《若干水处理技术研究进展和趋势》中山大学.ppt

若干水处理技术研究进展和趋势中山大学环境科学与工程研究中心一、絮凝剂和混凝技术: (一) 无机絮凝剂(二) 生物絮凝剂(三) 强化混凝技术与设施(四) 化学强化一级处理技术( Chemically Enhanced Primary Treatment , CEPT ) 二、膜分离技术、物理化学深度氧化技术: (一) 湿式催化氧化技术(二) 超临界水氧化技术(三) 超声声化学氧化技术(四) 光催化氧化技术(五) 电化学氧化技术四、生化技术: (一) 好氧生物技术(二) 厌氧生物技术一、絮凝剂和混凝技术(一)无机絮凝剂 1、传统絮凝剂生产工艺的改进,改变组分,提高性能。聚合***化铝( PAC )是目前最常用的水处理药剂, 以溶液化学的观点,它是铝盐水解—聚合—沉淀反应过程的动力学中间产物,因此是热力学不稳定体系。所以一般液体 PAC 产品均应在半年内使用。如添加某些无机盐(如 CaCl 2、 MnCl 2等)或高分子聚合物(如聚乙烯醇、聚丙烯酰***等)可提高 PAC 的稳定性,还可增加其絮凝能力。在 PAC 中引入其他的阳离子,如 Fe 3+,使 Al 3+与 Fe 3+交错水解聚合,制成聚合***化铝铁。若引入几种阴离子,如 SO 4 2–、 PO 4 3–等,可提高聚合度、稳定性和絮凝效果。聚合硫酸铁( PFS )生成的成败关键在于控制硫酸与 Fe 2+离子适当浓度比例,寻找无毒、价廉、高效的催化剂是重要课题。活性硅酸( AS )主要改进是引入少量的 Al 3+、 Fe 3+ ( Mg 2+、 Zn 2+)效果很好,因为活性硅酸和铝盐都具有很强的聚合性能,两者复合形成的碱式多核羟基硅酸聚合物,具有很高的絮凝能力,且絮凝后残余的 Al 3+浓度低。可用于饮用水处理。镁盐具有 pH 适应范围广,制备方法较为简单的特点, 与 Al 3+、 Ca 2+、 Fe 3+等混合制成复合物,其絮凝性能好, 絮粒粗大,用于印染废水脱色效果好。用量少、不返色等优点。我们研制获发明专利的产品 FT 脱色混凝剂及新近研制的脱色剂就属于这一类。锌盐絮凝剂是近几年出现的新品种,它具有安全、无毒、无腐蚀性等优点,除用作水处理外,还可用于制糖、造纸等工业的澄清剂。钨酸类絮凝剂也是新品种,具体絮凝沉降速度快,不会发生反絮等优点。高锰酸絮凝剂具有良好的助凝性能,还有杀菌作用。 2、天然无机复合物的改性:如膨润土,硅藻土经过一定的改性,充分利用其吸附、膨胀、收缩等性能,与 PAC 、 PFS 等混合配制使用。产生良好的协同作用,性能大为提高,有关这方面的潜力还很大。总之,从简单的硫酸铝、***化铁等絮凝剂(第一代) 到上世纪六十年代以后发展起来的无机高分子复合絮凝剂(第二代)主要阳离子为 Al 3+、 Fe 3+、其次为 Mg 2+、 Zn 2+、 Ca 2+等,主要阴离子为 SO 4 2–、 Cl –、 SiO 3 2–、 PO 4 3–等其生产方法不外是作为原材料的各种化合物预先进行羟基化聚合后混合配制,或者是先混合后再进行羟基化聚合。不管上述那一种方法,其絮凝剂产品性能均决定于产物内组分的化学形态及其在絮凝反应过程中的变化情况。在研制新的无机高分子复合絮凝剂时,至今主要考虑的是其粘附架桥能力,稳定性和电性中和能力等。无机絮凝剂其絮凝性能都是以卷扫形式体现出来的。由于分子量少、絮体粒径小,故架桥能力远比有机絮凝剂差。如果能在增强其吸附和离子交换性能上得以实现,就有可能大为提高其絮凝效果。至今,无机高分子复合型絮凝剂其效能仍不够高,真正高效的无机高分子复合絮凝剂可以认为尚未出现。(二)生物絮凝剂无机絮凝剂用量大,易造成二次污染,有机絮凝剂本身无毒,但其单体有毒,在生产和降解过程中可能产生污染。微生物絮凝剂无毒、安全、可生物降解,对环境不会造成新的污染,有着广阔的发展前途。从化学组成上看,微生物絮凝剂是通过微生物发酵,分离提取得到,它实质是微生物代谢产生的各种多糖类、蛋白质或是蛋白质和糖类参与形成的高分子化合物,此外有的生物絮凝剂还含有无机金属离子 Ca 2+、 Mg 2+、 Al 3+、 Fe 3+等。根据微生物生长曲线和产生絮凝剂的关系,认为微生物絮凝剂的形成是受遗传基因控制的。因此,目前已有人用遗传工程方法,将絮凝基因转入微生物中,以期获得生物活性和絮凝能力都很好的微生物。微生物絮凝剂的絮凝机理提出的假说很多,但较多人接受的是离子键和氢键结合学说。这种学说已为絮凝现象及其影响因素的试验结果所证实,影响其絮凝能力的因素有: pH 值、温度、金属离子、絮凝剂浓度及分子量等。到目前为止,生物絮凝剂的研究基本上还只是处于实验室阶级,要实现大规模工业生产还需对合成条件、影响絮凝活性的因素进行更深入的研究,为寻找廉价的培养基,如何利用基因工程和