浅谈工业水处理技术的现状与发展

【摘要】概述了工业水处理的物理处理技术、化学处理技术、生物处理技术的应用现状，并展望了各种技术的发展方向。

【关键词】工业水处理；物理处理；化学处理；生物处理

随着经济的高速发展和人们生活水平的不断提高，我国工业的淡水耗量急速增加。耗水量高，重复利用率低，污染严重已成为我国工业系统水资源利用的突出问题。采取清洁生产工艺，发展新型的节水技术，以及加强工业废水处理等措施不仅是我国工业水处理行业持续发展的必由之路，也是中国经济，乃至世界经济持续发展的必由之路。

1 工业水处理技术的现状

1.1 物理处理技术

传统的物理处理法主要有调节、离心分离、沉淀、除油、过滤等。从工业企业排出的废水，其水质随时间而变化，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。除油主要用于含油废水的处理，含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。过滤是利用过滤材料分离废水中杂质的一种技术，过滤可分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。

1.2 化学处理技术

化学处理法有中和、化学沉淀、氧化还原等。酸性废水中和处理采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。碱性废水中和处理则通常采用盐酸和硫酸。化学沉淀是向工业废水中投加某种化学物质，使它和其中某些溶解物质产生反应，生成难容盐沉淀下来，一般用于含重金属离子工业废水的处理。药剂氧化还原法是利用溶解于废水中的有毒有害物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质。

1.3 生物处理技术

生物处理法可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

好氧生物处理发主要有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法，作为一种发展得相当成熟生物处理技术，已成为焦化、煤气、炼油等工业含酚废水的主要方法。但由于存在管理要求高，毒物承担能力低、不适应冲击负荷、曝气负荷低、污泥产生量大等缺点。

厌氧生物处理法最早用于处理城市污水处理厂的沉淀污泥，后来用于处理高浓度有机废水，采用的是普通厌氧生物处理法。普通厌氧生物处理法的主要缺点是水力停留时间长，沉淀污泥中温消化时，一般需20~30d。因为水力停留时间长，所以消化池的容积大，基本建设费用和运行管理费用都较高。这个缺点长期限制了厌氧生物处理法在各种有机废水处理中的应用。

2 工业水处理技术的发展

2.1 物理处理技术

物理处理技术因受环境和微生物的限制小，普遍具有环保、节能、运行维护方便和成本低廉等优点，具有很大的发展潜力和广阔的应用空间，尤其是膜分离技术和磁化技术。

2.1.1 膜技术

膜技术主要有微滤(Microfiltration MF)，超滤(Ultrafiltration UF)，纳滤(Nanofiltration NF)，反渗透(Reverse Osmosis RO)，电渗析(Electrodialysis ED)，液膜(LiquidMembrane)，渗透蒸发(Pervaparation PO)等。用膜法来处理废水，与那些常规的方法有很多优点：设备投资少，占地面积小；操作环境好，运行简单，维护方便；耗能低；无相变，无热能消耗；处理效率高；无二次污染，没有污泥的产生，有利于回收废液中的物质。

2.1.2 磁化技术

磁场处理水技术是近年发展起来的一门新兴科学。此法无需投加任何药剂，无毒无污染，能有效防止管道和设备结垢，且投资少，操作简单，是一种高效节能、环保型工业水处理技术。其过滤速度通量通常为100~500 m/h，有时可达到1 000 m/h；处理量是快速过滤法的20~40倍，是混凝沉淀法的400~700倍。另外，磁场还具有一定的杀菌灭藻作用。

2.2 化学处理技术

化学处理技术的发展主要集中在可生物降解的、多功能绿色水处理剂的研究和应用上。具体说来，即从有毒有公害的药剂向低毒、无毒、无公害药剂方面发展，由不易生物降解药剂向易生物降解方面发展，由单一的水处理药剂向复合的多功能药剂方面发展。

2.2.1 絮凝剂

复合型絮凝剂能克服使用单一絮凝剂的许多不足，适应范围广，对有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，脱污泥性好，pH使用范围大。然而复合型絮凝剂在有机合成制备上手续复杂，成本较高，并有可能存在二次污染。目前，复合絮凝剂有工业化生产和使用的品种还比较少，应用比较成功的有TS系列无机复合型高效混凝剂和CAF复合型絮凝剂。复合型混凝剂以其高效价廉的优势必将迅速发展，对于天然高分子，解决其电荷密度小、分子量低、不稳定、溶解性不好等问题，可发展性能更优的絮凝剂。

2.2.2 缓蚀剂

我国的缓蚀剂品种很多，如磷酸盐、铬酸盐、硝酸盐等；其中铬酸盐因其毒性大而被淘汰，磷酸盐则占据着重要地位。磷酸盐较好解决了冷却水系统产生碳酸钙垢的问题，但是有机多元膦酸不能有效地抑制磷系和磷锌系水处理配方中产生的磷酸钙垢、锌垢和其他垢类。同时，随着世界各国对污水磷排放的规定，也限制了它的使用。

钼酸盐、钨酸盐缓蚀性能良好且低毒，但成本高，用量偏大。如何降低成本，增强效能将是今后的研究方向。硅酸盐缓蚀剂价廉、无毒，但会生成硅垢，寻找一种阻止硅垢生成的分散剂将是关键。

2.2.3 杀生剂

非氧化型杀生剂，过去用得比较多的是酚类，但由于毒性较大，使用受到限制。季铵盐类杀生剂最常用的是洁尔灭，其特点是具有适应pH范围广，分散、渗透能力强和无积累毒性等优点。二硫氰基甲烷不易溶于水，所以在使用时，通常要与一些特殊的分散剂和渗透剂共同使用。克菌强是美国Rolm-Hass公司开发进入中国市场的杀菌剂，主要成分为异噻唑啉酮类。它是一种高效、广谱杀生剂。

2.3 生物处理法

2.3.1 好氧生物处理法

实际应用中常对好氧生物处理法加以改进，其中最具代表性的是序批式活性污泥法即SBR(Squencing Batch Reator)的应用。厌氧SBR在近几年成为新的研究热点，可有效的将底物转变为甲烷，在停留时间分别为48h、24h、12h；COD负荷从2 g•L-1上升到12 g•L-1，可溶性COD去除率一直超过90%。SBR法的一种变体―厌氧一好氧交替工艺(AAA)，不但能去除90%的总COD，还可同时有效去除磷，去除率在90%以上。在计算机和生物量化技术的支持下，SBR显出强大的优势，一时各国竞相研究开发，在国外有广泛应用。

2.3.2 厌氧生物处理法

近年来，厌氧发酵技术日益受到人们的重视，对这一技术在废水处理领域的应用开展了广泛、深入的科学研究工作，开发了一系列效率高的厌氧生物处理反应器，如厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧膨胀床和厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧挡板式反应器等。

3 结束语

水处理技术正逐渐发展成熟，并将朝着产业化、商品化、规模化的方向发展。在低能高效、经济环保的大前提下，新型高科技含量的工业水处理技术层出不穷，并呈现出多学科、跨领域的发展趋势。同时，传统的技术并没有全部抛弃，而是采用新的试验条件和新的试验设备、材料加以改进，或者采用多种独立操作的联合使用以扬长避短，使处理过程和结果达到有关标准。

参考文献

[1]刘秋改. 工业水处理技术的发展概况与技术进步[J].机械管理开发,2005,(2):50~51.

[2]张荣,陈建,陶奇.水处理技术研究进展[J].化工纵横,2003,17(1):17~21.

[3]张自杰. 排水工程(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社. 2000.