水处理常见方法阐述

2010-08-15邓新平曾小林

山西建筑 2010年8期

邓新平曾小林

水是人类生存的基本条件,又是国民经济的生命线,随着人口和经济的增长,一方面人类对水的需求和品质要求越来越高,另一方面,工业化时代以来,大量的废水、废渣、废气任意排放,造成了严重的水污染、土壤污染、大气污染等,使人类面临环境恶化和可用淡水资源缺乏等难题,严重威胁着人类的生存和发展。解决水资源短缺和水污染的一个主要途径是水处理,在很多地方并不是没有水,而是水质不可用,如果能通过人工处理,使不可用之水变成可用之水,以满足人类之需求,则缺水问题将不复存在。现阶段,污水处理方法很多,总结起来主要是物理、化学、生物等方法[1],现将常见的水处理方法分别介绍如下。

1 水处理的物理方法

1.1 自然沉降法

水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过程成为沉淀,颗粒相对密度大于1的表现为下沉,相对密度小于1的表现为上浮,是水处理中重要的过程之一[2],一般用作污水预处理,对于水中粒径较大的悬浮颗粒、杂质、泥砂等,利用其重力作用,使其在沉降池中沉降、澄清,降低浊度,初步达到净化的目的,同时减轻后续处理构筑物的难度。水处理中用于自然沉淀的构筑物主要是沉砂池。

1.2 吸附法

吸附法主要利用疏松多孔性介质的吸附作用,以脱除水中的微量污染物,包括脱色、除臭味、脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素、细菌等[3]。在水处理流程中,吸附法可以作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可以作为二级处理后的深度处理手段,以保证回用水的水质。

1.3 萃取法

萃取法是一项重要的水处理单元过程,向水中投加一种与水不互溶,但能良好溶解污染物的溶剂,使其与水充分混合接触,由于污染物在溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度,因而大部分污染物转移到溶剂中,然后分离废水和溶剂,即可达到分离、提浓污染物和净化废水的目的,现已用于含酚废水、含重金属废水的处理。

1.4 膜分离法

膜分离法是近年来兴起的一项新型水处理技术,原理是利用渗透装置的膜两侧形成的压力差,并使其超过渗透平衡时的压差,引起溶剂倒流,使浓度较高的溶液进一步浓缩,因其能耗低、适用范围广、分离效率高、操作简单、再生容易等优点,已广泛应用于化工、环保、医药、电子、轻工、食品、冶金等工业用水处理,膜分离法可分为:电渗析法(ED)、反渗透法(RO)、微滤法(MF)、超滤法(UF)、渗析法(D)、乳液膜法(ELM)等[5]。

2 水处理的化学方法

2.1 混凝法

混凝法是水处理中一个十分重要的方法,包括凝聚和絮凝两个过程,凝聚是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程,絮凝是指胶体脱稳后聚结成大颗粒絮体的过程,主要是通过投加混凝药剂,使水中的胶体物质形成大的絮凝颗粒,沉淀后达到去除的效果。

2.2 中和法

在污水中投加酸或者碱,使污水的pH值达到中性要求,常用的酸性废水中和剂有石灰、石灰石、白云石、苛性钠等;碱性废水中和剂主要是盐酸和硫酸,在中和处理中,尽量达到用酸性废水中和碱性废水的“以废治废”目的,同时当酸性污水中含酸量超过4%和碱性污水中含碱量超过2%时,应首先考虑回收和综合利用[9]。

2.3 氧化还原法

用氧化剂或还原剂将废水中的有毒有害物质转变成无毒、无害的物质,称为氧化还原法,常用的氧化剂有臭氧、氯气、三氯化铁等,可以用来处理焦化废水、有机废水和医院污水等;常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、锌粉等。如含有六价铬(Cr6+)污水,当通入SO2后,可使污水中的六价铬还原为三价铬[9]。

2.4 化学沉淀法

化学沉淀法是向水中投加某种化学药剂,使之与水中的某些溶解物质发生化学反应,形成难溶的沉淀物,然后进行固液分离,从而去除水中的污染物的方法,适合于处理废水中的重金属离子(如Hg,Pb,Zn,Ni,Cr,Cu)及某些非金属(As,F,S,B,P),也适应于水质软化,去除碱金属(如Ca,Mg)盐和二氧化硅。常见的化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法和其他化学沉淀法,最常见的沉淀剂是石灰,其他为氢氧化钠、碳酸钠、硫化氢、碳酸钡等。

2.5 离子交换法(IX)

离子交换法是我国目前应用最广泛的水处理技术之一。其所用的树脂是一种高分子聚合物,按官能团的性质分为强酸、强碱、弱酸、弱碱四类,按其基团性质分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂是指分子中含有酸性基团的离子交换树脂,能使分子中的H+等与溶液中的其他阳离子交换。阴离子交换树脂是指分子中含有碱性基团的离子交换树脂,能使分子中的OH-与溶液中的其他阴离子交换。离子交换法常与RO膜法结合使用,废水先经RO膜除去90%左右的溶质,然后用IX处理。这种结合使用的方法很适合于浓缩水、高含盐水、纯水的处理,也用于回收重金属离子、放射性废水及有机废水处理[10]。

2.6 光化学氧化法

光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术,是在光化学作用下,产生氧化能力极强的OH,OH能够无选择性地氧化水中的有机污染物,将其完全矿化为CO2和H2O等简单无机物。

2.7 电催化氧化法

电催化氧化法是指在外加电场的作用下,通过阳极反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生羟基自由基(OH)、臭氧一类的氧化剂降解有机物,有机污染物完全氧化为CO2和H2O,进而达到去除有机污染物的目的,这种降解途径使有机物分解更加彻底,不易产生毒害中间产物,更符合环境保护的要求。但长期以来,受电极材料的限制,电催化氧化降解有机物过程的电流效率很低、电耗很高,难以实用化,实际中常用超声波和电催化氧化法配合使用,可缩短降解时间,提高降解率[11],此外磁致物理效应、化学效应和生物效应可提高溶解氧的浓度,增加污染物、降解菌和氧的接触几率,加快物质扩散速率,诱导微生物酶的合成,加快酶反应等,从而明显提高废水生物降解的速率,在加深对电催化氧化过程认识的基础上,与其他技术的配合,将会有更广阔的应用前景。

3 水的生物处理方法

3.1 好氧处理

好氧处理是依靠好氧菌在有氧的条件下,进行处理的方法,从菌胶团的形式可以分为活性污泥法和生物膜法。根据原水水质特征,好氧处理已经派生出了多种处理形式及工艺。活性污泥法可分为传统曝气、推流式曝气、延时曝气、间歇式曝气和氧化沟等,且在池形上又有矩形、圆形、椭圆形等;生物膜法又有浸没滤池(接触氧化)、滴滤池、塔式生物滤池、生物转盘等形式,目前在实际工程中应用较多的A/O,A2/O脱氮除磷,近年来随着自控技术的发展,SBR法被广泛应用,通过程序自动控制进水,曝气,沉降,排水和闲置等步骤,具有投资少、处理效率高、能耗低等优点。