文献综述-工业园区废水处理设计方案.doc

毕业论文：文献综述学生姓名：丰国钊 定稿时间：2014-05-08毕业论文（设计）文献综述 题目：工业废水处理技术研究进展学 院：环境科学与工程学院专 业：环境工程班 级：环工1001学 号：1013100108学生姓名：丰国钊指导教师：殷峻二一四 年 四 月工业废水处理技术研究进展 摘 要：工业废水中含有各种污染物如合成化学品、染料、有机物、难溶有机物、重金属等，如经过初步处理或没有经过处理就排放到附近水体，将会导致受纳水体的生态系统遭受破坏。目前可用于工业废水处理的技术很多，本文对目前常用的工业废水处理方法进行了综述，并对其进行了简单介绍，最后对工业废水处理技术进行了展望。 关键词：工业废水；处理技术；展望 1 毕业设计：文献综述 学生姓名：丰国钊 定稿时间：2014-04-30Progress in Industrial Wastewater Treatment TechnologiesAbstract: Industrial wastewater contains a large amount of contaminants such as synthetic chemicals, dyes,organic matters, refractory organic waste, heavy metals etc. If it is discharged to the nearestwater bodies with or without any preliminary treatments, it can cause serious damage to ecological balance of the ecosystem of the nearby receiving water bodies. This article summarizes the industrial wastewater treatment technologies with a brief introduction. Technologies are prospected for the industrial wastewater treatment.Keywords: Industrial waste water；Treatment technology；Prospect1 引言水是我们赖以生存与发展的基本保障，与我们每个人息息相关。水污染是一个全球性的问题，随着工业的发展和工业化程度的提升，世界各国的水体都出现了不同程度的污染，世界性的水资源匮乏危机日益严重，水污染严重程度及危害日益加深1-2。许多国家都制定了十分严格的标准，对生态系统有毒害影响的物质实施严格监控并禁止使用一些危害性强的化学物质3。我国工业废水污染现象严重，主要是水体污染。流经全国40多个大城市的河流，有90以上受到污染，对环境和居民身体健康产生了较大的影响4。随着我国工业经济的高速发展，使工业企业的废水治理越来越受到重视，尤其对化工、钢铁、有色金属、造纸等行业的污染治理十分迫切。同时，如何提高废水深度处理效率，缓解水资源紧张状况，已成为现在水处理领域研究的重要课题。本文结合研究课题方向就目前常用的工业废水处理方法进行综述，并展望了污水处理技术的发展趋势。 2 废水处理方法废水处理的目的是将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质或可分离的物质，从而使废水净化。不同的污水水质、水量、处理后接纳水体以及是否有回用目的、处理程度等要求都决定所采用的废水处理方法不同5。废水处理技术，按其作用的原理大致可分为化学处理法、物理处理法、电化学法及生物处理法等。2.1物理处理方法物理法是借助物理的作用去除废水中污染物质的技术。物理法不改变废水的化学性质，是在处理的过程中通过某种特定的机械装置，利用物理的原理，使废水中不易溶解的有害物质分离，以减少对环境的影响6。物理处理法贯穿于水资源利用的整个过程，工业用水的水质和水量在生产过程中因为不断的被消耗而发生变化，在这个过程中，可以对水质水量进行调解，使其达到利用的最佳状态，以减少对水资源的污染。2.1.1沉淀分离法沉淀分离法就是利用废水中的悬浮物和水密度不同的原理，利用重力沉降作用，使悬浮物自然沉淀从水中分离除去。2.1.2膜分离法膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、液膜(LM)等方法。RO膜早在20世纪70年代就已经开始用于处理电镀废水并使之循环回用。NF膜在染料生产废水中，用于其脱盐、脱色和去除有机污染物。膜分离技术也已经广泛应用于造纸废水处理中7-8。瑞典Arctic纸厂使用超滤技术，悬浮固形物的除去率超过959。另外，许多集成膜技术也大量的应用于污水处理，如膜法与化学反应集成、膜法与蒸发单元集成、膜法与离子单元交换集成等10。 单一的膜分离技术并不能很好地解决含油废水的处理问题，要不断开发新的工艺、新型膜组件和新型膜来处理废水11。