水处理技术应用和发展论文

浅谈水处理技术的应用和发展

摘要：洁净水资源跟人们的生活息息相关。本文主要介绍利用水处理技术实现水资源可持续发展。文章列举了绿色氧化、绿色絮凝以及超声波、微波、等环保水处理技术，以及在国内外的研究应用现状，探讨了绿色水处理技术的发展趋势。

关键词：超声波水微波水光催化氧化水处理

中图分类号： v444 文献标识码： a 文章编号：

0 引言

在当前的水处理技术中，处理效率低，能耗高且易带来二次污染，是水处理技术发展中的突出问题。因此有必要采用高效、无毒、低能耗、无二次污染的绿色水处理技术，这也是实现水资源可持续发展、环境保护和生态安全的重要措施。

1 超声波、微波绿色水处理技术

1.1 超声波水处理

超声波水处理是一种新型绿色水处理技术，超声波是指频率在20khz以上的声波。用其辐射水溶液会产生许多物理化学变化，这种现象称为超声空化效应。利用此效应，可以方便、快速地处理废水，尤其对含有毒有机污染物的废水，处理效果更显著。

目前，国内外对超声波水处理技术研究较为深入，研究方向也已从利用超声波单独处理转向超声波复合技术应用的研究。目前主要有以下几个方面。

1.1.1 超声化学氧化

目前的氧化物质有空气、、、以及fenton试剂等，其中研究较早的是空气和。超声波与臭氧氧化结合，产生超声臭氧氧化技术，处理效果明显。此法在最近几年中研究较多，可降解的主要有机物包括酚类、染料、芳香化合物等。超声臭氧氧化技术降解五氯酚，效果明显好于超声或臭氧单独使用时的效果。在降解染料废水的过程中，超声波和臭氧氧化之间具有协同效应，产生协同效应的主要原因是超声波促进臭氧转化为自由基。用臭氧对偶氮染料的脱色过程中增加超声辐射后，不仅可以在11min内达到90％的脱色率，而且臭氧投加量可节省48％。

超声波与结合处理难降解有机物的研究已有报道，其用于分解水中邻氯酚时，降解率可达99％，总有机碳的去除率为63％。用超声强化氧化降解水中的4－氯苯酚，对水中4－氯苯酚的降解率和toc去除率均比单独采用超声波效果好。

1.1.2 超声电化学

目前，将该技术用于降解水中有机物的研究还很少见，仍处于开创性的试验阶段。超声波电化学降解苯酚、苯甲酸和水杨酸的研究表明，超声波可以提高电催化氧化降解效果,超声波声强越大，降解效果越好；超声波主要是促使产生强氧化性·0h自由基,提高多相催化过程的速率和效率，促进反应体系的传质过程，影响电极表面和电子转移过程等。

1.1.3 超声光化学

在超声波(30khz、100w)和紫外灯(253.7nm、9 w)同时作用于水

中苯酚的条件下，苯酚的去除率可达99％。其去除率要比分别使用两种方法时的去除率之和大得多。基于该实验结果，他们认为超声波和紫外光照射之间存在协同作用，但其具体的协同作用机理尚不清楚。同时，他们还发现：在该实验条件下，toc的去除率滞后于苯酚的去除率，当苯酚去除率达到99％时，toc的去除率仅为

20.6％，他们检测到其反应中间产物为邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚等物质，并由此推论苯酚的氧化主要是通过苯酚和·0h的反应进行的。

1.2 微波水处理

微波指频率为 300 mhz～300 ghz 的电磁波。微波水处理技术是把微波场对单相流和多相流的强烈催化、穿透、选择性供能的物化反应，用于水处理,该技术是一项新型技术。利用微波诱导催化反应，以活性艳蓝 kn-r 染料溶液为研究对象，研究在活性炭存在下微波辐射处理染料废水的可行性。结果表明：在活性炭作用下，微波辐射能使活性艳蓝 kn-r 染料溶液迅速脱色，微波辐照 4 min，脱色率达 97.1％。采用微波的诱导氧化工艺(miop)处理雅格素蓝(bf-br)染料废水，试验结果表明：辐照时间 5 min，bf-br 的脱色率达到 99％，对cod 去除率为 96.8％。

2 绿色氧化处理技术

废水的绿色氧化技术主要是运用超临界水氧化、光催化氧化、电化学氧化、化学氧化等手段处理废水的技术。

2.1 光催化氧化

光催化氧化技术是在光化学氧化技术的基础上发展起来的。光化学氧化技术是在可见光或紫外光及催化剂的作用下，使污染物氧化降解的反应过程。光催化氧化反应可分为均相和非均相两种类型。均相光催化降解是以或及为介质，通过光助－芬顿反应产生羟基自由基使污染物得到降解。非均相催化降解即污染体系中投入一定量的光敏半导体材料，如、等，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子－空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子－空穴作用，产生·oh 等氧化能力极强的自由基，使污染物氧化降解。把紫外光(uv)、草酸盐等引入 fenton 法中使 fenton 法的氧化能力大大增强。采用法处理苯胺类化合物,在 20 min 内即可使苯胺类化合物的去除率达到95％以上。用 ag、作催化剂，用紫外光作光源照射 200mg/l 的氯仿溶液，其降解率可由单独作催化剂时的35％提高到目前的44％。除外，其它光催化剂的研究也取得了一定的进展。光化学催化氧化技术具有能耗低、操作简单、反应条件温和、无二次污染等特点，应用前景良好。

2.2 电化学氧化

电化学氧化法是以活性炭、ag、pt、ti 等惰性金属或表面涂覆、、

等氧化膜的惰性金属为阳极，通过阳极产生具有较强氧化性的化学活性物质,如：、·oh等降解污染物，达到净化水的目的。近年来电化学氧化水处理法得到了改进，在传统电化学氧化法的基础上附加了氧化、催化氧化或光催化氧化的作用，有效地突破了电解技

术的局限，展示了电化学氧化水处理技术的绿色特点。

2.3 绿色化学氧化、催化氧化

绿色化学氧化是通过臭氧、过氧化氢、双氧水二氧化氯及高锰酸钾等环境友好型氧化剂，将废水中呈溶解状态的污染物氧化为无毒的物质，或者转化为容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。化学催化氧化是在催化剂和氧化剂共同作用下氧化有机物。化学氧化法和化学催化氧化具有简单方便、易操作、适用范围广、无毒无污染等特点。特别是在处理某些难降解废水和微污染饮用水中难降解物质有较好的效果。

3 绿色絮凝技术

微生物絮凝剂是由微生物产生的有絮凝活性的代谢产物，主要由糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和dna 等组成。与无机盐类和有机高分子絮凝剂相比,微生物絮凝剂的突出特点是具有生物降解性，可消除二次污染，属于绿色环保产品。另外,微生物絮凝剂絮凝广泛，脱色效果独特。

畜产废水是 bod 值较高的难处理的废水，采用合成高分子絮凝剂处理该废水存在二次污染,用 noc-1微生物絮凝剂加处理，处理10 min，上清液接近透明，toc、od660（农杆菌）均有显著降低，浊度去除率达 94.5％。用自制的生物材料处理浓度为 8％的蛋白质溶液和果汁原汁，发现用生物材料处理的沉降速率、处理后浊度等均明显优于阳离子聚丙烯酰胺。

微生物絮凝剂具有高效、无毒、无二次污染、能自行降解等多