我國是嚴重缺水的國家之一,尤其是城市化快速發(fā)展時期,城市缺水狀況越來越嚴重。為解決大量的工業(yè)生產(chǎn)用水和市政或生活輔助用水,污水回用成為可靠的第二水源。通過污水深度處理及回用不僅緩解了供水不足、水污染和改善生態(tài)環(huán)境等問題,而且提高了回用水的水質(zhì)、水量及其經(jīng)濟附加值,使之具有更廣泛的應(yīng)用空間,從而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。
污水深度處理的方法
污水深度處理,也稱高級處理或三級處理。它是將二級處理出水再進一步進行物理、化學和生物處理,以便有效去除污水中各種不同性質(zhì)的雜質(zhì),從而滿足用戶對水質(zhì)的使用要求。深度處理常見的方法有以下幾種:
活性炭吸附法
活性炭是一種多孔性物質(zhì),而且易于自動控制,對水量、水質(zhì)、水溫變化適應(yīng)性強,因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應(yīng)用前景的污水深度處理技術(shù)。活性炭對分子量在500~3000的有機物有十分明顯的去除效果,去除率一般為70%~86.7%,可經(jīng)濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產(chǎn)物、氯化有機物、農(nóng)藥、放射性有機物等。
常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆粒活性炭(GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。根據(jù)水污染的程度,在水處理系統(tǒng)中,投加粉末活性炭去除水中的COD,過濾后水的色度能降底1~2度;臭味降低到0度。GAC在國外水處理中應(yīng)用較多,處理效果也較穩(wěn)定,美國環(huán)保署(USEPA)飲用水標準的64項有機物指標中,有51項將GAC列為最有效技術(shù)。
BAC可以發(fā)揮生化和物化處理的協(xié)同作用,從而延長活性炭的工作周期,大大提高處理效率,改善出水水質(zhì)。不足之處在于活性炭微孔極易被阻塞、進水水質(zhì)的pH適用范圍窄、抗沖擊負荷差等。
膜分離法
膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù)。它的最大特點是分離過程中不伴隨有相的變化,僅靠一定的壓力作為驅(qū)動力就能獲得很高的分離效果,是一種非常節(jié)省能源的分離技術(shù)。
微濾可以除去細菌、病毒和寄生生物等,還可以降低水中的磷酸鹽含量。
超濾用于去除大分子,對二級出水的COD和BOD去除率大于50%。
反滲透用于降低礦化度和去除總?cè)芙夤腆w,對二級出水的脫鹽率達到90%以上,COD和BOD的去除率在85%左右,細菌去除率90%以上。
納濾介于反滲透和超濾之間,其操作壓力通常為0.5~1.0MPa,納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性,它對二價離子的去除率高達95%以上,一價離子的去除率較低,為40%~80%。潘巧明等人采用膜生物反應(yīng)器-納濾膜集成技術(shù)處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結(jié)果,出水COD小于100mg/L,廢水回用率大于80%。
高級氧化法
工業(yè)生產(chǎn)中排放的高濃度有機污染物和有毒有害污染物,種類多、危害大,有些污染物難以生物降解且對生化反應(yīng)有抑制和毒害作用。而高級氧化法在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強的自由基(如·OH等),使難降解有機污染物轉(zhuǎn)變成易降解小分子物質(zhì),甚至直接生成CO2和H2O,達到無害化目的。
濕式氧化法
濕式氧化法(WAO)是在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20MPa)下利用O2或空氣作為氧化劑,氧化水中的有機物或無機物,達到去除污染物的目的,其最終產(chǎn)物是CO2和H2O。
濕式催化氧化法
濕式催化氧化法(CWAO)是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應(yīng)能在更溫和的條件下和更短的時間內(nèi)完成,也因此可減輕設(shè)備腐蝕、降低運行費用。目前,建于昆明市的一套連續(xù)流動型CWAO工業(yè)實驗裝置,已經(jīng)體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟性。
濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前,考慮經(jīng)濟性,應(yīng)用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。采用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產(chǎn)生及資金的浪費。
超臨界水氧化法
超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點以上,該狀態(tài)的水就稱為超臨界水。
在此狀態(tài)下水的密度、介電常數(shù)、粘度、擴散系數(shù)、電導率和溶劑化學性能都不同于普通水。較高的反應(yīng)溫度(400~600℃)和壓力也使反應(yīng)速率加快,可以在幾秒鐘內(nèi)對有機物達到很高的破壞效率。
光化學催化氧化法
目前研究較多的光化學催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。
光催化法是利用光照某些具有能帶結(jié)構(gòu)的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發(fā)強氧化自由基·OH,使許多難以實現(xiàn)的化學反應(yīng)能在常規(guī)條件下進行。銳鈦礦中形成的TiO2具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)良和成本低等特征。在全世界范圍內(nèi)開展的最新研究是獲得改良的(摻入其他成分)TiO2,改良后的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產(chǎn)生率。
電化學氧化法
電化學氧化又稱電化學燃燒,是環(huán)境電化學的一個分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機物氧化。除可將有機物徹底氧化為CO2和H2O外,電化學氧化還可作為生物處理的預處理工藝,將非生物相容性的物質(zhì)經(jīng)電化學轉(zhuǎn)化后變?yōu)樯锵嗳菪晕镔|(zhì)。這種方法具有能量利用率高,低溫下也可進行;設(shè)備相對較為簡單,操作費用低,易于自動控制;無二次污染等特點。
超聲輻射降解法
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間內(nèi)崩潰釋放能量,在其周圍極小的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生1900~5200K的高溫和超過50MPa的高壓。進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,有利于化學反應(yīng)速度的提高。
超聲波對含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著,氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機物最終的降解產(chǎn)物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進一步增強超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點,如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學法。目前,超聲輻射降解水體污染物的研究仍處于試驗探索階段。
輻射法
輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對化合物的破壞作用所開發(fā)的污水輻射凈化法。一般認為輻射技術(shù)處理有機廢水的反應(yīng)機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。
輻射法對有機物的處理效率高、操作簡便。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;此外為避免輻射對人體的危害,還需要特殊的保護措施。因此該法要投入運行,還需進行大量的研究探索工作。
臭氧法
臭氧具有極強的氧化性,對許多有機物或官能團發(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,提高過濾濾速或者延長過濾周期。目前,由于國內(nèi)的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后,所以運行費用過高,推廣有難度。
目前山東帕克環(huán)保工程公司各項專利技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類化工污水處理、紡織印染廢水處理、中藥提取污水處理 、制藥污水處理、淀粉污水處理、酒精乙醇污水處理、精制棉纖維素廢水處理、發(fā)酵類污水處理、造紙廢水處理、勞保手套污水處理、食品污水處理、屠宰污水處理、豆腐生產(chǎn)污水處理、軟骨素污水處理、紡織廢水處理、皮革廢水處理、醫(yī)藥污水處理、果蔬加工污水處理、馬鈴薯廢水處理、豆制品加工廢水處理和五大電力公司等行業(yè)中來,超過了70%以上行業(yè)基本實現(xiàn)了廢水再利用和治污副產(chǎn)沼氣資源利用發(fā)電等。
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