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常用工業(yè)廢水處理方法(18種主流技術(shù))
1、多效蒸發(fā)晶體技術(shù)。
在工業(yè)含鹽廢水的處理過(guò)程中，工業(yè)含鹽廢水進(jìn)入低溫多效濃縮結(jié)晶裝置，經(jīng)過(guò)3~6效蒸發(fā)凝結(jié)的濃縮結(jié)晶過(guò)程，分離為淡化水(淡化水可能含有微量低沸點(diǎn)有機(jī)物)和濃縮結(jié)晶廢液的無(wú)機(jī)鹽和一部分有機(jī)物可以結(jié)晶分離，焚燒處理為無(wú)機(jī)鹽廢渣的無(wú)法結(jié)晶的有機(jī)物濃縮廢液可以采用滾筒蒸發(fā)器，形成固體廢渣，焚燒處理的淡化水可以回到生產(chǎn)系統(tǒng)中使用軟化水。
低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)不僅可用于化工生產(chǎn)的濃縮過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程，還可用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理過(guò)程。
多效蒸發(fā)流程只用于第一效蒸汽，節(jié)約了蒸汽的需求量，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(jì)效益。
2.生物法。
生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一，具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、性價(jià)比高、無(wú)害等特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，常用的生物法有傳統(tǒng)的活性污泥法和生物接觸氧化法兩種。
(1)傳統(tǒng)活性污泥法。
活性污泥法是污水的好氧生物處理法，目前是處理城市污水最廣泛的方法。從污水中去除溶解性和膠體狀態(tài)的生化有機(jī)物和被活性污泥吸附的懸浮固體和其他物質(zhì)，同時(shí)也可以去除磷和氮的一部分。
活性污泥法去除率高，適用于處理水質(zhì)要求高、水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。但是，不適應(yīng)水質(zhì)的變化，供氧不能充分利用的空氣供給沿池水平均分布，前段氧量不足后段氧量過(guò)剩的曝氣結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大。
(2)生物接觸氧化法。
生物接觸氧化法主要是利用附著在某些固體物表面生長(zhǎng)的微生物(即生物膜)進(jìn)行有機(jī)污水處理的方法。
生物接觸氧化法是一種浸沒(méi)生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，它兼具活性污泥法和生物膜法的特點(diǎn)，在水處理過(guò)程中有很好的效果。
生物接觸氧化法具有較高的容積負(fù)荷，對(duì)沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力的污泥生成量少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，能源消耗低，具有經(jīng)濟(jì)高效的活性污泥法優(yōu)點(diǎn)，生物活性高，凈化效果好，處理效率高，處理時(shí)間短，水質(zhì)穩(wěn)定
3.SBR技術(shù)。
SBR是序列活性污泥法的縮寫(xiě)，作為一種間歇行的廢水處理技術(shù)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外受到廣泛重視和研究。
SBR的工作程序由流入、反應(yīng)、沉淀、排放、偶像5個(gè)程序構(gòu)成。污水在反應(yīng)器中按順序、間歇地進(jìn)入各反應(yīng)工序，各SBR反應(yīng)器的運(yùn)行操作在時(shí)間上也按順序間歇地運(yùn)行。
SBR法具有技術(shù)簡(jiǎn)單、占地面積小、設(shè)備少、投資節(jié)約的特點(diǎn)。理想的推進(jìn)過(guò)程使生化反應(yīng)推力大，處理效率高，運(yùn)行方式靈活，除磷脫氮，污泥活性高，沉降性能好，耐沖擊負(fù)荷，處理能力強(qiáng)。
法SBR以上的優(yōu)點(diǎn)也有一定的局限性。例如，如果供水流量大，則需要調(diào)整反應(yīng)系統(tǒng)，增加投資的水質(zhì)需要適當(dāng)改善脫氮除磷等技術(shù)。
4、MBR技術(shù)。
MBR是將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理技術(shù)，用具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的MBR平板膜組件放置在曝氣池中，經(jīng)過(guò)好氧曝氣和生物處理的水，泵通過(guò)濾膜過(guò)濾后抽出。
