离子交换膜在污水中的应用

Ⅰ 离子交换膜的应用

离子交换复膜可装配成电渗析器而制用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置（见图）的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用。

Ⅱ 离子交换的水处理中的应用

EDI(Electro-de-ionization)是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术(电渗析技术)相结合的纯水制造技术。该技术利用离子交换能深度脱盐来克服电渗析极化而脱盐不彻底,又利用电渗析极化而发生水电离产生H和OH离子实现树脂自再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生的缺陷,是20世纪80年代以来逐渐兴起的新技术。经过十几年的发展,EDI技术已经在北美及欧洲占据了相当部分的超纯水市场。
EDI装置包括阴/阳离子交换膜、离子交换树脂、直流电源等设备。其中阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子通过,而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子通过。离子交换树脂充夹在阴阳离子交换膜之间形成单个处理单元,并构成淡水室。单元与单元之间用网状物隔开,形成浓水室。在单元组两端的直流电源阴阳电极形成电场。来水水流流经淡水室,水中的阴阳离子在电场作用下通过阴阳离子交换膜被清除,进入浓水室。在离子交换膜之间充填的离子交换树脂大大地提高了离子被清除的速度。同时,水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子,这些离子对离子交换树脂进行连续再生,以使离子交换树脂保持最佳状态。EDI装置将给水分成三股独立的水流:纯水、浓水、和极水。纯水(90%-95%)为最终得到水,浓水(5%-10%)可以再循环处理,极水(1%)排放掉。图2表示了EDI的净水基本过程。
EDI装置属于精处理水系统,一般多与反渗透(RO)配合使用,组成预处理、反渗透、EDI装置的超纯水处理系统,取代了传统水处理工艺的混合离子交换设备。EDI装置进水要求为电阻率为0.025-0.5MΩ·cm,反渗透装置完全可以满足要求。EDI装置可生产电阻率高达15MΩ·cm以上的超纯水。 EDI装置不需要化学再生,可连续运行,进而不需要传统水处理工艺的混合离子交换设备再生所需的酸碱液,以及再生所排放的废水。其主要特点如下:
EDI的净水基本过程
·连续运行,产品水水质稳定
·容易实现全自动控制
·无须用酸碱再生
·不会因再生而停机
·节省了再生用水及再生污水处理设施
·产水率高(可达95%)
·无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施
·占地面积小
·使用安全可靠,避免工人接触酸碱
·降低运行及维护成本
·设备单元模块化,可灵活的组合各种流量的净水设施
·安装简单、费用低廉
·设备初投资大 EDI装置与混床离子交换设备属于水处理系统中的精处理设备,下面将两种设备在产水水质、投资量及运行成本方面进行比较,来说明EDI装置在水处理中应用的优越性。
(1)产品水水质比较
EDI装置是一个连续净水过程,因此其产品水水质稳定,电阻率一般为15MΩ·cm,最高可达18MΩ·cm,达到超纯水的指标。混床离子交换设施的净水过程是间断式的,在刚刚被再生后,其产品水水质较高,而在下次再生之前,其产品水水质较差。
(2)投资量比较
与混床离子交换设施相比EDI装置投资量要高约20%左右,但从混床需要酸碱储存、酸碱添加和废水处理设施及后期维护、树脂更换来看,两者费用相差在10%左右。随着技术的提高与批量生产,EDI装置所需的投资量会大大的降低。另外,EDI装置设备小巧,所需厂房远远小于混床。
(3)运行成本比较
EDI装置运行费用包括电耗、水耗、药剂费及设备折旧等费用,省去了酸碱消耗、再生用水、废水处理和污水排放等费用。
在电耗方面,EDI装置约0.5kWh/t水,混床工艺约0.35kWh/t水,电耗的成本在电厂来说是比较经济的,可以用厂用电的价格核算。
在水耗方面,EDI装置产水率高,不用再生用水,因此在此方面运行费用低于混床。
至于药剂费和设备折旧费两者相差不大。
总的来说,在运行费用中,EDI装置吨水运行成本在2.4元左右,常规混床吨水运行成本在2.7元左右,高于EDI装置。因此,EDI装置多投资的费用在几年内完全可以回收。 EDI装置属于水精处理设备, 具有连续产水、水质高、易控制、占地少、不需酸碱、利于环保等优点, 具有广泛的应用前景。随着设备改进与技术完善以及针对不同行业进行优化, 初投资费用会大大降低。可以相信在不久的将来会完全取代传统的水处理工艺中的混合 。
控制氮含量的方法（4种）：生物硝化-反硝化（无机氮延时曝气氧化成硝酸盐，再厌氧反硝化转化成氮气）；折点氯化（二级出水投加氯，到残余的全部溶解性氯达到最低点，水中氨氮全部氧化）；选择性离子交换；氨的气提（二级出水pH提高到11以上，使铵离子转化为氨，对出水激烈曝气，以气体方式将氨从水中去除，再调节pH到合适值）。每种方法氮的去除率均可超过90%。

Ⅲ 离子交换膜的原理是什么

离子交换膜又称离子选择透过性膜。
按其功能和结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合膜5种。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。采用高分子的加工成型方法制造。①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。②非均相膜。用粒度为200～400目的离子交换树脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合后加工成膜制得。为免失水干燥而变脆破裂，须保存在水中。
离子交换膜主要应用于海水淡化，甘油、聚乙二醇的除盐，放射性元素、同位素及氨基酸的分离，有机物及无机物纯化，放射性废液处理，燃料电池隔膜及选择性电极等。

