水處理新技術(shù)、新工藝與設(shè)備知識

水處理新技術(shù)、新工藝與設(shè)備知識Weneed...水處理新技術(shù)、新工藝與設(shè)備

“水處理”就是通過物理、化學(xué)、生物的手段，去除水中一些對生產(chǎn)、生活不需要的有害物質(zhì)的過程。是為了適用于特定的用途而對水進(jìn)行的沉降、過濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等水質(zhì)調(diào)理的過程。由于社會生產(chǎn)、生活與水密切相關(guān)。因此，水處理領(lǐng)域涉及的應(yīng)用范圍十分廣泛，構(gòu)成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

一、定義常用的水處理方法（一）沉淀物過濾法（二）硬水軟化法（三）活性炭吸附法（四）去離子法（五）逆滲透法（六）超過濾法（七）蒸餾法（八）紫外線消毒法（九）生物化學(xué)法(十)混合離子交換法二、水處理的發(fā)展歷程水處理技術(shù)

目前我國水處理中應(yīng)用較多的技術(shù)包括：氧化溝工藝、SBR法、CASS工藝、接觸氧化法、曝氣生物濾池工藝（BAF）、MBR法和速分生物處理技術(shù)等。城市飲用水處理工藝的發(fā)展第一代工藝

20世紀(jì)以前，城市飲用水安全得不到保障，致使強(qiáng)烈性傳染病流行，給城市居民的生命健康構(gòu)成了重大威脅，這使人類面臨著一個(gè)重大的生存問題，即生物安全性問題。為了解決這個(gè)問題，20世紀(jì)初，研發(fā)出了混凝、沉淀、過濾、氯消毒工藝，人們把此工藝稱之為常規(guī)水處理工藝，這一工藝使傳染病流行得到控制，可稱之為第一代工藝。第二代工藝

上世紀(jì)70年代又發(fā)現(xiàn)了一些有毒物，這些物質(zhì)能夠致癌，長期飲用對人體有害。人類又一次面臨飲水安全問題，這次遇到的是化學(xué)安全性問題，為了解決這個(gè)問題，人們在第一代工藝基礎(chǔ)上增加了臭氧顆粒活性炭的工藝，稱作第二代工藝。國外把它作為通用的工藝來推廣，國內(nèi)也在推廣此類的工藝。第三代工藝——以超濾為核心技術(shù)的組合工藝

針對這些新的生物安全性問題，第一代工藝或者第二代工藝都不能完全使新的生物安全性問題得到解決和控制，所以有待發(fā)展新的、更有效的技術(shù)和工藝。對水來說，生物安全性問題對人類危害是最大的，保證水的生物安全性應(yīng)是首要的。我國水污染處理設(shè)備的發(fā)展歷程

大致分為四個(gè)階段：（1）1980～1989年的快速起步階段。（2）1990～1996年的落入低谷階段。（3）1997～2005年的復(fù)蘇發(fā)展階段。（4）2006年以后的蓬勃發(fā)展階段。

三、原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用3.1超臨界水氧化技術(shù)（SCWO)原理:

超臨界狀態(tài)下超臨界水能與氧或空氣完全互溶，將廢水中所含的有機(jī)物用氧化劑迅速氧化分解為水、CO2等簡單無害的小分子化合物。

優(yōu)缺點(diǎn)：超臨界水氧化技術(shù)作為一種綠色環(huán)保技術(shù)，在處理有毒、難降解和高濃度有害物質(zhì)上有眾多優(yōu)勢，且目前其應(yīng)用基礎(chǔ)已經(jīng)形成，國外也有實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用。但是超臨界水氧化反應(yīng)器的腐蝕和結(jié)垢問題，以及超臨界水氧化的高耗能、高費(fèi)用的問題嚴(yán)重阻礙了該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣和發(fā)展，成為制約其工業(yè)化的瓶頸問題。應(yīng)用：

目前在歐美許多國家，已有許多中試和工業(yè)規(guī)模的SCWO裝置投入了運(yùn)行。1994年，ECO公司在美國的Texas設(shè)計(jì)和建造了第一個(gè)用于處理民用廢物的工業(yè)裝置。該裝置處理酒精和膠的混合廢液，100kg／h，TOC的去除率達(dá)到了99.9％。目前，SCWO技術(shù)主要被美國國防部和能源部用來處理化學(xué)武器，火箭推進(jìn)劑，炸藥等高能廢物。德國和日本也采用了SCWO處理土壤中含有的多氯聯(lián)苯，國內(nèi)研究人員在SCWO處理造紙廢水、有機(jī)磷氧樂果農(nóng)藥、含硫廢水等方面同樣取得了較好的結(jié)果。3.2濕式氧化技術(shù)（WAO）原理：是在高溫（120～374℃）、高壓（0.5～20Mpa）和液相條件下用氧化劑（空氣或氧氣）氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)有機(jī)物和還原態(tài)無機(jī)物的一種高級氧化技術(shù)。優(yōu)缺點(diǎn)：與常規(guī)方法相比，該方法幾乎可以無選擇性的高效氧化各類高濃度有機(jī)廢水，而且處理時(shí)間短、處理效率高、幾乎沒有二次污染、且具有能回收有用的物質(zhì)和能量等優(yōu)點(diǎn)，因而受到了世界各國科研人員的廣泛重視。應(yīng)用：CWAO處理工藝在日、美等發(fā)達(dá)國家備受重視，將其應(yīng)用于石油、化工、制藥等行業(yè)的工業(yè)廢水、城市污泥處理等方面。3.3光催化氧化技術(shù)原理:

