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摘要:目前,我国各地尤其是重工业发达地区面临着严重的工业污染,工业污染治理已迫在眉睫。与农业排水和生活污水不同,工业废水量大成分复杂,难处理,不易降解和化,危害性较大。近年来,一系列因工业生产废水乱排放导致的恶性环境污染事件频有发生。本文借鉴大量相关研究,论述了几种工业废水污染控制方法的新进展。
关键词:工业废水、控制方法、化学处理、生物处理
中图分类号:S141.8文献标识码: A 文章编号:
一、前言
环境污染是当今人类面临最大的危害之一,特别是工业生产的发展,排出了大量的废水,这些废水如直接排放或处理不当,将影响水体的自净,因而使水质恶化。现阶段,水环境必须治理,人们已经慢慢形成污水必须经过处理才能排放的环保观念,所以高效、经济的污水处理技术的开发研究已成为现在环保领域研究的热点。
二、废水化学处理法
1、中和法
中和法的目的是调节废水的pH值。化工厂、电镀车间、金属酸洗车间等产生酸性废水,部分含有如盐酸、硫酸的无机酸等,也有部分含如醋酸的有机酸等。直接放入碱性废水能够中和酸性废水,一般也采用石灰石、电石渣等中和剂;在中和碱性废水时一般将二氧化碳吹入废水中或通过烟道气中的SO2来中和。除上述中和之外,水中重金属离子的去除,最有效的方法是采用中和凝集法。栾兆坤132的研究表明利用碱性矿水中和酸矿水是可行的,在混合过程中除了酸、碱中和外,还可以通过中和作用产生的铁、铝氢氧化物的共沉/吸附作用,有效地去除酸性矿水中的重金属离子,减轻对环境的污染。
2、混凝法
在一些工业废水中含有难以沉淀的细小颗粒物质,由于其表面一般吸附离子而带电荷,彼此间互相排斥而形成胶体,难以沉淀,用普通的沉淀法也无法除去,一般将混凝剂投入废水中,混凝剂水解形成水合配离子及氢氧化物胶体,可中和原来的电荷,使其凝集。随着技术进步, 开发成功了像聚合铁、聚合铝这样的新型无机化学混凝剂以及复合型无机混凝剂,同时开发出了有机高分子絮凝剂,因此,在采用化学混凝法处理能够在使用较少药剂的情况下,取得显著的处理效果,控制污泥量。
3、氧化还原法
溶于水中的有毒物质,可利用它在化学过程中能被氧化或还原的性质,使之转化成无毒或毒性较小的新物质,从而达到处理的目的。氧化还原法目前主要有催化湿式氧化法、光化学氧化法、臭氧法以及超临界水氧化法等,受篇幅限制,笔者主要介绍光化学氧化法、臭氧法以及超临界水氧化法三种处理方法。
(2)光化学氧化法
通过光激发氧化将O3、H2O2、O2等氧化剂与光辐射相结合,所用光中紫外光为主要成分,包括UV-O3、UV-H2O2、UV-H2O2-O3等工艺,能够在有效处理污水中CHCl3、CCl4、六联苯、多氯联苯等不易降解的物质。徐向荣等经过探索发现,在有紫外光 的Fenton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生#OH自由基的速率大大加快,促进了有机物的氧化。
光催化氧化法具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点可处理表面活性剂废水、农药废水、染料废水及造纸废水等有机废水;
(3)臭氧法
臭氧的氧化能力很强,能氧化大部分无机物和很多有机物(如合成洗涤剂等),臭氧能与其他方法联用如臭氧活性炭法、O3-H2O2混合氧化、O3-C射线辐射等。臭氧处理后的废水能够进行生物处理,这是目前国际上很重视的,且有前途的方法。
(4)超临界水氧化法
上世纪八十年代中期才诞生的超临界水氧化技术一直以来都是人们关注的焦点。超临界水氧化法是以超临界水作为水质,利用氧化剂O2、O3、O2+H2O2或O3+H2O2来使有机物氧化分解的新型技术,能够在用时较短的基础上彻底分解大部分有机物,分解为CO2和H2O等简单无机物。
三、物理化学法
化学法只是局限于四大化学反应,而物理化学法不仅有化学反应存在,还包括一些物理过程,其实它们之间并没有很大的界限。方法很多,在此仅介绍以下几种。
1、电解法
用电解法处理废水,就是利用阳极的氧化和阴极的还原作用,使有害物质通过氧化还原反应改变化学状态,变为无害或低害物质。其实这种方法也是氧化还原的一种。电解法在直接氧化电镀工业废水中的CN-、还原脱氯、重金属回收等方面具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积少,操作简便灵活等优点,但是此法一直存在着能耗高、成本高及析氧和析氢等副反应的缺点。
