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一580-化工进展CHEMICAL刀习DUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2)(X6年第25卷增刊D04环保型水处理技术研究进展吴永娟’,杨莉丽’,刘振法2(’河北师范大学化学与材料科学学院,石家庄050016;2河北省能源研究所,石家庄050081)摘要:介绍了环保型水处理技术的物理方法,对近年来国内外各种环保型水处理物理技术的研究进展情况进行了详尽的阐述,指出了目前我国环保型水处理中存在的问题,并对环保型水处理方法的发展前景进行了展望。关键词:环保型;水处理物理技术;综述PmgerssinenviernmentalfriendlywaetrteratmentetchinqueswuoYn灯uanl,YANGilLil,lLuhzeafnZ(`eoll铭eofehe而sytr&Mateiriaseieeen,He悦1Nomraluniversiyt,shijiahzu毗050016;ZHeisie玩situtetofEn叱yConvesrion,sihjiaZhuangosoosl)Abstaret:hTeeoneePtandsortsofenviornrnentalifrendlywateretratmentmehtodsandhtePorgressinialsosrtofPhysiealenviornmenaltifrendlywateretraitnentmehtodsathomeandaboradinereentyeasrweeridseussdeindeiatllnihtsPap.erlAso,50〔。eProblemsinenviornrnental伍endlywaetretratmentinChinaatPersentweerPoinotdout,andhtePorsPeetsofhetenviormnenalt角endlywateretraitnelltweerdesicrbed.T七e53erfeerneesweereitedinhitsPap.ereKywodrs:enviornmentalifrendly;wateretratmentetehinques;erview水处理技术是通过物理、化学和生物等方法对水质进行处理,使之满足人民生活、工业生产和环境需要的技术。所谓环保型水处理方法是指在研制和使用过程中对环境没有污染、对人体没有伤害的处理方法l[]。这些方法可分为两大类,一类是化学方法,一类是物理方法。与化学方法相比,物理、生物方法是水处理技术中一枝新秀,且具有便于控制、使用方便、经济高效、使用周期长、对环境友好等优点,所以它们具有非常广阔的发展前景。本文旨在从环保的角度对近年来国内外各种水处理物理技术的发展状况进行介绍。1固定化微生物技术所谓固定化微生物技术就是利用化学的或物理的手段将游离的细胞定位于限定的空间区域,并使之成为不悬浮于水,仍保持生物活性、可反复利用的方法2[]。固定化微生物技术具有微生物密度高、反应迅速、微生物流失少、产物易分离、反应过程易控制的优点,是一种高效低耗、运转管理容易的一种十分有前途的废水处理技术。固定化细胞技术是20世纪70年代从固定化酶技术发展起来的。它包括固定化酶技术、固定化细胞技术和固定化藻技术3[]。由于此项新技术既不需要把酶从细胞中提取出来,也不需要加以纯化,酶活力损失少,因此此项新技术广泛地应用于制药、化工、食品发酵及环保等领域。固定化微生物技术所要求的微生物必须满足的条件有:①投加的菌类活性高:②菌类可迅速降解目标污染物;③在系统中不仅能竞争生存,而且可以维持相当数量。目前,这项新技术的制备方法总体上可分为吸附法、包埋法、共价法和交联法四大类14一6J。文献[7]中还介绍了这项技术的载体分为三大类:无机载体、有机高分子载体和复合载体。固定化微生物技术已在某些水相污染物处理中显示了一定的技术优势7[J。