Ⅳ 污水是怎么处理的

无论采取如何严格的措施，无论采用多么先进的技术，污水的排放是不可避免的，并且水污染在很多地方已经是既成的事实，因此，研究污水的处理技术和方法就非常必要。目前，根据所采取的自然科学的原理和方法，污水处理一般分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。

物理法是利用物理作用除去污水的漂浮物、悬浮物和油污等，在处理过程中不改变污染物的化学性质，同时从废水中回收有用物质的一种简单水处理法。常用于水处理的物理方法有重力分离、过滤、蒸发结晶和物理调节等方法。重力分离法指利用污水中泥沙、悬浮固体和油类等在重力作用下与水分离的特性，经过自然沉降，将污水中比重较大的悬浮物除去。离心分离法指在机械高速旋转的离心作用下，把不同质量的悬浮物或乳化油通过不同出口分别引流出来，进行回收。过滤法是用石英沙、筛网、尼龙布、隔栅等做过滤介质，对悬浮物进行截留。蒸发结晶法是加热使污水中的水气化，固体物得到浓缩结晶。磁力分离法是利用磁场力的作用，快速除去废水中难于分离的细小悬浮物和胶体，如油、重金属离子、藻类、细菌、病毒等污染物质。

化学法就是使有毒、有害废水转为无毒无害水或低毒水的一种方法，主要有酸碱中和法、混凝、化学沉淀、氧化还原等。酸碱中和法是指采用加碱性物质处理酸性废水，加酸性物质处理碱性废水，让两者中和后，加以过滤可将废水基本净化。凝聚法指将污水中加入明矾，充分搅拌，使带电荷的胶体离子沉淀下来。化学沉淀法是在废水中加入化学沉淀剂，使之与废水中的重金属污染物发生反应，以生成难溶的固体物而沉淀。氧化还原法是加入化学氧化剂或还原剂，有选择地改变废水中有毒物质的性质，使之变成无毒或微毒的物质；电化学法是利用电解槽的化学反应，处理废水中污染物质的一种技术，包括电解氧化还原、电解凝聚等不同的过程。

物理化学法是利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。吸附法是指向废水中投入活性炭等吸附剂，利用其物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除废水中多种污染物的方法。离子交换法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换而去除废水中有害离子的方法。膜分离法是利用特殊膜（离子交换膜、半透膜）的选择透过性，对污水中的溶质或微粒进行分离或浓缩的方法的统称。萃取法是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。

生物法是利用微生物分解有机污染物以净化污水。未经处理即被排放的废水，流经一段距离后会逐渐变清，臭气消失，这种现象是水体的自然净化。水中的微生物起着清洁污水的作用，它们以水体中的有机污染物作为自己的营养食料，通过吸附、吸收、氧化、分解等过程，把有机物变成简单的无机物，既满足了微生物本身繁殖和生命活动的需要，又净化了污水。菌类、藻类和原生动物等微生物，具有很强的吸附、氧化、分解有机污染物的能力。它们对废物的处理过程中，对氧的要求不同，据此可将生物法分为好气处理和厌气处理两类。好气处理是需氧处理，厌气处理则在无氧条件下进行。生物法是废水中应用最久最广且相当有效的一种方法，特别适用于处理有机污水。

链接：跨越水的鸿沟

2009年3月，第五届世界水论坛在土耳其的伊斯坦布尔举行，来自全球156个国家和地区的2.8万名代表，包括90多位部长、63名市长和148位议员出席了论坛。第五届世界水论坛的主题是“跨越水的鸿沟”，下面即是具体的子主题和具体议题。

子主题一：全球变化与风险管理

议题1：应对气候变化

人们对全球变暖诸多原因和后果的理解迅速深化。水利界面临的主要问题是，气候变化将如何影响水循环？应对气候变化、减少人类和环境风险的关键战略是什么？鉴于存在很多不同的自然和经济条件，存在与影响和所需行动有关的内在不确定性，在此情况下，通过议题分会，就相应对策、技术方案、政治决议以及最优先重点进行实质性讨论。

议题2：与水有关的迁移、土地利用和人居环境变化

对水、土地和居住环境不断增加的压力，导致人口流动，反过来又对新居住环境带来影响。通过改善水管理、土地和环境，就能减少迁移需求及其对居住的影响吗？应对当前和未来人口增长的适当供水发展和管理的战略是什么？

议题3：对灾害进行管理

当前，城市化进程日益加快，气候不断变化，由此带来的更加频繁和极端的灾害，给数亿人的生命安全和经济安全带来了新威胁。首要任务是做好防灾准备工作，在不同级别政府机构间开展合作，建设与维护重要水利基础设施，以减少灾害发生时给生命、工作、财产和商业持续性带来的损失。在此情况下，对这一问题的紧迫性，对不同级别备灾工作的成本效率，对最脆弱、最不发达国家和小岛屿国家所需官方发展援助的支持等方面，存在着许多不同观点。

子主题二：促进人类发展和千年发展目标

议题4：为所有人提供水和卫生设施——保证足够设施，保护公众健康

人们对为所有人提供水、卫生设施和健康这一目标，已有广泛共识。同时，在对如何实现这一目标，以及更基本的，对实现安全供水和提供环境可持续卫生设施的基本阐释却少有共识。继2008国际卫生年后，第五届世界水论坛将提供一个新的机遇，讨论水、卫生设施与健康取得进展的真实状况，讨论应对世界最具挑战性地区所需的政治承诺。有关地方企业家们是否可以从根本上改变水与卫生设施提供模式这一问题，将与融资机构、社区和营运伙伴更多的传统作用一起，在论坛上加以讨论。

