#臭氧分析儀:十種先進工業廢水處理技術

導 讀

中國對廢水汙染的治理與(yu) 西方發達國家相比起步較晚，在借鑒*處理技術經驗的基礎上，以國家科技攻關(guan) 課題為(wei) 平台，引進和開發了大量的廢水處理新技術，某些項目已達到水平。這些新技術的投產(chan) 運行為(wei) 緩解中國嚴(yan) 峻的水汙染現狀，改善水環境發揮了至關(guan) 重要的作用。

一、

我國工業(ye) 廢水現狀

1.排放情況

近年我國工業(ye) 廢水排放情況（單位：億(yi) 噸）

近年我國工業(ye) 廢水排放量比例變化情況

可見近些年來，我國工業(ye) 廢水排放總量呈現逐年下降趨勢。2010年，工業(ye) 廢水排放量為(wei) 237.5億(yi) 噸；2015年降低至199.5億(yi) 噸。

2.2015年我國重點行業(ye) 廢水排放情況

2015年，在我國工業(ye) 廢水排放量中，化工、造紙、紡織及煤炭行業(ye) 廢水排放總和幾乎占到一半，是工業(ye) 廢水排放大戶。

3.近年來我國工業(ye) 廢水處理情況

近年來，我國工業(ye) 廢水處理量達到300-370億(yi) 噸，處理率約為(wei) 62%，雖然已取得顯著進步，但仍有很大提升空間。

二、以下是10種最新的工業(ye) 廢水處理技術介紹與(yu) 分析

1.膜技術

膜分離法常用的有微濾、納濾、超濾和反滲透等技術。由於(yu) 膜技術在處理過程中不引入其他雜質，可以實現大分子和小分子物質的分離，因此常用於(yu) 各種大分子原料的回收。

如利用超濾技術回收印染廢水的聚乙烯醇漿料等。目前限製膜技術工程應用推廣的主要難點是膜的造價(jia) 高、壽命短、易受汙染和結垢堵塞等。伴隨著膜生產(chan) 技術的發展，膜技術將在廢水處理領域得到越來越多的應用。

2.鐵碳微電解處理技術

鐵碳微電解法是利用Fe/C原電池反應原理對廢水進行處理的良好工藝，又稱內(nei) 電解法、鐵屑過濾法等。鐵炭微電解法是電化學的氧化還原、電化學電對對絮體(ti) 的電富集作用、以及電化學反應產(chan) 物的凝聚、新生絮體(ti) 的吸附和床層過濾等作用的綜合效應，其中主要是氧化還原和電附集及凝聚作用。

鐵屑浸沒在含大量電解質的廢水中時，形成無數個(ge) 微小的原電池，在鐵屑中加入焦炭後，鐵屑與(yu) 焦炭粒接觸進一步形成大原電池，使鐵屑在受到微原電池腐蝕的基礎上，又受到大原電池的腐蝕，從(cong) 而加快了電化學反應的進行。

此法具有適用範圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等諸多優(you) 點，並使用廢鐵屑為(wei) 原料，也不需消耗電力資源，具有“以廢治廢"的意義(yi) 。目前鐵炭微電解技術已經廣泛應用於(yu) 印染、農(nong) 藥/製藥、重金屬、石油化工及油分等廢水以及垃圾滲濾液處理，取得了良好的效果。

3.Fenton及類Fenton氧化法

典型的Fenton試劑是由Fe2+催化H2O2分解產(chan) 生˙OH，從(cong) 而引發有機物的氧化降解反應。由於(yu) Fenton法處理廢水所需時間長，使用的試劑量多，而且過量的Fe2+將增大處理後廢水中的COD並產(chan) 生二次汙染。

近年來，人們(men) 將紫外光、可見光等引入Fenton體(ti) 係，並研究采用其他過渡金屬替代Fe2+，這些方法可顯著增強Fenton試劑對有機物的氧化降解能力，減少Fenton試劑的用量，降低處理成本，統稱為(wei) 類Fenton反應。

Fenton法反應條件溫和，設備較為(wei) 簡單，適用範圍廣；既可作為(wei) 單獨處理技術應用，也可與(yu) 其他方法聯用，如與(yu) 混凝沉澱法、活性碳法、生物處理法等聯用，作為(wei) 難降解有機廢水的預處理或深度處理方法。　

4.臭氧氧化

某製藥廢水項目臭氧工藝流程

臭氧是一種強氧化劑，與(yu) 還原態汙染物反應時速度快，使用方便，不產(chan) 生二次汙染，可用於(yu) 汙水的消毒、除色、除臭、去除有機物和降低COD等。單獨使用臭氧氧化法造價(jia) 高、處理成本昂貴，且其氧化反應具有選擇性，對某些鹵代烴及農(nong) 藥等氧化效果比較差。

為(wei) 此，近年來發展了旨在提高臭氧氧化效率的相關(guan) 組合技術，其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅(jin) 可提高氧化速率和效率，而且能夠氧化臭氧單獨作用時難以氧化降解的有機物。由於(yu) 臭氧在水中的溶解度較低，且臭氧產(chan) 生效率低、耗能大，因此增大臭氧在水中的溶解度、提高臭氧的利用率、研製高效低能耗的臭氧發生裝置成為(wei) 研究的主要方向。

5.磁分離技術

磁分離技術是近年來發展的一種新型的利用廢水中雜質顆粒的磁性進行分離的水處理技術。對於(yu) 水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術可使它們(men) 具有磁性。