在紫外線的照射下，光催化劑表面產(chǎn)生電子-空穴對，當(dāng)存在合適的俘獲劑或表面缺陷時(shí)，電子-空穴的復(fù)合會受到抑制，而復(fù)合前，在光催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)?？昭ň哂泻軓?qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性，體系中多數(shù)光催化氧化反應(yīng)，是直接或間接利用空穴的這一氧化能力，它一般與其表面吸附的H2O或OH-反應(yīng)形成·OH，同時(shí)體系中還產(chǎn)生其他具有氧化性的自由基，如超氧離子自由基·O2-、H2O·自由基等，這些氧化性很強(qiáng)的自由基，能將各種有機(jī)物直接或間接催化為CO2、H2O等無機(jī)小分子物質(zhì)。優(yōu)缺點(diǎn)：

利用光催化技術(shù)不僅能夠處理染料、農(nóng)藥及其他含難降解污染物的廢水，同時(shí)具有很好的殺菌抑制病毒活性的作用，且不會形成對人體有害的中間產(chǎn)物。TiO2光催化技術(shù)逐漸在水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出了誘人的前景，并被認(rèn)為是當(dāng)前最具有開發(fā)前景的水處理技術(shù)。但是光催化氧化技術(shù)存在光能利用率低、電子-空穴復(fù)合率高、量子效率低等不足，因而限制了對該技術(shù)的應(yīng)用。應(yīng)用：

(1)處理微量有機(jī)污染物(2)廢水處理(3)滅活細(xì)菌3.4MBR污水生物處理技術(shù)原理：

它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子物質(zhì)截留，省掉二沉池，活性污泥濃度大大提高，水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制，使難降解的物質(zhì)在反應(yīng)中不斷反應(yīng)、降解。

優(yōu)缺點(diǎn)：膜生物反應(yīng)器與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，是目前最有前途的廢水處理新技術(shù)之一。在使用過程中阻礙其發(fā)展的主要問題就是膜污染。因此MBR的運(yùn)行費(fèi)用略高于常規(guī)生物處理方法，但隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步，膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投資也會隨之大幅度降低。另外，隨著各種新型膜生物反應(yīng)器的開發(fā)，其運(yùn)行費(fèi)用會大幅度下降。應(yīng)用：

MBR在國外已廣泛應(yīng)用，國內(nèi)正在研究和推廣應(yīng)用。MBR重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域：現(xiàn)有城市污水廠的更新升級；無排水管網(wǎng)地區(qū)的污水處理，如開發(fā)區(qū)、度假區(qū)、旅游風(fēng)景區(qū)等；有污水回用需求的地區(qū)或場所；高濃度、有毒、難降解工業(yè)污水的處理；垃圾填埋滲濾液的處理及回用；小規(guī)模污水處理廠（站）的應(yīng)用。另外，隨著各種新型膜生物反應(yīng)器的開發(fā)，如利用位差驅(qū)動出水和低水頭間斷工作的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等，與傳統(tǒng)的好氧加壓膜生物反應(yīng)器相比，其運(yùn)行費(fèi)用會大幅度下降。MBR處理有機(jī)廢水-常州大學(xué)科學(xué)技術(shù)處應(yīng)用領(lǐng)域：分散式生活污水處理―居民小區(qū)、旅游度假村、船舶等；可生物降解的工業(yè)廢水處理―印染、煉油、化工、食品業(yè)等。展望—FUTURE

21世紀(jì)的水處理科技是水質(zhì)科學(xué)的核心內(nèi)容。由于水資源的世界性嚴(yán)峻形勢，21世紀(jì)將成為水處理科技得到迅猛發(fā)展的時(shí)代,怎樣發(fā)展？這雖然是一個(gè)世界性問題，但應(yīng)該結(jié)合中國的情況來提問題。對中國來說，21世紀(jì)的水處理科技任務(wù)極為艱巨。大致說來，21世紀(jì)的水處理科技任務(wù)是：防止由于水資源水質(zhì)惡化對國家的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生瓶頸效應(yīng)甚至水質(zhì)災(zāi)害。中國水資源水質(zhì)惡化主要來源于廢水處理的舊債和新債。中國的七大水系中，63.1％的河段水質(zhì)為Ⅳ類、Ⅴ類或劣Ⅴ類，失去作為飲用水水源的功能。這是舊債。按國家現(xiàn)有規(guī)劃，2000年的城市廢水集中處理率為25％，因此，有75%的廢水處理率新債。但這些并不代表全部債?？梢钥闯觯诂F(xiàn)有的水處理技術(shù)水平和資金來源機(jī)制的條件下，每年將不斷出現(xiàn)新債。因此，21世紀(jì)可能會出現(xiàn)由于水資源水質(zhì)繼續(xù)惡化，對國家的經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長產(chǎn)生嚴(yán)重的瓶頸效應(yīng)，甚至要警惕可能出現(xiàn)的，可以類比于大面積洪水那樣的水資源水量災(zāi)害的水資源水質(zhì)災(zāi)害。中國水處理科技的時(shí)代任務(wù)與挑戰(zhàn)是防止這一嚴(yán)重形勢的出現(xiàn)。這當(dāng)然也是水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科時(shí)代任務(wù)與挑戰(zhàn)。具體的設(shè)想有：在20