導讀

污(wu)水(shui)深度處(chu)(chu)(chu)理，也稱高級(ji)處(chu)(chu)(chu)理或三級(ji)處(chu)(chu)(chu)理。它是(shi)將二(er)級(ji)處(chu)(chu)(chu)理出(chu)水(shui)再進一步進行物(wu)理、化學(xue)和生物(wu)處(chu)(chu)(chu)理，以(yi)(yi)便有(you)效去除污(wu)水(shui)中各種(zhong)不同性質(zhi)的(de)(de)雜質(zhi)，從而(er)滿足用戶對水(shui)質(zhi)的(de)(de)使用要(yao)求。深度污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理常見的(de)(de)方法有(you)以(yi)(yi)下幾種(zhong)。

1、活(huo)性炭吸附與離子交換污水處理技術(shu)

活性(xing)(xing)炭是一(yi)種(zhong)多孔(kong)性(xing)(xing)物(wu)質，而且(qie)易(yi)于自動控制，對水(shui)量、水(shui)質、水(shui)溫(wen)變化適應(ying)性(xing)(xing)強，因此(ci)活性(xing)(xing)炭吸附法是一(yi)種(zhong)具有(you)(you)廣闊應(ying)用(yong)前景(jing)的污(wu)水(shui)深度(du)處理技術。活性(xing)(xing)炭對分子量500~3000的有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)有(you)(you)十分明(ming)顯的去除效果，去除率一(yi)般為70%~86.7%，可經濟有(you)(you)效地去除嗅、色度(du)、重金屬、消毒副產物(wu)、氯化有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)、農藥、放射性(xing)(xing)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)等。

常用的活性(xing)炭主要有(you)(you)粉(fen)末活性(xing)炭(PAC)、顆粒活性(xing)炭(GAC)和(he)生(sheng)物(wu)活性(xing)碳(BAC)三大(da)類。近年來，國外對(dui)PAC的研究(jiu)較(jiao)多，已經深入到(dao)對(dui)各(ge)種具(ju)體污染(ran)物(wu)的吸附能(neng)力的研究(jiu)。淄博市引黃(huang)供水(shui)(shui)有(you)(you)限(xian)公司根(gen)據(ju)水(shui)(shui)污染(ran)的程度，在(zai)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理系(xi)統中(zhong)，投加粉(fen)末活性(xing)炭去除水(shui)(shui)中(zhong)的COD，過濾后水(shui)(shui)的色度能(neng)降底1~2度;臭味降低(di)到(dao)0度。GAC在(zai)國外水(shui)(shui)處(chu)(chu)理中(zhong)應用較(jiao)多，處(chu)(chu)理效(xiao)果也較(jiao)穩定，美國環保署(USEPA)飲用水(shui)(shui)標準的64項有(you)(you)機物(wu)指標中(zhong)，有(you)(you)51項將(jiang)GAC列為最有(you)(you)效(xiao)技術。GAC處(chu)(chu)理工(gong)藝的缺點是基建和(he)運(yun)行費用較(jiao)高，且容易(yi)產生(sheng)亞硝酸鹽(yan)等致(zhi)癌(ai)物(wu)，突(tu)發性(xing)污染(ran)適應性(xing)差。如何進一步降低(di)基建投資和(he)運(yun)行費用，降低(di)活性(xing)炭再(zai)生(sheng)成本將(jiang)成為今后的研究(jiu)重點。

BAC可以(yi)發揮生化和(he)物化處理的(de)協(xie)同作用(yong)(yong)，從而(er)延長活(huo)性炭的(de)工作周期，大大提(ti)高(gao)處理效(xiao)率(lv)，改善出水(shui)水(shui)質。不足之(zhi)處在于活(huo)性炭微孔極易(yi)被阻塞(sai)、進水(shui)水(shui)質的(de)pH 適用(yong)(yong)范(fan)圍窄、抗沖擊負荷差(cha)等。目(mu)前，歐洲應用(yong)(yong)BAC技術(shu)的(de)水(shui)廠(chang)已發展到70個以(yi)上，應用(yong)(yong)最(zui)廣泛的(de)是對水(shui)進行深(shen)度處理。撫順石(shi)化分公(gong)司石(shi)油(you)三廠(chang)采用(yong)(yong)BAC技術(shu)，既節省了新鮮水(shui)的(de)補充量，減少污(wu)水(shui)排放量，減輕(qing)水(shui)體(ti)污(wu)染，降(jiang)低生產(chan)成本，還體(ti)現了經濟效(xiao)益和(he)社會效(xiao)益的(de)統。今后的(de)研究重點(dian)是降(jiang)低投資成本和(he)增加各種預處理措施與BAC聯(lian)用(yong)(yong)，提(ti)高(gao)處理效(xiao)果。