MBR技術(shù)設(shè)備緊湊，占地面積少的水質(zhì)穩(wěn)定，有機(jī)物去除效率高的剩馀污泥產(chǎn)量少，可以去除生產(chǎn)成本低的氨氮難以分解的有機(jī)物容易從傳統(tǒng)技術(shù)改造。但是，膜成本高，膜生物反應(yīng)器的基礎(chǔ)設(shè)施投資高于傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的膜污染容易發(fā)生，對(duì)操作管理不便的能源消耗高，技術(shù)要求高。
5.電解技術(shù)。
在高鹽條件下，廢水具有較高的導(dǎo)電性，這一特點(diǎn)為電化學(xué)法在高鹽有機(jī)廢水處理方面提供了良好的發(fā)展空間。
高鹽廢水在電解池中產(chǎn)生一系列氧化還原反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)，經(jīng)沉淀(或氣浮)或直接氧化還原為無(wú)害氣體，降低COD。
溶液中氯化鈉電解時(shí)，陽(yáng)極上產(chǎn)生的氯氣，部分溶解在溶液中產(chǎn)生次要反應(yīng)，產(chǎn)生次要氯酸鹽和氯酸鹽，對(duì)溶液起漂白作用。上述綜合協(xié)同作用降解了溶液中的有機(jī)污染物。
由于電化學(xué)理論的局限性、高能耗、電力不足等問(wèn)題，目前電解處理高鹽廢水技術(shù)處于研究階段。
6、離子交換法。
離子交換是一個(gè)單元操作過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，通常與溶液中的離子和不溶性聚合物(包括固定陰離子或陽(yáng)離子)上的反離子之間的交換反應(yīng)有關(guān)。
采用離子交換法時(shí)，廢水首先通過(guò)陽(yáng)離子交換柱，其中帶正電荷的離子(Na+等)被H+交換，停留在交換柱內(nèi)后，帶負(fù)荷的離子(CI-等)在陰離子交換柱中被OH-交換，達(dá)到除鹽的目的。
但是，該法的主要問(wèn)題之一是廢水中的固體浮游物堵塞樹(shù)脂失去效果，離子交換樹(shù)脂的再生需要高額費(fèi)用，交換的廢棄物難以處理。
7.膜分離法。
膜分離技術(shù)是利用膜對(duì)混合物中各組分選擇通過(guò)性能的差異來(lái)分離、提高、濃縮目標(biāo)物質(zhì)的新分離技術(shù)。
目前常用的膜技術(shù)有超濾、微濾、電滲析和反滲透。其中超濾、微濾用于工業(yè)廢水處理時(shí)，不能有效去除污水中的鹽分，但能有效截留懸浮固體(SS)和膠體COD的電滲析和反相滲透技術(shù)是最有效、最常用的脫鹽技術(shù)。
限制膜技術(shù)工程應(yīng)用普及的主要難點(diǎn)是膜成本高、壽命短、易受污染和污垢堵塞等。隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，膜技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
8、鐵碳微電解處理工藝。
鐵碳微鐵碳微電解法是利用Fe/C原電池反應(yīng)原理處理廢水的好技術(shù)，也稱(chēng)為內(nèi)電解法、鐵屑過(guò)濾法等。鐵炭微電解法是電化學(xué)氧化還原、電化學(xué)電對(duì)絮凝體的電富集作用、電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的凝聚、新生絮凝體的吸附和床層過(guò)濾等作用的綜合效果，其中主要是氧化還原和電聚集和凝聚作用。
鐵屑浸入含有大量電解質(zhì)的廢水中時(shí)，形成了無(wú)數(shù)微小的原電池，在鐵屑中加入焦炭后，鐵屑與焦炭粒接觸，進(jìn)一步形成大原電池，鐵屑在微原電池腐蝕的基礎(chǔ)上，被大原電池腐蝕，加快了電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
該方法具有適用范圍廣、處理效果好、壽命長(zhǎng)、成本低、操作維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，使用廢鐵屑作為原料，無(wú)需消耗電力資源，具有廢棄的意義。目前，鐵炭微電解技術(shù)廣泛應(yīng)用于印染、農(nóng)藥/制藥、重金屬、石油化工和油分等廢水和垃圾滲濾液處理，取得了良好效果。
9、Fenton和類(lèi)Fenton氧化法。
典型的Fenton試劑由Fe2+催化H2O2分解產(chǎn)生OH，引起有機(jī)物氧化分解反應(yīng)。Fenton法處理廢水需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以使用的試劑量很多，過(guò)剩的Fe2+增加處理后廢水中的COD，產(chǎn)生二次污染。
近年來(lái)，人們將紫外光、可見(jiàn)光等引入Fenton系統(tǒng)，研究采用其他過(guò)渡金屬代替Fe2+，這些方法顯著提高Fenton試劑對(duì)有機(jī)物的氧化分解能力，減少Fenton試劑的使用量，降低處理成本
Fenton法反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單，適用范圍廣，可單獨(dú)處理。
Fenton法反應(yīng)條件溫和，設(shè)備較為簡(jiǎn)單，適用范圍廣;既可作為單獨(dú)處理技術(shù)應(yīng)用，也可與其他方法聯(lián)用，如與混凝沉淀法、活性碳法、生物處理法等聯(lián)用，作為難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理或深度處理方法。
