廢水處理新技術(shù)第一章

1、23第一章 緒論第一節(jié) 污水水質(zhì)一、水質(zhì)污染的類型水質(zhì)污染的類型劃分有4種類型：(1)生理性污染，指污染物排入天然水體后引起的嗅覺、味覺、外觀、透明度等方面的惡化；(2)物理性污染，指污染物進(jìn)入水體后改變了水的物理特性。如熱，放射性物質(zhì)，油、泡沫等污染。(3)化學(xué)性污染，指污染物排入水體后改變了水的化學(xué)特征。如酸堿鹽，有毒物質(zhì)，農(nóng)藥等造成的污染。(4)生物性污染，指病原微生物排入水體，直接或間接地傳染各種疾病。二、水污染的危害有3個方面：(1)對環(huán)境的危害，導(dǎo)致生物的減少或滅絕，造成各類環(huán)境資源的價(jià)值降低，破壞生態(tài)平衡。(2)對生產(chǎn)的危害，被污染的水由于達(dá)不到工業(yè)生產(chǎn)或農(nóng)業(yè)灌溉的要求，而導(dǎo)致減

2、產(chǎn)。(3)對人的危害，人如果飲用了污染水，會引起急性和慢性中毒、癌變、傳染病及其他一些奇異病癥，污染的水引起的感官惡化，會給人的生活造成不便，情緒受到不良影響。三、水質(zhì)污染指標(biāo)（一）物理性指標(biāo) 溫度：工業(yè)廢水常引起水體熱污染。 色度：感官性指標(biāo)，水的色度來源于金屬化合物和有機(jī)化 合物。 嗅和味：感官性指標(biāo)，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)。 固體物質(zhì)：溶解物質(zhì)和懸浮固體物質(zhì)。 （二）化學(xué)性指標(biāo)1.有機(jī)物1）生化需氧量（BOD） 水體中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時所需的氧量。 反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。 2）

3、化學(xué)需氧量（COD） 用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時所消耗的氧化劑量。 常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7 （稱 CODCr )和高錳酸鉀KMnO4 (稱CODMn 或OC ) 3）總有機(jī)碳（TOC）與總需氧量（TOD） TOC: total organism carbon，在950高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量。 TOD: total oxygen demand，在900950高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì)），燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣

4、中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測定方便而快速。 4）油類污染物 石油類：來源于工業(yè)含油污水。 動植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。 5）酚類污染物來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業(yè)廢水。原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。2、無機(jī)性指標(biāo)1）植物營養(yǎng)元素：過多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營養(yǎng)化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展2）pH值：一般要求處理后污水的pH在69之間。當(dāng)天然水體遭受酸堿污染時，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與

5、強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。3）重金屬：汞、鎘、鉛、鉻、鎳和類金屬砷，以及有一定毒害性的一般重金屬鋅、銅、鈷、錫等作為微量金屬元素。重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質(zhì)凝固;逐級富集至人體，影響人體健康。 （三）生物性指標(biāo)1細(xì)菌總數(shù)： 水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度。常以細(xì)菌個數(shù)/mL計(jì)。飲用水：100個/ mL ，醫(yī)院排水： 500個/ mL。2大腸菌群： 大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。常以大腸菌群數(shù)/L計(jì)。飲用水：3個/L，城市排水：10000個/L。

6、來源：生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、寄生 蟲卵等； 制革屠宰等工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等；醫(yī)院污水：各種病原體。 危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧。第二節(jié) 給水處理一、水處理的任務(wù) 是根據(jù)水質(zhì)指標(biāo)，通過適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，達(dá)到符合生活飲用、工業(yè)使用的目的或去污重復(fù)使用、達(dá)標(biāo)排放的要求?？煞譃閮蓚€方面：1）給水處理： 取水給水處理配水 針對不同的水源水水質(zhì)，經(jīng)處理后滿足工農(nóng)業(yè)和生活的對水質(zhì)與水量的要求。2）污水處理：廢水收集（來源于生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)）廢水處理排放或回用二者既有各自的獨(dú)立特征(特定效果)，也有它們共同的內(nèi)在聯(lián)系(相向方法或機(jī)理)。二、給水處理的具體內(nèi)容包括8個方

