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中國(guó)對(duì)廢水污染的治理起步比西方發(fā)達(dá)國(guó)家晚，在借鑒國(guó)外先進(jìn)處理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以國(guó)家科學(xué)技術(shù)攻關(guān)課題為平臺(tái)，引進(jìn)開(kāi)發(fā)了大量廢水處理新技術(shù)，一些項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這些新技術(shù)的生產(chǎn)運(yùn)行為緩解了中國(guó)嚴(yán)峻的水污染現(xiàn)狀，改善水環(huán)境發(fā)揮了重要作用。
一、我國(guó)工業(yè)廢水的現(xiàn)狀：
1.排放情況。
近年來(lái)，中國(guó)工業(yè)廢水排放情況(單位:億噸)
近年來(lái)，中國(guó)工業(yè)廢水排放比例發(fā)生了變化。
近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)廢水排放總量呈逐年下降趨勢(shì)。2010年，工業(yè)廢水排放量為237.5億噸，2015年下降到199.5億噸。
2.2015年我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)廢水排放情況。
2015年，在我國(guó)工業(yè)廢水排放量中，化工、造紙、紡織和煤炭行業(yè)廢水排放總和幾乎占一半，是工業(yè)廢水排放大戶。
3.近年來(lái)我國(guó)工業(yè)廢水處理情況。
近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)廢水處理量達(dá)300-370億噸，處理率約為62%，取得了顯著進(jìn)步，但仍有很大的提高空間。
二、以下是10種最新工業(yè)廢水處理技術(shù)的介紹和分析。
1.膜技術(shù)。
膜分離法常用的有微濾、納濾、超濾和反滲透等技術(shù)。膜技術(shù)在處理過(guò)程中不引入其他雜質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)大分子和小分子物質(zhì)的分離，因此常用于各種大分子原料的回收。
例如，利用過(guò)濾技術(shù)回收印染廢水的聚乙烯醇漿料等。目前，限制膜技術(shù)工程應(yīng)用普及的主要難點(diǎn)是膜成本高、壽命短、易受污染和污垢堵塞等。隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，膜技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
2.鐵碳微電解處理工藝。
鐵碳微電解法是利用Fe/C原電池的反應(yīng)原理處理廢水的好技術(shù)，也稱為內(nèi)電解法、鐵屑過(guò)濾法等。鐵炭微電解法是電化學(xué)氧化還原、電化學(xué)電對(duì)絮凝體的電富集作用、電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的凝聚、新生絮凝體的吸附和床層過(guò)濾等作用的綜合效果，其中主要是氧化還原和電聚集和凝聚作用。
鐵屑浸入含有大量電解質(zhì)的廢水中時(shí)，形成了無(wú)數(shù)微小的原電池，在鐵屑中加入焦炭后，鐵屑與焦炭粒接觸，進(jìn)一步形成大原電池，鐵屑在微原電池腐蝕的基礎(chǔ)上，被大原電池腐蝕，加快了電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
該方法具有適用范圍廣、處理效果好、壽命長(zhǎng)、成本低、操作維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，使用廢鐵屑作為原料，無(wú)需消耗電力資源，具有廢棄的意義。目前，鐵炭微電解技術(shù)廣泛應(yīng)用于印染、農(nóng)藥/制藥、重金屬、石油化工和油分等廢水和垃圾滲濾液處理，取得了良好效果。
3.Fenton和類Fenton氧化法
典型的Fenton試劑由Fe2+催化H2O2分解產(chǎn)生OH，引起有機(jī)物氧化分解反應(yīng)。Fenton法處理廢水需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以使用的試劑量很多，過(guò)剩的Fe2+增加處理后廢水中的COD，產(chǎn)生二次污染。
近年來(lái)，人們將紫外光、可見(jiàn)光等引入Fenton系統(tǒng)，研究采用其他過(guò)渡金屬代替Fe2+，這些方法顯著提高Fenton試劑對(duì)有機(jī)物的氧化分解能力，減少Fenton試劑的使用量，降低處理成本
Fenton法的反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單，適用范圍廣的單獨(dú)處理技術(shù)的應(yīng)用，也可以與其他方法相結(jié)合，如混凝沉淀法、活性碳法、生物處理法等，作為難以分解的有機(jī)廢水的預(yù)處理和深度處理方法。
4.臭氧氧化
某制藥廢水項(xiàng)目臭氧工藝流程
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，與還原態(tài)污染物反應(yīng)時(shí)速度快，使用方便，不產(chǎn)生二次污染，可用于污水消毒、除色、除臭、有機(jī)物去除、COD降低等。單獨(dú)使用臭氧氧化法成本高，處理成本高，氧化反應(yīng)有選擇性，對(duì)鹵代烴和農(nóng)藥等氧化效果差。
因此，近年來(lái)發(fā)展了提高臭氧氧化效率的相關(guān)組合技術(shù)，其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅可以提高氧化速率和效率，還可以氧化臭氧單獨(dú)作用時(shí)難以氧化分解的有機(jī)物。臭氧在水中的溶解度低，臭氧生產(chǎn)效率低，能源消耗大，因此臭氧在水中的溶解度增大，臭氧的利用率提高，能源消耗高的臭氧生產(chǎn)裝置開(kāi)發(fā)成為研究的主要方向。
5.磁分離技術(shù)
磁分離技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型利用廢水中雜質(zhì)粒子的磁分離的水處理技術(shù)。對(duì)于水中非磁性或弱磁性顆粒，利用磁性接種技術(shù)可以使其具有磁性。
磁分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理有直接磁分離法、間接磁分離法和微生物磁分離法三種方法。
