1、废水处理技术综述 摘要:对目前常用的废水处理方法进行综述。废水处理按其作用原理，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四类。物理法有调节、过滤、沉淀、浮力浮上法等;化学法有混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法等;物理化学法有吸附法、离子交换法、膜分离法、气提法、萃取法等;生物法有好氧生物处理和厌氧生物处理。 随着现代工业的日益发展，工业用水量及废水的排放量日益增加，世界各国的水体都出现了不同程度的污染，导致世界性的水资源缺乏危机日益严重。为极大地缓解水资源的短缺状况，废水处理技术的研究也日益受到人们的密切关注。1废水处理方法 废水处理的目的是将废水中所含的污染物分离出来，或将其转化为无害和
2、稳定的物质或可分离的物质，从而使废水得到净化。废水处理技术，按其作用原理，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四类。1. 1物理法 物理法是通过物理或机械作用分离或回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的废水处理方法，其处理过程不改变污染物质的化学性质。物理法废水处理技术通常有调节、筛滤、过滤、沉淀、浮力浮上、离心分离、磁分离等。1.1.1调节 工业废水的水量和水质随生产过程而变化，为使废水处理系统在最佳工艺条件下运行，需进行水质、水量调节。1. 1. 2沉淀(重力)分离 利用废水中的悬浮物和水密度不同的原理，借助重力沉降作用，使悬浮物从水中分离出来。1. 1. 3筛滤、过滤 通过格栅、滤网
3、、滤布或滤料的拦截作用和凝聚作用去除污水中的悬浮物质和油类。1. 1. 4浮力浮上法 借助于水的浮力及污染物与水的密度差，使水中不溶态污染物浮出水面，然后加以分离的水处理方法统称为浮力浮上法。根据分散相物质的亲水性强弱和密度大小，浮力浮上法可分为自然浮上法、气泡浮上法和药剂浮选法。1. 1. 5离心分离 利用离心力使污染物与废水分离。1. 1. 6磁力分离 利用磁场力的作用截留废水中的不溶性污染物质。磁性污染物可直接通过磁场去除;非磁性污染物需投加磁粉接种后，才能通过磁场去除。一般用于去除废水中的悬浮物及沉淀法难以分离的细小悬浮物和胶体。1. 2化学法化学法是通过加入化学物质，使其与废水中的污
4、染物质发生化学反应来分离、去除、回收废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理方法。化学法废水处理技术通常有混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法等。1. 2. 1混凝法混凝法就是在混凝剂的离解和水解作用下，使水中的胶体污染物和细微悬浮物脱稳并聚集为具有可分离性的絮凝体的过程，其中包括凝聚和絮凝两个过程，统称为混凝。 目前常用的混凝剂有无机金属盐类和有机高分子聚合物两大类。无机混凝剂主要有铁系和铝系金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐;有机高分子混凝剂，目前应用最多的是聚丙烯酞胺类。 混凝剂种类的选择取决于胶体和细微悬浮物的种类、性质和浓度。如果污染物主要是细微悬浮物，则只
5、采用高分子絮凝剂;如果污染物主要呈胶体状态，则先用无机混凝剂使其脱稳，再加高分子絮凝剂。1.2.2中和法 利用酸碱中和原理，处理酸性或碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠、石灰石等，使废水变为中性;以粒状石灰石、大理石或白云石作为滤料，进行过滤中和;对碱性废水可吹入含有CO2的烟道气进行中和，也可用其它酸性物质进行中和;酸、碱废水混合中和等。1.2.3氧化还原法利用氧化还原反应将溶解于废水中的有毒物质转化为无毒或微毒物质。废水中呈溶解状态的有机或无机污染物，在投加氧化剂或还原剂后，发生氧化或还原作用，使其转变为无害的物质。(1)化学氧化法有空气氧化、过氧化氢氧化、臭氧氧化及氯氧化