所应用的领域有难降解的有机废水、含高浓度重金属离子的废水、制药废水、印染废水、生活污水以及毒性检验和生物检测等。其废水处理典型工艺流程如图1所示。增刊吴永娟等:环保型水处理技术研究进展图1固定化微生物技术废水处理工艺流程图在文献8[]中就介绍了采用经苯酚驯化后的活性污泥制成固定化微生物小球,处理了两种不同类型的含酚废水,并与传统活性污泥法进行比较,实验结果证明:固定化微生物法在处理时间及浓度两方面均优于活性污泥法。文献9[]报道采用功能化大孔载体FpUFS,并以载体结合法固定化高效微生物菌群处理煤气厂焦化废水,具有较好的处理效果。固定化藻类可用于氮、磷等营养物质的吸收去除,吸收和富集污水中的重金属,以及水体中难降解的有机物。文献3[]报道了利用固定化小球藻降解三丁基锡及其降解产物一、二丁基锡,实验表明,处理12h去除率分别为86.5%、79.0%、78.3%。杨芬l0[]对水中cul()I进行了静态研究,采用固定化藻细胞对Cu(H)吸附,并于未固定的普通小球藻吸附效果进行对比,结果表明固定化藻细胞对水中Cu(n)的吸附率明显高于未固定化藻细胞,固定化藻细胞对Cu(H)的吸附是一个快吸附,固定化藻细胞可以用.05m。比的HCI解吸和再生,解吸率在80%以上。2湿式催化氧化技术湿式催化氧化技术简称为CWO技术,CWO技术是专门用于高浓度工业废水处理的湿式催化氧化处理技术,是一种废水的深度处理技术11’一’31。cwo技术是一种有效的处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的新技术。CWO技术是目前处理高浓度生化难降解工业有机废水的最佳方法之一,CWO技术将成为21世纪工业废水处理的替代新技术。云南省昆明市环境工程技术研究中心通过引进、消化、吸收日本大阪煤气公司先进的CWO高浓度生化难降解工业有机废水处理技术,完成了对该项技术的国产化研究,自主设计、制造、集成建设和运行了一套20m3ldcwo技术工业应用装置l[利5]。采用引进的湿式催化氧化处理技术(CWO)及其ZooLd/小型工业试验装置,对我国焦化、造纸、生化制药等10多种行业的高浓度工业废水进行处理可行性试验研究,试验结果表明该技术及装置对处理我国高浓度工业废水具有良好的适用性。湿式催化氧化技术处理高浓度有机废水中催化剂起着关键的作用,因此催化剂的制备和开发就成为大家研究的重点。董岳刚等l6[]研究了湿式催化氧化法处理高浓度有机废水中催化剂的选择和实验条件的优化。在优选催化剂中共制备14种催化剂并进行实验,发现其中Ce、Cu复合催化剂活性最高,在实验条件优化中根据对正交实验数据进行的极差分析发现,CWO法处理废水时各影响因素的主次关系是:H20:的用量Ce、Cu复合催化剂的用量反应时间。杨润昌等117〕采用低压湿式催化氧化法处理高浓度模拟偶氮染料甲基橙溶液,研究了实验温度、HZq的浓度、eF+2浓度等因素对去除效果的影响,结果表明LPCWO法能有效去除废水颜色,同时确定了此反应的反应速率方程。3人工湿地技术人工湿地系统于20世纪70年代提出,80年代得到迅速发展。80年代末90年代初,在美国和英国相继召开人工湿地研讨会,提出人工湿地的有关机理和一些可供参考的设计规模和数据,这标志着人工湿地系统作为一种独具特色的污水处理技术进入环境科学领域。人工湿地由于其工艺较为简单、投资少、能耗低、维护、操作和管理方便,已引起全球人们注意,将会被逐渐广泛应用。目前,人工湿地废水处理技术有两种形式:一种称地表工艺,另一种称地下潜流工艺。相对来讲,我国此项技术起步较晚,国家环保局华南环保所于1990年7月在深圳建立了第一个人工湿地污水处理工程。有关研究结果表明:在进水浓度较低的条件下,人工湿地对BODS的去除率可达85%一95%,COD的去除率可达80%以上,处理出水中BODS的浓度在10mg几左右,55(悬浮颗粒物)小于20m目1118]。湿地对氮、磷的去除率分别为60%、90%以上【l9]。而城市二级污水处理厂对氮、磷的去除率仅为20%一40%[20]。阳承胜等l2[]研究了以宽叶香蒲为主要原料的人工湿地系统处理广东省韶关市凡口铅/锌矿采矿废液的净化效能。