2.1.3萃取法萃取法是利用与水不相溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，将污染物质与废水分离，从而实现废水恢复和回收有用物质的目的。姬登祥12等以生物柴油为萃取剂处理苯酚有机废水，五级错流萃取后萃取率达到 9997，改善了苯酚水溶液的可生化性，可实现苯酚的循环利用。王晓兵13等以叔胺N235(C7一C8)为萃取剂，乙苯为助剂，煤油为稀释剂组成混合萃取剂对含羧酸工业废水经三级萃取后，酸的萃取率(大于96)、甲酸的回收率、COD的去除率(大于71)及萃取剂的再生都取得良好的效果。2.1.4吸附法吸附法是采用多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或使废水通过由其颗粒状物组成 的滤床，使废水中污染物质吸附于多孔物质表面等而除去14。孙莹15等使用改性粉煤灰处理含铬废水，结果表明用氢氧化钙改性的粉煤灰对Cr6+废水处理有良好的效果，Cr6+去除率达到97.87。丑华16等采用活性炭或硅藻土吸附法对物理化学实验产生的不同浓度多组分含铜有色废液进行处理，在760nm污物去除率最高可以达到97.77，COD为0.025g/L，色度、pH、COD均低于国家排放标准。2.2生物处理法生物处理法的目的是通过微生物的代谢活动使废水中的有机污染物转化为无害产物，即利用活性污泥或生物膜上的微生物将废水中的有机物作为它们代谢活动所必需 的能源物质，将其转化为代谢终产物CO2和水而使废水得到净化17。据参与降解微生物的种类不同，生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。2.2.1好氧生物处理法好氧生物处理法是在提供游离氧的前提，以好氧微生物为主，使有机物降解、稳定的无害化处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。好氧生物处理法广泛用于处理生活污水及性质与之相近的工 业废水。俞宁18等通过用高效好氧生物法处理某厂印染废水，处理后对COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、SS(固体悬浮物)、NH、色度的去除率分别达到93.6、93.9、90.4、68.0、87.5，技术成熟，运行效果良好，并能保证废水稳定达标排放。胡晓东19等通过对比分析3种好氧活性污泥法，采用SBR(间歇式活性污泥法)处理高浓度土霉素、庆大霉素混合废水，平均COD去除率可达85，而且运行费用低，操作易实现自动化。2.2.2厌氧生物处理法厌氧生物处理法是指在没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对废水中的有机物进行降解、稳定的处理方法。韩洪军20等利用两相分段厌氧处理甲醇废水，在最优条件下COD去除率高达92.3。韩洪军21等采用厌氧好氧/生物脱氨/混凝沉淀工艺处理煤化工废水，经过调试运行显示COD去除率达到95.7，氨氮去除率达87，出水水质达到污水综合排放标准的一级标准。生物处理法具有处理有机物效率高、成本低、出水水质好、污泥沉降性能好等优点， 但对水质要求高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点。 2.3电化学处理法电化学处理方法是指在特定的电化学反应器内，通过电极反应以及由此而引起的一系列的化学反应、电化学过程或物理过程，达到污染物降解转化的目的。电化学处理技术主要包括：微电解法22、电絮凝法23、电化学氧化法24、电沉积法、电解气浮法、内电解法、电渗析、电化学膜分离25-27等。电化学系统设备相对简单，占地面积小，操作维护费用较低，能有效避免二次污染，而且反应可控程度高，便于实现工业自动化，被称为“环境友好”技术28。2.3.1电渗析法电渗析法是在直流电场的作用下，利用阴离子或阳离子交换膜对溶液中阴、 阳离子进行选择性透过，使阴、阳离子定向迁移，从而实现水体中的溶质与水分离29。2.3.2电絮凝法电絮凝法是采用可溶性阳极(Fe，Al等)生成Fe2+，Fe3+，Al3+等阳离子，通过絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀物，以去除水中的污染物30。崔延瑞31等采用电絮凝法处理卫河水，在最佳工艺条件下，COD浓度的去除率最高达到94，浊度去除率可达83。2.3.3电化学氧化法电化学氧化法是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化而从废水中减少或去除。它分为直接电解和间接电解32。直接氧化法是指被氧化物质和电极基体直接进行电子传递的氧化方法，已用此法直接降解无机污染物(如含CN一废水、含NH4+和含硫沸水等)，对有机物氧化降解(如降解染料、酚)以及造纸、皮革垃圾填埋场渗析液等各种废水33。