7、面 1）去除水中的懸浮固體。 2）去除水中的溶解固體。 3）去除水中有危害的某種或某幾種溶解成分。 4）去除水中溶解的有機(jī)物。 5）去除水中溶解的氣體。 6）降低冷卻水溫度。 7）對水質(zhì)加以調(diào)理，改善其水質(zhì)，以防止在使用過程中產(chǎn)生危害。 8）對給水處理過程中所產(chǎn)生的廢水或污泥加以相應(yīng)的處理和處置。三、給水處理的基本方法1.處理對象：天然水源水。2. 基本方法 （1）去除顆粒物 方法有：混凝、沉淀、澄清、氣浮、過濾、篩濾（格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)、濾網(wǎng)濾芯過濾器等）、膜分離（微濾、超濾）、沉砂（粗大顆粒的沉淀）、離心分離（旋流沉砂）等 （2）去除、調(diào)整水中溶解（無機(jī)）離子、溶解氣體 方法有：軟化、離子

8、交換、地下水除鐵除錳、氧化還原、化學(xué)沉淀、膜分離（反滲透、納濾、電滲析、濃差滲析等方法）、水質(zhì)穩(wěn)定（水中溶解離子的平衡，防止結(jié)垢和腐蝕等）、除氟（高氟水的飲用水除氟）、氟化（低氟水的飲用水加氟）、吹脫（去除游離二氧化碳、硫化氫等）、曝氣（充氧）、除氣（鍋爐水除氧等）等 （3）去除有機(jī)物 方法有：粉狀炭吸附、原水曝氣、生物預(yù)處理、臭氧預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、過氧化氫預(yù)氧化、預(yù)氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分離、大孔樹脂吸附（用于工業(yè)純水、高純水制備中有機(jī)物的去除）等 （4）消毒 方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒、電化學(xué)消毒、加熱消毒等 （5）冷卻3. 當(dāng)前常用方法：

9、 處理方法應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)和用戶對水質(zhì)的要求確定，大體可分為以下四個方面： 1）“混凝-沉淀-過濾-消毒”常規(guī)處理工藝流程 又稱“澄清和消毒”工藝，是以地表水為水源的生活飲用水的常規(guī)處理工藝。 澄清工藝：一般包括混凝、沉淀和過濾，處理對象主要是水中懸浮物和膠體雜質(zhì)，水中雜質(zhì)通過加藥，形成大顆粒的絮凝，而后經(jīng)沉淀進(jìn)行重力分離。 澄清池是將絮凝和沉淀融為一體的構(gòu)筑物。 過濾則是利用粒狀濾料的機(jī)械過濾作用，將難于沉淀的顆粒于以截留，使水的濁度進(jìn)一步降低。 通常，較為完善的常規(guī)處理工藝，不僅能有效地降低水的濁度，而且對某些有機(jī)物、細(xì)菌及病毒的去除也有一定的效果。 依據(jù)原水水質(zhì)和用戶對水質(zhì)要求的差異，上述

10、處理工藝中的構(gòu)筑物可適當(dāng)增加或減少。 例如，處理高濁度水時，往往要設(shè)置泥砂預(yù)沉池或沉砂池；原水濁度很低時，可省去沉淀而直接進(jìn)行微絮凝接觸過濾；但生活飲用水的處理，過濾是必不可少的。大多數(shù)工業(yè)用水也往往來用澄清工藝作為預(yù)處理過程。對澄清要求不高的工業(yè)水可以省去過濾，而僅設(shè)混凝、沉淀即可。 消毒是在過濾之后的水中投加消毒劑，殺滅水中致病微生物。當(dāng)前，我國大多采用的消毒劑有：氯、漂自粉、二氧化氯及次氯酸等。最常用的是氯消毒法。臭氧消毒在歐洲一些國家早巳廣泛使用，我國也采用這一消毒方法。其它消毒方法還有紫外線、超聲波等。 上述處理方法是當(dāng)前給水處理最基本的處理方法。2）水中溶解性物質(zhì)的處理 水中溶解性

11、物質(zhì)的處理是在去除水中懸浮物質(zhì)之后進(jìn)行的。 處理方法有：軟化、除鹽、除鐵、除錳、控制垢蝕和除臭、除味等。 當(dāng)水的硬度較高，需要處理時即為軟化處理；水的軟化處理方法主要有：離子交換法和藥劑軟化法。 當(dāng)處理水中含有各種溶解鹽類，包括陰、陽離子需要處理，制取純水及高純水的處理過程稱為水的“除鹽”。 而海水及“苦咸水”的處理過程稱為咸水“淡化”，主要方法有蒸餾法、離子交換法、電滲析法及反滲透法等。 當(dāng)溶解于地下水的鐵、錳含量需要處理時，用于除鐵、除錳的方法有；氧化法和接觸氧化法。 除臭、除味是飲用水凈化水中的特殊處理。當(dāng)水中的臭、味需要去除時，其方法取決于水中臭和味的來源。諸如：活性炭吸附法、藥劑氧化