结果表明:宽叶香蒲人工湿地生态系统能有效净化铅僻矿废水。廖新娣等22[l研究了香叶草和风车草人工湿地对猪场废水氮磷的处理效果。结果表明,湿地对N’II3一N和S一PO孟一去除率受污水停留时间和污水浓度影响较大。处理水出废废废废废废水水水水水水水水水沉沉调调.....固定化化化淀淀节节节节微生物物物过过槽槽槽槽处理器器器落.582.2006年第25卷4电水处理技术.41微波技术微波是一种非电离的电磁能,穿透能力强,具有深层次的加热作用。它是20世纪80年代后期兴起的一项新技术,其特点是快速、高效、环保。在微波辐照下,污染物的去除效率较一般方法有显著提高。利用微波加热特性,可将微波技术有效用于污泥、有机污染物的处理以及有机絮凝剂的制备23[】。微波技术在大气、水、固体废弃物的处理方面有很大潜力。其在废水处理中应用的典型工艺流程图如图2所示。图2微波废水处理工艺流程图对于液体,微波仅对其中的极性分子起作用。微波电磁场能使极性分子产生高速的旋转而产生热效应,同时,改变了体系的热力学函数,降低了活化能和分子的化学键强度124]。当废水流经微波场接受超高频电磁场时,微波对流体中吸波物质的物理、化学反应具有强烈的催化作用;固相微粒在微波场中能迅速的汇聚沉降与水分离,因此微波技术可以处理各种工业废水。文献[24]中报道GCHIH等采用低能辐射,对污水中吸附在粒状状活性炭表面的有机物三氯乙烯、二甲苯、蔡以及碳氢化合物等进行解吸和消解,最终分解率达100%,处理后的水质长期保持稳定。李万捷等〔2S]利用微波辐射制备聚丙烯酞胺,他们采用微波加热聚丙烯酞胺溶液,只需5min就可制备出聚丙烯酞胺,而且经过与其他同类产品比较发现,煤粉微粒的絮凝吸附能力强,絮团沉降速度快,清水回收率高。文献[26]采用微波辐射的方法来消除磺基水杨酸污染物。在处理废水时,先用活性炭吸附污染物,然后将滤出的活性炭用微波辐射,使其再生,即可有效的消除废水中有机物的污染,实验结果表明微波技术对水中磺基水杨酸的去除率可达97.4%。微波解吸也可回收有机物。.AH田皿er和R.AuPshcn尹7]研制了一种固定床式的微波加热解吸装置,用该装置研究了从活性炭高分子和沸石中解吸回收乙醇和有机酷。因此,采用微波解吸处理污水中的有机物,不仅可以消解有机物,而且可以获得高质量的回收产物。古昌红等28[]在AcF(活性炭纤维)存在下采用-微波辐射除去焦化废水中的叫噪污染物,并用活性炭代替ACF做了对比实验,结果表明,在微波辐射一下,ACF处理叫噪溶液效果非常高,.35而n去除率即可送98%。.42高频电磁场防垢水处理技术edIZ2]二以防垢为目的的物理学水处理技术,大体上经_历了三个发展阶段,即永久磁场式、高压静电场式和高频电磁场式水处理器。永磁式水处理器又称磁水器。永磁式水处理器一的主要优点是结构简单、安装和使用方便。主要缺点是有效期比较短,通常仅为半年左右,循环水温度越高,有效期越短;受磁场强度限制,这种水处理器不适于处理高硬度的水,也不适用大流量设备。高压静电场式水处理器的主要优点是结构简单、使用方便、有效期比较长。主要缺点是直流电压高达几千伏,容易发生漏电,安全性比较差;静电场强度有限,也不适用于高硬度水质和大流量设备。高频电磁场水处理装置:利用高频电磁场中的电场能和磁场能共存的特性,集永磁式和高压静电式水处理器两者的优点于一身。水中的正、负离子在高频电磁场下,相遇、相碰撞的概率显著提高,更容易复合成“溶解状态的溶质分子”。经过高频电磁场处理过的水,发生析晶,然后生成大颗粒状态的水垢。之后,失去了与器壁吸附的能力,随着排污,被排出设备之外。原则上,其辐射功率没有上限,因此高频电子式水处理器特别适用于大流量、高硬度的循环水系统。尤其适用于集中供热站的大型热交换器,以及火力发电厂复合水处理器的循环冷却水系统,高频电磁场水处理装置不仅具有防垢除垢功能,而且具有杀菌、灭藻、防锈、防腐蚀等多种功能。高频电
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