污水的几种深度处理方法

1、目录污水的几种深度处理方法21.1 活性炭吸附法与离子交换 21.2 膜分离法 21.3.1湿式氧化法 31.3.2 湿式催化氧化法 31.3.3 超临界水氧化法 41.3.4 光化学催化氧化法 41.3.5 电化学氧化法 41.3.6 超声辐射降解法 51.3.7 辐射法 51.4臭氧法 5污水的几种深度处理方法污水深度处理，也称高级处理或三级处理。它是将二级处理出水再进一步进 行物理、化学和生物处理，以便有效去除污水中各种不同性质的杂质，从 而满足用户对水质的使用要求。深度处理常见的方法有以下几种。1.1 活性炭吸附法与离子交换活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应 性 强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活 性炭对 分子量在5003 000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般 为70%867%1，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、 氯化有机物、农药、放射性有机物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC ）、颗粒活性炭（GAC ）和生物活性 碳（BAC ）三大类。近年来，国外对PAC的研究较多，已经深入到对各种

2、 具体污染物的吸附能力的研究。淄博市引黄供水有限公司根据水污染的程 度，在水处理系统中，投加粉末活性炭去除水中的COD，过滤后水的色度 能降底12度；臭味降低到0度2。GAC在国外水处理中应用较多， 处理效果也较稳定，美国环 保署（USEPA ）饮用水标准的64项有机物指标 中，有51项将GAC列为最有 效技术3。GAC 处理工艺的缺点是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物， 突发性污染适应性差。如何进一步降低基建投资和运行费用，降低活性炭再 生成 本将成为今后的研究重点。BAC可以发挥生化和物化处理的协同作用， 从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质。不足之 处在于活性炭 微孔极易被阻塞、进水水质的pH适用范围窄、抗冲击负荷差 等。目前，欧洲应用BAC技术的水厂已发展到70个以上，应用最广泛的是 对水进行深度处理4。抚顺石化分公司石油三厂采用BAC技术，既节省 了新鲜水的补充量，减少污水排放量，减轻水体污染，降低生产成本，还体 现了经济效益和社会效益的统一5。今后的研究重点是降低投资成本和增 加各种预处理措施与BAC联用，提高处理效果。1.2 膜分离法 膜

3、分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分 离单元操作技术6,7 。它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化， 仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，是一种非常节省能源 的分离技术。微滤可以除去细菌、病毒和寄生生物等，还可以降低水中的磷酸盐含量。 天津开 发区污水处理厂采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理，满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政杂用和生活杂用的需求8 。超滤用于去除大分子，对二级出水的COD和BOD去除率大于50%。北京市 高 碑店污水处理厂采用超滤法对二级出水进行深度处理，产水水质达到生活 杂用水 标准，回用污水用于洗车，每年可节约用水4 700 m39 。 反渗透 用于降低矿化度和去除总溶解固体，对二级出水的脱盐率达到90% 以上， COD 和 BOD 的去除率在 85%左右，细菌去除率90%以上 10。缅甸某电厂 采 用反渗透膜和电除盐联用技术，用于锅炉补给水。经反渗透处理的水， 能去除绝 大部分的无机盐、有机物和微生物11 。 纳滤介于反渗透和超滤 之间，其操作压力通常为0.51.0 MPa，纳滤膜的一个显著特点是具有离 子选择性，它对二价离子的去除

4、率高达95% 以上，一价离子的去除率较低， 为 40% 80%12 。潘巧明等人采用膜生物反应器纳滤膜集成技术处理 糖蜜制酒精废水取得了较好结果，出水COD小于100 mg/L，废水回用率 大于 80%13 。 我国的膜技术在深度处理领域的应用与世界先进水平尚有较 大差距。 今后的研究 重点是开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的 膜材料， 着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题。1.3 高级氧化法 工业生产中排放的高浓度有机污染物和有毒有害污染物，种 类多、 危害大，有些 污染物难以生物降解且对生化反应有抑制和毒害作用。 而高级氧化法在反应中产 生活性极强的自由基（如？OH等），使难降解有 机污染物转变成易降解小分子物质，甚至直接生成CO2和H2O，达到无害 化目的。1.3.1湿式氧化法湿式氧化法（WAO ）是在高温（150350 C）、高压（0.520MPa ）下利用02或空气作为氧化剂，氧化水中的有机物或无机物，达到去除 污染物的目的，其最终产物是C02和H2014。福建炼油化工有限公司于 2002 年引进了 WAO 工艺，彻底解决了碱渣的后续治理和恶臭污染问题，而 且运行

5、成本低， 氧化效率高15 。1.3.2湿式催化氧化法湿式催化氧化法（CWAO ）是在传统的湿式氧化处理工艺中加入适宜的催化剂 使氧化反应能在更温和的条件下和更短的时间内完成，也因此可减轻设备腐 蚀、降低运行费用16,17。目前，建于昆明市的一套连续流动型CWAO 工业实验装置，已经体现出了较好的经济性18 。湿式催化氧化法的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3类。目前， 考虑经济性，应用最多的催化剂是过渡金属氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn 等及 其盐类。采用固体催化剂还可避免催化剂的流失、 二次污染的产生及资 金的浪费。1.3.3超临界水氧化法 超临界水氧化法把温度和压力升高到水的临界点以上，该状态的水就称为超 临界 水。在此状态下水的密度、介电常数、粘度、扩散系数、电导率和溶剂 化学性能都不同于普通水。较高的反应温度（400600 C）和压力也使 反应速率加快， 可以在几秒钟内对有机物达到很高的破坏效率。美国德克萨 斯州哈灵顿首次大规模应用超临界水氧化法处理污泥，日处理量达9.8 t。系 统运行证明其COD的去除率达到99.9%以上，污泥中的有机成分全部 转化 为 CO2

