常用工业废水处理方法(18种主流技术)

常⽤⼯业废⽔处理⽅法(18种主流技术
1、多效蒸发结晶技术
在⼯业含盐废⽔的处理过程中,⼯业含盐废⽔进⼊低温多效浓缩结晶装置,经过3—6效蒸发冷凝的浓缩结晶过程,分离为淡化⽔(淡化⽔可能含有微量低沸点有机物)和浓缩晶浆废液;⽆机盐和部分有机物可结晶分离出来,焚烧处理为⽆机盐废渣;不能结晶的有机物浓缩废液可采⽤滚筒蒸发器,形成固态废渣,焚烧处理;淡化⽔可返回⽣产系统替代软化⽔加以利⽤。
低温多效蒸发浓缩结晶系统不仅可以应⽤于化⼯⽣产的浓缩过程和结晶过程,还可以应⽤于⼯业含盐废⽔的蒸发浓缩结晶处理过程中。
多效蒸发流程只在第⼀效使⽤了蒸汽,故节约了蒸汽的需要量,有效地利⽤了⼆次蒸汽中的热量,降低了⽣产成本,提⾼了经济效益。
2、⽣物法
⽣物处理是⽬前废⽔处理最常⽤的⽅法之⼀,它具有应⽤范围⼴、适应性强、经济⾼效⽆害等特点。⼀般情况下,常⽤的⽣物法有传统活性污泥法和⽣物接触氧化法两种。
(1)传统活性污泥法水上滚筒
活性污泥法是⼀种污⽔的好氧⽣物处理法,⽬前是处理城市污⽔最⼴泛使⽤的⽅法。它能从污⽔中去除溶解性的和胶体状态的可⽣化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他⼀些物质,同时也能去除⼀部分磷素和氮素。
活性污泥法去除率⾼,适⽤于处理⽔质要求⾼⽽⽔质⽐较稳定的废⽔。但是不善于适应⽔质的变化,供氧不能得到充分利⽤;空⽓供应沿池⽔平均分布,造成前段氧量不⾜后段氧量过剩;曝⽓结构庞⼤,占地⾯积⼤。
(2)⽣物接触氧化法
⽣物接触氧化法是主要利⽤附着⽣长于某些固体物表⾯的微⽣物(即⽣物膜)进⾏有机污⽔处理的⽅法。
⽣物接触氧化法是⼀种浸没⽣物膜法,是⽣物滤池和曝⽓池的综合体,兼有活性污泥法和⽣物膜法的特点,在⽔处理过程中有很好的效果。
⽣物接触氧化法有较⾼的容积负荷,对冲击负荷有较强的适应能⼒;污泥⽣成量少,运⾏管理简便,操作简单,耗能低,经济⾼效;具有活性污泥法的优点,⽣物活性⾼,净化效果好,处理效率⾼,处理时间短,出⽔⽔质好⽽稳定;能分解其它⽣物处理难分解的物质,具有脱氧除磷的作⽤,可作为三级处理技术。
3、SBR⼯艺
SBR是序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor)的缩写,作为⼀种间歇运⾏的废⽔处理⼯艺,近年来在国内外被引起⼴泛重视和研究的⼀种污⽔处理技术。
SBR的⼯作程序是由流⼊、反应、沉淀、排放和闲置五个程序组成。污⽔在反应器中按序列、间歇地进⼊每个反应⼯序,每个SBR反应器的运⾏操作在时间上也是按次序排列间歇运⾏的。
SBR法具有以下特点:⼯艺简单,占地⾯积⼩、设备少、节省投资。理想的推流过程使⽣化反应推⼒⼤、处理效率⾼、运⾏⽅式灵活、可以除磷脱氮、污泥活性⾼,沉降性能好、耐冲击负荷,处理能⼒强。
虽然法SBR以上优点,但也有⼀定的局限性,如进⽔流量⼤,则需要调节反应系统,从⽽增⼤投资;⽽对出⽔⽔质有特殊要求,如脱氮除磷等还需要对⼯艺进⾏适当改进。
4、MBR⼯艺
MBR是⼀种将⾼效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型⾼效污⽔处理⼯艺,它⽤具有独特结构的MBR平⽚膜组
MBR是⼀种将⾼效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型⾼效污⽔处理⼯艺,它⽤具有独特结构的MBR平⽚膜组件置于曝⽓池中,经过好氧曝⽓和⽣物处理后的⽔,由泵通过滤膜过滤后抽出。
