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废水处理
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{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"|<center>'''废水处理'''<br><img src="https://img0.baidu.com/it/u=9326271,870465309&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=758&h=500" width="280"></center><small>[https://zhuanlan.zhihu.com/p/35670730 圖片來自知乎]</small> |}''' 废水处理 ''' （wastewater treatment methods）就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。
==废水类型==
===生活废水===
生活污水是指人们在日常生活活动中所排出的废水，这种废水主要被生活废料和人的排泄物所污染，污染物的数量、成分和浓度与人们的生活习惯、用水量有关。 生活污水一般并不含有有毒物质，但是，它具有适于微生物繁殖的条件，含有大量细菌和病原体，从卫生角度来看，具有一定的危害性。 [1] 由于城市人口的不断增多，城市生活废水处理问题日益凸显。又因为技术落后、资金短缺、治理难度较大，一直影响着城市环境及其建设。如果不尽快解决这些问题，那么随着城市化的推进，用水量的不断增加，污染将会更加的严重，影响也会更加的恶劣。 [2] 城市生活污水不同于工业废水，可以进行制止或者工业企业的搬迁，解决源头。城市生活污水主要来源于家庭、学校、商业等一系列城市公共场所、公用设施。其来源的广泛性和必然性也使得在污水处理上面临着区域性倾向。而城市生活污水的污染物更是五花八门，但综合其主要含量，多是以有机物为主，其中淀粉、蛋白质、糖类、矿物油等生活垃圾居多，其中，BOD2（生物需氧量）、CODc2（ [[ 化学需氧量 ]] ）、TkN（ [[ 凯氏氮 ]] ）、TP（ [[ 总磷 ]] ）、TN（ [[ 总氮 ]] ）等也较高，排入水体后很容易造成水体的富营养化，使得藻类大量生长繁殖，我们平时看到的赤潮和水华就与此有关。而当季节温度原因，藻类代谢死亡后，就会使得水域水体腐败发臭水质恶化，也就使得城市生活污水的表现特征和具体成分的含量，也使得我们在处理城市生活污水时，对各个环节有了更加清醒的认知。 [3] 我们都知道水是生命之源，而我国本身也是淡水资源相对贫瘠的国家，拯救城市生活用水就像拯救我们的生命一样，时不我待！ [3]
===工业废水===
工业生产中会产生很多种类的污染物，不同行业产生的污染物的种类与浓度均有明显的差异。 [4]
===电镀废水===
电镀和金属加工业废水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。污染物经金属漂洗过程又转移到漂洗水中。酸洗工序包括将金属(锌或铜)先浸在强酸中以去除表面的氧化物，随后再浸入含强铬酸的光亮剂中进行增光处理。
该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等，毒性较大，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。因此，对电镀废水必须认真进行回收处理，做到消除或减少其对环境的污染。
电镀混合废水处理设备由调节池、加药箱、还原池、中和反应池、pH调节池、絮凝池、 [[ 斜管沉淀池 ]] 、 [[ 厢式压滤机 ]] 、清水池、气浮反应， [[ 活性炭过滤器 ]] 等组成。 [[ 电镀废水处理 ]] 采用铁屑内电解处理工艺，该技术主要是利用经过活化的工业废铁屑净化废水，当废水与填料接触时，发生电化学反应、化学反应和物理作用，包括催化、氧化、还原、置换、共沉、絮凝、吸附等综合作用，将废水中的各种金属离子去除，使废水得到净化。
===重金属废水===
重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。如果不对重金属废水处理，就会严重污染环境。废水处理中重金属的种类、含量及存在形态随不同生产企业而异。除重金属在废水处理中显得很重要。