2、吸附法
吸附法处理废水,就是利用多孔性吸附剂吸附废水中一种或几种溶质,使废水得到净化,常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。废水进行吸附前,必须经过预处理,除去水中悬浮物及油类物质等,以免阻塞吸附剂孔隙。这种方法处理成本较高,吸附剂再生困难,不利于处理高浓度的废水,一般作为废水处理后的一个深度处理过程。吸附法可以与其他方法联用,如臭氧)生物活性炭工艺就是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体的工艺。丛锦华利用Fenton试剂和冶金高炉瓦斯灰的氧化、混凝、吸附等作用对环氧乙烷生产过程中产生的皂化废水进行处理,色度去除达100%,COD可去除70%。
3、膜分离法
膜分离法是一种发展较快的高新污水处理技术,借助一种特殊的半渗透膜将水中离子和分子分离的技术,它主要包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)等。大部分膜分离过程中不会发生物质相变化,具有较大分离系数,在室温左右即能操作,所有膜分离过程均节能、高效。其中纳滤也称纳米过滤,是界于UF和RO之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离技术,截断相对分子质量300~3000,具有良好的耐热性、适应pH范围广、耐有机溶剂的稳定性,最适合于有机污水的处理。
4、超声处理法
超声处理法是利用频率15kHz以上的超声波辐照有机废水,通过三种途径来氧化水中有机污染物:自由基氧化、高温热解和超临界水氧化。超声处理法作为一种高级氧化技术用来降解水中有机污染物,特别是对难降解的有毒污染物具有效率高、操作简单、使用范围和不产生二次污染等优点,是一项极具发展潜力和应用前景的新型水处理技术;零价金属包括Fe、Ca、Sn、Al及Zn等因為具有较强的还原降解功能而被用来处理有机卤代物、硝酸盐等,零价金属尤其是零价铁因其价廉易得、所需工艺简单、对环境不会产生二次污染等优点,具有广阔的应用前景。
除上述几种化学物理处理方法外,还有磁分离法,其应用前景也非常广阔。
四、生物处理法
利用微生物能够降解代谢有机物的作用,来处理污水中呈溶解或胶体状的有机物。下面介绍目前应用广泛的几种工艺。
1、A -A -0活性污泥工艺法
A -A-O活性污泥工艺法除了可以控制污水中BOD,COD浓度外,还可以使污水中的总氮和总磷得到有效控制。但是其工艺流程较为复杂,而且相较于传统方法,投资和运行费用都高20%一30%。随着技术发展,陆续在城市污水处理中应用,通过分析昆明第二污水厂的数据可以发现,该方法BOD5,SS的去除率在90%以上,TN,TP也均在80%以上。
2、A-B活性污泥工艺法
A-B活性污泥工艺法是两段活性污泥法的发展,在处理的各阶段微生物种群会有所不同,沉淀池和污泥回流系统也有一定差异,具有较高的运行负荷,能够很强的适应进水负荷的变化,剩余污泥过多是其主要缺点。
3、好氧生物流化床
微生物生长在载体的表面,载体则在反应器中流动,是悬浮生长型和附着生长型的复合。它能够维持微生物量的高浓度,具有较高的传质效率,相较于传统活性污泥法,体积负荷高6~10倍。一直以来,其技术上的难题是载体的均匀流化和载体的脱膜、防粘结。其研究重点是膜的厚度,通过潘涛等研究证明最佳膜厚为90~110μm,在处理效果最佳的情况下,相应容积负荷为(30kgBOD5/( m3·d)。
除上述几种生物处理法外,目前还有升流式厌氧污泥床反应器(UASB)和SBR法等,也有着广阔的应用前景。
五、结语
除上述处理方法外,笔者认为在源头上治理工业废水才是问题的根本。加大宣传力度,完善举报制度。加强环境保护的社会宣传,调动社会各界的力量。通过媒体宣传,将环境保护的意识更深入地植入到广大市民当中。提高公众的环保意识,使其充分认识到工业污染的严重性,防范在先。
参考文献:
[1] 曹凤中 周国梅:《中国工业废水污染控制战略的审视》,《内蒙古环境保护》, 2000年01期
[2] 丛锦华:《物理化学法处理高浓度有机废水》,《化工环保》, 1997年02期
