧化技術是在光化學氧化的基礎上發(fā)展起來的。與光化學法相比，它具有更強的氧化能力，能更徹底地降解有機污染物。光化學氧化是在催化劑存在下的光化學降解，氧化劑在光的照射下產(chǎn)生具有強氧化能力的自由基。

有二氧化鈦，氧化鋅，WO3，硫化鎘，硫化鋅，二氧化錫和四氧化三鐵催化劑。有同質和異質兩種。均相光催化降解以Fe2+或Fe3+和H2O2為介質，通過光助-Fenton反應產(chǎn)生羥基自由基來降解污染物。多相催化降解是指一定量的光敏半導體材料，如TiO2、ZnO等。，放入污染體系中，同時結合光輻射，光敏半導體在光的照射下被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對，以及溶解氧、水分子等。吸附在半導體上與電子-空穴相互作用，生成具有強氧化能力的自由基，如\u OH。TiO2光催化氧化技術在氧化降解水中有機污染物方面具有明顯的優(yōu)勢，特別是在難降解有機污染物時。

15.濕(催化)氧化

濕式(催化)氧化法是以O2或空氣為氧化劑(加入催化劑)，在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20MPa)和催化劑的作用下(催化)氧化水中溶解或懸浮的有機物或還原的無機物，達到去除污染物的目的。

濕式空氣(催化)氧化法可應用于城市污泥的處理、丙烯腈等工業(yè)廢水、焦化、印染以及含有苯酚、氯代烴、有機磷和有機硫化合物的農(nóng)藥廢水。

16.超聲波氧化

頻率為15~1000kHz的超聲波輻照水中有機污染物，是由空化效應引起的物理化學過程。超聲波不僅可以改善反應條件，加快反應速度，提高反應收率，還可以實現(xiàn)一些困難的化學反應。

融合了高級氧化、焚燒、超臨界氧化等水處理技術的特點。另外操作簡單，對設備要求低?？捎糜谖鬯幚恚貏e是降解廢水中的劇毒、難降解有機污染物，加快有機污染物的降解速度，實現(xiàn)工業(yè)廢水污染物的無害化。

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