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10种工业 废水处理技术详解

中国对 废水污染的治理与西方发达国家相比起步较晚,在借鉴 国外先进处理技术经验的基础上,以国家 科技攻关课题为平台,引进和 开发了大量的废水处理新技术,某些项 目已达到国际先进水平。这些新 技术的投产运行为缓解中国严峻的水污染现状,改善水 环境发挥了至关重要的作用。

一、我国工业废水现状 

1.我国工 业废水排放情况

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  今年我国工 业废水排放情况(单位:亿吨)

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近年我 国工业废水排放量比例变化情况

可见近些年来,我国工 业废水排放总量呈现逐年下降趋势。2010年,工业废水排放量为237.5亿吨;2015年降低至199.5亿吨。  

2.2015年我国 重点行业废水排放情况

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  2015年,在我国 工业废水排放量中,化工、造纸、纺织及 煤炭行业废水排放总和几乎占到一半,是工业废水排放大户。  

3.近年来 我国工业废水处理情况

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  近年来,我国工 业废水处理量达到300-370亿吨,处理率约为62%,虽然已取得显著进步,但仍有很大提升空间。  

二、以下是10种最新 的工业废水处理技术介绍与分析  

1.膜技术

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  膜分离 法常用的有微滤、纳滤、超滤和反渗透等技术。由于膜 技术在处理过程中不引入其他杂质,可以实 现大分子和小分子物质的分离,因此常 用于各种大分子原料的回收。如利用 超滤技术回收印染废水的聚乙烯醇浆料等。目前限 制膜技术工程应用推广的主要难点是膜的造价高、寿命短、易受污 染和结垢堵塞等。伴随着 膜生产技术的发展,膜技术 将在废水处理领域得到越来越多的应用。  

2.铁碳微电解处理技术

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  铁碳微电解法是利用Fe/C原电池 反应原理对废水进行处理的良好工艺,又称内电解法、铁屑过滤法等。铁炭微 电解法是电化学的氧化还原、电化学 电对对絮体的电富集作用、以及电 化学反应产物的凝聚、新生絮 体的吸附和床层过滤等作用的综合效应,其中主 要是氧化还原和电附集及凝聚作用。  铁屑浸 没在含大量电解质的废水中时,形成无 数个微小的原电池,在铁屑中加入焦炭后,铁屑与 焦炭粒接触进一步形成大原电池,使铁屑 在受到微原电池腐蚀的基础上,又受到 大原电池的腐蚀,从而加 快了电化学反应的进行。  此法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低 廉及操作维护方便等诸多优点,并使用废铁屑为原料,也不需消耗电力资源,具有“以废治废”的意义。目前铁 炭微电解技术已经广泛应用于印染、农药/制药、重金属、石油化 工及油分等废水以及垃圾渗滤液处理,取得了良好的效果。  3.Fenton及类Fenton氧化法  典型的Fenton试剂是由Fe2+催化H2O2分解产生˙OH,从而引 发有机物的氧化降解反应。由于Fenton法处理 废水所需时间长,使用的试剂量多,而且过量的Fe2+将增大 处理后废水中的COD并产生二次污染。  近年来,人们将紫外光、可见光等引入Fenton体系,并研究 采用其他过渡金属替代Fe2+,这些方法可显著增强Fenton试剂对 有机物的氧化降解能力,减少Fenton试剂的用量,降低处理成本,统称为类Fenton反应。  Fenton法反应条件温和,设备较为简单,适用范围广;既可作 为单独处理技术应用,也可与其他方法联用,如与混凝沉淀法、活性碳法、生物处理法等联用,作为难 降解有机废水的预处理或深度处理方法。 

4.臭氧氧化

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  某制药 废水项目臭氧工艺流程  

臭氧是一种强氧化剂,与还原 态污染物反应时速度快,使用方便,不产生二次污染,可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有机物和降低COD等。单独使 用臭氧氧化法造价高、处理成本昂贵,且其氧 化反应具有选择性,对某些 卤代烃及农药等氧化效果比较差。  为此,近年来 发展了旨在提高臭氧氧化效率的相关组合技术,其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等组合 方式不仅可提高氧化速率和效率,而且能 够氧化臭氧单独作用时难以氧化降解的有机物。由于臭 氧在水中的溶解度较低,且臭氧产生效率低、耗能大,因此增 大臭氧在水中的溶解度、提高臭氧的利用率、研制高 效低能耗的臭氧发生装置成为研究的主要方向。  

5.磁分离技术

 

