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污水回用过程的深度处理方法及其应用 |
作者:牟冠文 李… 文章来源:中国水工业网 点击数4372 更新时间:2010/3/9 14:56:02 文章录入:ahaoxie 责任编辑:ahaoxie |
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1.3.3超临界水氧化法 超临界水氧化法把温度和压力升高到水的临界点以上,该状态的水就称为超临界水。 在此状态下水的密度、介电常数、粘度、扩散系数、电导率和溶剂化学性能都不同于普通水。较高的反应温度(400~600℃)和压力也使反应速率加快,可以在几秒钟内对有机物达到很高的破坏效率。 美国德克萨斯州哈灵顿首次大规模应用超临界水氧化法处理污泥,日处理量达9.8t。系统运行证明其COD的去除率达到99.9%以上,污泥中的有机成分全部转化为CO2、H2O以及其他无害物质,且运行成本较低[19]。 1.3.4光化学催化氧化法 目前研究较多的光化学催化氧化法主要分为Fenton试剂法、类Fenton试剂法和以TiO2为主体的氧化法。 Fenton试剂法由Fenton在20世纪发现,如今作为废水处理领域中有意义的研究方法重新被重视起来。Fenton试剂依靠H2O2和Fe2+盐生成·OH,对于废水处理来说,这种反应物是一个非常有吸引力的氧化体系,因为铁是很丰富且无毒的元素,而且H2O2也很容易操作,对环境也是安全的[20]。Fenton试剂能够破坏废水中诸如苯酚和除草剂等有毒化合物。目前国内对于Fenton试剂用于印染废水处理方面的研究很多,结果证明Fenton试剂对于印染废水的脱色效果非常好。另外,国内外的研究还证明,用Fenton试剂可有效地处理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物质的废水。 类Fenton试剂法具有设备简单、反应条件温和、操作方便等优点,在处理有毒有害难生物降解有机废水中极具应用潜力。该法实际应用的主要问题是处理费用高,只适用于低浓度、少量废水的处理。将其作为难降解有机废水的预处理或深度处理方法,再与其他处理方法(如生物法、混凝法等)联用,则可以更好地降低废水处理成本、提高处理效率,并拓宽该技术的应用范围。 光催化法是利用光照某些具有能带结构的半导体光催化剂如TiO2、ZnO、CdS、WO3等诱发强氧化自由基·OH,使许多难以实现的化学反应能在常规条件下进行。锐钛矿中形成的TiO2具有稳定性高、性能优良和成本低等特征。在全世界范围内开展的最新研究是获得改良的(掺入其他成分)TiO2,改良后的TiO2具有更宽的吸收谱线和更高的量子产生率。 1.3.5电化学氧化法 电化学氧化又称电化学燃烧,是环境电化学的一个分支。其基本原理是在电极表面的电催化作用下或在由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。除可将有机物彻底氧化为CO2和H2O外,电化学氧化还可作为生物处理的预处理工艺,将非生物相容性的物质经电化学转化后变为生物相容性物质。这种方法具有能量利用率高,低温下也可进行;设备相对较为简单,操作费用低,易于自动控制;无二次污染等特点。 1.3.6超声辐射降解法 超声辐射降解法主要源于液体在超声波辐射下产生空化气泡,它能吸收声能并在极短时间内崩溃释放能量,在其周围极小的空间范围内产生1900~5200K的高温和超过50MPa的高压。进入空化气泡的水分子可发生分解反应产生高氧化活性的·OH,诱发有机物降解;此外,在空化气泡表层的水分子则可以形成超临界水,有利于化学反应速度的提高。 超声波对含卤化物的脱卤、氧化效果显著,氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有机物最终的降解产物为HCl、H2O、CO、CO2等。超声降解对硝基化合物的脱硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton试剂等氧化剂将进一步增强超声降解效果。超声与其他氧化法的组合是目前的研究热点,如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化学法。目前,超声辐射降解水体污染物的研究仍处于试验探索阶段。 1.3.7辐射法 辐射法是利用高能射线(γ、χ射线)和电子束等对化合物的破坏作用所开发的污水辐射净化法。一般认为辐射技术处理有机废水的反应机理是由于水在高能辐射的作用下产生·OH、H2O2、·HO2等高活性粒子,再由这些高活性粒子诱发反应,使有害物质降解。 辐射法对有机物的处理效率高、操作简便。该技术存在的主要难题是用于产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高,而且该法的能耗大、能量利用率较低;此外为避免辐射对人体的危害,还需要特殊的保护措施。因此该法要投入运行,还需进行大量的研究探索工作。 1.4臭氧法 臭氧具有极强的氧化性,对许多有机物或官能团发生反应,有效地改善水质。