目前研究的磁性化技術(shù)主要包括磁性團(tuán)聚技術(shù)、鐵鹽共沉技術(shù)、鐵粉法、鐵氧體法等，具有代表性的磁性分離設(shè)備是圓盤(pán)磁性分離器和高梯度磁性過(guò)濾器。目前，磁分離技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，不能應(yīng)用于實(shí)際工程實(shí)踐。
6.等離子水處理工藝
低溫等離子水處理工藝，包括高壓脈沖放電等離子水處理工藝和輝光放電等離子水處理工藝，是利用放電直接在水溶液中產(chǎn)生等離子，或者將氣體放電等離子中的活性顆粒引入水中，使水中的污染物徹底氧化、分解。
水溶液中的直脈沖放電能夠在常溫常壓下操縱，在放電全過(guò)程中無(wú)需添加催化劑就能夠在水溶液中產(chǎn)生原位的化學(xué)氧化性物種氧化降解有機(jī)物，這種技術(shù)性對(duì)低濃度有機(jī)物的處理經(jīng)濟(jì)有效。此外，應(yīng)用脈沖放電等離子體水處理技術(shù)的反應(yīng)器形式能夠靈活調(diào)節(jié)，操作流程簡(jiǎn)易，相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也較低。受放電設(shè)備的限制，該技術(shù)降解有機(jī)物的能源利用率低，等離子體技術(shù)在水處理中的應(yīng)用還處于研究開(kāi)發(fā)階段。
7.電化學(xué)(催化)氧化
電化學(xué)(催化)氧化技術(shù)通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)直接分解有機(jī)物，或者通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(臭氧等氧化劑分解有機(jī)物。
電化學(xué)(催化)氧化包括二維和三維電極系統(tǒng)。由于三維電極系統(tǒng)的微電場(chǎng)電解作用，目前受到高度評(píng)價(jià)。三維電極是在傳統(tǒng)二維電解槽的電極間填充顆粒狀或其他碎屑狀的工作電極物料，使填充物料表面帶電，成為第三極，而且在工作電極物料表面會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。
與二次元平板電極相比，三次元電極具有較大的比表面，可以增加電解槽的面體比，可以以較低的電流密度提供較大的電流強(qiáng)度，顆粒間距小，物質(zhì)傳質(zhì)速度高，時(shí)空轉(zhuǎn)換效率高，因此電流效率高，處理效果好。三維電極可用于處理生活污水、農(nóng)藥、染料、制藥、含酚廢水等難以分解的有機(jī)廢水、金屬離子、垃圾滲透液等。
8.輻射技術(shù)
從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，隨著大型鈷源和電子加速器技術(shù)的發(fā)展，輻射技術(shù)應(yīng)用中的輻射源問(wèn)題逐漸改善。利用輻射技術(shù)處理廢水中污染物的研究引起了各國(guó)的關(guān)注和重視。
與傳統(tǒng)化學(xué)氧化相比，利用輻射技術(shù)處理污染物，無(wú)需添加或少量添加化學(xué)試劑，無(wú)二次污染，具有分解效率高、反應(yīng)速度快、污染物分解徹底等優(yōu)點(diǎn)。此外，當(dāng)電離輻射與氧氣、臭氧等催化氧化手段聯(lián)合使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。因此，輻射技術(shù)處理污染物是清潔可持續(xù)利用的技術(shù)，被國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)列為21世紀(jì)和平利用原子能的主要研究方向。
9.光化學(xué)催化氧化
光化學(xué)催化氧化技術(shù)在光化學(xué)氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，與光化學(xué)法相比，具有更強(qiáng)的氧化能力，可以使有機(jī)污染物更徹底地分解。光化學(xué)催化氧化是有催化劑的條件下的光化學(xué)分解，氧化劑在光的輻射下產(chǎn)生氧化能力強(qiáng)的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為均相和非均相兩種類型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質(zhì)，通過(guò)光助-Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基使污染物得到降解;非均相催化降解是在污染體系中投入一定量的光敏半導(dǎo)體材料，如TiO2、ZnO等，同時(shí)結(jié)合光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子—空穴作用，產(chǎn)生˙OH等氧化能力極強(qiáng)的自由基。TiO2光催化氧化技術(shù)在氧化降解水中有機(jī)污染物，特別是難降解有機(jī)污染物時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)。
10.超臨界水氧化（scwo）技術(shù)
SCWO是以超臨界水為介質(zhì)，均相氧化分解有機(jī)物。可以在短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)污染物分解為CO2、H2O等無(wú)機(jī)小分子，而硫、磷和氮原子分別轉(zhuǎn)化成硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸根和亞硝酸根離子或氮?dú)狻Ｃ绹?guó)把SCWO法列為能源與環(huán)境領(lǐng)域最有前途的廢物處理技術(shù)。
SCWO反應(yīng)速率快、停留時(shí)間短;氧化效率高，大部分有機(jī)物處理率可達(dá)99%以上;反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小;處理范圍廣，不僅可以用于各種有毒物質(zhì)、廢水、廢物的處理，還可以用于分解有機(jī)化合物;不需外界供熱，處理成本低;選擇性好，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度與壓力，可以改變水的密度、粘度、擴(kuò)散系數(shù)等物化特性，從而改變其對(duì)有機(jī)物的溶解性能，達(dá)到選擇性地控制反應(yīng)產(chǎn)物的目的。
超臨界氧化法在美國(guó)、德國(guó)、瑞典、日本等歐美國(guó)家已經(jīng)有了工藝應(yīng)用，但中國(guó)的研究起步較晚，還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
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