由于重金属不能分解破坏，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态，达到除重金属的目的。例如，废水处理过程中，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子形态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。
因此，废水处理除重金属原则是：
除重金属原则一：最根本的是改革生产工艺．不用或少用毒性大的重金属；
除重金属原则二：是采用合理的工艺流程、科学的管理和操作，减少重金属用量和随废水流失量，尽量减少外排废水量。重金属废水处理应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。更不应当不经除重金属处理直接排入城市下水道，以免扩大重金属污染。
废水处理除重金属的方法，通常可分为两类：
除重金属方法一：是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除．可应用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀（或上浮）法、隔膜电解法等废水处理法；
除重金属方法二：是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用方法有反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等。这些废水处理方法应根据废水水质、水量等情况单独或组合使用。
==处理方法==
===物理处理法===
通过物理作用分离、回收废水中不溶解的悬浮状态污染物(包括油膜和油珠)的方法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮(气浮)等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是格栅、筛网，而后者使用的是砂滤池和微孔滤机等。以热交换原理为基础的处理方法也属于物理处理法，其处理单元有蒸发、结晶等。
一种去除废水中有机物的方法是活性炭吸附法。活性炭处理可以与活性污泥法一同使用，在这一过程中使用粉末活性炭。粉末活性炭可吸附那些对微生物有毒的物质，并最终同污泥一起收集。活性炭法在污水处理过程中存在的最主要的危险是失效的活性炭可能一直存在于水中。 [5]
===化学处理法===
通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又合称为膜分离技术。其中运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又有与之相关的物理作用，所以也可从化学处理法中分出来 ，成为另一类处理方法，称为物理化学法。
通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。
废水生物处理广泛使用的是需氧生物处理法，按传统，需氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。属于生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又称自然生物处理法。厌氧生物处理法，又名生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水和污泥。使用的处理设备主要为消化池。
用生物接触氧化法处理废水，即用生物接触氧化工艺在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。最后，处理过的废水排入生物接触氧化处理系统与生活污水混合后进行处理，氯消毒后达标排放。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷，这种曝气装置称谓鼓风曝气。
微生物燃料电池处理方法，利用燃料电池中接种的降解废物的微生物进行毒类物质、有机物、杂质的降解。常见的微生物燃料电池可分为：单室微生物燃料电池、双室微生物燃料电池。
==常用药剂==
采用合理的水处理工艺，配合水的深度处理，处理水可达到GB5084-1992、CECS61-94中水回收用水标准等，可以长时间循环使用，节约大量水资源。以下为废水处理的常用药剂：
(1)絮凝剂：有时又称为混凝剂，可作为强化固液分离的手段，用于初沉池、二沉池、浮选池及三级处理或深度处理等工艺环节。
(2)助凝剂：辅助絮凝剂发挥作用，加强混凝效果。
(3)调理剂：又称为脱水剂，用于对脱水前剩余污泥的调理，其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。
