废水处理方法的分类 在目前的生产水平条件下，工业生产中产生废水和生活污水是不可避免的。为保证水体不被污染就必须对这些废水在排入水体之前加以处理。清除各种污染物有多种方法，这些方法是针对不同性质和形式的污染物而建立的。按照这些方法的不同机理可以分为下面四种类型。（1）物理方法通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法。常用的方法是利用过滤、沉淀、浮选等技术分离废水中的悬浮污染物。（2）化学处理法通过一些化学反应清除废水中污染物质或使其转化为其它物质从而化有害为无害、有毒为无毒等，称为化学处理法。常用的方法有中和法、氧化法、凝聚法、石灰解析法等。 ①中和法主要用来除废水的酸、碱性。 ②氧化法主要是通过氧化作用加速污染物的降解和转化。一般有三种方式：一是空气氧化法，即将废水暴露在空气中，利用空气氧化；二是化学氧化法，即在废水中加高锰酸钾、液氯、臭氧等强氧化剂使其发生氧化反应；三是电解氧化法，即利用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解过程，在阴阳两级分别发生氧化和还原反应，以消除污染物质。 ③化学凝聚法这是处理废水常用的一种方法。当废水中含有许多胶体物质，用物理方法不易除去时，常加凝聚剂，如硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、明矾、铝酸钠、氧化铁等，以清除胶体带的电荷，使之变成絮状，迅速下沉。 ④电解凝聚法电解凝聚法与化学凝聚法基本相同，即清除胶体上的电荷，使其发生凝聚作用。不过，后者是促使胶体下沉，前者是促使肢体聚集于液体表面。电解凝聚法常用于去除废水中的乳化油。通过电解作用使阳极电板上产生矾花，即氢氧化铁，阴极产生氢气。矾花和气体气泡不断上升，将乳化油带至液面产生凝聚、吸附和浮托等作用，因此又称电浮选法。（3）物理化学法物理化学法有离子交换法、吸附法、萃取法、分离技术等。 ①离子交换法这个方法是使硬水软化的传统方法，现在是深度处理废水和回收其中有用物质的重要方法之一。常用于除去或回收废水中的重金属。即利用离子交换作用，把废水中希望除去的或回收的阳离子或交换，如： RH+M+=RM+H+ RH——交换树脂 M+——金属交换离子 R——树脂母体然后用水或其它液体淋洗树脂，将其中重金属洗出，树脂复原。离子交换树脂有天然和人工合成产物两种。此外，天然的蒙脱石、沸石、多水高岭土和伊利石等均有离子交换吸附能力，也可用于处理废水，并具有来源容易、成本低等优点。 ②吸附法吸附法是采用固体多孔吸附剂，吸附废水中的味、臭、色、油、酚等污染物的处理方法。属于这类吸附剂的有活性炭、活性硅石、硅酸、白土、蒙脱石、氧化铝和骨粉等。 ③萃取法采用某种有机溶剂，从废水中除去或回收可溶于该溶剂中的污染物的处理方法，例如，用重质苯、异丙醚等革取废水中的酚。 ④泡沫分离这种方法是把空气吹入废水中，或者在废水中投放表面活性物质，使水中形成许多泡沫，水中表面活性或非活性污染物质吸附在泡沫上，升至水面，不断刮去泡沫，就能达到去除污染物的目的。 ⑤分离技术膜分离技术可分为电渗析法、扩散渗析法、反渗透法和超过滤法四种形式。 a．电渗析法电渗析是在离子交换法基础上发展起来的一项分离技术。溶液中的离子在直流电场的作用下，有选择地通过离子交换膜进行定向迁移，此法多用于海水和苦咸水除盐、制取去离子水等。 b．扩散渗析扩散渗析即为浓差渗析，利用半透膜（只能透过溶剂或只透过溶质的膜）使溶液中的溶质由高浓度一侧，通过膜向低浓度一侧迁移。此法主要用于酸、碱废液的处理、回收和有机、无机电解质的分离、纯化。 c．反渗透反渗透是以压力为推动力，把水溶液中的水分离出来，同时分离、浓缩溶液中的分子态或离子态物质的方法。反渗透法在化工分离技术、硬水软化、制取高纯水和分离细菌、病毒等方面得到广泛应用。 d．超过滤法超过滤法是以压力为推动力，使水溶液中大分子物质和水分离。其本质是机械筛滤。在这种方法中，膜表面孔隙大小是主要控制因素。（4）生物处理法生物处理法也称生化处理法。生物处理法是处理废水中应用最久、最广和相当有效的一种方法。它是利用自然界存在的各种微生物，将废水中有机物进行降解，达到废水净化的目的。根据废水处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，废水的生物处理分为好气和厌气生物处理两类。 ①好气生物处理法好气生物处理是在废水中通过大量空气，促使好气微生物大量繁殖，并注意调节pH值（6～9）、温度（20～30℃）和增加必要的养料（BOD∶N∶P=100∶5∶1）等，使之有利于微生物的生长和发育。它们能将废水中的有机物大量分解，分解为CO2、H2O、NH3和硫酸盐、磷酸盐等，达到去除有机污染物质的目的。 ②嫌气生物处理法嫌气生物处理是在缺氧条件下，利用嫌气微生物来进行废水处理，这种办法常用于处理有机质含量高的废水，即生化需氧量在5000～10000mg/L以上的废水。（5）土地处理系统法此法是利用土地及其中的微生物和植物根系对污水进行处理，同时又利用其中的水分和养分促进农作物、牧草或树木的生长。土地处理系统常用于中、小城市污水二级处理之后代替三级处理。土地处理系统是由污水的沉淀预处理、贮水塘、灌溉系统、地下排水系统等部分组成。处理方式一般为污水灌溉（通过喷洒或自流将污水排放到地表以促进植物的生长）、渗滤（将污水排放到粗砂、砂壤和土壤上经渗滤处理并补充地下水）和地表漫流（将污水有控制地排放到地面上，适于透水性差的粘土和粘质土壤，地面上常播种青草）等。由于不同的工业废水和生活污水具有不同的水质和水量，即使相同的工业，也由于各个工厂对生产原料的质量配比要求不一样以及采用的生产工艺流程不同，因而废水成分也有很大的变化。废水处理方法的选择，应根据废水的水质和数量，采取不同的处理方法。同时还要考虑处理方法的效果、操作费用、废水处理过程中所产生的淤泥和沉渣的处理，可能产生的二次污染问题以及废物的回收利用等等。简而言之，废水处理就是要把废水中的污染物质分离出来，或将其分解为无害物质，以达到废水治理的基本目的，满足各种不同用途的要求。 1.按照废水处理的作用原理分类: ① 物理法：利用物理作用使悬浮状态的污染物质与废水分离，在处理过程中污染物质的性质不发生变化。 ② 化学法、物理化学法：利用某种化学反应使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。 ③ 生化法（生物法）：利用微生物的作用去除废水中胶体和溶解性有机物的方法。 2.按照废水处理程度划分一级处理（包括预处理）、 二级处理（生物处理）、三级处理（深度处理）① 预处理②一级处理 （物理处理）③二级处理 （生物处理） ④三级处理 （深度处理或高级处理） 含氟废液处理 于废液中加入消化石灰乳，至废液充分呈碱性为止，并加以充分搅拌，放置一夜后进行过滤。滤液作含碱废液处理。此法不能把氟含量降到8ppm以下。要进一步降低氟的浓度时，需用阴离子交换树脂进行处理。含硼废液处理 把废液浓缩，或者用阴离子交换树脂吸附。对含有重金属的废液，按含重金属废液的处理方法进行处理。含钡废液处理在废液中加入Na2SO4溶液，过滤生成的沉淀后，即可排放。 工业废水处理的方法与处理原则 工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。工业废水的处理虽然早在19世纪末已经开始，并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践，但是由于许多工业废水成分复杂，性质多变，至今仍有一些技术问题没有完全解决。这点和技术已臻成熟的城市污水处理是不同的。 工业废水分类 通常有以下三种： 第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，含无机污染物为主的为无机废水，含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水，是无机废水；食品或石油加工过程的废水，是有机废水。 第二种是按工业企业的产品和加工对象分类，如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。前两种分类法不涉及废水中所含污染物的主要成分，也不能表明废水的危害性。第三种分类法，明确地指出废水中主要污染物的成分，能表明废水一定的危害性。 此外也有从废水处理的难易度和废水的危害性出发，将废水中主要污染物归纳为三类：第一类为废热，主要来自冷却水，冷却水可以回用；第二类为常规污染物，即无明显毒性而又易于生物降解的物质，包括生物可降解的有机物，可作为生物营养素的化合物，以及悬浮固体等；第三类为有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物质，包括重金属、有毒化合物和不易被生物降解的有机化合物等。 实际上，一种工业可以排出几种不同性质的废水，而一种废水又会有不同的污染物和不同的污染效应。例如染料工厂既排出酸性废水，又排出碱性废水。纺织印染废水，由于织物和染料的不同，其中的污染物和污染效应就会有很大差别。即便是一套生产装置排出的废水，也可能同时含有几种污染物。如炼油厂的蒸馏、裂化、焦化、叠合等装置的塔顶油品蒸气凝结水中，含有酚、油、硫化物。在不同的工业企业，虽然产品、原料和加工过程截然不同，也可能排出性质类似的废水。如炼油厂、化工厂和炼焦煤气厂等，可能均有含油、含酚废水排出。 处理原则 工业废水的有效治理应遵循如下原则： ①最根本的是改革生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料或产品取代有毒用料或产品。 ②在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。 ③含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。 ④一些流量大而污染轻的废水如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。 ⑤成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排入城市污水系统。应建造大型污水处理厂，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。与小型污水处理厂相比，大型污水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用，又因水量和水质稳定，易于保持良好的运行状况和处理效果。 ⑥一些可以生物降解的有毒废水如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。 ⑦含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。 发展趋势 在水和其他资源日渐短缺以及环境污染治理日益迫切的情况下，工业废水处理的发展趋势是：把水和污染物作为有用资源回收利用和实行闭路循环。这可分为水和污染物综合循环回用。水和污染物各自单独循环回用。 浊度、色度、透明度的区别与联系 浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。也就是说，由于水中有不溶解物质的存在，使通过水样的部分光线被吸收或被散射，而不足直线穿透。因此，混浊现象足水样的一种光学性质。浊度与色度虽然都是水的光学性质，但它们是有区别的。色度是由水中的溶解物质所引起的，而浊度则是由于水中不溶解物质引起的。所以，有的水样色度很高但并不混浊，反之亦然。 一般说来，水中的不溶解物质愈多，浊度愈高，但两者之间并没有直接的定量关系。因为浊度是一种光学效应，它的大小不仅与不溶解物质的数量、浓度有关，而且还与这些小溶解物质的颗粒大小、形状和折射指数等性质有关。 在水质分析中，浊度的测定通常仅用于天然水和用水。至于二生活污水和工业废水，由于含有大量的悬浮状污染物质，因而大多是相当混浊的，这种水样一般只作悬浮固体的测定而不作浊度的测定。 透明度是指水样的澄清程度，洁净的水是透明的。水中悬浮物和胶体颗粒物越多，透明度就越低。通常地下水的透明度较高。透明度是与水的颜色和浊度两者综合影响有关的水质指标。 活性炭在废水处理中的应用 1 前言由于大量污水的排放，我国的许多河川、湖泊等水域都受到了严重的污染。水污染防治已成为我国最紧迫的环境问题之一。水污染的处理有多种方法，其中吸附法是采用多孔性的固体吸附剂，利用同一液相界面上的物质传递，使废水中的污染物转移到固体吸附剂上，从而使之从废水中分离去除的方法。具有吸附能力的多孔固体物质称为吸附剂。根据吸附剂表面吸附力的不同，可分为物理吸附、化学吸附和离子交换性吸附。在废水处理中所发生的吸附过程往往是几种吸附作用的综合表现。废水中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石等。本文暂且讨论活性炭在废水处理中的应用 2 活性炭吸附法处理各种废水 2.1 活性炭吸附法处理印染废水 2.1.1 萃取－活性炭吸附法处理DMF废水[1] N,N-二甲基甲酰胺（DMF）是一种常用的化工熔剂，被广泛应用于聚氨酯合成革工业及医药、农药等行业。由于DMF在制革生产中被大量用作熔剂使用，生产所排放的废水中含有较高浓度的DMF。 处理DMF废水的方法有：活性炭吸附－二氯甲烷再生法、化学水解法和生化法。化学水解法与生化法都只是破坏DMF而没有回收DMF，处理成本较高，尤其不适用于处理较高浓度的DMF废水。对于高浓度DMF（近100g/L）的制革废水，目前工厂多采用直接精馏处理，分离DMF与水，回收的DMF回用于生产。但该法能耗较高，当废水中DMF浓度较低（如小于50g/L）时，回收成本将大幅度增加。 清华大学核能技术设计研究院采用熔剂萃取－活性炭吸附法，处理制革厂的高浓度DMF废水（DMF质量浓度为93.4g/L），用三氯甲烷（CHCl3）萃取废水中的DMF，萃取液经精馏分离回收DMF和萃取剂。研究了CHCl3对DMF的萃取效果、活性炭对萃余液的动态吸附性能、用熔剂CH2Cl2再生活性炭的效果和反复再生后活性炭的吸附效能。结果表明，用CHCl3 5级逆液萃取后，萃余液中的DMF降到1.33g/L，萃取率达96.8%。萃取液经精馏分离回收CHCl3和DMF。萃余液经活性炭吸附后COD可降到100mg/L以下。