6、、H2O 以及其他无害物质，且运行成本较低19 。1.3.4光化学催化氧化法目前研究较多的光化学催化氧化法主要分为Fen ton试剂法、类Fen ton试 剂法 和以 TiO2 为主体的氧化法。Fen ton试剂法由Fen ton在20世纪发现，如今作为废水处理领域中有 意义的研究方法重新被重视起来。Fen ton试剂依靠H2O2和Fe2+盐生 成?OH，对于 废水处理来说，这种反应物是一个非常有吸引力的氧化体系， 因为铁是很丰富且 无毒的元素，而且H2O2也很容易操作，对环境也是安全 的20。Fen ton试剂 能够破坏废水中诸如苯酚和除草剂等有毒化合物。 目前国内对于Fen ton试剂用 于印染废水处理方面的研究很多，结果证明 Fenton 试剂对于印染废水的脱色效果非常好。另外，国内外的研究还证明， 用 Fenton 试剂可有效地处理含油、醇、 苯系物、硝基苯及酚等物质的废 水。类 Fenton 试剂法具有设备简单、反应条件温和、操作方便等优点，在处理有 毒 有害难生物降解有机废水中极具应用潜力。该法实际应用的主要问题是处 理费用 高，只适用于低浓度、少量废水的处理。将其作为难降

7、解有机废水 的预处理或深度处理方法，再与其他处理方法（如生物法、混凝法等）联 用，则可以更好地降低废水处理成本、提高处理效率，并拓宽该技术的应用 范围。 光催化法是利用光照某些具有能带结构的半导体光催化剂如 TiO2 、 ZnO 、CdS、WO3等诱发强氧化自由基？OH，使许多难以实现的化学反应能在常规条件下进 行。锐钛矿中形成的TiO2具有稳定性高、性能优良和成本低等特征。在全世 界 范围内开展的最新研究是获得改良的（掺入其他成分）TiO2，改良后的 TiO2 具 有更宽的吸收谱线和更高的量子产生率。1.3.5电化学氧化法电化学氧化又称电化学燃烧，是环境电化学的一个分支。其基本原理是在电 极表 面的电催化作用下或在由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧 化。除可将有机物彻底氧化为C02和H20夕卜，电化学氧化还可作为生物处 理的预处理工艺，将非生物相容性的物质经电化学转化后变为生物相容性物 质。 这种方法具有能量利用率高，低温下也可进行；设备相对较为简单，操 作费用低，易于自动控制；无二次污染等特点。1.3.6超声辐射降解法超声辐射降解法主要源于液体在超声波辐射下产生空化气泡，它能

8、吸收声能 并在 极短时间内崩溃释放能量，在其周围极小的空间范围内产生1 9005 200 K 的高温和超过50 MPa 的高压。进入空化气泡的水分子可发生分解反应产生高氧 化 活性的?OH，诱发有机物降解；此外，在空化气泡表层的水分子则可以形 成超临 界水，有利于化学反应速度的提高。超声波对含卤化物的脱卤、氧化效果显著，氯代苯酚、氯苯、CH2C12、CHC13、CC14等含氯有机物最终的降解产物为HCl、H20、CO、 CO2等。超声降解对 硝基化合物的脱硝基也很有效。添加03、H2O2、 Fenton 试剂等氧化剂将进一步增强超声降解效果。超声与其他氧化法的组 合是目前的研究热点，如US/03、US/H202、US/Fenton、US/光化学 法。目前，超声辐射降解水体污染物的研究仍处于试验探索阶段。1.3.7辐射法辐射法是利用高能射线（Y、x射线）和电子束等对化合物的破坏作用所开 发的 污水辐射净化法。一般认为辐射技术处理有机废水的反应机理是由于水 在高能辐 射的作用下产生？0H、H202、?H02等高活性粒子，再由这些高活 性粒子诱发反应，使有害物质降解。辐射法对有机物的处理效率高、操作简便。该技术存在的主要难题是用于产 生高 能粒子的装置昂贵、技术要求高，而且该法的能耗大、能量利用率较 低；此外为避免辐射对人体的危害，还需要特殊的保护措施。因此该法要 投入运行，还需进 行大量的研究探索工作。1.4 臭氧法臭氧具有极强的氧化性，对许多有机物或官能团发生反应，有效地改善水 质。 臭 氧能氧化分解水中各种杂质所造成的色、嗅，其脱色效果比活性炭 好； 还能降低 出水浊度，起到良好的絮凝作用，提高过滤滤速或者延长过滤 周期。目前，由于 国内的臭氧发生技术和工艺比较落后，所以运行费用过 高，推广有难度。

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