水污染及其控制

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1、水水 污污 染染 及及 其其 控控 制制 水水 污污 染染 現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 1 形勢嚴峻形勢嚴峻 2 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 3 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 4 水水 污污 染染 現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 2003年，在聯(lián)合國召開人類環(huán)境會議31周年和我國開創(chuàng)環(huán)境保護事業(yè)30周年之際，我們?nèi)祟愑瓉砹说?1個世界環(huán)境日，主題是：水二十億人生命之所系。當年環(huán)境日確定之一主題意義之重大，旨在號召全人類共同行動起來保護水資源。 而我國是一個嚴重缺水的國家，由于社會人口和工業(yè)的迅速發(fā)展，水污染這一問題變得日益突出。 水水 污污 染染 現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 一是主要污染物排放量遠遠超

2、過水環(huán)境容量，據(jù) .二是江河湖泊普遍遭受污染。全國七大江河水系741個監(jiān)測斷面中，41 的監(jiān)測斷面水質(zhì)劣于V 類標準，此外，全國75的湖泊出現(xiàn)不同程度的富營養(yǎng)化，尤以巢湖、滇池、太湖為重； 三是生態(tài)用水缺乏加劇水環(huán)境惡化。遼河、淮河黃河地表水資源利用率都遠遠超過國際上公認的40 的河流開發(fā)利用率上限，海河已接近90 。 形勢嚴峻 水水 污污 染染 現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 形勢嚴峻形勢嚴峻 一些北方河流呈現(xiàn)出 “有水皆污，有河皆干”的局面，生態(tài)工能幾乎喪失。所以水資源的保護已刻不容緩，水污染控制及其防治工作相當艱巨，所以研究新的環(huán)境友好型的水污染控制技術已經(jīng)迫在眉睫。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術

3、術 概概 述述 1.水污染控制技術：就是采用多種方法將廢水中的污染物質(zhì)分離出來或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定和無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。 2.廢水處理的方法可分為：物理法、化學法、物化法和生物法。廢水處理方法的選擇取決于廢水中污染物的性質(zhì)、組成。狀態(tài)以及對水質(zhì)的要求。 物理法物理法 物理法是利用物理作用，使廢水中的懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)與廢水分離的方法，處理過程中污染物質(zhì)不發(fā)生化學變化。常用的方法有過濾法、重力沉降法和氣浮法。 過濾法過濾法：是利用過濾介質(zhì)截留污水中的懸浮物，一般使用的過濾介質(zhì)有篩網(wǎng)、紗布、微孔管等，常用的過濾設備有格柵、微濾機、沙濾池等。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述

4、重力沉降法重力沉降法： 重力沉降法是利用重力沉降水中懸浮顆粒下沉，達到固液分離的一種水處理常用方法。沉降法是水處理中最常用的方法之一。按照廢水的性質(zhì)與要求的處理程度的不同，沉淀處理工藝可以是整個水處理過程中的一個工序，也可以作為唯一的處理方法。沉淀裝置一般分為沉砂池和沉淀。沉砂池沉砂池的作用是從污水中去除沙子、煤渣等比較大的顆粒。沉砂池可分為平流式、豎流式和曝氣沉砂池三種基本模式。沉淀沉淀池池是分離懸浮物的一種常用處理構建物，按池內(nèi)水流方向可分為平流式、豎流式和輻射式三種。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 化學法化學法 化學法：化學法：就是利用化學反應作用來分離污水中的溶

5、解性和膠體污染物質(zhì)。常用的化學法有：化學沉淀法、混凝法、中和法和氧化還原法。 化學沉淀法化學沉淀法：指利用物質(zhì)在水中溶解度的不同，向廢水中投加化學藥劑，是與水中溶解性污染物質(zhì)直接發(fā)生化學反應，形成難溶或不溶的固體生成物，然后進行固液分離，從而除去水中污染物的一種處理方法。 混凝法混凝法：是向廢水中投加混凝劑使細小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒沉淀而與水分離的方法?；炷ㄊ墙o排水處理中應用非常廣泛的方法。它既可以降低原水的濁度、色度等感官指標。又可以去除多種有毒有害污染物。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 中和法中和法：是對酸性或堿性廢水調(diào)節(jié)pH使其接近中性的一類處理