12、法、曝氣法等。 3）水溫的降低冷卻法 在工業(yè)用水中，冷卻用水約占70。采用循環(huán)系統(tǒng)以節(jié)約大量用水。設(shè)置冷卻構(gòu)筑物、降低水溫是循環(huán)系統(tǒng)的主要措施。 4）預(yù)處理和深度處理 隨著我國水污染的加劇，對某些污染較為嚴(yán)重的水體，尤其當(dāng)水中含有溶解性的有毒有害物質(zhì)，特別是具有“三致”(即致癌、致畸、致突變的有機(jī)污染物)或“三致”前體物(如腐殖酸等)時，水的常規(guī)處理工藝 (即混凝、沉淀、過濾、消毒)就難以解決。于是便在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上增加了預(yù)處理或深度處理。前者設(shè)在常規(guī)處理之前，后者置于常規(guī)處理之后。預(yù)處理和深度處理的主要對象是水中含有有機(jī)污染物，且多在飲用水處理或污水需回用時采用。 預(yù)處理的主要方法有：粉末

13、活性炭吸附法、臭氧或高錳酸鉀氧化法；生物濾池、生物接觸氧化池及生物轉(zhuǎn)盤等生物氧化法等。這些方法有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)、對有機(jī)物去除外還兼有占除臭、味和色的作用。 深度處理的主要方法有：粒狀活性炭吸附法；臭氧一粒狀活炭聯(lián)用法或生物活性炭法；合成樹脂吸附法；光化學(xué)氧化法；超濾法及反滲透法，等等。 污染水源的飲用水碩處理和深度處理自80年代開始，受到各國的廣泛重視，當(dāng)前仍處在研究和發(fā)展階段。四、給水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.水源保護(hù)與水質(zhì)監(jiān)測； 2. 常規(guī)處理工藝的改進(jìn)； 3.在常規(guī)水處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)處理和深度處理； 4.自動化程度的提高和監(jiān)控設(shè)備的完善； 5.水質(zhì)檢測技術(shù)更加快速可靠。 第三節(jié) 污水

14、處理技術(shù)一、污水的三級處理按處理程度分為：1.一級處理（預(yù)處理階段） 處理對象：漂浮物、部分懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)、pH值； 主要處理單元：物理法以及水質(zhì)水量調(diào)節(jié)池；主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體物質(zhì)，物理處理法中的大部分方法只能完成一級處理的要求；經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般只能去除30左右，仍然不能排放，必須進(jìn)行二級處理：因此，一級處理又稱為二級處理的預(yù)處理。2.二級處理（處理主體） 處理對象：大量有機(jī)污染物。 主要處理單元：生物化學(xué)法，化學(xué)或物理化學(xué)法；主要是大幅度地去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物(即BOD、COD物質(zhì))，去除率可達(dá)90以上。一般地說，處理后的污水，有機(jī)污染物可達(dá)排

15、放標(biāo)準(zhǔn)。3.三級處理（補(bǔ)充處理單元，深度處理/高級處理） 處理對象：脫氮、除磷、去除難生物降解的有機(jī)物、病毒 和病原菌、懸浮物和礦物質(zhì)等 主要處理單元：脫氮除磷單元、消毒、膜處理技術(shù) 是在一級、二級處理后，進(jìn)一步去除水中難降解的有機(jī)污染物、氮和磷等能導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等，主要處理方法有：生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法等： 三級處理是深度處理的同義語，但二者又不完全相同。三級處理常設(shè)在二級處理之后用于污水的進(jìn)步處理，而深度處理則多以污水回收、再用為目的，是設(shè)在一級或二級處理后增加的處理工藝。污水經(jīng)深度處理后作為工業(yè)上的重復(fù)利用、補(bǔ)給水源及生活用

