污水处理技术工艺

污水处理新技术探索

近年来,随着“中国环境保护税法”、“水十条”等环保政策的出台,我国水污染治理逐步进入高处理率、高标准的阶段。同时,随着我国工业化程度和城市化率的提高,污水处理量需要迅速增加,水质也呈现出一种新的复合污染趋势。现有的医疗设施和技术已不能满足当前社会经济动态发展的需要。介绍了光催化技术、膜技术、生态过滤器技术、超声波技术、微电解技术、微波辐射技术和超导磁选技术。为我国污水处理技术的研究和应用提供了新的方向。

据消息人士透露,污水可分为三种类型:生活污水,生产废水和径流污染区,产生污染和降水。不同来源的污水成分差别很大[1]。生活污水主要是有机质,其生化特性良好。然而,由于膳食结构和一些排泄物的变化,生活污水的成分越来越复杂,处理难度逐渐增加。生产废水包括工业,农业和医疗废水。该复合物通常含有大量有毒有害物质;污染主要是由于雨水径流冲刷污染区域产生的废水,例如垃圾堆和工业废物。根据环境保护部发布的“国家环境状况公报”,2015年,中国劣质V类水质部分比例达到8.9%,贫困和极差地下水监测点比例达到42.5%和18.8%。整体污染更加严重。与此同时,随着中国城市化水平的提高,城市用水量和污水量也迅速增加,处理水平远低于美国,新加坡,荷兰等发达国家,加工设施和技术不再能够满足当前的处理需求。 2015年,中国城市生活污水排放量达到545亿吨,占年污水排放总量的71.4%,已成为污水的主要来源。其中,虽然工业废水排放量每年减少2%,但总处理量仍然很大。与此同时,随着国内环境意识和经济发展观念的变化,国家环保政策和相关标准越来越严格,工业废水排放标准迅速提高,越来越多的现有处理技术不再保证稳定的合规性总的来说,中国人口众多,缺水资源。随着城市化进程的推进,用水需求和污水产量激增,社会环境意识逐步加强。国家污水排放标准越来越严格,但污水处理设施和技术仍相对落后,污水处理率,先进处理水平和回水用量远低于国外发达国家。目前,加快新型污水处理技术的研究和推广,解决日益高涨的生活环境需求与环境污染之间的矛盾迫在眉睫。

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1污水处理原理

污水处理技术原则上可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法,而污水处理技术或工艺通常采用多种原理进行处理。(1)物理方法利用物理或机械力将漂浮物、悬浮物和油等污染物从废水中分离出来。目前常用的污水处理设施按物理原理有格栅、筛网、过滤、沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池、离心机、旋风分离器等。(二)用中和、沉淀、氧化还原等化学方法从废水中分离胶体和可溶性物质的过程。(3)物化法是利用物理化学原理和化学单元操作,从废水中去除污染物的过程。主要通过萃取、吸附、离子交换、膜分离等方法去除废水中的有害污染物和胶体。(四)生物法人,是指为微生物繁殖创造条件,使其大量繁殖,分解有机物的技术。生物法按微生物种类分为好氧法和厌氧法,按微生物活性分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法及其衍生的改良工艺在城市污水处理中得到了广泛的应用。

2污水处理新技术

随着污水处理技术的不断发展和探索,越来越多的新技术正在逐步成熟和应用。国内外污水处理新技术有光催化技术、超声波技术、膜技术、生态过滤技术、微波辐射技术、微电解技术、超导磁选技术等。