精馏过程的能耗及设备投资大大降低，全过程的总投资与老方法相当，而成本降低50％左右。经CHCl3萃取后的制革废水用活性炭吸附法深度净化处理，出水达国家一级排放标准。饱和活性炭经CH2Cl2洗脱、160℃空气活化后，其吸附性能和数量基本不变，可反复使用。 2.1.2 活性炭吸附法处理染料废水 纺织工业的发展带动了染料生产的发展。调查表明,全世界每年生产的染料超过70万吨，其中的2%直接进入水体以废水的形式排出,10%在随后的纺织染色过程中损失[2,3]。染料废水成分复杂，水质变化大，色度深，浓度大，处理困难.染料废水的处理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等。这些方法各有优缺点，其中吸附法是利用吸附剂对废水中污染物的吸附作用去除污染物.吸附剂是多孔性物质，具有很大的比表面积.活性炭是目前最有效的吸附剂之一，能有效地去除废水的色度和COD.活性炭处理染料废水在国内外都有研究[4,5]，但大多数是和其它工艺耦合，其中活性炭吸附多用于深度处理或将活性炭作为载体和催化剂[6,7]，单独使用活性炭处理较高浓度染料废水的研究很少。 活性炭对染料废水有良好的脱色效果.酸性品红废水的脱色最容易,碱性品红废水次之，活性黑B 133废水最难.染料废水的脱色率随温度的升高而增加，pH值对染料废水的脱色效果没有太大的影响。在最佳的吸附工艺条件下,酸性品红、碱性品红和活性黑B 133染料废水的脱色率均超过97%，出水的色度稀释倍数不大于50倍，COD小于50mg/L，达到国家一级排放标准。考虑到分离出的活性炭仍具有部分吸附能力，而且活性炭价格贵。因此，可以利用这些活性炭处理染料废水使其达到较低的中间浓度，然后再用新的活性炭使处于中间浓度的染料废水达到排放标准，以便减小成本[8]。 2.2粉煤灰活性炭处理含铬电镀废水 据统计,我国每年排出的电镀废水约为40×108ｍ3[9],其中不仅含有氰化物等剧毒成分,而且含有铬、锌、铜、镍等金属离子。铬是电镀中用量较大的一种金属原料,在废水中六价铬随pH值的不同分别以CrO2-4,HCrO-4, Cr2O2-7等形式存在。研究发现,六价铬有致癌的危害,其毒性比三价铬强100倍。含铬电镀废水的处理方法很多,主要有化学沉淀法、活性炭法、电解法和膜处理法等活性炭法中以粉煤灰活性炭为吸附剂、还原剂对含Cr (Ⅵ)的电镀废水进行了处理。 pH值对吸附量和去除率有较大影响, pH值为3左右时吸附量达到最大, Cr (Ⅵ)去除效果最好, pH值过高或过低时,粉煤灰活性炭对Cr (Ⅵ)的吸附能力较低。吸附时间对吸附量和去除率有一定的影响,随着时间延长,吸附量和去除率均增大,当时间为1.5ｈ时,吸附基本完全,时间进一步延长,吸附量和去除率虽然增加但不明显。 被活性炭吸附的Cr (Ⅵ),经化学还原生成Cr3+,在酸性条件下Cr3+与活性炭脱附,因而可以使活性炭再生,其再生的方法是用5%的H2SO4溶液浸泡活性炭,使Cr3+完全解吸,然后用水冲洗、干燥。再生后的活性炭对Cr (Ⅵ)的去除效果略有下降。Cr3+溶液用碱中和生成Cr (OH)3, Cr (OH)3可回收利用,防止二次污染[10]。 2.3 活性炭吸附-电化学高级氧化再生法处理难降解有机污染物 含有芳香化合物等有毒难降解污染物的废水，因其结构稳定，可生化性差，常规处理方法难以致效，成为当前我国水处理领域重点需要解决的技术难题。高级氧化技术和活性炭（AC）吸附则是研究较为广泛的两种处理方法。 近年来，电化学高级氧化技术作为一种新发展的高级氧化技术因其处理效率高、操作简便、环境友好等优点，引起极大关注[11-13]。它通过电极反应产生氧化能力很强的羟基自由基有效降解污染物。研究表明[14]，当有机污染物浓度较低时，传质将成为控制因素，导致降解过程仅发生在阳极表面而很少在溶液主体，并且因降解中间产物的滞留导致阳极毒化[15]。从而降低了处理效果。另一方面，活性炭因其极强的吸附能力在废水处理中获得广泛的应用。但其成本高，且易吸附饱和，若不进行再生回收不仅不经济还会对环境造成污染。常用的再生方法如热再生和化学法再生法等。需高温或高压条件，费用高[16]。最近，电化学再生法因其了研究者的注意，在常温常压下其再生效率可达85％[17]。但目前报道的电化学再生方法时间长达5h[18]，主要原因是：（1）采用石墨等常规电极，不易产生羟基自由基等活性物种，氧化性欠强，导致再生不彻底。（2）再生装置很少考虑传质，导致再生时间长。 基于上述研究背景，提出拉将活性炭吸附和电化学高级氧化集于一体的新型“相转移”废水处理方法。首先将有机污染物通过活性炭流化床快速吸附。然后通过床内特制的电化学装置实现活性炭现场再生，从而使得转移到活性炭上的有机污染物降解，而活性炭再生后能保证该体系的反复运行。
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