MBR⼯艺设备紧凑,占地少;出⽔⽔质优质稳定,有机物去除效率⾼;剩余污泥产量少,降低了⽣产成本;可去除氨氮及难降解有机物;易于从传统⼯艺进⾏改造。但是,膜造价⾼,使膜⽣物反应器的基建投资⾼于传统污⽔处理⼯艺;膜污染容易出现,给操作管理带来不便;能耗⾼,⼯艺要求⾼。
5、电解⼯艺
在⾼盐度条件下,废⽔具有较⾼的导电性,这⼀特点为电化学法在⾼盐度有机废⽔处理⽅⾯提供了良好的发展空间。
⾼盐废⽔在电解池中发⽣⼀系列氧化还原反应,⽣成不溶于⽔的物质,经过沉淀(或⽓浮)或直接氧化还原为⽆害⽓体除去,从⽽降低COD。
溶液中的氯化钠电解时,在阳极上所⽣成的氯⽓,有⼀部分溶解在溶液中发⽣次级反应⽽⽣成次氯酸盐和氯酸盐,对溶液起漂⽩作⽤。正是上述综合的协同作⽤使溶液中有机污染物得到降解。
因为电化学理论的局限性,⾼耗能,电⼒缺乏等问题,⽬前电解处理⾼盐废⽔⼯艺还是处于研究阶段。
6、离⼦交换法
离⼦交换是⼀个单元操作过程,在这个过程中,通常涉及到溶液中的离⼦与不溶性聚合物(含有固定阴离⼦或阳离⼦)上的反离⼦之间的交换反应。
采⽤离⼦交换法时,废⽔⾸先经过阳离⼦交换柱,其中带正电荷的离⼦(Na+等)被H+置换⽽滞留在交换柱内;之后,带负电荷的离⼦(CI-等)在阴离⼦交换柱中被OH-置换,以达到除盐的⽬的。
但该法⼀个主要问题是废⽔中的固体悬浮物会堵塞树脂⽽失去效果,还有就是离⼦交换树脂的再⽣需要⾼昂的费⽤且交换下来的废物很难处理。
7、膜分离法
膜分离技术是利⽤膜对混合物中各组分选择透过性能的差异来分离、提纯和浓缩⽬标物质的新型分离技术。
⽬前常⽤的膜技术有超滤、微滤、电渗析及反渗透。其中的超滤、微滤⽤于⼯业废⽔的处理时,不能有效去除污⽔中的盐分,但可以有效截留悬浮固体(SS)及胶体COD;电渗析(electrodialysis)和反相渗透(RO)技术是最有效和最常⽤的脱盐技术。
8、铁碳微电解处理技术
铁碳微铁碳微电解法是利⽤Fe/C原电池反应原理对废⽔进⾏处理的良好⼯艺,⼜称内电解法、铁屑过滤法等。铁炭微电解法是电化学的氧化还原、电化学电对对絮体的电富集作⽤、以及电化学反应产物的凝聚、新⽣絮体的吸附和床层过滤等作⽤的综合效应,其中主要是氧化还原和电附集及凝聚作⽤。
铁屑浸没在含⼤量电解质的废⽔中时,形成⽆数个微⼩的原电池,在铁屑中加⼊焦炭后,铁屑与焦炭粒接触进⼀步形成⼤原电池,使铁屑在受到微原电池腐蚀的基础上,⼜受到⼤原电池的腐蚀,从⽽加快了电化学反应的进⾏。
此法具有适⽤范围⼴、处理效果好、使⽤寿命长、成本低廉及操作维护⽅便等诸多优点,并使⽤废铁屑为原料,也不需消耗电⼒资源,具有“以废治废”的意义。⽬前铁炭微电解技术已经⼴泛应⽤于印染、农药/制药、重⾦属、⽯油化⼯及油分等废⽔以及垃圾渗滤液处理,取得了良好的效果。
9、Fenton及类Fenton氧化法
典型的Fenton试剂是由Fe2+催化H2O2分解产⽣˙OH,从⽽引发有机物的氧化降解反应。由于Fenton法处理废⽔所需时间长,使⽤的试剂量多,⽽且过量的Fe2+将增⼤处理后废⽔中的COD并产⽣⼆次污染。
近年来,⼈们将紫外光、可见光等引⼊Fenton体系,并研究采⽤其他过渡⾦属替代Fe2+,这些⽅法可
显著增强Fenton 试剂对有机物的氧化降解能⼒,减少Fenton试剂的⽤量,降低处理成本,统称为类Fenton反应。
