研究介紹了目前工業(yè)廢水深度處理幾種常用的方法，并對工業(yè)廢水處理技術的發(fā)展趨勢與前景進行了展望。

1概述

工業(yè)廢水是指工業(yè)生產過程中產生的廢水、污水和廢液,其中含有隨水流失的工業(yè)生產用料、中間產物和產品以及生產過程中產生的污染物。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,廢水的種類和數(shù)量迅猛增加,對水體的污染也日趨廣泛和嚴重,威脅人類的健康和安全。

因此,對于保護環(huán)境來說,工業(yè)廢水的處理比城市污水的處理更為重要。水污染是一個全球性的問題，世界各國的水體都出現(xiàn)了不同程度的污染，世界性的水資源匱乏危機日益嚴重，水污染嚴重程度及危害日益加深[1，2]。許多國家都制定了十分嚴格的標準，對生態(tài)系統(tǒng)有毒害影響的物質實施嚴格監(jiān)控并禁止使用一些危害性強的化學物質[3]。同時，如何提高廢水深度處理的效率，緩解水資源緊張狀況已成為當今水處理領域研究的重要課題[4]。本文就目前常用的工業(yè)廢水幾種深度處理的方法進行了闡述，并展望了廢水處理技術的發(fā)展趨勢與前景。

2幾種深度處理方法

2.1活性炭吸附法

活性炭是一種多孔性物質，而且易于自動控制，對水量、水質、水溫變化適應性強，因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應用前景的污水深度處理技術。活性炭對分子量在500～3000的有機物有十分明顯的去除效果，去除率一般為70%～86.7%，可經(jīng)濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產物、氯化有機物、農藥、放射性有機物等。

常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆粒活性炭(GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。

近年來，國外對PAC的研究較多，已經(jīng)深入到對各種具體污染物的吸附能力的研究。淄博市引黃供水有限公司根據(jù)水污染的程度，在水處理系統(tǒng)中，投加粉末活性炭去除水中的COD，過濾后水的色度能降底1～2度;臭味降低到0度。

GAC在國外水處理中應用較多，處理效果也較穩(wěn)定，美國環(huán)保署(USEPA)飲用水標準的64項有機物指標中，有51項將GAC列為最有效技術。

GAC處理工藝的缺點是基建和運行費用較高，且容易產生亞硝酸鹽等致癌物，突發(fā)性污染適應性差。如何進一步降低基建投資和運行費用，降低活性炭再生成本將成為今后的研究重點。

BAC可以發(fā)揮生化和物化處理的協(xié)同作用，從而延長活性炭的工作周期，大大提高處理效率，改善出水水質。不足之處在于活性炭微孔極易被阻塞、進水水質的pH適用范圍窄、抗沖擊負荷差等。目前，歐洲應用BAC技術的水廠已發(fā)展到70個以上，應用最廣泛的是對水進行深度處理。撫順石化分公司石油三廠采用BAC技術，既節(jié)省了新鮮水的補充量，減少污水排放量，減輕水體污染，降低生產成本，還體現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。今后的研究重點是降低投資成本和增加各種預處理措施與BAC聯(lián)用，提高處理效果。

2.2化學沉淀法

化學沉淀法是向廢水中投加可溶性化學藥劑(即沉淀劑)，與水中呈離子狀態(tài)的無機污染物起化學反應，生成不溶于水或難溶于水的化合物，析出沉淀，使廢水得到凈化。化學沉淀法多用于去除廢水中的重金屬離子，如汞、鉻、鉛、鋅等。化學沉淀法有氨氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法。徐志高[5]等以MgC12˙6H2O和Na2HPO˙12H2O為反應沉淀劑，在最佳工藝條件下，對鋯鉿分離中試車間的高濃度廢水進行處理，氨氮的去除率>95%。景明霞[6]針對包頭地區(qū)稀土冶煉工藝產生的氨氮廢水，通過化學沉淀法對其進行初步處理，通過單因素實驗選取最佳控制點，氨氮去除率為92.4%。

2.3膜分離法

膜分離技術是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術。它的最大特點是分離過程中不伴隨有相的變化，僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果，是一種非常節(jié)省能源的分離技術。膜分離法是利用特殊的半透膜將廢水分開進而使某些溶質或溶劑滲透出來的方法的統(tǒng)稱。常見的膜分離法主要有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、滲析(D)、電滲析(ED)、液膜(LM)等方法。