2.1光催化技术

光催化是一种先进的氧化技术,它利用光催化氧化还原污染物,产生CO2、水和各种盐类,以达到净化的目的。常用的材料有CdS、TiO 2和ZnO,其中TiO 2在紫外光照射下会产生自由电子,能够激活空气中的氧,形成高活性的自由基和活性氧。当遇到污染物时,会发生氧化还原反应,并达到了净化效果[2]。松下[4]的光催化机理可以实现光催化剂TiO 2在废水净化中的有效回收。该技术采用多腔沸石吸附TiO 2颗粒,在不破坏活性中心的情况下实现催化剂的收集。催化剂在水中混合,TiO 2从沸石中分散到水中,达到较高的催化效率。经处理后,沸石对TiO 2颗粒的吸附可使催化剂得到有效的再利用。传统方法可以有效地降低TiO 2的比表面积,降低催化剂的活性,影响后续的使用。

2.2超声波技术

超声波水处理技术使用频率为15~1000 kHz的超声波照射污染物,空化效应气泡在很小的空间内坍塌。释放集中的声场能量以产生高温和高压以形成局部热点,并且改善反应条件以加速反应速率。该技术结合了高级氧化和超临界氧化的特点,在难降解有机物和高毒污染物的处理方面具有很大的优势。对实现工业污水无害化处理,无二次污染处理具有重要意义。 姜秉辰[5]等采用超声波处理工业废机油污水的实验发现,在同一时间和频率下,功率越大,分子量越大,开裂效果随着功率的增加而减弱。 Torres [6]等比较超声,光催化和超声/光催化降解技术对双酚A(BPA)的降解性能和机理发现超声波和光催化相互补充,高频超声可以更好地去除目标污染物,并进行光催化作用可以更有效地实现有机质的矿化。当超声频率为300kHz时,功率为80W,加入50mg / L TiO2,反应时间为4h,超声/光催化组合技术的DOC去除率达到62%。

2.3膜分离技术

膜分离按孔径大小可分为微滤、纳滤、超滤和反渗透。它具有不引入其他物质、占用空间小、大分子和小分子分离等优点。它在大分子回收和污水深度处理方面具有很大的优势。然而,目前,由于成本高、使用寿命短、易污染、易污染、易堵塞等问题,大部分复杂的污水膜分离技术往往与其它技术结合使用,应用较少。”刘瑞斌“【7】等人采用物理化学法、二氧化钛光催化法、膜分离法处理电镀废水,达到中水回用标准,回用率达85%以上。天一环保科技有限公司开发了共轭膜富集(MET)系统和超临界水氧化(SCWO)系统的新技术。MET系统可在废水浓度高的同时产生循环水资源,产生资源效益;污水在SCWO系统无害化处理过程中可产生热能、水、二氧化碳和无机盐。通用电气水处理加工集团[9]成功开发了一种具有反渗透膜防污、提高COD处理效果的膜生物反应器。膜生物反应器(MBR)可以通过吸附、预浓缩、生物降解和再吸附循环来处理废水。能有效去除难降解的COD,不影响膜的使用寿命,使出水COD在(3-5)×10-5 mg/L之间。

2.4生态滤池

生态滤池(MEEF)是利用人工填料的过滤和生物膜微生物对有机物的生物降解原理,模拟自然生态系统而设计的一种新技术。它有效地结合了综合湿地和活性污泥法的优点。以其节能、易于控制的特点,未来主要发展与其他处理技术或物理、化学等方法相结合,从两个方面提高其处理效果。王龙棉[10]用酸性中和残渣(NUA)和脱水铝泥(DAS)生态滤池成功地处理了畜禽废水。NUA出水COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为52%、47%、47%和34%,总出水的平均去除率分别为79%、78%、70%和96%。吴正松[11]采用生态过滤技术处理COD平均值为158.13mg/L的低浓度生活污水,在1.5m3/d,60L/(m~2h)条件下,下行池气水比为1:1,水力停留时间为2d。水处理能力为1.5m3/d,水力负荷为60L/(m~2h),气水比为1:1。COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为83.8%、93.1%、52.9%和79.1%.