Fenton法反应条件温和,设备较为简单,适⽤范围⼴;既可作为单独处理技术应⽤,也可与其他⽅法联⽤,如与混凝沉淀法、活性碳法、⽣物处理法等联⽤,作为难降解有机废⽔的预处理或深度处理⽅法。
10、臭氧氧化
臭氧是⼀种强氧化剂,与还原态污染物反应时速度快,使⽤⽅便,不产⽣⼆次污染,可⽤于污⽔的消毒、除⾊、除臭、去除有机物和降低COD等。单独使⽤臭氧氧化法造价⾼、处理成本昂贵,且其氧化反应具有选择性,对某些卤代烃及农药等氧化效果⽐较差。
为此,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、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等组合⽅式不仅可提⾼氧化速率和效率,⽽且能够氧化臭氧单独作⽤时难以氧化降解的有机物。由于臭氧在⽔中的溶解度较低,且臭氧产⽣效率低、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发⽣装置成为研究的主要⽅向。
11、磁分离技术
磁分离技术是近年来发展的⼀种新型的利⽤废⽔中杂质颗粒的磁性进⾏分离的⽔处理技术。对于⽔中⾮磁性或弱磁性的颗粒,利⽤磁性接种技术可使它们具有磁性。
磁分离技术应⽤于废⽔处理有三种⽅法:直接磁分离法、间接磁分离法和微⽣物—磁分离法。
⽬前研究的磁性化技术主要包括磁性团聚技术、铁盐共沉技术、铁粉法、铁氧体法等,具有代表性的磁分离设备是圆盘磁分离器和⾼梯度磁过滤器。⽬前磁分离技术还处于实验室研究阶段,还不能应⽤于实际⼯程实践。
12、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,是利⽤放电直接在⽔溶液中产⽣等离⼦体,或者将⽓体放电等离⼦体中的活性粒⼦引⼊⽔中,可使⽔中的污染物彻底氧化、分解。
⽔溶液中的直接脉冲放电可以在常温常压下操作,整个放电过程中⽆需加⼊催化剂就可以在⽔溶液中产⽣原位的化学氧化性物种氧化降解有机物,该项技术对低浓度有机物的处理经济且有效。
此外,应⽤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,相应的维护费⽤也较低。受放电设备的限制,该⼯艺降解有机物的能量利⽤率较低,等离⼦体技术在⽔处理中的应
⽤还处在研发阶段。
13、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体系。由于三维电极体系的微电场电解作⽤,⽬前备受推崇。三维电极是在传统的⼆维电解槽的电极间装填粒状或其他碎屑状⼯作电极材料,并使装填的材料表⾯带电,成为第三极,且在⼯作电极材料表⾯能发⽣电化学反应。
与⼆维平板电极相⽐,三维电极具有很⼤的⽐表⾯,能够增加电解槽的⾯体⽐,能以较低电流密度提供较⼤的电流强度,粒⼦间距⼩⽽物质传质速度⾼,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,农药、染料、制药、含酚废⽔等难降解有机废⽔,⾦属离⼦,垃圾渗滤液等。
农药、染料、制药、含酚废⽔等难降解有机废⽔,⾦属离⼦,垃圾渗滤液等。
14、辐射技术
20世纪70年代起,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步得到改善。利⽤辐射技术处理废⽔中污染物的研究引起了各国的关注和重视。
