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污水深度處理的11種方法！
介紹：污水深度處理，又稱高級(jí)處理或三級(jí)處理。通過(guò)對(duì)二級(jí)處理出水再進(jìn)行物理、化學(xué)和生物處理，可有效地去除污水中各種性質(zhì)不同的雜質(zhì)，達(dá)到用戶使用水質(zhì)的要求。以下是一些常用的深度處理方法。
1.活性炭吸附和離子交換。
由于活性炭具有多孔性，且易于自動(dòng)控制，對(duì)水量、水質(zhì)、水溫變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，所以活性炭吸附法是一種很有發(fā)展前途的污水深度處理技術(shù)。對(duì)500~3000分子量的有機(jī)物質(zhì)，活性炭的去除效果非常明顯，去除率一般在70%~86.7%之間，對(duì)氣味、色度、重金屬、消毒副產(chǎn)物、氯化有機(jī)物、殺蟲(chóng)劑、放射性有機(jī)物等去除效果較好。普通活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆粒活性炭(GAC)和生物活性炭(BAC)三種。近幾年來(lái)，國(guó)外對(duì)PAC的研究較多，對(duì)其吸附各種特定污染物的能力進(jìn)行了深入研究。淄博引黃供水有限公司根據(jù)水質(zhì)污染程度，在水處理系統(tǒng)中投加粉末活性炭，用其去除水中的COD，過(guò)濾后水中的色度可降低1~2度，臭味降至0度。在國(guó)外，GAC被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，其處理效果也比較穩(wěn)定，美國(guó)環(huán)保署(USEPA)的64項(xiàng)水質(zhì)有機(jī)指標(biāo)中，有51項(xiàng)被GAC列為最有效的技術(shù)。該工藝的缺點(diǎn)是建設(shè)和運(yùn)行成本高，易產(chǎn)生亞硝酸鹽等致癌物，對(duì)突發(fā)污染適應(yīng)性差。怎樣進(jìn)一步降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，降低活性炭的再生成本，將是今后研究的重點(diǎn)。
生物活性炭可起到生化、物化處理的協(xié)同作用，從而延長(zhǎng)活性炭工作周期，大幅度提高處理效率，改善出水水質(zhì)。其缺點(diǎn)是活性炭微孔極易堵塞，進(jìn)水水質(zhì)pH適用范圍窄，抗沖擊負(fù)荷差等。現(xiàn)在歐洲應(yīng)用BAC技術(shù)的水廠已超過(guò)70家，其中應(yīng)用最廣泛的是深度處理水。通過(guò)采用BAC技術(shù)，撫順石化分公司三廠不僅節(jié)約了新鮮水的補(bǔ)充量，減少了污水的排放，減少了水體污染，降低了生產(chǎn)成本，而且還體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。未來(lái)研究重點(diǎn)是降低投資成本，增加與BAC聯(lián)用的各種預(yù)處理措施，提高處理效果。
2.膜分離
膜分選技術(shù)是一種新的流體分離單元操作技術(shù)，以聚合物分離膜為代表。其最大特點(diǎn)是分離過(guò)程中無(wú)相變化，單憑一定的壓力作為動(dòng)力，即可達(dá)到較好的分離效果，是一種節(jié)能型分離技術(shù)。
微過(guò)濾能去除細(xì)菌、病毒、寄生菌等，還能降低水中磷的含量。天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠采用微濾膜深度處理SBR二級(jí)出水，滿足了景觀、道路沖洗、沖廁等市政及生活雜用用水。
超濾用于去除大分子，COD和BOD對(duì)二次出水的去除率在50%以上。北京市高碑店污水處理廠采用超濾深度處理二級(jí)出水，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，污水回用后用于洗車(chē)，每年可節(jié)省4700m3的水量。
采用反滲法降低了礦化度，去除了總?cè)芙馕铮瑢?duì)二次出水、COD、BOD去除率分別為90%、85%左右，細(xì)菌去除率為90%以上。緬甸一家電廠的鍋爐補(bǔ)水采用了反滲透膜與電除鹽聯(lián)用技術(shù)。水反滲透處理后，可除去大部分無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物及微生物。
納濾介于反滲透與超濾之間，其工作壓力一般在0.5~1.0MPa，其顯著特點(diǎn)之一是具有離子選擇性，對(duì)二價(jià)離子的脫除率可達(dá)95%以上，對(duì)一價(jià)離子的脫除率可達(dá)40%~80%。利用膜生物反應(yīng)器-納濾膜一體化工藝處理糖蜜酒精廢水，潘巧明等人取得了良好的效果，出水COD小于100mg/L，廢水回用率達(dá)到80%以上。