6、的方法。在工業(yè)廢水處理中，中和法既可以作為主要的處理單元，也可以作為預處理方法。 氧化還原法氧化還原法：是通過氧化還原試劑使廢水中的溶解的污染物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應，轉(zhuǎn)化為無害物的一種處理過程。廢水處理中常用的氧化劑是空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉及漂白粉；常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉、水合肼及鐵屑等。 物理化學法物理化學法：是通過物理化學作用去除或分解溶解性污染物質(zhì)地方法。常用的物化法有離子交換法、萃取法、膜分離法和吸附法等。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 離子交換法離子交換法：是利用離子交換劑來置換污水中離子狀態(tài)污染物質(zhì)的方法，是水處理中軟化和除鹽的主要方

7、法之一。在廢水處理中，離子交換法主要用于去除廢水中的金屬離子。常用的離子交換劑有磺化煤和離子交換樹脂。 萃取法：萃取法：是指液液萃取法，是將與水不混溶的溶劑投入到廢水中，使廢水中的溶質(zhì)溶于溶劑中，利用溶劑與水的密度差別，將溶劑分離出來的一種方法。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 膜分離法膜分離法：是利用特殊的薄膜對液體中的成分進行選擇性分離的技術的統(tǒng)稱。它包括擴散滲析法、電滲析法、超過濾法、反滲透法等。膜分離技術中最重要的一個特點就是被處理的溶液沒有無香的變化，因而能量轉(zhuǎn)化的效率高；另外，使用這種方法大多不消耗化學藥劑；因而可在一般溫度下操作，不消耗熱能。 吸附法吸附法：

8、只利用固體吸附劑的物理吸附和化學吸附性能，去除廢水中多重污染物質(zhì)的過程。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 生物化學法生物化學法 生物法：生物法：就是利用微生物的代謝作用出去廢水中的污染物質(zhì)的一種方法，又稱為生物化學處理方法。按參與作用的微生物，生物法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法來那個類。其中好氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法。 生物膜法生物膜法：主要用于從污水中去除溶解性有機污染物，是一種被廣泛采用的生物處理方法。生物膜法德主要設施是生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池和生物流化床等。 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 活性污泥法活性污泥法

9、：是處理城市污水常用的方法。他能從污水中去除溶解和膠狀物的可生物降解的有機物及能被活性污泥吸附的懸浮物固體和其他一些物質(zhì)?；钚晕勰喾斑m應于大流量的污水處理，也是適應于小流量的污水處理。運行方式靈活，日常費用低，但管理要求高。 厭氧生物處理法厭氧生物處理法：只在于空氣隔絕的條件下，以依靠氧細菌的生物化學作用，對有機污染物進行降解的方法。它的處理對象一般為高濃度的有機工業(yè)廢水、陳鎮(zhèn)污水的污泥以及動植物殘體和糞便等。處理對象有厭氧生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤、厭氧污泥流化床以及兩相厭氧消化系統(tǒng)等 水水 污污 染染 控控 制制 技技 術術 概概 述述 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 高級氧化法高

10、級氧化法：凡涉及羥基自由基(OH)的氧化過程，就屬于 高級氧化過程。 (OH)它的氧化還原電位E0=2.80V,具有很強的氧化能力.高級氧化技術是近年來人們很受關注的廢水處理新技術。主要采用羥基自由基為強氧化劑，快速，無選擇性的徹底氧化廢水中的污染物質(zhì)。其中比較廣泛的有臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、濕式氧化法、電化學氧化法和超臨界水氧化法等。 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 臭氧氧化法臭氧氧化法：作為一種高級氧化技術，近年來被用于去除印染廢水的色度和難降解有機物。臭氧氧化作用機理尚無確定的結(jié)論，普遍認為是臭氧離解而產(chǎn)生(OH)自由基。 (OH)很容易將各種類型的有