(4)破乳剂：有时也称脱稳剂，主要用于对含有乳化油的含油废水气浮前的预处理，其品种包括上述的部分絮凝剂和助凝剂。
(5)消泡剂：主要用于消除曝气或搅拌过程中出现的大量泡沫。
(6)pH调整剂：用于将酸性废水和碱性废水的pH值调整为中性。
(7)氧化还原剂：用于含有氧化性物质或还原性物质的工业废水的处理。
(8)消毒剂：用于在废水处理后排放或回用前的消毒处理。二级处理厂的最后处理步骤是向出水中添加消毒剂，在美国最常用的消毒剂是氯气或其他形式的氯。 [4]
==分级处理==
按处理程度，废水处理（主要是城市生活污水和某些工业废水）一般可分为三级。
在大型处理厂方面，高负荷生物过滤和完全混合活性污泥是当前用于二级处理的最常见的两种方法。生物滤池的优点是易于操作，能够接受突变的负荷与超负荷而不致引起完全失效。完全混合活性污泥法能承受突变的负荷但在长期超负荷下会失效。例如当生物滤池的BOD负荷自设计负荷45磅/1000英尺3/天（R=1）增至90磅/1000英尺3/天（R=2），效率自77%降低至70%。一个活性污泥单元受到同样程度的超负荷时，会因污泥膨胀和在出水中损失活性污泥固体而失效。去除BOD的效率由90%降至50%以下。
完全混合活性污泥法的优点是去除BOD的效率高，能处理高强度废水和对将来转变到高级处理有适应性。就一具有300毫克/升可沉淀BOD的强废水的二级处理来说，活性污泥二级处理可去除BOD至少90%，其出水BOD等于或小于30毫克/升。单级高负荷生物滤池只能去除BOD77%或更少，结果其出水BOD约为70毫克/升。为使去除BOD效率可与活性污泥法相比，则需要两级过滤。
==处理技术==
===预处理===
微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，该工艺用于高盐、难降解、高色度废水的处理不但能大幅度地降低cod和色度，还可大大提高废水的可生化性。
该技术是在不通电的情况下，利用微电解设备中填充的微电解填料产生“原电池”效应对废水进行处理。当通水后，在设备内会形成无数的电位差达1.2V 的“原电池”。“原电池”以废水做电解质，通过放电形成电流对废水进行电解氧化和还原处理，以达到降解有机污染物的目的。在处理过程中产生的新生态[?O H] 、[H] 、[O]、Fe2+ 、Fe3+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2+ 进一步氧化成Fe3 +，它们的水合物具有较强的吸附- 絮凝活性，特别是在加碱调pH 值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量絮凝水体中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子.其工作原理基于电化学、氧化- 还原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。该工艺具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、处理时间短、操作维护方便、电力消耗低等优点，可广泛应用于工业废水的预处理和深度处理中。
===【技术特点】===
⑴反应速率快，一般工业废水只需要半小时至数小时；
⑵作用有机污染物质范围广，如：含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果；
⑶工艺流程简单、使用寿命长、投资费用少、操作维护方便、运行成本低、处理效果稳定。处理过程中只消耗少量的微电解填料。填料只需定期添加无需更换，添加时直接投入即可。
⑷废水经微电解处理后会在水中形成原生态的亚铁或铁离子，具有比普通混凝剂更好的混凝作用，无需再加铁盐等混凝剂，COD去除率高，并且不会对水造成二次污染；
⑸具有良好的混凝效果，色度、COD去除率高，同量可在很大程度上提高废水的可生化性。
⑹该方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属；
⑺对已建成未达标的高浓度有机废水处理工程，用该技术作为已建工程废水的预处理，即可确保废水处理后稳定达标排放。也可将生产废水中浓度较高的部分废水单独引出进行微电解处理。
⑻该技术各单元可作为单独处理方法使用，又可作为生物处理的前处理工艺，利于污泥的沉降和生物挂膜
===【适用废水种类】===
⑴.染料、化工、制药废水；焦化、石油废水； ------上述废水处理水后的BOD/COD值大幅度提高。
⑵. 印染废水；皮革废水；造纸废水、木材加工废水；
------对脱色有很好的应用，同时对COD与氨氮有效去除。
⑶. 电镀废水；印刷废水；采矿废水；其他含有重金属的废水；
