論未來廢水物理化學(xué)處理技術(shù)發(fā)展的趨勢與特點(diǎn)

摘 要 物理化學(xué)處理是廢水處理中最實(shí)用的處理技術(shù)，既可用于簡單的初級處理，也可用于高級處理。本文綜述了針對幾種不同的新型廢水物理化學(xué)技術(shù)，總結(jié)了未來廢水物理化學(xué)處理技術(shù)發(fā)展的趨勢及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 物理化學(xué)處理 廢水 趨勢及特點(diǎn)

隨著近代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，工業(yè)污水中經(jīng)常含有某些細(xì)小的懸浮物及溶解靜態(tài)有機(jī)物，為了進(jìn)一步去除殘存在水中的污染物，常采用物理化學(xué)方法進(jìn)行處理，相比起其它方法，物理化學(xué)處理具有過程簡單、操作方便、效率高、投資少的特點(diǎn)。

一、廢水物理化學(xué)處理概述

物理化學(xué)處理法是一種運(yùn)用物理和化學(xué)的綜合作用使廢水得到凈化的方法，去除廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。在物化法中絮凝、沉淀、浮選、離子交換和過濾是應(yīng)用最多最具代表性的處理單元.

二、廢水的物理化學(xué)處理新技術(shù)

（一）電—Fenton法

電-Fenton（EF）法是高級氧化技術(shù)中的濕式氧化，也是目前研究比較多的一種高級氧化技術(shù)。電-Fenton 法可有效處理酚類、芳烴類、芳胺類、農(nóng)藥及核廢料等難降解有機(jī)廢水，與其他高級氧化工藝（AOPs）相比，電-Fenton 法具有反應(yīng)快速、無二次污染、操作簡單、可自動產(chǎn)生絮凝等優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)采用惰性電極作陽極時(shí)，OH-在陽極放電生成新生態(tài)的氧，新生成氧對水中的化合物進(jìn)行氧化。同時(shí)，在陰極的氫離子放電產(chǎn)生氫氣，氫氣可將處于氧化態(tài)的色素還原成無色物質(zhì)。陽極與陰極表面不斷產(chǎn)生氫氣和氧氣，使廢水中的有機(jī)膠體微粒和呈乳濁狀的油脂與氣泡一同浮升至水面而被去除。

電解反應(yīng)如下：

陽極反應(yīng)：2OH4 e→2 H++O2↑

陰極反應(yīng)：2H++2 e→H2↑

（二）誘導(dǎo)結(jié)晶法

結(jié)晶工藝是對化學(xué)沉淀工藝的改進(jìn)，它承襲了沉淀工藝反應(yīng)快、去除率高等優(yōu)勢，同時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）將化學(xué)沉淀工藝的四個(gè)步驟：加藥、絮凝、泥水分離和脫水合成一步，工藝過程簡單。（2）與沉淀工藝相比具有較高的水力負(fù)荷，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積大大減少，顯著地節(jié)省了設(shè)備、占地、控制和人力的費(fèi)用。（3）結(jié)晶產(chǎn)物為具有一定粒度和強(qiáng)度的無水顆粒，粒徑一般>1.0mm，無需經(jīng)過復(fù)雜的污泥脫水步驟。（4）通過結(jié)晶，可得到純度相對較高的結(jié)晶產(chǎn)物，可直接回用，或出售以獲取一定的經(jīng)濟(jì)利益，而不必像沉淀污泥需經(jīng)過專門處理。

（三）鐵碳微電解處理

鐵碳微電解法是利用Fe/C原電池反應(yīng)原理對廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等，集氧化還原、絮凝吸附、催化氧化、絡(luò)合、電沉積以及共沉淀等作用于一體。鐵炭微電解技術(shù)不僅能大大的降低有機(jī)物濃度，同時(shí)能降低廢水毒性，提高廢水的可生化性。鐵碳微電解工藝的優(yōu)點(diǎn)：性價(jià)比高、適用范圍廣、操作維護(hù)便利及使用壽命長等，但受到以下限制：

（l）鐵屑結(jié)塊與填料鈍化。

鐵碳微電解處理裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，過大的底部鐵屑壓實(shí)作用讓鐵屑易結(jié)塊并出現(xiàn)溝流等現(xiàn)象，處理效果降低。另外，長時(shí)間的鐵碳微電解技術(shù)，鐵電極上逐漸沉積污染物，形成的鈍化膜會阻礙鐵電極與碳的原電池的形成和穩(wěn)定性。

（2）工藝成本較高。

一般鐵碳電極反應(yīng)在酸性條件下會有較好的效果，因而廢水PH值需在反應(yīng)前調(diào)制至3，反應(yīng)后需加堿出水以調(diào)節(jié)廢水PH值至弱堿性，得以去除Fe2+和Fe3+。由此可見，PH調(diào)節(jié)的繁瑣操作和酸堿材料需求增加了此工藝的成本。

（3）難降解污染物去除不徹底。

鐵碳電解法只能將其轉(zhuǎn)化為相對易分解的小分子物質(zhì)，因此高濃度難降解工業(yè)廢水處理將不能單獨(dú)使用此工藝。

（四）生物活性炭處理（BAC）

BAC 以活性炭為載體構(gòu)建生物膜，從而形成生物活性炭，對污染物質(zhì)進(jìn)行降解。利用微生物降解吸附到活性炭上的有機(jī)污染物，結(jié)果降低了活性炭的吸附負(fù)荷，增加了炭床達(dá)到“穿透”或“失效”時(shí)的通水倍數(shù)，延長了活性炭的使用周期，減少了活性炭的再生頻率，降低了生產(chǎn)成本與能耗。

（五）電生物耦合工藝

電-生物耦合技術(shù)綜合生物法和電化學(xué)法的優(yōu)勢，不但具有生物法處理成本低、電化學(xué)處理難降解有毒污染物效果好的特點(diǎn)，且可將電化學(xué)反應(yīng)中引起電流效率降低的副反應(yīng)如產(chǎn)熱、析氧、析氫、電遷移等有效地利用于生物反應(yīng)中，降低了處理成本。

三、未來廢水物理化學(xué)處理技術(shù)的趨勢與特點(diǎn)

物理化學(xué)法處理廢水有很多優(yōu)點(diǎn)，如處理過程快，容易操作和控制，溫度改變靈活，能容納變化的負(fù)荷，處理系統(tǒng)需要小的空間和安裝費(fèi)用。但也有其缺陷，如使用化學(xué)試劑而導(dǎo)致的高操作費(fèi)用，高能源消耗。因此未來的廢水物理化學(xué)處理技術(shù)應(yīng)著重低成本化學(xué)藥劑的開發(fā)，減少能源消耗。

此外，由于未來廢水的生物難降解性和成分的復(fù)雜性，單一的生化或物理化學(xué)處理技術(shù)常常難以達(dá)標(biāo)排放，因此高效、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、工藝簡單的組合水處理技術(shù)是廢水處理技術(shù)研究的重要方向。

物理化學(xué)處理方法與生物法相結(jié)合是未來廢水治理技術(shù)的熱點(diǎn)。未來廢水種類繁多，污染物濃度較高，宜采用生物處理技術(shù)與物理化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的綜合治理路線，這樣既保留了物化除色、降低生化負(fù)荷、去除生化剩余污染物的特點(diǎn)，又充分發(fā)揮生化處理技術(shù)可降解大量有機(jī)污染物的特點(diǎn)。

（作者單位：長安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院）