水污染及其控制

2003年，在联合国人类环境大会31周年和中国环境保护事业成立30周年之际，我们都迎来了主题为“水是20亿人生活的纽带”的第31个世界环境日。那一年环境日决定的主题之一意义重大，旨在呼吁全人类采取联合行动保护水资源。然而，中国是一个严重缺水的国家。由于社会人口和工业的快速发展，水污染问题日益突出。水污染现状如下：一是主要污染物的排放远远超过水环境容量；第二，河流和湖泊普遍受到污染。在全国七大水系的741个监测断面中，41%的水质低于五级标准。此外，全国75%的湖泊都有不同程度的富营养化，尤其是巢湖、滇池和太湖。第三，生态用水的缺乏加剧了水环境的恶化。辽河、淮河、黄河地表水资源利用率远远超过国际公认的河流开发利用40%的上限，海河接近90%。形势严峻，水污染现状严峻，北方一些河流“被水污染，被河干”，生态工作者几乎流失。因此，水资源保护迫在眉睫，水污染防治工作相当艰巨。因此，迫切需要研究新的环境友好型水污染控制技术。水污染控制技术概述水污染控制技术是通过各种方法将废水中的污染物分离或转化为稳定无害的物质，从而净化废水。废水处理方法可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质和组成。水质状况和要求。物理方法物理方法是一种利用物理作用将悬浮污染物从废水中分离出来的方法，污染物在处理过程中不会发生化学变化。常用的方法包括过滤、重力沉降和气浮。过滤方法：过滤介质用于截留污水中的悬浮物。常用的过滤介质包括筛网、纱布、微孔管等。常用的过滤设备包括格栅、微滤机、砂滤机等。水污染控制技术概述，重力沉降法：重力沉降法是一种常用的水处理方法，它利用重力沉降水中的悬浮颗粒进行沉降，实现固液分离。沉淀是水处理中最常用的方法之一。根据废水的性质和所需的处理程度，沉淀处理过程可以是整个水处理过程中的一个过程，也可以是唯一的处理方法。沉淀设备一般分为沉砂池和沉淀池。沉砂池的作用是去除污水中较大的颗粒，如沙子和煤渣。沉砂池可分为三种基本模式：水平流、垂直流和曝气沉砂池。沉淀池是分离悬浮固体的常用处理构筑物。根据水箱中水流的方向，可分为三种类型：水平流、垂直流和径向流。水污染控制技术概述化学方法化学方法：化学反应用于分离污水中的可溶性和胶体污染物。常见的化学方法包括化学沉淀、凝聚、中和和氧化还原。化学沉淀法：指根据物质在水中溶解度的不同，向废水中加入化学药剂的处理方法。它是与水中的可溶性污染物发生直接化学反应，形成不溶或不溶的固体产物，然后进行固液分离，去除水中的污染物。混凝法：向废水中加入混凝剂，使细小的悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗的颗粒，沉淀并与水分离。混凝是给水排水处理中广泛使用的一种方法。它不仅能降低原水的浊度、色度等感官指标。还能去除各种有毒有害污染物。水污染控制技术介绍中和法一废水处理中常用的氧化剂有空气、臭氧、氯气、次氯酸钠和漂白粉。常见的还原剂包括硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合肼和铁屑。物理化学方法：通过物理和化学作用去除或分解可溶性污染物的方法。常用的物理化学方法包括离子交换、萃取、膜分离和吸附。水污染控制技术概述离子交换法：是用离子交换剂代替污水中离子污染物的一种方法，是水处理中软化脱盐的主要方法之一。在废水处理中，离子交换法主要用于去除废水中的金属离子。常用的离子交换剂包括磺化煤和离子交换树脂。萃取法：指液-液萃取法，是将与水不混溶的溶剂放入废水中，将废水中的溶质溶解在溶剂中，利用溶剂和水的密度差来分离溶剂的方法。水污染控制技术概述，膜分离法：它是一种使用特殊膜选择性分离液体中成分的技术的总称。它包括扩散透析、电渗析、超滤、反渗透等。膜分离技术最重要的特点之一是处理后的溶液没有香味不会改变，因此能量转换效率高。此外，这些方法大多不消耗化学物质。因此，它可以在常温下运行而不消耗热能。吸附法：利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附特性，从废水中去除多种污染物的过程。水污染控制技术概述生化法生物法是一种通过微生物代谢从废水中去除污染物的方法，也称为生化处理法。