10、臭氧氧化
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，與還原態(tài)污染物反應(yīng)時(shí)速度快，使用方便，不產(chǎn)生二次污染，可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有機(jī)物和降低COD等。單獨(dú)使用臭氧氧化法造價(jià)高、處理成本昂貴，且其氧化反應(yīng)具有選擇性，對(duì)某些鹵代烴及農(nóng)藥等氧化效果比較差。
為此，近年來(lái)發(fā)展了旨在提高臭氧氧化效率的相關(guān)組合技術(shù)，其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅可提高氧化速率和效率，而且能夠氧化臭氧單獨(dú)作用時(shí)難以氧化降解的有機(jī)物。由于臭氧在水中的溶解度較低，且臭氧產(chǎn)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發(fā)生裝置成為研究的主要方法。
11、磁分離技術(shù)
磁分離技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一種新型的利用廢水中雜質(zhì)顆粒的磁性進(jìn)行分離的水處理技術(shù)。對(duì)于水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術(shù)可使它們具有磁性。
磁分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理有三種方法：直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。
目前研究的磁性化技術(shù)主要包括磁性團(tuán)聚技術(shù)、鐵鹽共沉技術(shù)、鐵粉法、鐵氧體法等，具有代表性的磁分離設(shè)備是圓盤(pán)磁分離器和高梯度磁過(guò)濾器。目前磁分離技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還不能應(yīng)用于實(shí)際工程實(shí)踐。
12、等離子水處理技術(shù)
低溫等離子體水處理技術(shù)，包括高壓脈沖放電等離子體水處理技術(shù)和輝光放電等離子體水處理技術(shù)，是利用放電直接在水溶液中產(chǎn)生等離子體，或者將氣體放電等離子體中的活性粒子引入水中，可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操作，整個(gè)放電過(guò)程中無(wú)需加入催化劑就可以在水溶液中產(chǎn)生原位的化學(xué)氧化性物種氧化降解有機(jī)物，該項(xiàng)技術(shù)對(duì)低濃度有機(jī)物的處理經(jīng)濟(jì)且有效。
此外，應(yīng)用脈沖放電等離子體水處理技術(shù)的反應(yīng)器形式可以靈活調(diào)整，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用也較低。受放電設(shè)備的限制，該工藝降解有機(jī)物的能量利用率較低，等離子體技術(shù)在水處理中的應(yīng)用還處在研發(fā)階段。
13、電化學(xué)(催化)氧化
電化學(xué)(催化)氧化技術(shù)通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)直接降解有機(jī)物，或通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(˙OH)、臭氧等氧化劑降解有機(jī)物。
電化學(xué)(催化)氧化包括二維和三維電極體系。由于三維電極體系的微電場(chǎng)電解作用，目前備受推崇。三維電極是在傳統(tǒng)的二維電解槽的電極間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料，并使裝填的材料表面帶電，成為第三極，且在工作電極材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。
與二維平板電極相比，三維電極具有很大的比表面，能夠增加電解槽的面體比，能以較低電流密度提供較大的電流強(qiáng)度，粒子間距小而物質(zhì)傳質(zhì)速度高，時(shí)空轉(zhuǎn)換效率高，因此電流效率高、處理效果好。三維電極可用于處理生活污水，農(nóng)藥、染料、制藥、含酚廢水等難降解有機(jī)廢水，金屬離子，垃圾滲濾液等。
14、輻射技術(shù)
20世紀(jì)70年代起，隨著大型鈷源和電子加速器技術(shù)的發(fā)展，輻射技術(shù)應(yīng)用中的輻射源問(wèn)題逐步得到改善。利用輻射技術(shù)處理廢水中污染物的研究引起了各國(guó)的關(guān)注和重視。