议题5：水与能源

日益短缺的能源资源和日益增加的成本，对水的生产、使用和处理包括海水淡化和水循环利用的前景产生重要影响。同时，日益短缺的水资源还需要满足不断增加的能源需求。水电需要坝后蓄水，水流过涡轮机发出电力，而无须消耗自然资源。在与基于社区的行动和适当技术进行结合时，水与能源政策需要相互协调。但是，在实践中，能实现这一协调吗？

议题6：结束贫困与饥饿的水与粮食

需要用更少的水与土地生产更多粮食。人口日益增长、饮食变化带来的挑战、对农业生物质能源难以抑制的渴望，在全球和地方范围内，给有限的土地、水和环境资源带来的压力日益增加。如何寻找实现可持续发展的平衡点？我们如何应对粮食安全和能源安全，需要如何调整市场准入和价格制度，防止贫困人口受到最严重影响。

议题7：开发、保护水的多种服务功能

水的多种用途，冲突还是协调？通过更加有效的用水，通过与农业用水协调，水可以更好地满足家庭、城市和能源生产需要。如果体制和机构准备做好了，并能优化水的多种用途，就可以实现重大投资回报。更好地为实现千年发展目标作出贡献，必须要实现制度化，必须要按比例放大多种用途吗？需要采取何种行政、制度和金融措施，加强这些服务的可持续性呢？

子主题三：管理和保护水资源及其供给系统，满足人类和环境需要

议题8：流域管理和跨界水资源合作

随着水资源承受越来越大的压力，加之气候变化的预期影响，改进的管理、在跨界水资源管理方面的合作，正成为满足人类与环境需要的必要元素。在水领域，团结协作、水资源综合管理的成功故事和失败情况是什么？流域管理、跨界水资源合作以及利益共享的有关关键行动是什么？在地方、区域和全球范围内，已制定出了法律，但是这些法律手段的有效性和适应性如何呢？尤其是对跨界地表水和地下水，利益相关者参与、规划、融资和监测的有效性如何呢？

议题9：确保充足水资源和蓄水设施，满足农业、能源和城市需要

保障充足的水资源对发展非常重要，如果考虑日益加剧的气候变化影响，就显得更为重要。这需要有充足的天然和人工蓄水设施。在以可持续的方式充分满足人类需要的同时，怎样才能在诸多保护资源及其生态系统的不同观点中寻求妥协呢？

议题10：维持自然生态系统

为了维持生态系统和环境流量，为了人类福祉，自然生态系统和环境流量应成为整个土地和水资源管理规划、决策和实施过程的一个组成部分。现存国际法律和协定能发挥什么作用？将人类需要与地方价值以及条件考虑进去，在国家和地方级别的规划中需要做些什么工作？

议题11：管理和保护地表水、地下水、土壤水和雨水

降雨是最大的可用水来源，但对雨水的管理却是最落后的。地下水是最可靠的水源，但也是最脆弱的，易受污染，易被超采。尽管如此，制度惯性鼓励水资源管理仍然集中于地表水。为保护这些不同的水资源和淡水生态系统，以负责任的方式最大限度地发挥其潜力，提倡采取对地表水、地下水、土壤水和雨水进行综合规划和管理的方式。那么，需要对法律和制度框架作何修改？如何最有效地向政治家灌输科学知识呢？

子主题四：水治理与管理

议题12：落实用水权和卫生权，更好地获得水与卫生设施

用水权与卫生权确实很有意义，承认用水和使用卫生设施的权利，必然会改善人们获得水与卫生设施的状况，特别是贫困人群获得水与卫生设施的状况，以及冲突情况下人们获得水与卫生设施的状况。使用水和卫生设施的权利，会真正给贫困和被边缘化人群带来不同吗？这些人如何将用水权与卫生权作为一个工具，获得水与卫生设施，促使政府和其他行动者负起责任？如果用水权与卫生权是推动千年发展目标取得进展的一个工具，那么需要采取怎样的行动？用水权已经明确，但我们对卫生权内涵的理解也达到了同样水平了吗？我们知道如何落实卫生权吗？

议题13：通过监管方式改进运行

当前，全世界范围内正在推动建立独立的运营者和服务提供商监管框架，作为明确任务和责任、改进服务和经济运行的一项手段。但是在各种情况下，监管都会起作用吗？当前形势怎样？监管框架在未来有关污水处理回用中能发挥怎样的作用？对地下水资源的可持续利用将发挥怎样的作用？

议题14：道德规范、透明和利益相关者获权

虽然“水道德”概念看似无可争议，但要更好地管理水，需要对此有一个公认的阐释。这可能吗？同时，制定这样一个标准将鼓励利益相关者参与决策过程。这些决策过程透明，会明确责任，会提供公平机会。其他哪些措施能实现这一目标呢？

议题15：优化水服务中的公私作用

经济和劳动力条件在不断改变，在提供水服务中，公共和私营组织的作用和责任同样也在不断改变。在这种情况下，除了向私营部门增加特殊作用的外购外，社区正在转向多种服务提供模式，包括公有情况下将公用设施集体化、委派的服务提供模式，以及涉及小型服务商混合模式。在一些情况下，由于担心因私营部门更多参与而失去社区控制，这些变化已经出现争议。

议题16：水资源管理效率和效果的制度性安排

为了使水资源管理公平、高效和产生效果，各级政府需要协调。本议题关注水短缺形势日益严峻的情况下水资源的协调与配置，集中讨论一些被误解和观点未取得一致的问题，包括在国家级别和地区级别上，建立旨在协调各水管理机构、所有与水有关的部门以及利益相关者的水治理的方式。

