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第5章 水体污染(3)

混凝法混凝法是向水中投加混凝剂,可使污水中的胶体颗粒失去稳定性,凝聚成大颗粒而下沉。通过混凝法可去除污水中细分散固体颗粒、乳状油及胶体物质等。该法可用于降低污水的浊度和色度,去除多种高分子物质、有机物、某种重金属毒物(汞、镉、铅)和放射性物质等,也可以去除能够导致富营养化物质如磷等可溶性无机物,此外还能够改善污泥的脱水性能。因此,混凝法在工业污水处理中使用得非常广泛,既可作为独立处理工艺,又可与其他处理法配合使用,作为预处理、中间处理或最终处理。目前,常采用的混凝剂有硫酸铝、碱式氯化铝、铁盐(主要指硫酸亚铁、三氯化铁及硫酸铁)等。当单独使用混凝剂不能达到应有净水效果时,为加强混凝过程、节约混凝剂用量,常可同时投加助凝剂。

中和法中和法用于处理酸性废水和碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠、石灰石等,使废水变为中性。对碱性废水可吹人含有CO2的烟道气进行中和,也可用其他的酸性物质进行中和。

氧化还原法利用液氯、臭氧、高锰酸钾等强氧化剂或利用电解时的阳极反应,将废水中的有害物质氧化分解为无害物质;利用还原剂或电解时的阴极反应,将废水中的有害物还原为无害物质,以上方法统称为氧化还原法。氧化还原方法在污水处理中的应用实例有:空气氧化法处理含硫污水;碱性氯化法处理含氰污水;臭氧氧化法在进行污水的除臭、脱色、杀菌以及除酚、氰、铁、锰,降低污水的BOD与COD等均有显著效果。还原法目前主要用于含铬污水处理。

物理化学处理法

利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术等操作过程,处理或回收利用工业废水的方法可称为物理化学法。工业废水在应用物理化学法进行处理或回收利用之前,一般均需先经过预处理,尽量去除废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质或调整废水的pH值,以便提高回收效率及减少损耗。常采用的物理化学法有以下几种。

萃取(液-液)法萃取法是将不溶于水的溶剂投入污水之中,使污水中的溶质溶于溶剂中,然后利用溶剂与水的密度差,将溶剂分离出来。再利用溶剂与溶质的沸点差,将溶质蒸馏回收,再生后的溶剂可循环使用。常采用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取机等。

吸附法吸附法是利用多孔性的固体物质使污水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法,常用的吸附剂有活性炭。此法可用于吸附污水中的酚、汞、铬、氰等有毒物质,且还有除色、脱臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度处理,吸附操作可分为静态和动态两种。静态吸附是指在污水不流动的条件下进行的操作,动态吸附则是在污水流动条件下进行的吸附操作。污水处理中多采用动态吸附操作,常用的吸附设备有固定床、移动床和流动床三种方式。

离子交换法离子交换法是用固体物质去除污水中的某些物质,即利用离子交换剂的离子交换作用来置换污水中的离子化物质。随着离子交换树脂的生产和使用技术的发展,近年来在回收和处理工业污水的有毒物质方面,由于效果良好、操作方便而得到一定的应用。在污水处理中使用的离子交换剂有无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类。采用离子交换法处理污水时必须考虑树脂的选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的,交换能力的大小主要取决于各种离子对该种树脂亲和力(又称选择性)的大小。目前,离子交换法广泛用于去除污水中的杂质,例如去除(回收)污水中的铜、镍、镉、锌、汞、金、银、铂、磷酸、有机物和放射性物质等。

电渗析法(膜分离技术的一种电渗析法是在离子交换技术基础上发展起来的一项新技术。它与普通离子交换法不同,省去了用再生剂再生树脂的过程。因此,具有设备简单、操作方便等优点。电渗析是在外加直流电场作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性,使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去,以达到浓缩、纯化、合成、分离的目的。该方法广泛应用于海水、苦咸水除盐,制取去离子水等。

反渗透法(膜分离技术的一种反渗透法利用一种特殊的半渗透膜,在一定的压力下,将水分子压过去,而溶解于水中的污染物质则被膜所截留,污水被浓缩,而被压透过膜的水就是处理过的水。目前,该处理方法已用于海水淡化、含重金属的废水处理及污水的深度处理等方面。制作半透膜的材料有醋酸纤维素、磺化聚苯醚等有机高分子物质。为降低操作压力以节省设备和运转费用,目前,对于膜的材料和性能正在深入试验研究。反渗透处理工艺流程由三部分组成:预处理、膜分离及后处理。

超过滤法(膜分离技术的一种超过滤法也是利用特殊半渗透膜的一种膜分离技术。以压力为推动力,使水溶液中大分子物质与水分离,膜表面孔隙大小是主要控制因素。用于电泳涂漆废液等工业废水的处理。

生物处理法

污水的生物处理法就是利用微生物新陈代谢功能,使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质,使污水得以净化。根据参与作用的微生物种类和供氧情况,属于生物处理法的工艺又可以分为两大类,即好氧生物处理和厌氧生物处理。