國(guó)內(nèi)膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有很大差距。開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、抗污染、高通量的膜材料，重點(diǎn)解決膜污染、濃差極化和清洗等關(guān)鍵技術(shù)。
3.高氧化方法
在工業(yè)生產(chǎn)中，排放的高濃度有機(jī)污染物和有毒有害污染物種類(lèi)繁多，危害嚴(yán)重，其中一些污染物很難被生物降解，對(duì)生化反應(yīng)具有抑制和毒性。在反應(yīng)中采用先進(jìn)的氧化工藝，生成極具活性的自由基(例如，OH等)，將難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子物質(zhì)，甚至直接生成CO2和H2O，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。
4.濕式氧化
濕法氧化法是利用氧氣或空氣為氧化劑，在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20MPa)條件下，對(duì)水中的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物進(jìn)行氧化處理，以去除污染物，其最終產(chǎn)物為CO2和H2O。2002年福建煉油化工有限公司引進(jìn)WAO工藝，徹底解決了堿渣后續(xù)治理及堿渣臭味污染的問(wèn)題，且運(yùn)行費(fèi)用低，氧化效果好。
5.濕式催化氧化
濕法催化氧化(CWAO)是在傳統(tǒng)的濕法氧化處理工藝中，通過(guò)添加合適的催化劑，使氧化反應(yīng)能夠在較溫和的條件下、較短的時(shí)間內(nèi)完成，從而減少設(shè)備腐蝕，降低運(yùn)行成本，現(xiàn)已建成昆明市的一整套連續(xù)流動(dòng)CWAO工業(yè)試驗(yàn)裝置，已顯示了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
濕法催化氧化的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復(fù)合氧化物三種類(lèi)型。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，目前最常用的催化劑是過(guò)渡金屬氧化物如Cu,Fe,Ni,Co,Mn以及它們的鹽。使用固體催化劑也可以避免催化劑的損失，造成二次污染和浪費(fèi)資金。
6.超臨界水氧化
超聲波氧化法是將溫度、壓力提高到水的臨界值以上，這種狀態(tài)下的水稱為超聲波氧化水。這種狀態(tài)下下水的密度，介電常數(shù)，粘度，擴(kuò)散系數(shù)，電導(dǎo)率和溶劑化學(xué)性質(zhì)都與普通水不同。高溫(400~600℃)、高壓還可加速反應(yīng)速度，可在數(shù)秒內(nèi)對(duì)有機(jī)物達(dá)到極高的破壞效率。
首次采用超臨界水氧化法處理美國(guó)德克薩斯州哈靈頓的污泥，日處理能力達(dá)到9.8噸。該系統(tǒng)運(yùn)行表明，其COD去除率大于99.9%，污泥中的有機(jī)物全部轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì)，運(yùn)行費(fèi)用較低。
7.光化學(xué)催化氧化
光化學(xué)催化氧化法已有較多的研究，其中以TiO2為主的氧化方法，以Fenton試劑法、類(lèi)Fenton試劑法為主。
芬頓試劑法由芬頓在20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在重新得到了重視，它是廢水處理領(lǐng)域中有意義的研究方法。本發(fā)明利用H2O2和Fe2+鹽生成•OH試劑，由于鐵是豐富而無(wú)毒的元素，并且H2O2也易于使用并且對(duì)環(huán)境安全，因此該反應(yīng)物在廢水處理中具有極高的吸引力。費(fèi)頓試劑可以破壞廢水中的有毒化合物，如苯酚和除草劑。對(duì)印染廢水中的Fenton試劑進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果表明，F(xiàn)enton試劑對(duì)印染廢水具有良好的脫色效果。此外，國(guó)內(nèi)外的研究也表明，含油性、醇性、苯系物、硝基苯和酚類(lèi)物質(zhì)的廢水，可以得到有效的處理。
該試劑法設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)便，在處理有毒、有害、難生物降解的有機(jī)廢水方面具有很大的應(yīng)用前景。該方法實(shí)際應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題是處理成本高，僅適用于少量低濃度廢水處理。把它作為難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理或深度處理方法，與其它處理方法(如生物法、混凝法等)結(jié)合起來(lái)使用，能更好地降低廢水處理成本，提高處理效率，擴(kuò)大該技術(shù)的應(yīng)用范圍。