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  磁分离 技术是近年来发展的一种新型的利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离的水处理技术。对于水 中非磁性或弱磁性的颗粒,利用磁 性接种技术可使它们具有磁性。  磁分离 技术应用于废水处理有三种方法:直接磁分离法、间接磁 分离法和微生物—磁分离法。  目前研 究的磁性化技术主要包括磁性团聚技术、铁盐共沉技术、铁粉法、铁氧体法等,具有代 表性的磁分离设备是圆盘磁分离器和高梯度磁过滤器。目前磁 分离技术还处于 实验室研究阶段,还不能 应用于实际工程实践。  6.低温等 离子水处理技术  低温等 离子体水处理技术,包括高 压脉冲放电等离子体水处理技术和辉光放电等离子体水处理技术,是利用 放电直接在水溶液中产生等离子体,或者将 气体放电等离子体中的活性粒子引入水中,可使水 中的污染物彻底氧化、分解。  水溶液 中的直接脉冲放电可以在常温常压下操作,整个放 电过程中无需加入催化剂就可以在水溶液中产生原位的化学氧化性物种氧化降解有机物,该项技 术对低浓度有机物的处理经济且有效。此外,应用脉 冲放电等离子体水处理技术的反应器形式可以灵活调整,操作过程简单,相应的 维护费用也较低。受放电设备的限制,该工艺 降解有机物的能量利用率较低,等离子 体技术在水处理中的应用还处在研发阶段。  7.电化学(催化)氧化  电化学(催化)氧化技 术通过阳极反应直接降解有机物,或通过 阳极反应产生羟基自由基(˙OH)、臭氧等 氧化剂降解有机物。

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  电化学(催化)氧化包 括二维和三维电极体系。由于三 维电极体系的微电场电解作用,目前备受推崇。三维电 极是在传统的二维电解槽的电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料,并使装 填的材料表面带电,成为第三极,且在工 作电极材料表面能发生电化学反应。  与二维平板电极相比,三维电 极具有很大的比表面,能够增 加电解槽的面体比,能以较 低电流密度提供较大的电流强度,粒子间 距小而物质传质速度高,时空转换效率高,因此电流效率高、处理效果好。三维电 极可用于处理生活污水,农药、染料、制药、含酚废 水等难降解有机废水,金属离子,垃圾渗滤液等。  

8.辐射技术  

20世纪70年代起,随着大 型钴源和电子加速器技术的发展,辐射技 术应用中的辐射源问题逐步得到改善。利用辐 射技术处理废水中污染物的研究引起了各国的关注和重视。  与传统 的化学氧化相比,利用辐 射技术处理污染物,不需加 入或只需少量加入化学试剂,不会产生二次污染,具有降解效率高、反应速度快、污染物 降解彻底等优点。而且,当电离辐射与氧气、臭氧等 催化氧化手段联合使用时,会产生“协同效应”。因此,辐射技 术处理污染物是一种清洁的、可持续利用的技术,被国际 原子能机构列为21世纪和 平利用原子能的主要研究方向。 

    9.光化学催化氧化  

光化学 催化氧化技术是在光化学氧化的基础上发展起来的,与光化学法相比,有更强的氧化能力,可使有 机污染物更彻底地降解。光化学 催化氧化是在有催化剂的条件下的光化学降解,氧化剂 在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基。

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  催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分为均 相和非均相两种类型,均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质,通过光助-Fenton反应产 生羟基自由基使污染物得到降解;非均相 催化降解是在污染体系中投入一定量的光敏半导体材料,如TiO2、ZnO等,同时结合光辐射,使光敏 半导体在光的照射下激发产生电子—空穴对,吸附在 半导体上的溶解氧、水分子等与电子—空穴作用,产生˙OH等氧化 能力极强的自由基。TiO2光催化 氧化技术在氧化降解水中有机污染物,特别是 难降解有机污染物时有明显的优势。  

10.超临界水氧化(scwo)技术  

SCWO是以超临界水为介质,均相氧化分解有机物。可以在 短时间内将有机污染物分解为CO2、H2O等无机小分子,而硫、磷和氮 原子分别转化成硫酸盐、磷酸盐、硝酸根 和亚硝酸根离子或氮气。美国把SCWO法列为 能源与环境领域最有前途的废物处理技术。  

SCWO反应速率快、停留时间短;氧化效率高,大部分 有机物处理率可达99%以上;反应器结构简单,设备体积小;处理范围广,不仅可 以用于各种有毒物质、废水、废物的处理,还可以 用于分解有机化合物;不需外界供热,处理成本低;选择性好,通过调节温度与压力,可以改变水的密度、粘度、扩散系数等物化特性,从而改 变其对有机物的溶解性能,达到选 择性地控制反应产物的目的。  

超临界氧化法在美国、德国、瑞典、日本等 欧美国家已经有了工艺应用,但中国 的研究起步较晚,还处于 实验室研究阶段。

  来源:中国水网

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