2、膜分離(li)法

膜(mo)分(fen)(fen)離(li)技(ji)術是以高分(fen)(fen)子分(fen)(fen)離(li)膜(mo)為代表的(de)一(yi)種新型的(de)流體分(fen)(fen)離(li)單元操(cao)作技(ji)術。它(ta)的(de)最大特點(dian)是分(fen)(fen)離(li)過程中不伴隨有相的(de)變化，僅(jin)靠一(yi)定的(de)壓(ya)力作為驅動(dong)力就能(neng)獲(huo)得很高的(de)分(fen)(fen)離(li)效(xiao)果(guo)，是一(yi)種非常節(jie)省能(neng)源的(de)分(fen)(fen)離(li)技(ji)術。

微(wei)濾可以除去細菌、病(bing)毒和寄(ji)生生物(wu)等，還可以降低(di)水中的磷(lin)酸鹽含(han)量。天津開發區污水處理(li)廠采用微(wei)濾膜(mo)對(dui)SBR二級出水進行深度處理(li), 滿(man)足(zu)了景觀、沖(chong)洗路面和沖(chong)廁等市政雜用和生活雜用的需求(qiu)。

超濾(lv)用(yong)于去除大分子，對二級出水(shui)的COD和BOD去除率大于50%。北京市高(gao)碑店污(wu)水(shui)處(chu)理廠采(cai)用(yong)超濾(lv)法對二級出水(shui)進行深度處(chu)理，產水(shui)水(shui)質達到生活雜用(yong)水(shui)標準，回用(yong)污(wu)水(shui)用(yong)于洗車(che)，每年可節約用(yong)水(shui)4 700m3。

反滲透用于降低礦(kuang)化(hua)度和去除(chu)總溶解固(gu)體(ti)，對二級出水的(de)(de)脫鹽率(lv)達(da)到90%以上，COD和BOD的(de)(de)去除(chu)率(lv)在(zai)85%左右，細菌去除(chu)率(lv)90%以上。緬甸某電廠采用反滲透膜和電除(chu)鹽聯用技術，用于鍋爐(lu)補給(gei)水。經反滲透處理的(de)(de)水，能去除(chu)絕(jue)大部分的(de)(de)無機鹽、有(you)機物和微(wei)生物。

納濾(lv)(lv)(lv)介(jie)于(yu)反滲(shen)透和超濾(lv)(lv)(lv)之間，其操作壓力通常為(wei)0.5~1.0MPa，納濾(lv)(lv)(lv)膜的一個顯著特點是(shi)具有離(li)(li)子(zi)選擇性，它對二價(jia)離(li)(li)子(zi)的去除(chu)率高(gao)達95%以上，一價(jia)離(li)(li)子(zi)的去除(chu)率較(jiao)低，為(wei)40%~80%。潘巧明等人采用膜生物(wu)反應器-納濾(lv)(lv)(lv)膜集成技術處理糖(tang)蜜制酒精(jing)廢(fei)水(shui)(shui)取得了較(jiao)好結果，出水(shui)(shui)COD小于(yu)100mg/L，廢(fei)水(shui)(shui)回(hui)用率大(da)于(yu)80%。

我國的膜技術在深度處理領域的應用與(yu)世界先進(jin)水平尚(shang)有較大差距。今后的研究重點是開發、制造高強度、長壽(shou)命、抗污(wu)染(ran)、高通量(liang)的膜材料(liao)，著(zhu)重解決膜污(wu)染(ran)、濃差極化及清洗(xi)等關鍵問(wen)題(ti)。

3、高級氧化法

工業生(sheng)產(chan)(chan)中排(pai)放的高濃度有(you)機(ji)污染物和有(you)毒(du)有(you)害(hai)污染物，種(zhong)類多、危害(hai)大(da)，有(you)些污染物難以(yi)生(sheng)物降(jiang)解且對生(sheng)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應有(you)抑制和毒(du)害(hai)作用。而高級氧化(hua)(hua)(hua)法在反(fan)(fan)應中產(chan)(chan)生(sheng)活性極強(qiang)的自由基(ji)(如(ru)?OH等(deng))，使難降(jiang)解有(you)機(ji)污染物轉變成易降(jiang)解小(xiao)分子物質，甚至直(zhi)接生(sheng)成CO2和H2O，達到無害(hai)化(hua)(hua)(hua)目的。