6、等。在常温常压下利用如过氧化氢、二氧化氯、次氯酸盐、臭氧、高锰酸钾、高铁酸钾等氧化剂，将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水。对于高浓度难生物降解有机废水的处理，用常规的物理、化学、生物方法难以满足净化处理在技术和经济上的要求，于是高级氧化技术应运而生。目前的高级氧化技术主要包括催化氧化法、湿式氧化法、电化学氧化法、复合催化氧化法、超临界水氧化法、光氧化法和超声波法和高能辐射等。光氧化法是利用可见光或紫外光作用下所进行的复杂反应，具有极强的氧化能力，有机物去除率高。光氧化法分为光激发氧化法和光催化氧化法。光激发氧化法是以O3、H2O2、O2和空气等作为氧化剂，将其氧化作用和光化学辐射相结合，产生氧
7、化能力很强的自由基，其氧化效果比单独使用UV和O3要好得多，这是目前光氧化法研究中效果最好的方法。光催化氧化法是在溶液中加入一定数量的半导体催化剂如TiO2，它在紫外线辐射下能产生强氧化能力的自由基，能氧化水中的有机物。两种光氧化法，均以UV为辐射源，都能产生氧化能力很强的OH自由基，能有效地去除有机物和微生物。湿式氧化法、湿式催化氧化法是在高温、高压下利用O2或空气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的目的。复合催化氧化法:目前研究较多的高级氧化组合技术有Fenton技术、臭氧/生物活性炭技术、O3、H2O2等。于秀娟等人利用臭氧一生物活性炭工艺去除水
8、中的有机微污染物也取得了较好效果。Fenton法就是以铁盐(Fe2+)为催化剂，在H2O2存在下，对有机物进行氧化降解。随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把O2、紫外光( UV)、草酸盐等引入Fenton试剂，使其氧化能力大大增强，节约H2O2用量。超临界水氧化法及超临界水催化氧化法是在水的超临界状态下，通过氧化剂氧气、臭氧等完全氧化有机物，反应温度高，速度快，效率高，可在几秒钟内将有机物氧化成CO2和H2O2。电化学氧化法是利用光、声、电、磁及其他无毒试剂催化氧化技术来处理有机废水，尤其是难生物降解有机污染物，是当前世界水处理相当活跃的研究领域。超声波法是利用超声波降解水中的污染物
9、，尤其是难降解的有机污染物，是近年来发展起来的一项新兴水处理技术。微波法是把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能用于废水处理。废水经微波能处理后可100%返回，实现水的可持续利用，使人类水环境步入良性循环。到目前为止，微波能污水处理技术已经上海的焦化厂废水、北京的化纤厂废水、吉林的玉米制酒精废水等进行了验证，并证明该技术运用于污水处理的广泛适应性。高能辐照法是利用高能电子发生装置或脉冲发生装置产生的电能电子束与水分子碰撞，形成激发态从而发生氧化降解作用。高级氧化法特别适用于高浓度有机废水的处理。浙江大学曾进行过催化湿式氧化法处理三环唑高浓度废水
10、的研究，COD去除率达80%;同济大学环境工程学院对臭氧氧化及光化学氧化法去除有机污染物也进行了大量的研究，获得令人满意的效果。(2)化学还原废水中的某些金属离子在高价态时毒性很大，可用化学还原法将其还原为低价态后分离除去。(3)电解法利用电解槽中的电化学反应，处理废水中的各类污染物。工业废水中的溶解性污染物可通过电解中的氧化还原反应，形成沉淀或形成气体溢出。电解法包括电解氧化还原、电解气浮和电解凝聚，主要用于处理含铬及含氰废水。1.2.4化学沉淀法向废水中投加可溶性化学药剂(即沉淀剂)，与水中呈离子状态的无机污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化。化学沉淀
11、法多用于去除废水中的重金属离子，如汞、铬、铅、锌等。化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体沉淀法。1. 2. 5消毒杀菌消毒杀菌技术主要用于水的深度处理。消毒杀菌主要是采用氯、次氯酸盐、二氧化氯、臭氧、臭氧一紫外线等。二氧化氯用于给水处理消毒，近年来受到广泛的注意，主要是由于它不会与水中的腐殖质反应产生卤代烃。臭氧消毒被认为是在水处理过程中替代加氯的一种行之有效的消毒方法，因为臭氧首先是具有很强的杀菌力，其次是氧化分解有机物的速度快，使消毒后水的致突变性降为最低。1. 3物理化学法 物理化学法是利用传质原理处理或回收利用废水的技术方法。常见方法包括:吸附法、离子交换法、膜