磁分離技術應用於(yu) 廢水處理有三種方法：直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。

目前研究的磁性化技術主要包括磁性團聚技術、鐵鹽共沉技術、鐵粉法、鐵氧體(ti) 法等，具有代表性的磁分離設備是圓盤磁分離器和高梯度磁過濾器。目前磁分離技術還處於(yu) 實驗室研究階段，還不能應用於(yu) 實際工程實踐。

6.等離子水處理技術

低溫等離子體(ti) 水處理技術，包括高壓脈衝(chong) 放電等離子體(ti) 水處理技術和輝光放電等離子體(ti) 水處理技術，是利用放電直接在水溶液中產(chan) 生等離子體(ti) ，或者將氣體(ti) 放電等離子體(ti) 中的活性粒子引入水中，可使水中的汙染物*氧化、分解。

水溶液中的直接脈衝(chong) 放電可以在常溫常壓下操作，整個(ge) 放電過程中無需加入催化劑就可以在水溶液中產(chan) 生原位的化學氧化性物種氧化降解有機物，該項技術對低濃度有機物的處理經濟且有效。此外，應用脈衝(chong) 放電等離子體(ti) 水處理技術的反應器形式可以靈活調整，操作過程簡單，相應的維護費用也較低。受放電設備的限製，該工藝降解有機物的能量利用率較低，等離子體(ti) 技術在水處理中的應用還處在研發階段。

7.電化學（催化）氧化

電化學(催化)氧化技術通過陽極反應直接降解有機物，或通過陽極反應產(chan) 生羥基自由基(˙OH)、臭氧等氧化劑降解有機物。

電化學(催化)氧化包括二維和三維電極體(ti) 係。由於(yu) 三維電極體(ti) 係的微電場電解作用，目前備受推崇。三維電極是在傳(chuan) 統的二維電解槽的電極間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料，並使裝填的材料表麵帶電，成為(wei) 第三極，且在工作電極材料表麵能發生電化學反應。

與(yu) 二維平板電極相比，三維電有很大的比表麵，能夠增加電解槽的麵體(ti) 比，能以較低電流密度提供較大的電流強度，粒子間距小而物質傳(chuan) 質速度高，時空轉換效率高，因此電流效率高、處理效果好。三維電極可用於(yu) 處理生活汙水，農(nong) 藥、染料、製藥、含酚廢水等難降解有機廢水，金屬離子，垃圾滲濾液等。

8.輻射技術

20世紀70年代起，隨著大型鈷源和電子加速器技術的發展，輻射技術應用中的輻射源問題逐步得到改善。利用輻射技術處理廢水中汙染物的研究引起了各國的關(guan) 注和重視。

與(yu) 傳(chuan) 統的化學氧化相比，利用輻射技術處理汙染物，不需加入或隻需少量加入化學試劑，不會(hui) 產(chan) 生二次汙染，具有降解效率高、反應速度快、汙染物降解*等優(you) 點。而且，當電離輻射與(yu) 氧氣、臭氧等催化氧化手段聯合使用時，會(hui) 產(chan) 生“協同效應"。因此，輻射技術處理汙染物是一種清潔的、可持續利用的技術，被國際原子能機構列為(wei) 21世紀和平利用原子能的主要研究方向。

9.光化學催化氧化

光化學催化氧化技術是在光化學氧化的基礎上發展起來的，與(yu) 光化學法相比，有更強的氧化能力，可使有機汙染物更*地降解。光化學催化氧化是在有催化劑的條件下的光化學降解，氧化劑在光的輻射下產(chan) 生氧化能力較強的自由基。

催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為(wei) 均相和非均相兩(liang) 種類型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為(wei) 介質，通過光助-Fenton反應產(chan) 生羥基自由基使汙染物得到降解；非均相催化降解是在汙染體(ti) 係中投入一定量的光敏半導體(ti) 材料，如TiO2、ZnO等，同時結合光輻射，使光敏半導體(ti) 在光的照射下激發產(chan) 生電子—空穴對，吸附在半導體(ti) 上的溶解氧、水分子等與(yu) 電子—空穴作用，產(chan) 生˙OH等氧化能力*的自由基。TiO2光催化氧化技術在氧化降解水中有機汙染物，特別是難降解有機汙染物時有明顯的優(you) 勢。

10.超臨(lin) 界水氧化（scwo）技術

SCWO是以超臨(lin) 界水為(wei) 介質，均相氧化分解有機物。可以在短時間內(nei) 將有機汙染物分解為(wei) CO2、H2O等無機小分子，而硫、磷和氮原子分別轉化成硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸根和亞(ya) 硝酸根離子或氮氣。美國把SCWO法列為(wei) 能源與(yu) 環境領域最有前途的廢物處理技術。

SCWO反應速率快、停留時間短；氧化效率高，大部分有機物處理率可達99%以上;反應器結構簡單，設備體(ti) 積小；處理範圍廣，不僅(jin) 可以用於(yu) 各種有毒物質、廢水、廢物的處理，還可以用於(yu) 分解有機化合物；不需外界供熱，處理成本低；選擇性好，通過調節溫度與(yu) 壓力，可以改變水的密度、粘度、擴散係數等物化特性，從(cong) 而改變其對有機物的溶解性能，達到選擇性地控製反應產(chan) 物的目的。

超臨(lin) 界氧化法在美國、德國、瑞典、日本等歐美國家已經有了工藝應用，但中國的研究起步較晚，還處於(yu) 實驗室研究階段。