與傳統(tǒng)的化學(xué)氧化相比，利用輻射技術(shù)處理污染物，不需加入或只需少量加入化學(xué)試劑，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有降解效率高、反應(yīng)速度快、污染物降解徹底等優(yōu)點(diǎn)。而且，當(dāng)電離輻射與氧氣、臭氧等催化氧化手段聯(lián)合使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“協(xié)同效應(yīng)”。因此，輻射技術(shù)處理污染物是一種清潔的、可持續(xù)利用的技術(shù)，被國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)列為21世紀(jì)和平利用原子能的主要研究方向。
15、光化學(xué)催化氧化
光化學(xué)催化氧化技術(shù)是在光化學(xué)氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與光化學(xué)法相比，有更強(qiáng)的氧化能力，可使有機(jī)污染物更徹底地降解。光化學(xué)催化氧化是在有催化劑的條件下的光化學(xué)降解，氧化劑在光的輻射下產(chǎn)生氧化能力較強(qiáng)的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為均相和非均相兩種類(lèi)型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質(zhì)，通過(guò)光助-Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基使污染物得到降解;非均相催化降解是在污染體系中投入一定量的光敏半導(dǎo)體材料，如TiO2、ZnO等，同時(shí)結(jié)合光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子—空穴作用，產(chǎn)生˙OH等氧化能力極強(qiáng)的自由基。TiO2光催化氧化技術(shù)在氧化降解水中有機(jī)污染物，特別是難降解有機(jī)污染物時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)。
16、超臨界水氧化(scwo)技術(shù)
SCWO是以超臨界水為介質(zhì)，均相氧化分解有機(jī)物。可以在短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)污染物分解為CO2、H2O等無(wú)機(jī)小分子，而硫、磷和氮原子分別轉(zhuǎn)化成硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸根和亞硝酸根離子或氮?dú)�。美�?guó)把SCWO法列為能源與環(huán)境領(lǐng)域最有前途的廢物處理技術(shù)。
SCWO反應(yīng)速率快、停留時(shí)間短;氧化效率高，大部分有機(jī)物處理率可達(dá)99%以上;反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小;處理范圍廣，不僅可以用于各種有毒物質(zhì)、廢水、廢物的處理，還可以用于分解有機(jī)化合物;不需外界供熱，處理成本低;選擇性好，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度與壓力，可以改變水的密度、粘度、擴(kuò)散系數(shù)等物化特性，從而改變其對(duì)有機(jī)物的溶解性能，達(dá)到選擇性地控制反應(yīng)產(chǎn)物的目的。
超臨界氧化法在美國(guó)、德國(guó)、瑞典、日本等歐美國(guó)家已經(jīng)有了工藝應(yīng)用，但中國(guó)的研究起步較晚，還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
17、濕式(催化)氧化
濕式(催化)氧化法是在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20MPa)、催化劑作用下，利用O2或空氣作為氧化劑(添加催化劑)，(催化)氧化水中呈溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無(wú)機(jī)物，達(dá)到去除污染物的目的。
濕式空氣(催化)氧化法可應(yīng)用于城市污泥和丙烯腈、焦化、印染等工業(yè)廢水及含酚、氯烴、有機(jī)磷、有機(jī)硫化合物的農(nóng)藥廢水的處理。
18、超聲波氧化
頻率在15~1000kHz的超聲波輻照水體中的有機(jī)污染物是由空化效應(yīng)引起的物理化學(xué)過(guò)程。超聲波不僅可以改善反應(yīng)條件，加快反應(yīng)速度和提高反應(yīng)產(chǎn)率，還能使一些難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。
它集高級(jí)氧化、焚燒、超臨界氧化等多種水處理技術(shù)的特點(diǎn)于一身，加之操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的要求較低，在污水處理，特別是在降解廢水中毒性高、難降解的有機(jī)污染物，加快有機(jī)污染物的降解速度，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水污染物的無(wú)害化，避免二次污染的影響上具有重要意義。
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