微濾可以除去細菌、病毒和寄生生物等，還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開發(fā)區(qū)污水處理廠采用微濾膜對SBR二級出水進行深度處理,滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求。

超濾用于去除大分子，對二級出水的COD和BOD去除率大于50%。北京市高碑店污水處理廠采用超濾法對二級出水進行深度處理，產水水質達到生活雜用水標準，回用污水用于洗車，每年可節(jié)約用水4700m3。

納濾介于反滲透和超濾之間，其操作壓力通常為0.5～1.0MPa，納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性，它對二價離子的去除率高達95%以上，一價離子的去除率較低，為40%～80%。潘巧明等人采用膜生物反應器-納濾膜集成技術處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結果，出水COD小于100mg/L，廢水回用率大于80%。

反滲透用于降低礦化度和去除總溶解固體，對二級出水的脫鹽率達到90%以上，COD和BOD的去除率在85%左右，細菌去除率90%以上。RO膜早在20世紀70年代就已經(jīng)開始用于處理電鍍廢水并使之循環(huán)回用。NF膜在染料生產廢水中，用于其脫鹽、脫色和去除有機污染物。膜分離技術也已經(jīng)廣泛應用于造紙廢水處理中。瑞典Arctic紙廠使用超濾技術，懸浮固形物的除去率超過95%。

電滲析法是在直流電場的作用下，利用陰離子或陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子進行選擇性透過，使陰、陽離子定向遷移，從而實現(xiàn)水體中的溶質與水分離。

我國的膜技術在深度處理領域的應用與世界先進水平尚有較大差距。今后的研究重點是開發(fā)、制造高強度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料，著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關鍵問題。

2.4高級氧化法

工業(yè)生產中排放的高濃度有機污染物和有毒有害污染物，種類多、危害大，有些污染物難以生物降解且對生化反應有抑制和毒害作用。而高級氧化法在反應中產生活性極強的自由基(如˙OH等)，使難降解有機污染物轉變成易降解小分子物質，甚至直接生成CO2和H2O，達到無害化目的。高級氧化法在污染物降解中具有高效性、反應快、普適性和氧化降解的徹底性，但也存在處理費用較高，反應條件嚴格，反應器制造復雜等缺點，因此高級氧化法與其他工藝的組合運用是研究的一個方向[7]。

2.5濕式氧化法

濕式氧化法(WAO)是在高溫(150～350℃)、高壓(0.5～20MPa)下利用O2或空氣作為氧化劑，氧化水中的有機物或無機物，達到去除污染物的目的，其最終產物是CO2和H2O。福建煉油化工有限公司于2002年引進了WAO工藝，徹底解決了堿渣的后續(xù)治理和惡臭污染問題，而且運行成本低，氧化效率高。

2.6濕式催化氧化法

濕式催化氧化法(CWAO)是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應能在更溫和的條件下和更短的時間內完成，也因此可減輕設備腐蝕、降低運行費用目前，建于昆明市的一套連續(xù)流動型CWAO工業(yè)實驗裝置，已經(jīng)體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟性。

濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前，考慮經(jīng)濟性，應用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。采用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產生及資金的浪費。

2.7超臨界水氧化法

超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點以上，該狀態(tài)的水就稱為超臨界水。在此狀態(tài)下水的密度、介電常數(shù)、粘度、擴散系數(shù)、電導率和溶劑化學性能都不同于普通水。較高的反應溫度(400～600℃)和壓力也使反應速率加快，可以在幾秒鐘內對有機物達到很高的破壞效率。

美國德克薩斯州哈靈頓首次大規(guī)模應用超臨界水氧化法處理污泥，日處理量達9.8t。系統(tǒng)運行證明其COD的去除率達到99.9%以上，污泥中的有機成分全部轉化為CO2、H2O以及其他無害物質，且運行成本較低。

2.8光化學催化氧化法

目前研究較多的光化學催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。

Fenton試劑法由Fenton在20世紀發(fā)現(xiàn)，如今作為廢水處理領域中有意義的研究方法重新被重視起來。Fenton試劑依靠H2O2和Fe2+鹽生成，OH，對于廢水處理來說，這種反應物是一個非常有吸引力的氧化體系，因為鐵是很豐富且無毒的元素，而且H2O2也很容易操作，對環(huán)境也是安全的。Fenton試劑能夠破壞廢水中諸如苯酚和除草劑等有毒化合物。目前國內對于Fenton試劑用于印染廢水處理方面的研究很多，結果證明Fenton試劑對于印染廢水的脫色效果非常好。另外，國內外的研究還證明，用Fenton試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物質的廢水。