臭氧能氧化分解水中各种杂质所造成的色、嗅,其脱色效果比活性炭好;还能降低出水浊度,起到良好的絮凝作用,提高过滤滤速或者延长过滤周期。目前,由于国内的臭氧发生技术和工艺比较落后,所以运行费用过高,推广有难度。 2结语 污水的深度处理在城市和工业污水回用处理中扮演着非常重要的角色。在传统的生物方法之后,深度处理用于去除额外的污染物、特殊金属以及其他有害成分。现在已有的深度处理方法包括颗粒介质过滤、吸附、膜技术、高级氧化和消毒等。声技术是一种正在发展的、重要的,并且能够得到高质量再生水源的污水回用技术[21]。不断的深入研究将会带来更为有效的污水回用技术的改进,并在未来的污水回用中更为广泛的使用。 污水回用可为城市的发展提供或补充充足的水源。目前,污水回用的一些研究热点包括:(1)与痕量有机物质相关的健康风险评价;(2)评价微生物性质的监测方法的改进;(3)用于制造高质量再生水的膜技术的应用;(4)再生水储存效果的评价;(5)再生水中微生物、化学物质、有机污染物的评价;(6)中小型生活污水处理与回用设备设计;(7)污水回用管网体系的研究和建立。 参考文献 [1]董晴宇,胡海修.饮用水深度处理技术探讨[J].西南给排水,2001,23(5):1-5. [2]丁纪英,王波张,呈利.粉末活性炭在水处理中的应用[J].山东水利,2005,4:32-33. [3]宋文涛,胡志光,常爱玲,等.深度处理在给水处理工程中的应用[J].工业安全与环保,2005,31(3):4-6. [4]邓耀杰,李平,朱凡,等.以回用为目标的污水深度处理组合工艺及其发展[J].环境工程,2005,23(3):10-14. [5]魏先春.石油三厂污水回用技术的可行性研究[J].当代化工,2004,33(4):191-193. [6]GeorgeT,JeannieD,KeithB,etal.Ultrafiltrationasanadvancedtertiarytreatmentprocessformunicipalwastewater[J].Desalination,1998,119:315-321. [7]DecarolisJ,HongSK,TaylorJ.Foulingbehaviorofapilotscaleinside-outhollowfiberUFmembraneduringdead-endfiltrationoftertiarywastewater[J].J.Membr.Sci.,2001,191:165-178. [8]宋来洲,白明华,李健.微滤分离膜在城市污水深度处理中的应用[J].安全与环境学报,2004,4(5):12-15. [9]吴光,邱广明,陈翠仙,等.超滤膜法城市污水深度处理中水回用中试试验研究[J].膜科学与技术,2004,24(1):38-41. [10]王琳,王宝贞.城市饮用水膜处理技术[J].膜科学与技术,2001,21(3):53-55. [11]卞卫华.膜技术在电厂水处理中的应用[J].能源与环境,2005(3):42-44. [12]朱淑飞,钱钰,鲁学仁.膜技术在环保领域中的应用与发展[J].水处理技术,2001,27(1):1-4. [13]潘巧明,楼永通.膜法处理糖蜜制酒精废水的初探[J].水处理技术,2000,26(6):340-342. [14]AndreozziR,CaprioV,InsolaA.Advancedoxidationprocesses(AOP)forwaterpurificationandrecovery[J].CatalysisToday,1999,53:51-59. [15]梁生于,朱倩.湿式氧化法处理碱渣的工业应用[J].石油化工环境保护,2003,26(3):34-37. [16]YuriiI,MeytalM,SheintuchM.Catalyticabatementofwaterpollutants[J].Ind.Eng.Chem.Res.,1998,37:309-326. [17]ImamuraS.Catalyticandnoncatalyticwetoxidation[J].Ind.Eng.Chem.Res.,1999,38:1743-1753. [18]郝玉昆,孙珮石.湿式催化氧化法处理高浓度有机废水的研究[J].云南环境科学,2003,22:131-134. [19]GriffithJW,RaymondDH.Thefirstcommercialsupercriticalwateroxidationsludgeprocessingplant[J].WasteManagement,2002,22(4):453-459. [20]PignatelloJJ.DarkandphotoassistedFe3+—catalyzeddegradationofchlorophenoxyherbicidesbyhydrogenperoxide[J].Environ.Sci.Technol.,1992,26:944. [21]MujeriegoR,AsanoT.Theroleofadvancedtreatmentinwastewaterreclamationandreuse[J].Wat.Sci.Tech.,1999,40:1-9. |
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