4、濕式氧化法

濕式氧(yang)(yang)化法(WAO)是在高(gao)溫(150~350℃)、高(gao)壓(0.5~20 MPa)下利(li)用O2或空(kong)氣作為(wei)氧(yang)(yang)化劑，氧(yang)(yang)化水中的(de)(de)有(you)機物(wu)或無機物(wu)，達到(dao)去除污染物(wu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)，其最終(zhong)產物(wu)是CO2和H2O。福建(jian)煉油化工(gong)有(you)限(xian)公(gong)司于(yu)2002年引進了WAO工(gong)藝，徹底解決了堿渣的(de)(de)后續治理和惡臭污染問題，而且(qie)運行(xing)成本低，氧(yang)(yang)化效率高(gao)。

5、濕式(shi)催(cui)化氧化法

濕式催(cui)化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)法(CWAO)是在傳統的(de)濕式氧(yang)(yang)化(hua)處(chu)理工(gong)藝中加(jia)入適宜的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)使(shi)氧(yang)(yang)化(hua)反(fan)應能在更(geng)溫和的(de)條件(jian)下和更(geng)短的(de)時間內完成，也因此可減輕設備腐蝕(shi)、降低(di)運行費用目前(qian)，建(jian)于昆明(ming)市的(de)一(yi)套連續流動型(xing)CWAO工(gong)業實驗裝置(zhi)，已經體現出(chu)了較好的(de)經濟性。

濕式催化氧化法的(de)(de)催化劑(ji)一般分為金屬(shu)鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前，考慮經(jing)濟性，應用最(zui)多的(de)(de)催化劑(ji)是過渡金屬(shu)氧化物如(ru)Cu、Fe、Ni、Co、Mn等(deng)及其鹽類。采(cai)用固(gu)體催化劑(ji)還可(ke)避(bi)免催化劑(ji)的(de)(de)流失、二(er)次污(wu)染的(de)(de)產生及資(zi)金的(de)(de)浪(lang)費。

6、超(chao)臨界水氧化法(fa)

超臨界(jie)水氧化法(fa)把溫度(du)和壓(ya)力升高(gao)到水的(de)臨界(jie)點以上，該狀態的(de)水就(jiu)稱為超臨界(jie)水。在此狀態下水的(de)密(mi)度(du)、介(jie)電(dian)常數(shu)、粘度(du)、擴(kuo)散系(xi)數(shu)、電(dian)導率和溶(rong)劑化學性能都不(bu)同(tong)于普(pu)通水。較(jiao)高(gao)的(de)反應(ying)溫度(du)(400~600 ℃)和壓(ya)力也使反應(ying)速(su)率加(jia)快(kuai)，可以在幾秒鐘(zhong)內對有機(ji)物達(da)到很(hen)高(gao)的(de)破壞效(xiao)率。

美國德(de)克薩(sa)斯(si)州(zhou)哈(ha)靈頓(dun)首次大規模應用(yong)超臨界(jie)水(shui)氧化法處(chu)理污(wu)泥，日(ri)處(chu)理量達(da)(da)9.8 t。系統運行(xing)證明其COD的去(qu)除率(lv)達(da)(da)到99.9%以(yi)上，污(wu)泥中的有(you)機成分全部(bu)轉化為CO2、H2O以(yi)及其他無害物質，且運行(xing)成本較低。

7、光化(hua)學催化(hua)氧化(hua)法(fa)

目前研究較多(duo)的光化學催化氧化法主(zhu)要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主(zhu)體(ti)的氧化法。