子主题五：融资

议题17：水部门可持续融资

实现千年发展目标，应对全球挑战，需要投资。贷款能力业已具备，但借款能力尚不具备。不同的利益相关者需要做什么来增强其借款能力呢？金融机构需要做什么才能使其金融产品满足借款人的需求呢？地方政府怎样做才能成为更加可靠的融资利益相关者，以便运营商和公用事业管理者扩大投资覆盖范围，改进服务？在改进流域管理方面，哪些非传统融资机制是可行的？

议题18：水部门可持续的一个工具——价格战略

水价战略是对财政、社会、经济和环境可持续性政策目标作出的响应，但水价自身并非是实现社会政策目标的适当手段。开展这一话题探讨，将试图揭示城市供水、乡村供水与灌溉服务之间的主要平衡，包括提供卫生服务的价格战略。

议题19：支持贫困人口的融资政策和战略

尽管进行充分融资对扩大服务范围、满足贫困社区需要是必要的，但是许多融资机制并没有真正服务于最贫困人口。将对许多具体的融资和法律解决方案进行调查，以加快贫困人口获得支付得起的供水与卫生服务的进程。

子主题六：教育、知识和能力建设

议题20：教育、知识和能力建设战略

能力建设投入了许多资金和精力。但是，不同级别的能力建设有多成功呢？特别是业务和运行一级的能力建设结果怎样呢？我们拥有大量而快速增长的知识和经验，如何保证各利益相关者包括儿童、年轻人和教育家作出贡献，并能平等获得这些知识、经验？科学知识必须结合当前存在的问题，并能有效地及时地为大家共享，这样拥有本地知识的社区在减少主要水问题影响中就会产生不同的结果。

议题21：水科学技术——21世纪适当的创新的解决方案

为了建设更加美好的未来，水管理战略应借鉴业外的一些思想观念。新兴技术与标准个人化信息平台的结合，能形成迅速应对变化的灵活制度吗？

议题22：利用专业协会和网络的资源，实现千年发展目标尽管在实现千年发展目标中，专业协会和网络可发挥非常重要的作用，但目前它们的作用依然很小。本话题关注的问题是，开发机构是否把专业协会视为未充分利用的资源，如何利用、鼓励支持专业协会和网络，使其为实现千年发展目标作出重要贡献等。

议题23：信息共享

公开信息财富，不仅仅是获得信息问题，也是理解哪些要素是最重要的，哪些手段可以付诸实施以最好地共享知识的问题。只有20%的涉水信息易于获取，从科学和实践来看，我们已对水循环理解得很好了吗？

议题24：水与文化文化多样性及其与水管理方式、科学、政策制定和能力建设的结合，不仅为水资源可持续管理带来了机遇，也带来了挑战。此外，历史提供了重要的知识，有助于应对当前和未来的挑战。

后记

2009年6月，北京市的月平均气温达到28.8℃，而从1999年到2008年间，6月份的月平均气温为24.9℃，即2009年6月的月平均气温比常年高出近4℃。气温高直接导致用水量连创新高。随着气温持续升高，市区供水量也不断增加。6月1日，市区日供水量为260万立方米，突破2000年以来的最高日供水量，比2008年最高日供水量高出14万立方米。6月24日，市区日供水量为266万立方米。6月25日，市区日供水量达273万立方米。6月29日，供水量最高纪录再次被刷新，市区日供水量达到278万立方米，创出北京百年供水史上最高水平。

气温升高、用水量陡增的情况何止发生在北京？全国各地，全球各地，差不多都出现了类似的情况。气温的升高可能是气候变化的自然起伏，但也不能排除人类活动对其起到了推波助澜的作用。此外，人类活动造成大气污染，臭氧层的破坏导致紫外线对人类和其他生物的伤害事故增多；酸雨污染导致粮食歉收的报道，也频见报端。臭氧层破坏、气候变暖、酸雨威胁、水危机，是正发生在我们身边的事情。

是时候反省人类的行为了，是时候考虑人类创造财富的方式了，是时候把目光投注到我们须臾不可离开的阳光、空气和水了。唯有阳光依然明媚、空气依然清新、水依然清澈，人类才会有可期冀的美好明天。目录第一章大气污染与臭氧层破坏一旦空气污染导致臭氧层的破坏，产生臭氧层空洞，就相当于在阳光中加入了“毒素”。没有了臭氧层的“隔离术”，阳光对于地球、生物、人类来说可能就成了灾难的代名词。