16、水等，應(yīng)用范圍極為廣泛。4.污泥是污水處理過程的產(chǎn)物。污泥都含有大量的有機(jī)物，富有肥效，可以作為農(nóng)肥使用、但其中也含有多種細(xì)菌和寄生蟲卵以及生產(chǎn)污水中帶來的重金屬離子等，因此在使用前應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定與無害化處理。 污泥處理的主要方法是減量處理(如濃縮、脫水等)、穩(wěn)定處理(如厭氧消化、好氧消化等)、綜合利用(如消化氣利用、農(nóng)業(yè)利用等)以及污泥的最終處置(如干燥焚燒、填地投海、建筑材料等)。 對于某種污水，采取何種處理方法成出哪幾種處理方法組成的處理系統(tǒng)，要根據(jù)污水的水質(zhì)、水量，回收其中有用物質(zhì)的可能性和經(jīng)濟(jì)性，排放水體的具體條件，并通過調(diào)查研究和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后決定，必要時還需進(jìn)行試驗(yàn)。污水隔柵沉砂池生

17、物處理初沉池二沉池高級廢水處理受納水體一級處理二級處理三級處理 二、基本處理方法 就是采用各種手段和技術(shù)，將污水中的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使污水得到凈化。 現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按作用原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法三種。1.物理處理法：利用物理作用分離污水中呈懸浮固體狀態(tài)的污染物質(zhì)，方法有：篩濾、沉淀、上浮、過濾和反滲透等方法。2.化學(xué)處理法： 利用化學(xué)反應(yīng)的作用，分離回收污水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì)(包括懸浮的、膠體的、溶解的等)； 主要方法有：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子交換、電滲析和反滲透等?；瘜W(xué)處理法多用于生產(chǎn)污水的處理。

18、3.生物化學(xué)法： 利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)。其方法按微生物的作用分為：好氧氧化和厭氧還原兩大類。前者廣泛用于處理城市污水及有機(jī)性生產(chǎn)污水，其中有活性污泥法和生物膜法兩種；后者多用于處理高濃度有機(jī)污水與污水處理中產(chǎn)生的污泥。 城市污水和生產(chǎn)污水中的污染物質(zhì)是復(fù)雜的，常常需要多種方法的組合，才能去除不同性質(zhì)的污染物，達(dá)到處理要求的程度。三、城市污水處理一般流程1.流程：2.作用BOD去除率 SS去除率 一級處理 2040 5070 二級處理 7595 7595 深度處理 一般以污水回收、再用為目的3.存在問題： 基建與運(yùn)行費(fèi)用高，占地大，剩余

19、污泥產(chǎn)量大，管理麻煩，不能除去氮磷。4.城市污水處理技術(shù)的發(fā)展方向： 1）低耗高效處理技術(shù)：如天然處理和 厭氧處理技術(shù) 2）深度處理與再生利用技術(shù) 3）污泥處理技術(shù) 4）傳統(tǒng)污水系統(tǒng)的變革 四、工業(yè)廢水處理 根據(jù)水質(zhì)不同、處理程度工藝而異。 一般大多以生物處理為主， 但常有前處理（調(diào)節(jié)、氣浮除油、中和） 根據(jù)需要有后處理：混凝、過濾、活性炭吸附 重要課題：難降解有機(jī)物工業(yè)廢水的治理技術(shù)， 如農(nóng)藥廢水、造紙廢水、染料廢水等。五、水處理的熱點(diǎn)問題1.有機(jī)污染物 已發(fā)現(xiàn)在給水水源中有機(jī)物種類在2000種以上；飲用水中有700多種。 美國確立了117種優(yōu)先控制有機(jī)物。 我國也確定了12類，58種。2.

20、病原微生物： 新的病原微生物：如賈第蟲（Giardia Lamblia）、隱孢子蟲等。3.管網(wǎng)水二次污染： 細(xì)菌繁殖水質(zhì)變差、管道堵塞 六、水處理技術(shù)的發(fā)展方向： 加強(qiáng)微量有機(jī)物去除： 加強(qiáng)常規(guī)處理 增加預(yù)處理（如生物預(yù)處理） 增加后處理（如活性炭吸附、化學(xué)氧化） 開發(fā)新技術(shù)（如膜技術(shù)） 加強(qiáng)消毒：防止各種致病微生物的影響 消毒副產(chǎn)物的問題：替代氯的其它消毒技術(shù) 管網(wǎng)水二次污染控制：第四節(jié) 水處理新技術(shù)一、膜法水處理技術(shù)1.膜分離概念 是利用選擇性透過膜為分離介質(zhì)當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動力(如壓力差、濃度差、電位差)時，使溶劑(通常是水)與溶質(zhì)或微粒分離的方法。 在某種推動力的作用下，利用某種隔膜