12、分离法、汽提法、吹脱法、萃取法、蒸发法、结晶法等。1. 3. 1吸附 将废水通过多孔性固体吸附剂，使废水中溶解性有机或无机污染物吸附到吸附剂上的废水处理技术。常用的吸附剂有活性炭、活性氧化铝、沸石、硅藻土、硅胶、分子筛等，其中以活性炭使用最为广泛。吸附树脂亦称高分子吸附剂，是一类高度交联的高分子聚合物，具有较大的比表面积和优良的孔结构。 对于低浓度有机废水的处理，多采用活性炭吸附;对于高浓度有机废水的处理，宜选用大孔吸附树脂，从废水中吸附有机溶质，实现有机溶质的富集与分离。吸附树脂处理有机废水，与普通活性炭相比，具有适用范围宽、吸附效果好、脱附再生容易、树脂性能稳定等许多优点。近年来，我国南开
13、大学等单位先后研制成功数十种新型吸附树脂，其中H系列和NKA系列吸附树脂的性能达到国际水平。南开大学、南京大学、成都科技大学、江苏石油化工学院等单位与石化企业协作，应用树脂吸附法处理了数十种高浓度有机废水，取得了很好的效果，先后建成了数十套工业处理装置并投入正常运行。常用的吸附树脂有H - 103 ,NKA, H一107 , CHA一101、CHA一111、XAD一4,RH等品种。1.3.2离子交换 离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。在工业废水处理中，主要用以回收贵重金属离子，也可用于放射性废水和有机废水的处理。 离子交换剂分为无机和有机
14、两大类。无机离子交换剂包括天然沸石和合成沸石等。有机离子交换剂包括磺化煤、离子交换树脂和离子交换纤维等。后二者具有良好的理化性能和丰富的离子交换基团，对水溶液中的各种离子有较大的交换吸附容量，故在废水处理中使用较为广泛。1.3.3萃取利用溶质在水中和溶剂中溶解度的不同，使废水中的溶质转溶入另一与水不互溶的溶剂中，然后使溶剂与废水分层分离，既可使废水得到净化。在萃取过程中使用的溶剂称为萃取剂，萃取后的溶剂成为萃取液(相)，废水称为萃余液(相)。1.3.4吹脱、汽提 吹脱和汽提都属于气一液相转移分离法。即将气体(载气)通入废水中，使之相互充分接触，使废水中的溶解气体和易挥发性溶质穿过气液界面，向气
15、相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸汽作载气，习惯上把前者称为吹脱法，后者称为汽提法。1. 3. 5蒸发 蒸发法处理废水的实质是加热废水，使水分子大量气化，得到浓缩的废液以便进一步回收利用;水蒸汽冷凝后又可获得纯水。多用于酸碱废液的浓缩回收及放射性废水的处理。1. 3. 6结晶 结晶法用以分离废水中具有结晶性能的固体物质。其实质是通过蒸发浓缩或降温冷却，使溶液达到饱和，让多余的溶质结晶析出，加以回收利用。1. 3. 7膜分离 膜分离技术是20世纪50年代发展起来的一门新兴高技术边缘科学，70年代后在各个工业领域及科研中得到大规模应用，发展十分迅速，受到各方面的关注。膜分离法是利用特
16、殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。常用的膜分离方法有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤和液膜等。中科院大连化物所、上海市环保所、华南理工大学等单位相继进行了液膜法处理有机废水试验研究，并在生产中部分应用;北京市环境保护科学研究院采用反渗透技术进行高浓度有机废水的处理研究，取得了较好的效果。1. 4生物法 生物处理法就是利用微生物的新陈代谢功能，通过微生物的吸附、降解废水中的有机污染物，将废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。生物处理法通常又分为好氧生物处理(如活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘和土地处理法等