Ⅳ 污水的净化方法与过程

污水净化，是通过相应的过滤材料，根据不同的最终用水需求，以物理或化学的方式，去除水中的铁锈、泥沙、余氯、有机物、有害的重金属离子、细菌、病毒等的过程。显而易见，如果水净化全程运用的是物理过滤方式，则不会在水中产生或添加任何新的物质，更不会改变水的性状，因而是最安全的方式。污水净化被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
污水净化过程
方案一:
截留法
通常都以格栅或筛网作为污水处理厂的第一个处理工序，其主要作用四去除废水中粗大的悬浮物质，以保护后续的处理设备如污水泵，并防止管道堵塞。
格栅由一组平行的金属栅天构成，其截留悬浮物质的效率决定于栅条间隙的宽度。当格栅设在污水泵站前时，缝隙宽常大于50mm，当设在沉沙池前时，一般采用15～40mm。通过格栅的水流速度应保持在0.6～1.0m/s之间。当通过格栅的水头损失超过10cm时，应清除格栅前的污物，以免雍水现象。大型处理厂应采用机械清除格栅。格栅截留的污物被清除后，应妥善处理，方法有填埋、焚烧、堆肥或与其它污泥混合后进行消化处理，也可以将污物粉碎后送进污水厂进口。
污水净化过程
方案二:
膜分离的电渗析法
利用过滤性，摸得选择透过性对水中杂质进行浓缩、分离的方法，统称为膜分离。根据膜孔隙的大小及过滤是的动力，膜分离可分为微过滤、超过滤、纳米过滤、电渗析反渗透等。对于冶金工业废水的处理一般采用电渗析处理方法。
电渗析：电渗析是在电场作用下使溶液中离子通过膜进行传递的过程，所应用的膜为离子交换膜。阳离子交换膜只允许阳离子透过，阴离子交换膜则只允许阴离子通过。在电渗析设备中，阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极之间，并用特别的隔板将其隔开，形成脱盐水和浓缩水两个系统。在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，由于离子交换膜的选择透过性，淡室中的盐水逐渐淡化，浓室中的盐水被浓缩，以此实现脱盐的目的。
电渗析用于重金属工业的废水处理。
污水净化过程
方案三:
磁力分离法
磁力分离式利用磁场力截留和分离废水中污染物质的方法。主要应用于去除废水中磁性及非磁性悬浮物和重金属离子，对废水中有机物和营养物的去除也有帮助。
当废水通过磁场时，水中磁性粒子同时受磁场吸引力、外力和重力、粒子互相作用等的作用，如磁力大于外力磁性粒子既能被磁场捕获，从水中分离出来。磁场吸引力还可以起到促进絮凝的作用。
使用较多的磁过滤器的主要部分为电磁铁和铁磁性过滤介质金属球、钢毛等。其次为磁吸离器，它由不锈钢圆盘制成，上面粘结了极性交错排列的数百块永久磁铁，并用铝板覆盖。运转时圆盘转动，浸没部分吸引水中磁性物质，转离水面后，将表面泥渣即被挂走。磁性铁粉可以在用分离心法从泥渣中回收。该分离机以其特有的快速分离的特点在生产中得到了实际应用

Ⅵ 从水中去除某些离子，可用离子交换法和膜分离法。

膜分离法，简单而有效。
离子交换法是通过离子交换剂上的离子与水中离版子交换以去除水中阴权离子的方法。在城市污水深度处理中它是一种主要的处理技术。离子交换法脱盐处理主要是以含盐浓度为100-300mg/L的污水作为对象的。
膜分离法是利用特殊膜（离子交换膜、半透膜）的选择透过性，对溶剂（通常是水）中的溶质或微粒进行分离或浓缩的方法的统称。

Ⅶ 工业废水中金属离子的去除方法

1化学沉淀
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。
中和沉淀法
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：
（1）中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；
（2）废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀；
（3）废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理；
（4）有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。
硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方法。
与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应时最佳pH值在7—9之间，处理后的废水不用中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子（该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高）。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来，同时能够有效地避免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。
2氧化还原处理
化学还原法
电镀废水中的Cr主要以Cr6＋离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6＋还原成微毒的Cr3＋后，投加石灰或NaOH产生Cr（OH）3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。
应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。
铁氧体法
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6＋还原成Cr3＋，Fe2＋氧化成Fe3＋，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外，特别适用于含重金属离子种类较多的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处理后的废水能达到排放标准，在国内电镀工业中应用较多。
铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热（约70oC），能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。
电解法
电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。
近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。
另外，高压脉冲电凝系统（）为当今世界新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN－等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%；电解时间缩短30%—40%；节省电能达到30%—40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%一99%。
3溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触，可连续操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件下，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。
4吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单，在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂，把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr、含Ni废水已有成功经验。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂，壳聚糖树脂交联后，可重复使用10次，吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2＋、Hg2＋、Cd2＋有很好的吸附能力，处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂，铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6＋的去除率达到99%，出水中Cr6＋含量低于国家排放标准，具有实际应用前暑。
5膜分离法
膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。含Cu2＋、Ni2＋、Zn2＋、Cr6＋等金属离子废水都适宜用电渗析处理，已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水，已处理水可以回用，实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多，有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段，如我国和奥地利均用乳状液膜技术处理含Zn废水，此外也应用于镀Au废液处理中。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项技术在金属萃取方面有很大进展。
6离子交换法
离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等，离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性，后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大，因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情况下离子是先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。这种材料的应用越来越多，如膨润土，它是以蒙脱石为主要成分的粘土，具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力，若经改良后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生，天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点：沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物，其内部多孔，比表面积大，具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明，沸石从废水中去除重金属离子的机理，多数情况下是吸附和离子交换双重作用，随流速增加，离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程，废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜，在NaCl再生过程中，去除率达97%以上，可多次吸附交换，再生循环，而且对铜的去除率并不降低。
三、生物处理技术
由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点，经过多年的探索和研究，生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展，采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头，根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2＋、Hg2＋、Ag＋、Au2＋等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且生长快、易于实现工业化等特点。此外，微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。
2生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已经被广泛应用。
3生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时H2SO4的还原作用可将SO42－转化为S2－而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明，生物化学法处理含Cr6＋浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99．67%—99．97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理，结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌（SRV）去除电镀废水中的铜离子，在铜质量浓度为246．8mg/L的溶液，当pH为4．0时，去除率达99．12%。
4植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三部分组成：
（1）利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属；
（2）利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散：
（3）利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对Au的吸收量达400mg/g，在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%，马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻，但仍具有较好的去除能力。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点，受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用，由胡焕斌等试验结果表明：芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。

