与西方发达国家相比,我国的废水污染治理起步较晚。在借鉴国外先进处理技术经验的基础上,以国家重大科技项目为平台,引进和开发了大量废水处理新技术,部分项目达到国际先进水平。这些新技术的运行,对缓解我国严峻的水污染形势,改善水环境起到了至关重要的作用。
1膜技术
常用的膜分离方法包括微滤、纳滤、超滤和反渗透。膜技术可以实现大分子和小分子物质的分离,且在处理过程中不会引入其他杂质,因此常用于各种大分子原料的回收。
比如利用超滤技术从印染废水中回收聚乙烯醇浆料。目前制约膜技术工程应用和推广的主要困难是成本高、寿命短、膜易污染、结垢和堵塞。随着膜生产技术的发展,膜技术将越来越多地应用于废水处理领域。
铁炭微电解处理技术
铁微电解是利用铁炭原电池的反应原理处理废水的一种很好的技术,也称为内电解和铁屑过滤。铁微电解是电化学氧化还原、絮体电化学电富集、电化学反应产物凝聚、新絮体吸附和床层过滤的综合作用,其中氧化还原、电凝聚和混凝是主要作用。
当铁屑浸在含有大量电解质的废水中,就会形成无数微小的原电池。铁屑中加入焦炭后,铁屑与焦炭颗粒接触进一步形成大原电池,使铁屑在微型原电池的基础上被大原电池腐蚀,从而加快电化学反应。
该方法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低、操作维护方便等优点。它还以废铁为原料,不需要消耗电力资源,因此具有以废治废。目前,铁炭微电解技术已广泛应用于印染、农药/制药、重金属、石油化工和石油分离废水以及垃圾渗滤液的处理,并取得了良好的效果。
3芬顿和类芬顿氧化法
典型的Fenton试剂是Fe2催化H2O2分解产生\u OH,导致有机物的氧化降解。由于芬顿法处理废水需要较长的时间,使用大量的试剂,过量的Fe2会增加处理后废水中的COD,造成二次污染。
近年来,在Fenton体系中引入了紫外光和可见光,并研究了其他过渡金属来代替Fe2。这些方法可以显著增强芬顿试剂的氧化降解能力,减少芬顿试剂的用量,降低处理成本,统称为类芬顿反应。
芬顿法反应条件温和,设备简单,适用范围广。可作为单一处理技术使用,也可与其他方法结合使用,如混凝沉淀、活性炭和生物处理等。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
制药废水工程臭氧工艺流程
臭氧是一种强氧化剂,与被还原的污染物反应迅速,使用方便,不会造成二次污染,可用于污水的消毒、脱色、除臭、去除有机物和降低COD。单独臭氧氧化成本高,处理成本高,且氧化反应具有选择性,对部分卤代烃和农药的氧化效果较差。
因此,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、 H2O 2/O3、 UV/H2O 2/O3组合方法不仅可以提高氧化速率和效率,还可以氧化臭氧单独作用时难以氧化降解的有机物。由于臭氧在水中的低溶解度
将磁分离技术应用于废水处理有三种方式:直接磁分离、间接磁分离和微生物-磁分离。
目前研究的磁化技术主要有磁团聚技术、铁盐共沉淀技术、铁粉法、铁氧体法等。代表性的磁选设备有盘式磁选机和高梯度磁过滤器。目前,磁选技术仍处于实验室研究阶段,它可以不能应用于实际工程实践。
6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,利用放电在水溶液中直接产生等离子体,或者将气体放电等离子体中的活性粒子引入水中,可以完全氧化分解水中的污染物。
水溶液中的直接脉冲放电可以在常温常压下进行。在整个放电过程中,水溶液中会产生原位化学氧化物种,氧化降解有机物。该技术对低浓度有机物的处理是经济有效的。此外,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,相应的维护成本低。由于放电设备的限制,该工艺的能量利用率较低,等离子体技术在水处理中的应用还处于研发阶段。
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。
电化学(催化)氧化包括二维和三维电极系统。由于三维电极体系的微电场电解,目前备受重视。三维电极是在传统二维电解池的电极之间填充颗粒状或其他碎屑状的工作电极材料,填充材料的表面带电成为世界屋脊,工作电极材料表面发生电化学反应。
与二维平板电极相比,三维电极具有较大的比表面积,能够增加电解槽的面体比,能够以较低的电流密度提供较大的电流强度,颗粒间距小,传质速率高,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、难降解有机废水如农药、染料、制药、含酚废水、金属离子、垃圾渗滤液等。
8辐射技术
20世纪70年代以来,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渐得到改善。利用辐射技术处理废水中污染物的研究已经引起了各国的重视。
与传统的化学氧化相比,利用辐射技术处理污染物不需要或只需要少量的化学试剂,不会造成二次污染,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结合时,会产生协同效应。因此,辐射技术是一种清洁、可持续的处理污染物的技术,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,它具有更强的氧化能力,能更彻底地降解有机污染物。光化学氧化是在催化剂存在下的光化学降解,氧化剂在光的照射下产生具有强氧化能力的自由基。
催化剂包括TiO2、ZnO,WO3、CdS,ZnS,SnO2和Fe3O4。有同质和异质两种。光助-芬顿反应产生羟基自由基降解污染物。多相催化降解意味着一定量的光敏半胱氨酸
SCWO是有机物在超临界水中的均相氧化分解。有机污染物可在短时间内分解为CO2、H2O等无机小分子,而硫、磷、氮原子则分别转化为硫酸根、磷酸根、硝酸根、亚硝酸根离子或氮。美国的SCWO法被列为能源和环境领域最有前途的废物处理技术。
SCWO反应速度快,停留时间短;氧化效率高,大部分有机物的处理率可达99%以上;该反应器结构简单,设备体积小;处理范围广,不仅可用于各种有毒物质、废水、废物的处理,还可用于有机物的分解;无需外部供热,处理成本低;选择性好。通过调节温度和压力,可以改变水的密度、粘度、扩散系数等物理化学特性,从而改变其对有机物的溶解度,达到选择性控制反应产物的目的。
超临界氧化在美国、德国、瑞典、日本等欧美国家已有应用,而我国的研究起步较晚,仍处于实验室阶段。
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