17、)和厌氧生物处理(如厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法)两种方法。好氧生物处理是在有溶解氧的条件下，依靠好氧菌及兼性厌氧菌分解氧化废水中的有机物，以降低其含量。厌氧生物处理则是在无溶解氧的条件下，依靠兼性厌氧菌和专性厌氧菌转化和稳定有机物，主要用于处理高浓度有机工业废水和城市污水中的污泥，且可以回收甲烷作为燃料。 一般来说，中、低浓度有机废水多采用好氧生物处理，高浓度(COD超过3 000一4 000 mg/L)有机废水趋于厌氧生物处理+好氧生物处理。1. 4. 1活性污泥法 这是当前使用最广泛的一种好氧生物处理方法。在充分曝气供氧的条件下，废水与絮状的微生物絮凝体活性污泥接触，活性污泥中的微生物以
18、有机物为食料迅速生长增殖，消耗有机物，使废水得以净化。 序批式活性污泥法(SBR)适用于处理可生化性较好的高浓度有机废水。目前它已经成功应用于碱渣废液、汽提净化水、农药废水、造纸废水、焦化废水和印染废水等有机废水的处理。1.4.2生物膜法 使废水连续流经固体填料(如碎石、炉渣或塑料蜂窝等)，在填料上形成污泥状的生物膜。生物膜上繁殖着的微生物，能够起与活性污泥同样的净化作用，吸附和降解废水中的有机污染物，从填料上脱落下来的衰死生物膜随废水流入沉淀池，经沉淀分离，废水得以净化。1.4.3厌氧消化法 厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，将废水中的各种复杂有机物分解
19、转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。厌氧法，据资料介绍，对于高浓度有机废水的处理是最好的方法。有机废物经厌氧生物的降解、转化，不仅可以去除有机污染物，而且还可获得大量的沼气。1970年，荷兰教授Lettinga先生发明了“上流式厌氧污泥床反应器(简称UASB ) ，加拿大科学研究会生物科学部研究出“复合式上流厌氧反应器”。吉林化工学院用UASB进行过高浓度有机废水的处理研究，北京市环保所曾用UASB研究处理华北制药厂等三厂高浓度有机废水，效果均良好，COD去除率可达80%以上。1.4.4生物稳定塘 使废水在自然或经人工改造或人工修造的池塘内缓慢流动、贮存，通过微生物等的代谢活动，
20、降解废水中的有机污染物，从而使废水得到净化。生物塘按功能的不同可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘等。1.4.5土地处理法 土地处理法是指在人工控制的条件下，将废水投配在土地上，利用土壤一微生物一植物组成的生态系统使废水得到净化的处理方法。2废水处理方法选择 工业废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。废水处理流程的组合，一般遵循先易后难、先简后繁的原则。先去除大块垃圾和漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。即首先使用物理法，然后再使用化学法或物化和生物处理法。废水的处理，按处理程度的不同，常分为一级、
21、二级和三级处理。一级处理主要是用物理或化学的方法去除污水中呈悬浮状的固体性污染物和调节废水的pH值，是二级处理的预处理。二级处理主要是用生物法或化学混凝法去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，出水一般能达到国家废水排放标准。三级处理亦称深度处理。如需较高水质的污水回用，需进行三级处理，即用物理化学方法、生物法或化学法去除难以生物降解的有机物和无机磷、氮等可溶性污染物。3结语 综上所述，废水处理方法多种多样，在选用废水处理方法时，要充分考虑废水的水质特点及处理程度的要求，力求使选用的处理方法操作简便、经济、有效。 参考文献1严煦世等.水和废水技术研究.北京:中国建筑工业出版社，1992. 8
22、4 - 852赵瑛等.化工废水处理技术探讨.中国环境保护优秀论文集，2005,1118一11193冯敏等.工业水处理技术.北京:海洋出版社，1990. 193一1974张全兴，刘天华.我国应用树脂吸附法处理有机废水的进展.化工环保，1994,14(6):344一3476邵刚.膜法水处理技术.北京:冶金工业出版社，1992. 2867刘天齐等.石油化工环境保护手册.北京:烃加工出版社，1990. 345 -3508戴耀南等.环保工作者实用手册.北京:冶金工业出版社，19879唐受印等.废水处理工程.第2版.北京:化学工业出版社，200410杨健等.有机工业废水处理理论与技术.北京:化学工业出版社，2005