21、特定的透過性能，使溶質(zhì)或溶劑分離的方法稱為膜分離。2.特點(diǎn)： 可在一般溫度下操作，沒有相變； 濃縮分離同時進(jìn)行； 不需投加其他物質(zhì)，不改變分離物質(zhì)的性質(zhì)； 適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。2.分類：推動力不同，膜分離有下列幾種： 濃度差：擴(kuò)散滲析電位差：電滲析壓力差：反滲透、 納濾 、 超濾、微濾 分類：包括電滲析、反滲透、超濾、擴(kuò)散滲析等； 滲析：用選擇性透過膜進(jìn)行分離時，使溶質(zhì)通過膜的方法稱為滲析； 滲透：而使溶劑通過膜的方法則稱為滲透。 可以將分離膜看作是把兩相分開的一薄層物質(zhì)，稱其為薄膜，簡稱“膜”。3.膜膜可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的或氣態(tài)的。 被膜所隔開的流體物質(zhì)則是液態(tài)的或氣態(tài)的。 膜可以使

22、均相的或非均相的，對稱的或非對稱的；可以使帶電的或不帶電的（中性的）；而帶電膜又可以是帶正電荷或負(fù)電荷的，或二者兼而有之。 膜可以是有滲透性的，也可以是具有半滲透性的，但不能是完全不滲透性的。 膜可以存在于兩流體之間，也可以附著于支撐體或載體的微孔隙上。4.膜分離法分類 1）按分離機(jī)理分，主要有：反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜； 2）按膜的性質(zhì)分，主要有：天然膜（生物膜）和合成膜（有機(jī)膜和無機(jī)膜）； 3）按膜的結(jié)構(gòu)型式分 ，主要有：平板型、管型、螺旋型（卷式）及中空纖維型。5.膜的適用范圍 1）反滲透0.00010.001mm： 電解質(zhì)、有機(jī)溶質(zhì)、水、 2）納濾 0.00050.005mm： 低聚

23、糖、染料、多價(jià)離子 3）超濾 0.005 0.1mm： 蛋白、顏料、多糖、大分子 4）微濾 0.110mm： 細(xì)菌、煤灰、發(fā)酵細(xì)胞、顏料、蛋白等 液膜：化學(xué)反應(yīng)和濃度差；反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散傳遞；提取有機(jī)物和金屬離子等。6.膜分離技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 處理效率高，設(shè)備易于放大； 可在室溫或低溫下操作，適宜于熱敏感 物質(zhì)分離濃縮；化學(xué)與機(jī)械強(qiáng)度最小，減少失活； 無相轉(zhuǎn)變，省能； 有相當(dāng)好選擇性，可在分離、濃縮的同時達(dá)到部分純化目的； 選擇合適膜與操作參數(shù)，可得到較高回收率； 系統(tǒng)可密閉循環(huán)，防止外來污染； 不外加化學(xué)物，透過液（酸、堿或鹽溶液）可循環(huán)使用，降低了成本，并減少對環(huán)境的污染。7.膜分離技術(shù)的重要性評論

24、 美國官方文件曾說18世紀(jì)電器改變了整個工業(yè)進(jìn)程，而20世紀(jì)膜技術(shù)將改變整個面貌”，又說“目前沒有一種技術(shù)，能像膜技術(shù)這么廣泛地被應(yīng)用”。 國外有關(guān)專家夸大地把膜技術(shù)的發(fā)展稱為“第三次工業(yè)革命”。 在1987年日本東京國際膜與膜過程會議上，明確指出“在21世紀(jì)多數(shù)工業(yè)中，膜過程扮演著戰(zhàn)略的角色”。 世界著名的化工與膜專家，美國國家工程院院士，北美膜學(xué)會會長黎念之博士在 1994年應(yīng)邀訪問我國化工部及所屬大學(xué)時說：“要想發(fā)展化工就必須發(fā)展膜技術(shù)”。 他也非常贊同國際上流行的說法“誰掌握了膜技術(shù)，誰就掌握了化工的未來”。 6.發(fā)展趨勢： 膜分離技術(shù)是一項(xiàng)正處于蓬勃發(fā)展的高新技術(shù)。 v電滲析技術(shù)已達(dá)