好氧生物处理法好氧生物处理法是在有氧的条件下,借助于好氧微生物(主要是好氧菌)的作用来进行的。依据好氧微生物在处理系统中所呈的状态不同,又可以分为活性污泥法、生物膜法和氧化塘法等。

活性污泥法是当前使用最广泛的一种生物处理法。该法是将空气连续鼓入曝气池的污水中,经过一段时间,水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝体——活性污泥。它能够吸附水中的有机物,生活在活性污泥上的微生物以有机物为食料,获得能量并不断长大繁殖。从曝气池流出并含有大量活性污泥的污水——混合液,进入沉淀池经沉淀分离后,澄清的水被排放,沉淀分离出的污泥作为种泥,部分地回流进入曝气池,剩余的(增殖)部分从沉淀池排放。活性污泥法有多种池型及运行方式,常用的有普通活性污泥法、完全混合式表面曝气法、吸附再生法等。废水在曝气池内停留一般为4~6小时,能去除废水中的有机物(BOD5)90%左右。

生物膜法是使污水连续流经固体填料(碎石、煤渣或塑料填料),在填料上大量繁殖生长微生物形成污泥状的生物膜。生物膜上的微生物能够起到与活性污泥同样的净化作用,吸附和降解水中的有机污染物,从填料上脱落下来的衰老生物膜随处理后的污水流入沉淀池,经沉淀泥水分离,污水得以净化而排放。生物膜法普遍采用的处理构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。

除此之外,氧化塘法和土地处理系统(污水灌溉)皆属于生物处理法中的自然生物处理范畴。氧化塘法是利用藻、菌共生系统处理污水的一种方法。污水中存在着大量的好氧性细菌和耐污藻类,污水中的有机物被细菌利用,分解成简单的含氮、磷物,这些物质为藻类生长繁衍提供了必要的营养,而藻类利用阳光进行光合作用,释放出大量的氧气,供细菌生长需要,这种相互共存关系被称为藻菌共生系统。氧化塘就是依据这一系统使污水净化。氧化塘法构筑简单,运转费用低,能源消耗少,被广泛用于处理中、小城镇生活污水和造纸、食品加工等工业废水,一般可降低BOD575%~90%,但因此法占地面积较大,所以发展受到限制。

厌氧生物处理法在无氧的条件下,利用厌氧微生物的作用分解污水中的有机物,达到净化水的目的。它已有百年悠久历史,但由于它与好氧法相比存在着处理时间长、对低浓度有机污水处理效率低等缺点,使其发展缓慢。过去,厌氧法常用于处理污泥及高浓度有机废水。近30多年来,出现世界性能源紧张,促使污水处理向节能和实现能源化方向发展,从而促进了厌氧生物处理的发展,一大批高效新型厌氧生物反应器相继出现,包括厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧流化床等。它们的共同特点是反应器中生物固体浓度很高,处理能力大大提高,从而使厌氧生物处理法所具有的能耗小并可回收能源,剩余污泥量少,生成的污泥稳定、易处理,对高浓度有机污水处理效率高等优点,得到充分地体现。厌氧生物处理法经过多年的发展,现已成为污水处理的主要方法之一。目前,厌氧生物处理法不但可用于处理高浓度和中等浓度的有机污水,还可以用于低浓度有机污水的处理。

水污染综合防治的必要性

水污染综合防治的必要性和迫切性集中体现在两个方面:一是水资源紧缺、供需不平衡的矛盾突出,而水环境污染严重使这一矛盾更加突出,迫切需要解决;二是以点源治理为基础的排污口净化处理,不能有效地解决水污染问题,必须从区域或水系的整体出发进行水污染综合防治,由点源治理的尾部控制过渡到源头控制,才能从根本上控制水污染。

我国水污染现状及原因分析中国正在经历前所未有的水污染转型,水资源、水环境、水生态和水灾害四大水问题相互作用,彼此叠加,形成影响未来中国发展和安全的多重水危机,其中水污染的威胁尤为突出。据《2000年中国的环境》、《现代中国经济大事典》等提供的资料分析,水资源紧缺将成为我国突出的重大环境问题。据报道,2004年我国600多个城市中,有400多个城市存在供水不足,在沿海城市,由于城市人口增加,工业废水排放和水资源过量开发,将对海洋环境和淡水资源的供应构成威胁。由于缺水和水污染给经济发展、城市建设和人民健康带来极大危害,全国估计每年水污染造成的经济损失约300亿元。

我国水污染严重的主要原因是经济增长方式仍是传统的"粗放型",即以大量消耗资源,粗放经营为特征的传统模式,投入大、产出小、排污量大,不但严重地损害环境,长此以往经济发展也难以为继。我国约90%的企业设备陈旧、技术落后、管理水平低、资源利用率低,乡镇工业尤为严重。但是,我国人口众多、底子薄,在相当长一段时期内不可能拿出大量投资用于水污染治理,只能走转变经济增长方式,减少排污,以防为主、防治结合、综合治理的道路。

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