Fenton試(shi)劑(ji)法由Fenton在20世紀發現，如(ru)今(jin)作為(wei)廢水處理(li)領域中有意義(yi)的(de)(de)(de)研(yan)究方法重(zhong)新被重(zhong)視(shi)起來。Fenton試(shi)劑(ji)依靠H2O2和Fe2+鹽生成(cheng)?OH，對于廢水處理(li)來說，這種反應物(wu)是一個(ge)非常(chang)有吸引力的(de)(de)(de)氧化體(ti)系，因為(wei)鐵是很豐富(fu)且無毒(du)的(de)(de)(de)元(yuan)素，而且H2O2也很容易操作，對環境也是安全的(de)(de)(de)。Fenton試(shi)劑(ji)能夠破(po)壞廢水中諸如(ru)苯酚和除草劑(ji)等有毒(du)化合物(wu)。目前國(guo)內對于Fenton試(shi)劑(ji)用于印染(ran)廢水處理(li)方面(mian)的(de)(de)(de)研(yan)究很多(duo)，結果證明Fenton 試(shi)劑(ji)對于印染(ran)廢水的(de)(de)(de)脫色效(xiao)果非常(chang)好。另外，國(guo)內外的(de)(de)(de)研(yan)究還證明，用Fenton試(shi)劑(ji)可有效(xiao)地處理(li)含油、醇(chun)、苯系物(wu)、硝基苯及酚等物(wu)質的(de)(de)(de)廢水。

類Fenton試(shi)劑法(fa)具有(you)(you)(you)設備簡單(dan)、反應條(tiao)件溫(wen)和、操作(zuo)方(fang)便等(deng)優點(dian)，在處(chu)(chu)(chu)理(li)有(you)(you)(you)毒有(you)(you)(you)害難(nan)生(sheng)物降(jiang)解有(you)(you)(you)機(ji)(ji)廢水(shui)(shui)中極具應用(yong)(yong)潛力(li)。該法(fa)實際應用(yong)(yong)的(de)主要問題是(shi)處(chu)(chu)(chu)理(li)費用(yong)(yong)高(gao)，只適用(yong)(yong)于低濃度(du)、少量廢水(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)。將其(qi)(qi)作(zuo)為難(nan)降(jiang)解有(you)(you)(you)機(ji)(ji)廢水(shui)(shui)的(de)預處(chu)(chu)(chu)理(li)或(huo)深度(du)處(chu)(chu)(chu)理(li)方(fang)法(fa)，再(zai)與其(qi)(qi)他處(chu)(chu)(chu)理(li)方(fang)法(fa)(如(ru)生(sheng)物法(fa)、混(hun)凝法(fa)等(deng))聯用(yong)(yong)，則可以更好(hao)地降(jiang)低廢水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)成本(ben)、提(ti)高(gao)處(chu)(chu)(chu)理(li)效率(lv)，并拓寬(kuan)該技術的(de)應用(yong)(yong)范圍(wei)。

光(guang)催化法是利用光(guang)照(zhao)某些具(ju)有(you)能帶結構的(de)半導體(ti)光(guang)催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘(you)發(fa)強(qiang)氧化自(zi)由(you)基?OH，使許多難以(yi)實現的(de)化學反應能在(zai)常規(gui)條件下進(jin)行。銳鈦礦中形成的(de)TiO2具(ju)有(you)穩定性高、性能優良(liang)和成本低等特征(zheng)。在(zai)全世界范圍內開展的(de)最(zui)新研究(jiu)是獲得(de)改良(liang)的(de)(摻(chan)入其他成分)TiO2，改良(liang)后的(de)TiO2具(ju)有(you)更寬的(de)吸收(shou)譜線和更高的(de)量子產生率。

8、電化(hua)學(xue)氧化(hua)法

電(dian)化(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)又稱電(dian)化(hua)學(xue)(xue)燃燒，是環境電(dian)化(hua)學(xue)(xue)的(de)一個分支。其基(ji)本原(yuan)理(li)是在電(dian)極表面的(de)電(dian)催(cui)化(hua)作(zuo)用下或在由電(dian)場作(zuo)用而產生(sheng)的(de)自由基(ji)作(zuo)用下使有(you)(you)機(ji)物(wu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)。除可將有(you)(you)機(ji)物(wu)徹(che)底氧(yang)(yang)(yang)化(hua)為CO2和H2O外，電(dian)化(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)還可作(zuo)為生(sheng)物(wu)處理(li)的(de)預(yu)處理(li)工藝，將非生(sheng)物(wu)相容(rong)性的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)經(jing)電(dian)化(hua)學(xue)(xue)轉(zhuan)化(hua)后(hou)變為生(sheng)物(wu)相容(rong)性物(wu)質(zhi)(zhi)。這種方法(fa)具有(you)(you)能量利(li)用率高，低溫下也可進行;設備相對較為簡(jian)單，操作(zuo)費用低，易于(yu)自動(dong)控制;無二次污染等特(te)點。