類Fenton試劑法具有設備簡單、反應條件溫和、操作方便等優(yōu)點，在處理有毒有害難生物降解有機廢水中極具應用潛力。該法實際應用的主要問題是處理費用高，只適用于低濃度、少量廢水的處理。將其作為難降解有機廢水的預處理或深度處理方法，再與其他處理方法(如生物法、混凝法等)聯(lián)用，則可以更好地降低廢水處理成本、提高處理效率，并拓寬該技術的應用范圍。

光催化法是利用光照某些具有能帶結構的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發(fā)強氧化自由基˙OH，使許多難以實現(xiàn)的化學反應能在常規(guī)條件下進行。銳鈦礦中形成的TiO2具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)良和成本低等特征。在全世界范圍內開展的最新研究是獲得改良的(摻入其他成分)TiO2，改良后的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產生率。

2.9電化學氧化法

電化學氧化又稱電化學燃燒，是環(huán)境電化學的一個分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場作用而產生的自由基作用下使有機物氧化。除可將有機物徹底氧化為CO2和H2O外，電化學氧化還可作為生物處理的預處理工藝，將非生物相容性的物質經(jīng)電化學轉化后變?yōu)樯锵嗳菪晕镔|。這種方法具有能量利用率高，低溫下也可進行;設備相對較為簡單，操作費用低，易于自動控制;無二次污染等特點。

2.10臭氧氧化法

臭氧具有極強的氧化性，對許多有機物或官能團發(fā)生反應，有效地改善水質。臭氧能氧化分解水中各種雜質所造成的色、嗅，其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度，起到良好的絮凝作用，提高過濾濾速或者延長過濾周期。目前，由于國內的臭氧發(fā)生技術和工藝比較落后，所以運行費用過高，推廣有難度。

2.11超聲波降解法

超聲輻射降解法主要源于液體在超聲波輻射下產生空化氣泡，它能吸收聲能并在極短時間內崩潰釋放能量，在其周圍極小的空間范圍內產生1900～5200K的高溫和超過50MPa的高壓。進入空化氣泡的水分子可發(fā)生分解反應產生高氧化活性的˙OH，誘發(fā)有機物降解;此外，在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水，有利于化學反應速度的提高。

超聲波對含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著，氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機物最終的降解產物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進一步增強超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點，如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學法。目前，超聲輻射降解水體污染物的研究仍處于試驗探索階段。

2.12輻射法

輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對化合物的破壞作用所開發(fā)的污水輻射凈化法。一般認為輻射技術處理有機廢水的反應機理是由于水在高能輻射的作用下產生˙OH、H2O2、˙HO2等高活性粒子，再由這些高活性粒子誘發(fā)反應，使有害物質降解。

輻射法對有機物的處理效率高、操作簡便。該技術存在的主要難題是用于產生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高，而且該法的能耗大、能量利用率較低;此外為避免輻射對人體的危害，還需要特殊的保護措施。因此該法要投入運行，還需進行大量的研究探索工作。

2.13聲化學技術法

目前，超聲波降解水中污染物原理的認識主要是空化理論和自由基氧化原理。由于超聲波空化作用所引起的反應條件的變化，導致了化學反應的熱力學變化，使化學反應的速度和產率得以提高。另外在超聲波空化產生的局部高溫、高壓環(huán)境下，水被分解產生H和OH自由基，溶解在溶液中的空氣(N2和O2)也可以發(fā)生自由基裂解反應產生N和O自由基。聲技術是一種正在發(fā)展的、重要的，并且能夠得到高質量再生水源的污水回用技術。不斷的深入研究將會帶來更為有效的污水回用技術的改進，并在未來的污水回用中更為廣泛的使用。

3前景展望

隨著科學技術的迅速發(fā)展，環(huán)境污染也越來越嚴重，人們對環(huán)境的保護意識也在不斷增強。現(xiàn)有的工業(yè)廢水采用單一方法處理達不到國家規(guī)定的排放標準，為了提高廢水治理的規(guī)模效益和綜合效益，其處理技術也在不斷被研究和發(fā)展。通常在不同階段將幾種方法組合起來，能夠明顯地提高廢水處理效果，而且其成本低和易操作，其技術優(yōu)點明顯，未來將是一種有工業(yè)前景的廢水處理工藝[8]，必將代表廢水處理技術發(fā)展的新趨勢。