25、到成熟期，銷售額增長已趨慢。 v 微濾、超濾技術(shù)正值成長期、一方面是膜品種、膜規(guī)格、膜質(zhì)量與產(chǎn)業(yè)化尚有大量工作要做；另一方面應(yīng)用研究正在拓寬階段，有許多應(yīng)用領(lǐng)域中的間題等待人們?nèi)パ芯拷鉀Q。不僅近年來增長勢頭迅猛，而且市場潛力仍很大，正等待人們?nèi)ラ_發(fā)。 v 反滲透技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，組件進(jìn)口為主。 v 滲透蒸發(fā)技術(shù)是近年來新發(fā)展起來的一項(xiàng)膜分離技術(shù)，國外正值由研究發(fā)展期向工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用期過渡，我國基本上尚處于研究發(fā)展時期。 二、高級氧化技術(shù) 1.是以羥基自由基HO為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加HO的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，或者通過生成有機(jī)過氧化自由基后，進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至

26、降解為最終產(chǎn)物CO2和H2O, 從而達(dá)到氧化分解有機(jī)物的目的。 2.特點(diǎn)： 1）氧化能力強(qiáng)：產(chǎn)生大量非?；顫姷牧u基自由基HO ，其氧化能力（2.80v）僅次于氟（2.87），它作為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，可誘發(fā)后面的鏈反應(yīng)，羥基自由基與不同有機(jī)物質(zhì)的反應(yīng)速率常數(shù)相差很小，當(dāng)水中存在多種污染物時，不會出現(xiàn)一種物質(zhì)得到降解而另一種物質(zhì)基本不變的情況； 2）無選擇性： HO無法選擇地直接與廢水中的污染物反應(yīng)將其降解為二氧化碳、水和無害物； 3）不會產(chǎn)生二次污染：普通化學(xué)氧化法由于氧化能力差，反應(yīng)有選擇性等原因，往往不能直接達(dá)到完全去除有機(jī)物降低TOC和COD的目的，而高級氧化法則基本不存在這個問題，氧化過程

27、中的中間產(chǎn)物均可以繼續(xù)同羥基自由基反應(yīng)，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，從而達(dá)到了徹底去除TOC、COD的目的； 4）適應(yīng)濃度范圍寬：由于它是一種物理化學(xué)過程，很容易加以控制，以滿足處理需要，甚至可以降低10-9級的污染物； 5）反應(yīng)速度快：同普通的化學(xué)氧化法相比，高級氧化法的反應(yīng)速度很快，一般反應(yīng)速率常數(shù)大于109mol-1Ls-1, 能在很短時間內(nèi)達(dá)到處理要求； 6）既可作為單獨(dú)處理，又可與其他處理過程相匹配，如作為生化處理的預(yù)處理，可降低處理成本。 3.分類： 1）濕式空氣氧化 是以空氣為氧化劑，將水中溶解性物質(zhì)包括無機(jī)物和有機(jī)物，通過氧化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為無害的新物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化為容易從水

28、中分離排除的形態(tài)（氣體或固體），達(dá)到處理的目的。 通常情況下氧氣在水中的溶解度非常低（一個大氣壓下，20時氧氣在水中溶解度9mg/L左右），因而在常溫常壓下，這種氧化反應(yīng)速度很慢，尤其對于廢水中高濃度的各種污染物，利用空氣中的氧氣進(jìn)行的氧化反應(yīng)就更難，需要各種輔助手段促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。 通常需要借助高溫、高壓和催化劑的作用。一般溫度在200-300，壓力在100-200大氣壓下，在這種條件下，氧氣的溶解度會變大，幾乎所有污染物都能被氧化到二氧化碳和水。 濕式空氣氧化反應(yīng)機(jī)理： 是一個自由基反應(yīng)過程，主要包括四個過程： 誘導(dǎo)期 RH（有機(jī)物）+O2R（烷基自由基）+HOO（氫過氧自由基） 2RH+

29、O22R （烷基自由基）+H2O2 增值期 R （烷基自由基） +O2ROO（烷過氧自由基 ） ROO（烷過氧自由基 ） +RHROOH(羧酸)+R 退化期 ROOH (羧酸)RO （烷氧自由基 ） +H2O2 ROOH (羧酸)R （烷基自由基） +RO （烷氧自由基 ） +H2O 結(jié)束期 RR R-R ROO+ROOROH(醇)+ROOR（酯）+O2 濕式氧化法的關(guān)鍵在于產(chǎn)生足夠的自由基，供給氧化反應(yīng)。雖然該法可以降解幾乎所有的有機(jī)物， 但是它也有自身的缺點(diǎn)：由于反應(yīng)條件苛刻，所以對于設(shè)備的要求很高，反應(yīng)設(shè)備要耐高溫高壓，燃料消耗大，不適合大水量。 2）催化濕式氧化法 催化濕式氧化法（Ca