Ⅷ 现代污水处理有哪些常见的方法

1、物理处理法
物理处理法是通过物理作用， 以分离、 回收污水中不溶解的、 呈悬浮状的污染物质（包括油膜和油珠）， 在处理过程中不改变其化学性质。 常用的有过滤法、 沉淀法、 浮选法等。
（1） 过滤法：利用过滤介质截流污水中的悬浮物。 过滤介质有筛网、纱布、 粒物， 常用的过滤设备有格栅、筛网、微滤机等。
1） 格栅与筛网。 在排水工程中， 废水通过下水道流人水处理厂， 首先应经过斜置在渠道内的一组金属制的呈纵向平行的框条（格栅）、 穿孔板或过滤网（筛网）， 使漂浮物或悬浮物不能通过而被阻留在格栅、 细筛或滤料上。
这一步属废水的预处理， 其目的在于回收有用物质；初步漫清废水以利于以后的处理， 减轻沉淀池或其他处理设备的负荷；保护抽水机械， 以免受到颗粒物堵塞发生故障。 保护水泵和其他处理设备。格栅截留的效果主要取决于污水水质和格栅空隙的大小。 清渣方法有人工与机械两种。栅渣应及时清理和处理。
筛网主要用于截留粒度在数毫米到数十毫米的细碎悬浮态杂物， 如纤维、纸浆、藻类等，通常用金属丝、化纤编织而成，或用穿孔钢板，孔径一般小于5mm，最小可为0.2mm。 筛网过滤装置有转鼓式、 旋转式、 转盘式、 固定式振动斜筛等。 不论何种结构，既要能截留污物，又便于卸料及清理筛面 。
2）粒状介质过滤（又称彤、滤、 惊料过滤）。 废水通过粒状滤料（如石英砂）床层时，其中细小的悬浮物和肢体就被截留在滤料的表面和内部空隙中。 常用的过滤介质有石英砂、 无烟煤和石榴石等。 在过滤过程中滤料同时对悬浮物进行物理截留、 沉降和吸附等作用。 过滤的效果取决于滤料孔径的大小、 滤料层的厚度、 过滤速度及污水的性质等因素。
当废水自上而下流过粒状滤料层时，位径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料空隙越来越小，逐渐形成一层主要由被截留的团体颗粒构成的滤膜， 并由它起主要的过滤作用。 这种作用属于阻力截留或筛滤作用。
废水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的可供悬浮物沉降的有效面积，形成无数的小 “沉淀池”，悬浮物极易在此沉降下来。这种作用属于重力 沉降。
由于滤料具有巨大的表面积， 它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁、 铝等肢体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的胶土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。
(2）沉淀法。沉淀法是利用污水中的悬浮物和水的相对密度不同的原理， 借助重力沉降作用使悬浮物从水中分离出来。 根据水中悬浮颗粒的浓度及絮凝特性（即彼此帖结聚团的能力）可分为四种：
1） 分离沉降（或自由沉降）。在沉淀过程中，颗粒之间互不聚合，单独进行沉降。 颗位只受到本身在水中的重力和水流阻力的作用，其形状、 尺寸、 质量均不改变，下降速度也不改变。
2）混凝沉淀（或称作絮凝沉降）。 混凝沉降是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为具有可分离性的絮凝体，然后采用重力沉降予以分离去除。 混凝沉淀的特点是在沉淀过程中，颗粒接触碰撞而互相聚集形成较大絮体，因此颗粒的尺寸和质量均会随深度的增加而增大，其沉速也随深度 而增加。
常用的无机混凝剂有硫酸铝、 硫酸亚铁、 三氯化铁及聚合铝；常用的有机絮凝剂有聚丙烯酷胶等，还可采用助凝剂如水玻璃、 石灰等 。
3）区域沉降（又称拥挤沉降、 成层沉降）。 当废水中悬浮物含量较高时，颗粒间的距离较小，其间的聚合力能使其集合成为一个整体，并一同下沉，而颗粒相互间的位置不发生变动，因此澄清水和混水间有一明显的分界面，逐渐向下移动，此类沉降称为区域沉降。加高浊度水的沉淀池和二次沉淀池中的沉降（在沉降中后期）多属此类。
4)压缩沉淀。当悬浮液中的悬浮固体浓度很高时，颗粒互相接触、挤压，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出，颗粒群体被压缩。压缩沉淀发生在沉淀池底部的污泥斗或污泥浓缩池中，进行得很缓慢。依据水中悬浮性物质的性质不同，设有沉砂池和沉淀池两种设备。
沉砂池用于除去水中砂粒、煤渣等相对密度较大的元机颗粒物。沉砂池一般设在污水处理装置前，以防止处理污水的其他机械设备受到磨损。
沉淀池是利用重力的作用使悬浮性杂质与水分离。它可以分离直径为20～100µ,m以上的颗粒。根据沉淀池内的水流方向，可将其分为平流式、辐流式和竖流式三种。
①平流式沉淀池。废水从池一端流人，按水平方向在池内流动，水中悬浮物逐渐沉向池底，澄清水从另一端溢出。
②辐流式沉淀池。池子多为圆形，直径较大，一般在20～30m以上，适用于大型水处理厂。原水经进水管进入中心筒后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔挡板，沿径向呈辐射状流向沉淀池周边。由于过水断面不断增大，流速逐渐变小，颗粒沉降下来，澄清水从其周围溢出汇入集水槽排出。