11、機物氧化，是染料發(fā)色基團的不飽和鍵斷裂，生成分子質(zhì)量小且無色的有機酸、醛等，達到脫色和降解的目的。 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 臭氧氧化法臭氧氧化法處理廢水過程屬于氣液反應過程。該過程分為如下及步驟：臭氧由氣相向企業(yè)界面的擴散，有界面向液相邊界的傳遞，隨后向液相主體的傳遞?？捎萌缦虏襟E表示： O3O+O2 O+ O3 2O2 O+H2O 2 OH 2 OH H2O2 H2O2 O+H2O 若在堿性介質(zhì)中：O3+OH- HO2-+O2- O3+ O2- O3- +O2 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 若在堿性介質(zhì)中：O3+OH- HO2-+O2- O3+ O2-

12、O3- +O2 O3+ HO2- OH+ 2O2 O2- + OH O2 +OH- 可見，臭氧在水中的氧化途徑可有臭氧直接氧化有機物，也可由其分解產(chǎn)生OH 來氧化有機物.臭氧氧化法作為一種高級氧化技術，具有以下優(yōu)點和局限： 優(yōu)點是：氧化能力強，為氯的2倍，原料來源易得，不受運輸限制（一般用空氣與電制?。?。局限是耗電量大；臭氧的利用率不高等。 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 FentonFenton氧化法氧化法 FentonFenton試劑試劑氧化法是近年來備受關注的一種廢水處理高級氧化技術。其反應實質(zhì)是由Fe2+離子與H2O2的鏈反應催化生成氧化性很強的 OH自由基。在廢水處理中

13、主要是利用其生成的羥基自由基的強氧化性，將難生化降解有機污染物降解去除。其反應機理為： Fe2+ H2O2Fe3+ OH-+ OH (1) Fe3+ H2O2 Fe2+H+ OH2 (2) Fe2+ OH Fe3+ OH- (3) Fe3+ OH2 Fe2+ O2+H+ (4) 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 在上述過程中， H2O2在Fe2+的催化作用下生成OH 自由基，其氧化性能僅次于氟，因此， Fenton試劑可以氧化水中的大多數(shù)有機物，適合處理難生物降解和一般物理化學方法難以處理的廢水。李勇等人采用Fenton試劑対活性艷紅印染廢水進行了處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn) ：在溫度為50，廢

14、水pH值為5，反應時間為20min,FeSO4: H2O2為1：3.3的實驗條件下，活性艷紅印染廢水經(jīng)處理后蘇的去除率為96.3，COD去除率為86.2，出水COD值為22.4mg/L.廢水達到排放標準。Fenton法作為一種高級氧化技術，具有以下優(yōu)點和局限：優(yōu)點是操作過程簡單；反應物易得；無需復雜設備且對環(huán)境友好。局限是出水中含有大量的鐵離子，造成二次污染。 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 光催化氧化法光催化氧化法：是利用某些具有感光性的物質(zhì)（TiO2,鐵的配合物以及H2O2等）在光照的作用下產(chǎn)生氧化能力很強的羥基自由基，氧化水中的有機物為小分子有機物或二氧化碳和水等以達到除去

15、水中污染物的目的。光催化氧化主要分為均相和非均相光催化氧化。 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 均相光催化氧化均相光催化氧化：主要是在可見光或紫外光的照射下，F(xiàn)enton體系主要發(fā)生的反應。 UV-Fenton反應機理 H2O2在UV光照條件下，產(chǎn)生OH ： H2O2+hv 2 OH (1) Fe2+在UV光照條件下，可以部分轉(zhuǎn)化成Fe3+，所轉(zhuǎn)化的Fe3+在pH=5.5的介質(zhì)中可以水解生成羥基化的Fe(OH)2+,Fe(OH)2+在紫外光的作用下又可以轉(zhuǎn)化為Fe2+，同時產(chǎn)生OH ： 印染廢水的高級氧化技術印染廢水的高級氧化技術 正是由于上式的存在過氧化氫的分解速率遠遠大于亞鐵離子或紫外光催化下過氧化氫的分解速率的簡單加和。 Fe2+ H2O2Fe3+ OH-+ OH (2) Fe3+ H2O2 Fe2+H+ OH2 (3) 同時有機物在氧化過程中，會產(chǎn)生中間產(chǎn)物草酸，草酸和鐵離子混合后，可形成穩(wěn)定的草酸絡合物Fe(C2O4)+、等