工业废水深度处理与再生利用技术进展

(四川大学建筑与环境学院 四川 成都 610065)

一、前言

深度处理是在二级生化处理的基础上，利用各种处理技术对废水中的污染物进行分离、转化，为达标排放或达到回用标准而对废水进一步处理的过程。近年来，国内外科研工作者围绕着化工废水深度处理工艺做了大量研究，为化工废水的达标排放和循环利用提供了技术支撑。工业废水的处理方法按作用原理可分为物理化学法、化学氧化法和生物法等。

二、废水深度处理技术

(一)物理化学法

物理法是利用物理作用来分离和回收不溶解于废水中的悬浮污染物的处理方法。在废水的处理过程中，此方法仅能去除废水中的悬浮物，而对其中污染物的性质不发生改变，因此，物理法一般只是一定程度上的净化，处理后的废水达不到排放标准[1]。物理化学法是利用物理化学的原理或化工分离单元操作处理废水的方法，在化工废水的深度处理中常用的物化法主要包括混凝法、吸附法、过滤法、膜分离法等。

1.混凝法。混凝法处理对象主要是水中的微小悬浮固体和胶体杂质。混凝剂是保证混凝效果的关键，主要分为无机混凝剂、有机高分子混凝剂和微生物混凝剂。目前微生物混凝剂还未大面积应用，有机高分子混凝剂的使用会增加出水化学需氧量，价格也比较昂贵，无机混凝剂在废水深度处理中应用较多。复合混凝剂因兼具了单一混凝剂的优点，克服了单一混凝剂的不足而开始被重视。

混凝法技术成熟、操作简单，但单独采用混凝法处理往往不能达到排放或回用要求，在应用中一般将混凝法与其他深度处理技术联用，如与Fenton氧化、电化学方法等技术联用。

2.吸附法。吸附法的原理是利用吸附剂大的比表面积和发达的微孔结构对废水中污染物质进行富集，从而使废水得到净化。常用的吸附剂有活性炭、粉煤灰、硅藻土等。

目前对吸附法的研究主要集中在以下方面：(1)新型吸附剂的研发。如将炉渣、木质素等固体废物通过一定的方法改性，作为吸附剂用于废水处理。②吸附剂的改性。③吸附工艺条件的优化。④吸附工艺与其他工艺的联合应用。

3.过滤法。过滤法是去除低浓度悬浊液中微小颗粒的一种有效方法。过滤的关键是滤料，石英砂是最早使用的滤料，后来活性炭、人工合成的轻质滤料以及用无机材料制成的陶粒滤料也开始用于工业水处理[2]。新开发的合成纤维材料因具有巨大的表面积和孔隙率，拓展了过滤工艺的适用范围，推动了过滤技术的发展。

4.膜分离技术。膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。在今后的研究中，开发强度高、寿命长、抗污染、通量高的膜材料，并着重解决膜污染与浓度差极化等问题，是膜分离法在造纸废水深度处理中实现大规模应用所亟待解决的问题[3]。

(二)化学氧化法

化学氧化法是通过氧化剂的氧化作用，使难降解的有机物转化为易降解有机物，或将有机物彻底氧化为CO2和H2O的方法。目前，应用于化工废水深度处理的化学氧化技术主要有氯氧化、光催化氧化、芬顿氧化(Fenton氧化)、臭氧氧化、电化学氧化和催化铁内电解法等。

1.氯氧化。氯氧化技术是指向废水中加入氯氧化剂，降解废水中有机物，使其转化为易降解或无毒物质的技术。氯氧化法具有氧化效率高、操作简单、脱色效果好等优点，但也存在腐蚀性强、废水中Cl-含量升高、中间产物毒性较大等不足。氯氧化法处理废水时常用的药剂有漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯和液氯等。

2.光催化氧化。在工业废水的处理中，光催化氧化法也是广泛研究的热点。目前常用的催化剂主要有TiO2、H2O2、O3等，在太阳光或紫外光的照射下，从而促使催化剂的能级发生跃迁，产生活性很强的自由基，与废水中的有机污染物发生氧化还原反应而达到去除污染物的目的。

3.Fenton氧化。Fenton试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，当pH(pH=3左右)较低时，在Fe2+的催化作用下过氧化氢分解产生·OH，从而引发链式反应。另外，Fenton试剂中的亚铁离子与H2O2反应产生铁水络合物，具有絮凝作用。近年来，对Fenton氧化工艺的研究主要集中在以下方面：(1)影响因素的研究及工艺的优化；(2)类Fenton氧化法的研究开发。

4.臭氧氧化。臭氧是一种强氧化剂，可有效去除废水中的有机物，其去除机理主要有臭氧直接氧化和臭氧产生的·OH间接氧化两种。臭氧氧化具有氧化能力强、反应快速、无二次污染等优点，但存在有机物矿化不彻底、操作费用高等不足。催化臭氧氧化技术是近年来发展起来的一种新型臭氧氧化技术，主要分为均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化。

5.电化学氧化。电化学氧化技术发展于20世纪80年代，根据阳极是否直接与有机物进行电子转移，电化学氧化可分为直接氧化和间接氧化[4]。电极材料在电化学降解中起着重要作用，研制一种去除效率高、寿命长、运行价格低廉的电极已成为电化学研究的一个重要方向。目前常用的阳极材料有金属电极、碳素电极、非金属化合物电极和金属氧化物电极[5]，其中钛基涂层电极(DSA电极)因具有导电性好、耐腐蚀性强、析氧电位高等优点，自19世纪60年代研制成功以来得到了很大关注，也是目前研究的热点。

(三)生化法

生化法即生物化学法，是利用各种微生物的分解作用，将工业废水中的有机物和某些无机物分解，使之转化为无害无毒的无机物，从而达到废水净化的目的，分为曝气生物滤池法和生物活性碳法，前者填料是影响处理效率的关键因素，近年来在填料开发方面的研究主要集中在利用工业废料开发高效廉价填料及研发新型填料。

三、结论与展望

目前，将化学、物化和生化技术有效结合的联合技术开始越来越多的应用于化工废水的深度处理。联合技术可充分发挥各种技术手段的优点，克服单一技术的不足，有效实现废水的达标排放或回用，因此，也将是今后研究的方向之一。另外，对化工废水深度处理技术的研究，还需在优化处理工艺、开发廉价高效的处理剂、研发新型高效处理技术方面进一步的探索。

【参考文献】

[1]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京:化学工业出版社，2003:10-238.

[2]李国会，王继斌，李晓华.粒状滤料过滤技术发展与应用的探讨[J].中国环境管理干部学院学报，2005,15(4):82-85.

[3]洪卫，刘勃等.制浆造纸废水深度处理技术解析[J].中华纸业，2009，30(7):78

[4]王晓淼，胡锋平，罗健文，等.电催化氧化技术中高效催化电极的研究进展[J].中原工学院学报，2009,20(1):15-18.

[5]Ma Luming，Zhang Weixian.Enhanced biological treatment of industrial wastewater with bimetallic zero-valent iron[J].Environmental Science & Technology，2008，42(15)：5384-5389.