根据所涉及的微生物，生物方法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。其中，好氧生物处理方法可分为活性污泥法和生物膜法。生物膜法：主要用于去除污水中溶解的有机污染物，是一种广泛使用的生物处理方法。法国和德国生物膜的主要设施有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。水污染控制技术概述活性污泥法是处理城市污水的常用方法。他可以去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物、悬浮固体和其他可以被污水中的活性污泥吸附的物质。适用于大流量的活性污泥法和污水处理也适用于小流量的污水处理。经营方式灵活，日常费用低，但管理要求高。厌氧生物处理：一种仅在隔绝空气的条件下，依靠氧细菌的生化作用降解有机污染物的方法。其处理对象一般为高浓度有机工业废水、陈震废水污泥、动植物残渣、粪便等。处理对象包括厌氧生物滤池和旋转生物转盘、厌氧污泥流化床和两相厌氧消化系统等。水污染控制技术、印染废水高级氧化技术和高级氧化方法概述：任何涉及羟基自由基(OH)的氧化过程都属于高级氧化过程。(OH)其氧化还原电位E0=2.80V伏，具有很强的氧化能力。高级氧化技术是近年来备受关注的一种新型废水处理技术。羟基自由基主要用作强氧化剂，无选择性地快速完全氧化废水中的污染物。其中，臭氧氧化、光催化氧化、芬顿氧化、湿式氧化、电化学氧化和超临界水氧化被广泛应用。印染废水高级氧化技术臭氧氧化法：作为一种高级氧化技术，近年来被用于去除印染废水中的色度和难降解有机物。对于臭氧氧化的机理没有明确的结论，通常认为臭氧氧化是臭氧分解产生(羟基)自由基。(羟基)容易氧化各种类型的有机物。正是染料发色团的不饱和键断裂，生成有机物该过程分为以下几个步骤：臭氧从气体扩散到企业界面，界面转移到液相边界，然后转移到液相体。在碱性介质中，O3O2O 32O H2O2O H2OH2O 2Oh2o表示为O3OH-HO2-O2-O3O2-O3-O2，印染废水的高级氧化技术，如果在碱性介质O3OH-HO2-O2-O3O2-O3-O2O 3 HO2-OH2O 2-OHO2OH-中，可以看出臭氧在水中的氧化途径既可以是臭氧直接氧化有机物，也可以是臭氧分解生成羟基氧化有机物。臭氧氧化法作为一种先进的氧化技术，具有以下优点和局限性：氧化能力强，比氯气高一倍，原料易得，无运输限制(一般由空气和电制成)。局限性是高功耗；臭氧利用率不高等。印染废水深度氧化技术芬顿氧化芬顿试剂氧化法是近年来备受关注的一种废水深度氧化处理技术。本质上，该反应由Fe2和H2O2的链式反应催化，生成具有强氧化作用的羟基自由基。在废水处理中，废水产生的羟基自由基的强氧化主要用于降解和去除难以生化降解的有机污染物。反应机理为：Fe2H2O 2Fe3OH-OH(1)Fe3H2O 2Fe2OH(2)Fe2OHFe3OH-(3)Fe3OH 2Fe2OH(4)。印染废水高级氧化技术。在上述过程中，H2O2在Fe2的催化下生成羟基自由基。其氧化性能仅次于氟，因此，芬顿试剂可以氧化水中的大部分有机物，适用于处理难以生物降解且难以用普通物理化学方法处理的废水。李勇等人用芬顿试剂处理活性艳红印染废水。结果表明，在温度50、废水酸碱度5、反应时间20min、硫酸亚铁与水的比例为1: 3.3的实验条件下，污水的去除率为96.3%，化学需氧量和出水化学需氧量的去除率分别为86.2%和22.4毫克/升。废水达到了排放标准。芬顿法作为一种先进的氧化技术，具有以下优点和局限性：其优点是操作过程简单；反应物容易获得；不需要复杂的设备，对环境友好。其局限性是废水中含有大量的铁离子，造成二次污染。印染废水高级氧化技术，光催化氧化法：一些感光物质(二氧化钛、铁络合物、过氧化氢等。)在光的作用下产生具有强氧化能力的羟基自由基，氧化水中的有机物为小分子有机物或二氧化碳和水等。达到去除水中污染物的目的。光催化氧化主要分为均相光催化氧化和非均相光催化氧化。印染废水高级氧化技术，均相光催化氧化：主要在可见光或紫外光照射下，芬顿体系主要发生反应。紫外光-芬顿反应机理H2O2在紫外光照射下生成OH: H2O2 HV 2OH (1) Fe2，部分转化为Fe3。转化后的Fe3在pH=5.5的介质中水解生成羟基化铁(OH) 2，