[3] 韦朝海:《生物好氧流化床处理技术研究进展》,《环境科学与技术》, 1998年11期
[4] 张勇 万金泉:《工业废水污染控制方法的新进展》,《工业水处理》, 2001年01期
关键词:工业废水、控制方法、化学处理、生物处理
中图分类号:S141.8文献标识码: A 文章编号:
一、前言
环境污染是当今人类面临最大的危害之一,特别是工业生产的发展,排出了大量的废水,这些废水如直接排放或处理不当,将影响水体的自净,因而使水质恶化。现阶段,水环境必须治理,人们已经慢慢形成污水必须经过处理才能排放的环保观念,所以高效、经济的污水处理技术的开发研究已成为现在环保领域研究的热点。
二、废水化学处理法
1、中和法
中和法的目的是调节废水的pH值。化工厂、电镀车间、金属酸洗车间等产生酸性废水,部分含有如盐酸、硫酸的无机酸等,也有部分含如醋酸的有机酸等。直接放入碱性废水能够中和酸性废水,一般也采用石灰石、电石渣等中和剂;在中和碱性废水时一般将二氧化碳吹入废水中或通过烟道气中的SO2来中和。除上述中和之外,水中重金属离子的去除,最有效的方法是采用中和凝集法。栾兆坤132的研究表明利用碱性矿水中和酸矿水是可行的,在混合过程中除了酸、碱中和外,还可以通过中和作用产生的铁、铝氢氧化物的共沉/吸附作用,有效地去除酸性矿水中的重金属离子,减轻对环境的污染。
2、混凝法
在一些工业废水中含有难以沉淀的细小颗粒物质,由于其表面一般吸附离子而带电荷,彼此间互相排斥而形成胶体,难以沉淀,用普通的沉淀法也无法除去,一般将混凝剂投入废水中,混凝剂水解形成水合配离子及氢氧化物胶体,可中和原来的电荷,使其凝集。随着技术进步, 开发成功了像聚合铁、聚合铝这样的新型无机化学混凝剂以及复合型无机混凝剂,同时开发出了有机高分子絮凝剂,因此,在采用化学混凝法处理能够在使用较少药剂的情况下,取得显著的处理效果,控制污泥量。
3、氧化还原法
溶于水中的有毒物质,可利用它在化学过程中能被氧化或还原的性质,使之转化成无毒或毒性较小的新物质,从而达到处理的目的。氧化还原法目前主要有催化湿式氧化法、光化学氧化法、臭氧法以及超临界水氧化法等,受篇幅限制,笔者主要介绍光化学氧化法、臭氧法以及超临界水氧化法三种处理方法。
(2)光化学氧化法
通过光激发氧化将O3、H2O2、O2等氧化剂与光辐射相结合,所用光中紫外光为主要成分,包括UV-O3、UV-H2O2、UV-H2O2-O3等工艺,能够在有效处理污水中CHCl3、CCl4、六联苯、多氯联苯等不易降解的物质。徐向荣等经过探索发现,在有紫外光 的Fenton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生#OH自由基的速率大大加快,促进了有机物的氧化。
光催化氧化法具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点可处理表面活性剂废水、农药废水、染料废水及造纸废水等有机废水;
(3)臭氧法
臭氧的氧化能力很强,能氧化大部分无机物和很多有机物(如合成洗涤剂等),臭氧能与其他方法联用如臭氧活性炭法、O3-H2O2混合氧化、O3-C射线辐射等。臭氧处理后的废水能够进行生物处理,这是目前国际上很重视的,且有前途的方法。
(4)超临界水氧化法
上世纪八十年代中期才诞生的超临界水氧化技术一直以来都是人们关注的焦点。超临界水氧化法是以超临界水作为水质,利用氧化剂O2、O3、O2+H2O2或O3+H2O2来使有机物氧化分解的新型技术,能够在用时较短的基础上彻底分解大部分有机物,分解为CO2和H2O等简单无机物。
三、物理化学法
化学法只是局限于四大化学反应,而物理化学法不仅有化学反应存在,还包括一些物理过程,其实它们之间并没有很大的界限。方法很多,在此仅介绍以下几种。
1、电解法
用电解法处理废水,就是利用阳极的氧化和阴极的还原作用,使有害物质通过氧化还原反应改变化学状态,变为无害或低害物质。其实这种方法也是氧化还原的一种。电解法在直接氧化电镀工业废水中的CN-、还原脱氯、重金属回收等方面具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积少,操作简便灵活等优点,但是此法一直存在着能耗高、成本高及析氧和析氢等副反应的缺点。
2、吸附法