9、臭氧氧化法(fa)

臭(chou)氧(yang)具有(you)極強的氧(yang)化性，對許(xu)多有(you)機物或(huo)官能團發生反應，有(you)效(xiao)(xiao)地(di)改善水(shui)質(zhi)(zhi)。臭(chou)氧(yang)能氧(yang)化分解水(shui)中各種(zhong)雜質(zhi)(zhi)所造成的色、嗅，其脫色效(xiao)(xiao)果(guo)比活性炭好;還(huan)能降低出水(shui)濁度，起到良好的絮凝作(zuo)用，提高過(guo)濾濾速(su)或(huo)者延長過(guo)濾周期。目前，由(you)于國內(nei)的臭(chou)氧(yang)發生技術和(he)工(gong)藝比較落(luo)后，所以(yi)運(yun)行費用過(guo)高，推廣(guang)有(you)難度。

10、超聲波降解法

超(chao)(chao)聲輻(fu)射(she)降(jiang)解(jie)法主要源于液(ye)體(ti)在(zai)超(chao)(chao)聲波輻(fu)射(she)下產生(sheng)空化(hua)(hua)(hua)氣泡，它能(neng)吸收聲能(neng)并在(zai)極(ji)短時(shi)間內崩潰釋(shi)放能(neng)量，在(zai)其周圍(wei)極(ji)小的空間范圍(wei)內產生(sheng)1 900~5200 K的高溫和超(chao)(chao)過(guo)50 MPa的高壓。進入空化(hua)(hua)(hua)氣泡的水(shui)分子可發(fa)生(sheng)分解(jie)反(fan)(fan)應產生(sheng)高氧(yang)化(hua)(hua)(hua)活性的?OH，誘發(fa)有機(ji)物降(jiang)解(jie);此(ci)外，在(zai)空化(hua)(hua)(hua)氣泡表(biao)層的水(shui)分子則可以(yi)形成超(chao)(chao)臨界水(shui)，有利于化(hua)(hua)(hua)學反(fan)(fan)應速度的提(ti)高。

超(chao)聲波對含鹵化(hua)(hua)物(wu)的(de)脫鹵、氧化(hua)(hua)效果顯著，氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機(ji)物(wu)最終的(de)降(jiang)(jiang)解(jie)產物(wu)為HCl、H2O、CO、CO2等。超(chao)聲降(jiang)(jiang)解(jie)對硝(xiao)基(ji)化(hua)(hua)合物(wu)的(de)脫硝(xiao)基(ji)也很有效。添加(jia)O3、H2O2、Fenton試劑等氧化(hua)(hua)劑將(jiang)進一步(bu)增強(qiang)超(chao)聲降(jiang)(jiang)解(jie)效果。超(chao)聲與(yu)其他氧化(hua)(hua)法的(de)組合是目前(qian)的(de)研(yan)究(jiu)熱點，如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化(hua)(hua)學法。目前(qian)，超(chao)聲輻(fu)射降(jiang)(jiang)解(jie)水體污(wu)染物(wu)的(de)研(yan)究(jiu)仍處于(yu)試驗(yan)探索(suo)階段。

11、輻射法

輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)法是利(li)用高(gao)能射(she)(she)(she)線(γ、χ射(she)(she)(she)線)和電子束等對化合物(wu)的破壞作(zuo)用所開發(fa)(fa)的污水輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)凈化法。一般認為輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)技術處理有機廢水的反應機理是由(you)(you)于水在高(gao)能輻(fu)(fu)射(she)(she)(she)的作(zuo)用下產生?OH、H2O2、?HO2等高(gao)活性(xing)粒子，再由(you)(you)這些高(gao)活性(xing)粒子誘發(fa)(fa)反應，使有害物(wu)質(zhi)降解。

輻射法(fa)對有機物的(de)處理效率高(gao)、操作(zuo)簡便。該技術存(cun)在的(de)主要難題是用于產生高(gao)能(neng)粒子的(de)裝(zhuang)置昂貴、技術要求(qiu)高(gao)，而且該法(fa)的(de)能(neng)耗大、能(neng)量利用率較低;此(ci)外為避免輻射對人體的(de)危害，還(huan)需要特殊的(de)保護措施。因此(ci)該法(fa)要投入運行，還(huan)需進行大量的(de)研究探索工作(zuo)。

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