③竖流式沉淀池。截面多为圆形，也有方形和多角形的。水由中心管的下口流入池中，通过反射板的阻拦向四周分布于整个水平断面上，缓缓向上流动。沉速超过上升流速的颗粒则沉到污泥斗，澄清后的水由四周的埋口溢出池外。
在污水处理与利用的方法中，沉淀（或上浮）法常常作为其他处理方法前的预处理。如用生物处理法处理、污水时，一般需事先经过预沉池去除大部分悬浮物质，以减少生化处理时的负荷，而经生物处理后的出水仍要经过二次沉淀池的处理，进行泥水分离以保证出水水质。
(3）浮选法。将空气通人污水中，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质（如乳化油等）附在气泡上，并随气泡上升到水面，然后用机械的方法撇除，从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来。疏水性的物质易气浮，而亲水性的物质不易气浮。因此有时为了提高气浮效率，需向污水中加入浮选剂改变污染物的表面特性，使某些亲水性物质转变为疏水性物质，然后气浮除去，这种方法称为“浮选”。
气浮时要求气泡的分散度高，量多，有利于提高气浮的效果。泡沫层的稳定性要适当，既便于浮渣稳定在水面上，又不影响浮渣的运送和脱水。产生气 泡的方法有两种：
1）机械法。使空气通过微孔管、微孔板、带孔转盘等生成微小气泡。
2）压力溶气法。将空气在一定的压力下溶于水中， 并达到饱和状态， 然后突然减压， 过饱和的空气便以微小气泡的形式从水中逸出。 目前废水处理中的气浮工艺多采用压力溶气法。
气浮法的主要优点有：设备运行能力优于沉淀池， 一般只需15～20min即可完成固液分离， 因此它占地少， 效率较高；气浮法所产生的污泥较干燥， 不易腐化， 且系表面刮取， 操作较便利；整个工作是向水中通人空气， 增加了水中的潜解氧量， 对除去水中有机物、 藻类表面活性剂及臭味等有明显效果， 其出水水质为后续处理及利用提供了有利条件。
气浮法的主要缺点是：耗电量较大；设备维修及管理工作量增加， 运转部分常有堵塞的可能；浮渣露出水面， 易受风、 雨等气候因素影响。
除了上述两种气浮方法外， 目前较为常用的方法还有电解气浮法。
(4）离心分离法。 含有悬浮污染物质的污水在高速旋转时， 利用悬浮颗粒（如乳化油）和污水受到的离心力不同， 从而达到分离目的的方法。 常用的离心设备有旋流分离器和离心
2、化学处理法
向污水中投加化学试剂， 利用化学反应来分离、 回收污水中的污染物质，或将污染物质转化为无害的物质。 该法既可使污染物与水分离， 回收某些有用物质， 也能改变污染物的性质， 如降低废水的酸碱度、 去除金属离子、 氧化某些有毒有害的物质等， 因此可达到比物理法更高的净化程度。 常用的化学方法 有化学沉淀法、 中和法、 氧化还原法和混凝法。
化学法处理的局限性如下：
由于化学处理废水常采用化学药剂（或材料）， 处理费用一般较高， 操作与 管理的要求也较严格。
化学法还需与物理法配合使用。 在化学处理之前， 往往需用沉淀和过滤等手段作为前处理；在某些场合下，又需采用沉淀和过滤等物理手段作为化学处理的后处理。
( 1）化学沉淀法。
化学沉淀法是指向废水中投加某些化学药剂， 使其与废水中的溶解性污染物发生五换反应， 形成难榕于水的盐类（沉淀物）从水中沉淀出来， 从而降低或除去水中的污染物。化学沉淀法多用于在水处理中去除钙离子、 镜离子以及废水中的重金属离子， 如隶、 锅、铅、 钵等。 按使用的沉淀剂不同， 沉淀法可分为石灰法（又称为氢氧化物沉淀法）、硫化物法和银盐法等。
水中Ca 2+、 Mg2+令 含量的总和称总硬度， 可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。碳酸盐硬度可投加石灰使水中的Ca 2+和Mg2+形成CaC03和Mg (OH) 2沉淀而降低， 如需同时去除非碳酸盐硬度， 可采用石灰－苏打软化法， 使Ca 2+和Mg2＋ 形成CaC03 矛llMg ( OH) 2沉淀除去。 因此， 当原水硬度或碱度较高时， 可先用化学沉淀法作为离子交换软化的前处理， 以节省离子交换的运行费用。
去除废水中的重金属离子时， 一般采用投加碳酸盐的方法， 生成的金属离子， 碳酸盐的溶度积很小， 便于回收。 如利用碳酸销处理含镑废水。
ZnS04 + Na 2C03 一一→ZnC03 ↓＋ NazS04
此法优点是经济简便， 药剂来源广， 因此在处理重金属废水时应用最广。 存在的问题是劳动卫生条件差， 管道易结垢堵塞与腐蚀；沉淀体积大， 脱水困难。
(2）中和法。
中和法处理是利用酸碱相互作用生成盐和水的化学原理， 将废水从酸性或碱性调整到中性附近的处理方法。 对于酸或碱的浓度大于3%的废水， 首先应进 行酸碱的回收。 对于低浓度的酸碱废水， 可采取中和法进行处理。
酸性污水的处理， 通常采用投加石灰、 苛性锅、 碳酸锅或以石灰石、 大理石作洁、料来中和酸性污水。 碱性污水的处理， 通常采用投加硝酸、 盐酸或利用二氧化碳气体中和碱性污水。 另外， 对于酸、 碱性污水也可以用二者相互中和的办法来处理。
(3）氧化还原法。