------可以从上述废水中去除重金属。
⑷. 有机磷农业废水；有机氯农业废水；
------大大提高上述废水的可生化性，且可除磷，除硫化物。
===新型填料===
它由多元金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术生产而成，属新型投加式无板结微电解填料。作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定持久，同时可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。本填料是微电解反应持续作用的重要保证，为当前化工废水的处理带来了新的生机。
阳极：Fe - 2e →Fe2+ E（Fe / Fe2+）=0.44V
阴极：2H﹢ + 2e →H2 E(H﹢/ H2）=0.00V
O2 + 4H﹢ + 4e → 2H2O E (O2）=1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH﹣ E（O2/OH﹣）=0.41V
===陶瓷膜===
陶瓷膜也称GT膜，是以无机陶瓷原料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到固液分离、浓缩和纯化之目的。
在膜科学技术领域开发应用较早的是有机膜，这种膜容易制备、容易成型、性能良好、价格便宜，已成为应用最广泛的微滤膜类型。但随着膜分离技术及其应用的发展，对膜的使用条件提出了越来越高的要求，需要研制开发出极端条件膜固液分离系统，和有机膜相比，无机陶瓷膜具有耐高温、化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度高，可反向冲洗、抗微生物能力强、可清洗性强、孔径分布窄，渗透量大，膜通量高、分离性能好和使用寿命长等特点。
无机陶瓷膜在废水处理中应用最大的障碍主要有二个方面，其一是制造过程复杂，成本高，价格昂贵；其二是膜通量问题，只有克服膜污染并提高膜的过滤通量，才能真正推广应用到水处理的各个领域。
===【特点】===
⑴独有的双层膜结构：涤饵DEAR无机陶瓷膜系统在在膜过滤层表面，通过溶胶一凝胶法制备TiO2溶胶，采用浸渍提拉法在陶瓷膜上涂敷纳米TiO2光催化材料，使陶瓷膜表面具有“自洁”功能，减缓有机在膜表面积累和堵塞，一方面降低膜污染，另一方面提高陶瓷膜管强度和膜过滤通量，提高膜通量稳定性；Al2O3—ZrO2复合膜结构：使膜管机械性能更加优良，由于材料本身的性能缺陷或制备过程中存在的一些实际问题，单一无机膜材料一般不能满足实际需要，因此无机负载复合分离膜的研制得到迅速发展，涤饵DEAR无机陶瓷膜采用整体复合技术，通过溶胶凝胶法，制备Al2O3—ZrO2复合膜，由于含ZrO2材料与Al2O3、SiO2和TiO2等材料相比具有更好的机械强度、化学耐久性和抗碱侵蚀等特性，涤饵DEAR®；无机陶瓷膜具有更强的机械强度和热稳定性，而且复合膜的孔径分布窄，呈单峰。
⑵可实现在线反冲，膜通量稳定：由于复合陶瓷膜独特结构和机械性能，能有效承受0.4mp以下的反冲压力，可实现在线反冲，从而获得稳定的膜通量，克服了无机膜系统在水处理应用中价格高、易污染、膜通量小、设备庞大等问题，使无机陶瓷膜系统在水处理中应用成为可能。涤饵DEAR无机陶瓷膜是专为污水处理设计的，其最大特点是膜通量大，其运行膜通量是有机膜10-100倍，是普通多孔陶瓷膜的50-10倍、机械强度高、耐污染、可实现在线反冲。
===【技术参数】===
膜层厚度：50—60μm，膜孔径0.01-0.5μm；
气孔率：44—46%；
过滤压力：1.0 Mpa，反冲压力：0.4 Mpa以下；
膜材质：双层膜，外膜TiO2；内膜Al2O3—ZrO2复合膜
===【应用领域】===
中水回用；
工业废水回用：
工厂化养殖原水解毒处理；
发电厂、化工厂等大型冷却循环水旁滤系统；
油田采出水回用处理；
轧钢乳化液废液处理；
金属表面清洗液再生处理。
==发展==
从历史上看，废水被看成是一种有害的东西，需要以最廉价的、尽可能不影响环境的方式处置。这意味着，可以采用现场处置系统，如茅厕产生的废水，直接排放到江河湖泊。在过去的一个世纪里，人们已经认识到这些方法会对环境产生不利影响。这使得人们开发出多种多样的处理技术，如当今的城市废水处理系统。如果我们往前看，为了经济利益，为了可持续发展，我们必须将废水看作是一种原料。清洁的水变得越来越稀少，因此应该对废水进行处理并回用。废水中丰富的营养物，如氮和磷，在某些处理过程中被回收并用于种植农作物。为了实现可持续的未来，我们必须越来越多地使用这种方法，致力于提高废水中的能量利用率。
==参考文献==