2.5微波辐射技术

在微波辐射处理污水过程中,仅需少量的化学剂,甚至不需要化学试剂,就可以避免污水处理过程中的二次污染。微波辐射技术主要包括微波直接辐照法,微波辅助氧化法,微波诱导催化技术及微波水处理吸附剂的改性,再生和合成[12]。微波的物理、化学和生物效应可以提高流体的温度和压力,并强烈促进水中物质的物理和化学反应。它具有氧化快、效率高、时间短、去除率高、盐度高、不引入新污染物等优点。陈小英[13]等。微波与Fenton试剂在微波辐射下的加入可以有效地改变污泥的性能,提高污泥的脱水性能,微波辐射和Fenton试剂的加入效果较好。陈灿[14]等微波处理技术处理高浓度氨氮废水,当反应4min时,氨氮废水的去除率可达81.7%,具有高效,节能,环保的特点。

2.6微电解技术

微电解是以铁为正极,碳为负极,在废水电解质中进行氧化还原反应,达到废水处理效果的一种技术。新生态的电极产物具有很高的活性,可与污水中的有机污染物氧化还原,使其结构和形态发生变化,完成从难到易,从有色金属向无色的过渡[15]。叶章颖[16]发现,在电流密度为20~40A/m2的实验条件下,微电解对氨氮的去除效果显著,且随着电流密度的增加,氨氮的去除速度越快,最佳去除条件为电流密度。水温为40 A/m2,流速为32°C~(2)C~(500)mL/min。郭子军[17]和其他碳纤维作为微电解和电极生物膜的电极材料,发现微电解废水中PN,PP,TP和NH3-N的去除率达到94%,95%,分别。 93%和98%,当水力停留时间和电流密度分别为8h和0.10mA / cm2时,各种污染物的处理效果最好。在该过程的稳定操作下,最终流出物ρ(TN)和ρ(CODMn)是稳定的。低于0.5mg / L,ρ(TP)小于0.05mg / L,浊度小于1.0NTU。杨晓明[18]等人以1:1的比例在1000(?)下烘烤铝和碳2小时。然后烧结成颗粒。在废水pH=10-11时,炭铝微电解对品红废水的COD和色度的去除率分别达到68.2%和90%。杨麟[19]在初始pH=3,Fe-C=5 2g/L,Fe:C=3:1,H2O2=12 ml/L的条件下,废水渗透液接触反应1h,COD去除率明显达到75%。

2.7超导磁分离技术

磁选技术是利用磁选技术对废水中杂质颗粒进行磁选的一种分离技术。主要有三种方法:微生物磁选法和直接或间接磁选法。超导磁分离技术是20世纪70年代开发的技术。它在磁选设备中使用超导磁体代替传统磁体[20],具有处理效果好,节能环保,设备简单的优点[21]。大阪大学[22-25]通过几十年的污水处理超导磁选技术的实验室研究,成功地研制出了超导高梯度场磁选污水的原型。实验室试验表明,采用超导高梯度磁场磁选技术,可以一次将污水的COD从1000 mg/L降低到20 mg/L。陈显利[26]研制的直接冷却高温超导磁体技术已成功应用于小型造纸厂。经磁选处理的集水废水COD由1780 mg/L降至147 mg/L。林峰[27]采用脉冲电凝聚负载磁絮凝技术处理车间镀锌、镀铜等综合污水。经处理后各项指标均达到排放标准,六价铬离子、锌离子和铜离子的去除率均在99%以上。

3展望

目前,中国的污水处理技术与国外相比仍然相对落后。主要存在处理效率,自动化程度,深度处理率低,能耗高等问题。近年来,超导磁分离,微博辐射,生态滤波等新技术得到了极大的发展,许多工程应用范围很小,取得了良好的效果。传统技术和新技术都有自己的优势和特点,但与传统技术形成的许多经典处理工艺相比,新技术缺乏完整的处理技术已成为制约其快速推广的重要因素。未来新技术的研究应充分考虑污水水质特征和循环经济价值,并以“稳定合规+能源+资源,低碳低耗”的理念,将新技术有效地融入现有成熟技术中。 。

污水处理新技术探索

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