吸附法处理废水,就是利用多孔性吸附剂吸附废水中一种或几种溶质,使废水得到净化,常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。废水进行吸附前,必须经过预处理,除去水中悬浮物及油类物质等,以免阻塞吸附剂孔隙。这种方法处理成本较高,吸附剂再生困难,不利于处理高浓度的废水,一般作为废水处理后的一个深度处理过程。吸附法可以与其他方法联用,如臭氧)生物活性炭工艺就是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体的工艺。丛锦华利用Fenton试剂和冶金高炉瓦斯灰的氧化、混凝、吸附等作用对环氧乙烷生产过程中产生的皂化废水进行处理,色度去除达100%,COD可去除70%。
3、膜分离法
膜分离法是一种发展较快的高新污水处理技术,借助一种特殊的半渗透膜将水中离子和分子分离的技术,它主要包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)等。大部分膜分离过程中不会发生物质相变化,具有较大分离系数,在室温左右即能操作,所有膜分离过程均节能、高效。其中纳滤也称纳米过滤,是界于UF和RO之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离技术,截断相对分子质量300~3000,具有良好的耐热性、适应pH范围广、耐有机溶剂的稳定性,最适合于有机污水的处理。
4、超声处理法
超声处理法是利用频率15kHz以上的超声波辐照有机废水,通过三种途径来氧化水中有机污染物:自由基氧化、高温热解和超临界水氧化。超声处理法作为一种高级氧化技术用来降解水中有机污染物,特别是对难降解的有毒污染物具有效率高、操作简单、使用范围和不产生二次污染等优点,是一项极具发展潜力和应用前景的新型水处理技术;零价金属包括Fe、Ca、Sn、Al及Zn等因為具有较强的还原降解功能而被用来处理有机卤代物、硝酸盐等,零价金属尤其是零价铁因其价廉易得、所需工艺简单、对环境不会产生二次污染等优点,具有广阔的应用前景。
除上述几种化学物理处理方法外,还有磁分离法,其应用前景也非常广阔。
四、生物处理法
利用微生物能够降解代谢有机物的作用,来处理污水中呈溶解或胶体状的有机物。下面介绍目前应用广泛的几种工艺。
1、A -A -0活性污泥工艺法
A -A-O活性污泥工艺法除了可以控制污水中BOD,COD浓度外,还可以使污水中的总氮和总磷得到有效控制。但是其工艺流程较为复杂,而且相较于传统方法,投资和运行费用都高20%一30%。随着技术发展,陆续在城市污水处理中应用,通过分析昆明第二污水厂的数据可以发现,该方法BOD5,SS的去除率在90%以上,TN,TP也均在80%以上。
2、A-B活性污泥工艺法
A-B活性污泥工艺法是两段活性污泥法的发展,在处理的各阶段微生物种群会有所不同,沉淀池和污泥回流系统也有一定差异,具有较高的运行负荷,能够很强的适应进水负荷的变化,剩余污泥过多是其主要缺点。
3、好氧生物流化床
微生物生长在载体的表面,载体则在反应器中流动,是悬浮生长型和附着生长型的复合。它能够维持微生物量的高浓度,具有较高的传质效率,相较于传统活性污泥法,体积负荷高6~10倍。一直以来,其技术上的难题是载体的均匀流化和载体的脱膜、防粘结。其研究重点是膜的厚度,通过潘涛等研究证明最佳膜厚为90~110μm,在处理效果最佳的情况下,相应容积负荷为(30kgBOD5/( m3·d)。
除上述几种生物处理法外,目前还有升流式厌氧污泥床反应器(UASB)和SBR法等,也有着广阔的应用前景。
五、结语
除上述处理方法外,笔者认为在源头上治理工业废水才是问题的根本。加大宣传力度,完善举报制度。加强环境保护的社会宣传,调动社会各界的力量。通过媒体宣传,将环境保护的意识更深入地植入到广大市民当中。提高公众的环保意识,使其充分认识到工业污染的严重性,防范在先。
参考文献:
[1] 曹凤中 周国梅:《中国工业废水污染控制战略的审视》,《内蒙古环境保护》, 2000年01期
[2] 丛锦华:《物理化学法处理高浓度有机废水》,《化工环保》, 1997年02期
[3] 韦朝海:《生物好氧流化床处理技术研究进展》,《环境科学与技术》, 1998年11期
[4] 张勇 万金泉:《工业废水污染控制方法的新进展》,《工业水处理》, 2001年01期