光催化法是用光催化某些半導(dǎo)體光催化劑，如TiO2,ZnO,CdS,WO3等產(chǎn)生的一種強(qiáng)氧化自由基，使得許多難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)能在常規(guī)條件下完成。形成于銳鈦礦的TiO2具有穩(wěn)定性高，性能優(yōu)異，成本低廉等特點(diǎn)。世界各地進(jìn)行的最新研究都是采用改良(摻入其他成分)TiO2，改進(jìn)后的TiO2吸收譜線較寬，量子產(chǎn)率也較高。
8.電化學(xué)氧化
電化學(xué)氧化又稱電化學(xué)燃燒，是環(huán)境電化學(xué)的一個(gè)分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機(jī)物氧化。除可將有機(jī)物徹底氧化為CO2和H2O外，電化學(xué)氧化還可作為生物處理的預(yù)處理工藝，將非生物相容性的物質(zhì)經(jīng)電化學(xué)轉(zhuǎn)化后變?yōu)樯锵嗳菪晕镔|(zhì)。這種方法具有能量利用率高，低溫下也可進(jìn)行;設(shè)備相對(duì)較為簡(jiǎn)單，操作費(fèi)用低，易于自動(dòng)控制;無(wú)二次污染等特點(diǎn)。
9.臭氧氧化法
臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，對(duì)許多有機(jī)物或官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，有效地改善水質(zhì)。臭氧能氧化分解水中各種雜質(zhì)所造成的色、嗅，其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度，起到良好的絮凝作用，提高過(guò)濾濾速或者延長(zhǎng)過(guò)濾周期。目前，由于國(guó)內(nèi)的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后，所以運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高，推廣有難度。
10.超聲波降解法
超聲輻射降解法主要源于液體在超聲波輻射下產(chǎn)生空化氣泡，它能吸收聲能并在極短時(shí)間內(nèi)崩潰釋放能量，在其周?chē)鷺O小的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生1 900~5200 K的高溫和超過(guò)50 MPa的高壓。進(jìn)入空化氣泡的水分子可發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生高氧化活性的•OH，誘發(fā)有機(jī)物降解;此外，在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水，有利于化學(xué)反應(yīng)速度的提高。
超聲波對(duì)含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著，氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機(jī)物最終的降解產(chǎn)物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對(duì)硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進(jìn)一步增強(qiáng)超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點(diǎn)，如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學(xué)法。目前，超聲輻射降解水體污染物的研究仍處于試驗(yàn)探索階段。
11.輻射法
輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對(duì)化合物的破壞作用所開(kāi)發(fā)的污水輻射凈化法。一般認(rèn)為輻射技術(shù)處理有機(jī)廢水的反應(yīng)機(jī)理是由于水在高能輻射的作用下產(chǎn)生•OH、H2O2、•HO2等高活性粒子，再由這些高活性粒子誘發(fā)反應(yīng)，使有害物質(zhì)降解。
輻射法對(duì)有機(jī)物的處理效率高、操作簡(jiǎn)便。該技術(shù)存在的主要難題是用于產(chǎn)生高能粒子的裝置昂貴、技術(shù)要求高，而且該法的能耗大、能量利用率較低;此外為避免輻射對(duì)人體的危害，還需要特殊的保護(hù)措施。因此該法要投入運(yùn)行，還需進(jìn)行大量的研究探索工作。