30、talyticWetOxidationProcess,CWOP）是一種工業(yè)廢水的高級處理方法（屬于物理化學(xué)方法）。 依據(jù)：廢水中的有機(jī)物在高溫高壓下進(jìn)行催化燃燒的原理來凈化處理高濃度有機(jī)廢水的， 特點(diǎn)：是以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，或者通過生成有機(jī)過氧化物自由基后，進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為最終產(chǎn)物CO2和H2O，從而達(dá)到了氧化分解有機(jī)物的目的。 上表 為各種氧化劑的氧化電位， 可見羥基自由基是一種極強(qiáng)的化學(xué)氧化劑，它的氧化電位比普通氧化劑(如臭氧、氯氣、過氧化氫)高得多，這意味著OH的氧化能力要大大高于普通化學(xué)氧化劑。 常

31、用的催化試劑：Fenton試劑，它是由Fe2+（亞鐵鹽）和H2O2(過氧化物)組成，當(dāng)PH值足夠低時，在亞鐵離子的催化作用下，過氧化氫會分解產(chǎn)生HO，從而引發(fā)一系列的鏈反應(yīng)。 Fenton試劑在水處理中的作用主要包括對有機(jī)物的氧化和混凝兩種作用 其他催化試劑還有H2O2/O3，它是飲用水應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛得高級氧化技術(shù)，因?yàn)橹恍枰虺粞醢l(fā)生器中加入過氧化氫即可。臭氧本身具有極強(qiáng)得氧化性，能去除大量得有機(jī)物，但對某些鹵代烴及農(nóng)藥等有機(jī)物得氧化效果較差，將臭氧和過氧化氫結(jié)合使用可大大提高氧化效率，它的主要特點(diǎn)是在濁度較高得水中仍然運(yùn)行良好。 3)超臨界水氧化法（SCWO） 在374.3和22Mpa

32、狀態(tài)下，水的物理性能尤其是溶解性能與常溫下截然不同，這種狀態(tài)被成為超臨界狀態(tài)。 超臨界水的特性: (1) 介電常數(shù)急劇減小，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一般有機(jī)溶劑的值，使超臨界水顯示出非極性有機(jī)化合物的性質(zhì)，能與非極性物質(zhì)和其他有機(jī)物完全互溶，同時無機(jī)物尤其是鹽類的溶解度急劇下降。 (2) 與空氣、O2、N2、CO2等氣體完全互溶。 (3) 具有很高的擴(kuò)散性和優(yōu)良的傳輸能力，分子運(yùn)動激烈，體系能量高，化學(xué)反應(yīng)速率快。 (4) 物理性質(zhì)（如密度、介電常數(shù)、粘度、溶解性等）可以通過壓力、溫度連續(xù)改變。 上述這些超臨界性能再加上較高的溫度和壓力使水成為有機(jī)質(zhì)氧化反應(yīng)的理想介質(zhì)。因?yàn)檫@時氧化還原反應(yīng)完全在均相中

33、進(jìn)行，從而不存在界面?zhèn)髻|(zhì)阻力，而界面?zhèn)髻|(zhì)阻力往往是濕式氧化法的控制步驟。超臨界水與普通水的溶解度對比4)光化學(xué)氧化法 是在光的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，采用臭氧或過氧化氫作為氧化劑，在紫外線的照射下使污染物氧化分解，從而達(dá)到污水的處理。 光化學(xué)氧化系統(tǒng)主要有：UV/H2O2系統(tǒng)，UV/O3系統(tǒng)和UV/O3/H2O2系統(tǒng)。以UV/H2O2系統(tǒng)為例。UV/H2O2法能將污染物徹底的無害化，該法對有機(jī)物的去除能力比單獨(dú)用過氧化氫或紫外線更強(qiáng)。它還是一種更經(jīng)濟(jì)的選擇，能夠在短期內(nèi)裝配在不同地點(diǎn)。但它不適合處理土壤，因?yàn)樽贤饩€不能穿透土壤粒子。光容易被沉淀而堵塞，降低UV的穿透率。需控制PH值，防止氧化過程的