鲁剑34等用电化学氧化法对高氨氮废水进行处理，在最优条件下COD移除率可以达到87.62，去除效果明显。2.4化学处理法2.4.1化学沉淀法化学沉淀法是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。 化学沉淀法有氨氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体沉淀法。2.4.2高级氧化法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。高级化学氧化(Advanced Oxidation Process，简称AOP)的概念由GlazewH等人在1987年提出的。它的原理是利用羟基自由基有效破坏水相中污染物的化学反应。羟基自由基的产生方法一般采用加入强氧化剂，如：臭氧、过氧化氢、过渡金属催化剂或光催化剂，并且常借助紫外光、超声波或电子束的辐射作用。 目前被公认为比较突出的高级化学氧化技术有：Fenton法35、臭氧类氧化法、 多相光催化氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、电化学催化降解法、超声降解法及高能辐射等。湿式氧化法(Wet Air Oxidation，简称WAO)是在封闭反应器中，在较高的温度和压力下，利用空气中的氧气氧化废水中溶解的和悬浮的有机物及还原性无机物的一种方法36。在WAO工艺基础上发展起来的湿式催化氧化工艺(Catalytic Wet Air Oxidation，简称CWAO)添加了适宜的催化剂，降低了反应温度和压力，提高了反应速度，缩短了反应时间，提高了氧化效率。臭氧氧化法主要用于传统生化处理方法的预处理。臭氧是一种强氧化剂，其 氧化能力是氯的两倍，杀菌能力是氯的数百倍，处理含酚废水时无恶臭物产生， 降低COD及BOD有显著作用，但单纯臭氧化对臭氧的利用率和有机污染物的降解效率都比较低。即使采用臭氧和其它氧化剂联用，也不能使水中的污染物完全矿化，而是生成可生物降解的有机物。高级氧化法在污染物降解中具有高效性、反应快、普适性和氧化降解的彻底性，但也存在处理费用较高，反应条件严格，反应器制造复杂等缺点，因此高级氧化法与其他工艺的组合运用是研究的一个方向37。 3 设计工艺本次设计为某工业园区的污水，由生活污水和工业废水组成，其成分相对复杂，浓度也相对较高，污水水量为10000t/d，含有较高的氮磷污染物，根据得知的水质，经过工艺比较选用的方法为A2/O工艺和混凝工艺联合使用，通过A2/O工艺可以去除大部分的COD、BOD、SS、氮磷等污染物，之后在通过混凝反应，去除剩下的污染物，使之达到所需的出水标准。A2/O工艺同时拥有厌氧、缺氧和好氧，使之在去除COD、BOD的同时也可以去除氮磷等不容易去除的污染物，在后面的混凝反应，不仅能去除剩下的污染物，使水质达标，也比在前面设置需要更少的药剂，也不会影响碳源而影响后面的生化处理。4 展望从经济因素角度讲，主要有两个方面，一是宏观经济发展环境，二是行业发展情况。其一，宏观经济发展方面，工业行业短期内将持续平稳发展。从目前工业生产情况来看，现在正处于平稳增长期间。其二，就行业来看，工业废水的行业发展前景与工业废水排放行业的发展密切相关。短期看，这些行业一直保持着持续增长的态势。同时，由于很多地方的工业废水没有得到专业的整治，因此还存在很多盲点，也将成为工业废水行业发展的机会。在污水处理中也存在着一些问题，例如：对污水系统的投资不足，工程造价越来越高，中水回用比较低，我国的水价仍在不尽合理。应对这些问题，首先应该重视并合理的选择处理工艺和设备，减少不必要的浪费，其次就是要建立和完善科学的收费机制，并拓宽融资多元渠道。科学技术发展的同时也带来越来越多的环境污染问题，随着人们环保意识的不断增强，现在有些工业有机废水采用单一方法处理达不到国家规定的排放标准。为提高污水治理的规模效益和综合效益，污水处理技术在不断被研究和发展，往往在不同阶段将几种方法组合起来。越来越多先进的工业污水处理技术将改善工业污水处理质量，节约成本，有利于促进工业废水处理行业的发展。一方面是我国国内工业废水处理的设备制造和技术研发越来越受到重视，很多民营企业开始走自主研发道路；另一方面，拥有先进技术设备及管理能力的外资企业近年来也十分看好中国的工业废水投资运营及设备市场，更多的企业开始进驻国内，将为我国工业处理市场带来更多的活力。从另外一个角度讲，随着节水技术的发展，耗水工业单位GDP的吨水投入也将越来越少，工业废水排放量也将随之减少。在处理污水，使废水重新使用的时候，节约用水也是非常重要的，在采用新工艺新设备的同时也要关注水的使用率，减少不必要的浪费，可以达到环境和经济效益的双赢。参考文献1成小娟，朱倩倩，黄凤，何先勇，徐宏化学工业污水处理综述J.广东化工， 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