与传统的化学氧化相⽐,利⽤辐射技术处理污染物,不需加⼊或只需少量加⼊化学试剂,不会产⽣⼆次污染,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联合使⽤时,会产
⽣“协同效应”。因此,辐射技术处理污染物是⼀种清洁的、可持续利⽤的技术,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。
15、.光化学催化氧化
光化学催化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,有更强的氧化能⼒,可使有机污染物更彻底地降解。光化学催化氧化是在有催化剂的条件下的光化学降解,氧化剂在光的辐射下产⽣氧化能⼒较强的⾃由基。
催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分为均相和⾮均相两种类型,均相光催化降解是以
Fe2+或Fe3+及H2O2为介质,通过光助-Fenton反应产⽣羟基⾃由基使污染物得到降解;⾮均相催化降
解是在污染体系中投⼊⼀定量的光敏半导体材料,如TiO2、ZnO等,同时结合光辐射,使光敏半导体在光的照射下激发产⽣电⼦—空⽳对,吸附在半导体上的溶解氧、⽔分⼦等与电⼦—空⽳作⽤,产⽣˙OH等氧化能⼒极强的⾃由基。TiO2光催化氧化技术在氧化降解⽔中有机污染物,特别是难降解有机污染物时有明显的优势。
16、超临界⽔氧化(scwo)技术
SCWO是以超临界⽔为介质,均相氧化分解有机物。可以在短时间内将有机污染物分解为CO2、H2O等⽆机⼩分⼦,⽽硫、磷和氮原⼦分别转化成硫酸盐、磷酸盐、硝酸根和亚硝酸根离⼦或氮⽓。美国把SCWO法列为能源与环境领域最有前途的废物处理技术。
SCWO反应速率快、停留时间短;氧化效率⾼,⼤部分有机物处理率可达99%以上;反应器结构简单,设备体积⼩;处理范围⼴,不仅可以⽤于各种有毒物质、废⽔、废物的处理,还可以⽤于分解有机化合物;不需外界供热,处理成本低;选择性好,通过调节温度与压⼒,可以改变⽔的密度、粘度、扩散系数等物化特性,从⽽改变其对有机物的溶解性能,达到选择性地控制反应产物的⽬的。
超临界氧化法在美国、德国、瑞典、⽇本等欧美国家已经有了⼯艺应⽤,但中国的研究起步较晚,还处于实验室研究阶段。
17、湿式(催化)氧化
湿式(催化)氧化法是在⾼温(150~350℃)、⾼压(0.5~20MPa)、催化剂作⽤下,利⽤O2或空⽓作为氧化剂(添加催化剂),(催化)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。
湿式空⽓(催化)氧化法可应⽤于城市污泥和丙烯腈、焦化、印染等⼯业废⽔及含酚、氯烃、有机磷、有机硫化合物的农药废⽔的处理。
18、超声波氧化
频率在15~1000kHz的超声波辐照⽔体中的有机污染物是由空化效应引起的物理化学过程。超声波不仅可以改善反应条件,加快反应速度和提⾼反应产率,还能使⼀些难以进⾏的化学反应得以实现。
它集⾼级氧化、焚烧、超临界氧化等多种⽔处理技术的特点于⼀⾝,加之操作简单,对设备的要求较低,在污⽔处理,特别是在降解废⽔中毒性⾼、难降解的有机污染物,加快有机污染物的降解速度,实现⼯业废⽔污染物的⽆害化,避免⼆次污染的影响上具有重要意义。

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