34、金屬鹽沉淀。光化學(xué)氧化法具有較好的應(yīng)用前景，一般可作為生物處理的前處理。而在其他一些工藝處理之后使用UV/H2O2方法是一種處理高濃度廢水的可能途徑。如果在光化學(xué)氧化中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，這就形成了光催化氧化法. 三、廢水生物處理新技術(shù) 1.好氧工藝： 1）活性污泥法 2 ）生物膜法：生物濾池；生物轉(zhuǎn)盤；生物接觸氧化法；好氧生物流化床等； 3 ）氧化溝工藝 4 ） AB（吸附生物降解）法工藝 5 ）序批式間歇反應(yīng)器（SBR）工藝 6 ）膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝 2.厭氧工藝 主要優(yōu)點(diǎn) 能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；因?yàn)閰捬跎锾幚砉に嚐o需為微生物提供氧氣，所以不需要鼓風(fēng)曝氣，減少

35、了能耗，而且厭氧生物處理工藝在大量降低廢水中的有機(jī)物的同時，還會產(chǎn)生大量的沼氣，其中主要的有效成分是甲烷，是一種可以燃燒的氣體，具有很高的利用價(jià)值，可以直接用于鍋爐燃燒或發(fā)電； 污泥產(chǎn)量很低；這是由于在厭氧生物處理過程中廢水中的大部分有機(jī)污染物都被用來產(chǎn)生沼氣甲烷和二氧化碳了，用于細(xì)胞合成的有機(jī)物相對來說要少得多；同時，厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率Y為0.150.34kgVSS/kgCOD，產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產(chǎn)率約為0.250.6kgVSS/kgCOD。 厭氧微生物有可能對好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解

36、；因此，對于某些含有難降解有機(jī)物的廢水，利用厭氧工藝進(jìn)行處理可以獲得更好的處理效果，或者可以利用厭氧工藝作為預(yù)處理工藝，可以提高廢水的可生化性，提高后續(xù)好氧處理工藝的處理效果。 現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器： 1）厭氧接觸法 2）厭氧生物濾池 3）升流式厭氧污泥層(床)(UASB)反應(yīng)器 四、穩(wěn)定塘和污水的土地處理 穩(wěn)定塘(Stabilization Ponds)【舊稱氧化塘(Oxidation Ponds)或生物塘】是一種利用天然凈化能力處理廢水的生物處理工藝，其對廢水的凈化過程與自然水體的自凈過程類似。 穩(wěn)定塘又稱氧化塘，是一種天然的或經(jīng)過一定人工修整的有機(jī)廢水處理池塘。按照占優(yōu)勢的微生物種屬和

37、相應(yīng)的生化反應(yīng)，可分為好氧塘、兼性塘、曝氣塘和厭氧塘、深度處理塘五種類型。 (一)好氧塘 好氧塘是一種主要靠塘內(nèi)藻類的光合作用供氧的氧化塘。它的水深較淺，一般在0.30.5m，陽光能直接射透到池底，藻類生長旺盛，加上塘面風(fēng)力攪動進(jìn)行大氣復(fù)氧，全部塘水都是好氧狀態(tài)。 按照有機(jī)負(fù)荷的高低，好氧塘可分為高速率好氧塘、低速率好氧塘和深度處理塘。高速率好氧塘用于氣候溫暖、光照充足的地區(qū)處理可生化性好的工業(yè)廢水，可取得BOD去除率高、占地面積少的效果，并副產(chǎn)藻類飼料。低速率好氧塘是通過控制塘深來減小負(fù) 柯，常用于處理溶解性有機(jī)廢水和城市二級處理廠出水。深度處理塘(精制塘)，主要用于接納已被處理到二級出水標(biāo)準(zhǔn)的廢水，因而其有機(jī)負(fù)荷很小。 （二）兼性塘 水深一般在l.52m，塘內(nèi)兼有好氧和厭氧生化反應(yīng)。在上部水層中，白天藻類光合作用旺盛，塘水維持好氧狀態(tài)，其凈化機(jī)理和各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)與好氧塘相同；在夜晚，藻類光合作用停止，大氣復(fù)氧低于塘內(nèi)耗氧，溶解氧急劇下降至接近于零。 塘底：由可沉團(tuán)體和藻、菌類殘?bào)w形成了污泥層，由于缺氧而進(jìn)行厭氧發(fā)酵，稱為厭氧層。 兼性層：好氧層和厭氧層之間。 兼性塘是氧化塘中最常用的池型，常用于處理城市一級沉淀或二級處理出水。在工業(yè)廢水處理中，常在曝氣塘或厭氧塘之