氧化还原法是通过化学药剂与水中污染物之间的氧化还原反应， 将污水中的有毒有害污染物转化为无毒或微毒物质的方法。 这种方法主要处理无机污染物， 如重金属和氧化物的污染。 利用高健酸御、 液氯、 臭氧等强氧化剂或电极的阳极反应， 将废水中的有害物质氧化分解为元害物质；利用铁粉等还原剂或电极的阴极反应， 将废水中的有害物质还原为无害物质；臭氧氧化法对污水进 行脱色、 杀菌和除臭处理；空气氧化法处理含硫废水；还原法处理含锦电镀废水等都是氧化还原法处理废水的实例。
水处理常用的氧化剂有氧、 臭氧、 氯、 次氯酸等。 常用的还原剂有硫酸亚铁、 亚硫酸盐、 铁屑、 铸粉等。
(4）混凝法。
混凝法是在含不易沉降的细颗粒及胶体颗粒的废水中加入电解质以破坏肢体的稳定性而使其聚沉。 常用的混凝剂有硫酸铝、 硫酸亚铁、 三氯化铁、 聚乙烯亚股或聚丙烯酷胶等。 为加速混凝常伴随加入助凝剂石灰、 活性硅胶、 骨胶等。
3、物理化学处理法
物理化学法（简称物化法）， 是利用萃取、 吸附、 离子交换、 膜分离技术、气提等物理化学的原理， 处理或回收工业废水的方法。 它主要用分离废水中无机的或有机的（难以生物降解的）溶解态或胶态的污染物质， 回收有用组分，并使废水得到深度净化。 因此， 适合于处理杂质浓度很高的废水（用作回收利用的方法）， 或是浓度很低的废水（用作废水深度处理）。利用物理化学法处理工业废水前， 一般要经过预处理， 以减少废水中的悬浮物、 油类、 有害气体等杂质， 或调整废水的pH值， 以提高回收效率、 减少损耗。同时， 浓缩的残渣要 经过后处理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、 吸附法、 离子交换法、 膜析法（包括渗析法、 电渗析法、 反渗透法、 超滤法等）。
（1）萃取法。
萃取法是向污水中加人一种与水不相溶而密度小于水的有机溶剂， 充分混合接触后使污染物重新分配， 由水相转移到溶剂相中， 利用溶剂与水的密度差别， 将溶剂分离出来， 从而使污水得到净化的方法。再利用溶质与溶剂的沸点差将溶质蒸馆回收， 再生后的溶剂可循环使用。使用的溶剂叫萃取剂， 提出的物质叫萃取物。 萃取是一种液－液相间的传质过程， 是利用污染物（溶质）在水与有机溶剂两相中的溶解度不同进行分离的。
在选择萃取剂时， 应注意萃取剂对被萃取物（污染物）的选择性， 即溶解能力的大小， 通常溶解能力越大， 萃取的效果越好；萃取剂与水的密度相差越大， 萃取后与水分离就越容易。常用的萃取剂有含氧萃取剂、 含磷萃取剂、 含氮萃取剂等 。 常用的萃取设备有脉冲筛板塔、 离心萃取机等。
(2）吸附法。
吸附法处理废水是利用——种多孔性固体材料（吸附剂）的表面来吸附水中的一种或多种溶解污染物、 有机污染物等（称为熔质或吸附质）， 以回收或去除它们， 使废水得以净化。例如， 利用活性炭可吸附废白水中的盼、 隶、 错、氧等剧毒物质， 且具有脱色、 除臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度处理， 可分为静态吸附和动态吸附两种方法， 即在污水分别处于静态和流动态时进行吸 附处理。常用的吸附设备有固定床、 移动床和流动床等。
在废水处理中常用的吸附剂有活性炭、 磺化煤、 木炭、 焦炭、 硅藻土、 木屑和吸附树脂等。以活性炭和吸附树脂应用较为普遍。一般吸附剂均呈松散多 孔结构， 具有巨大的比表面积。其吸附力可分为分子引力（范德华力）、 化学键力和静电引力三种。水处理中大多数吸附是上述三种吸附力共同作用的结果。
吸附剂吸附饱和后必须经过再生， 把吸附质从吸附剂的细孔中除去， 恢复其吸附能力。再生的方法有加热再生法、 蒸汽吹脱法、 化学氧化再生法（湿式氧化、 电解氧化和臭氧氧化等）、 溶剂再生法和生物再生法等。
由于吸附剂价格较贵， 而且吸附法对进水的预处理要求高， 因此多用于给水处理中。
(3）离子交换法。
离子交换法是利用离子交换剂的离子交换作用置换污水中的离子态污染物质的方法。随着离子交换树脂的生产和离子交换技术的发展， 由于效果良好， 操作方便， 近年来在回收和处理工业污水中的有毒物质方面， 得到一定的应用。如用阳离子交换剂去除（回收） 污水中的铜、镍、镉、锌、汞、金、银、铂等重金属。
离子交换法多用于工业给水处理中的软化和除盐， 主要去除废水中的金属 离子。 离子交换软化法采用Na＋交换树脂。
(4）膜析法。
1） 电渗析法。电掺析法是在直流电场的作用下， 利用阴、 阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过， 阴膜只允许阴商子通过）， 使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去，使得溶液中的电解质与水分离， 从而达到浓缩、纯化、分离的一 种水处理方法。电渗析法是在离子交换技术基础上发展起来的新方法， 除用于污水处理外， 还可用于海水除盐、制备去离子水（纯水）等。
2）反渗透法。
反渗透法巳用于含重金属废水的处理、 污水的深度处理及海水淡化等。在世界淡水供应危机严重的今天， 反渗透法结合蒸馆法的海水淡化技术前景广阔。 它的另一重要用途是与离子交换系统联用， 作为离子交换的预处理方法以制备去离子的超纯水。在废水处理中， 反渗透法主要用于去除与回收重金属离子， 去除盐、有机物、色度以及放射性元素等。
目前在水处理领域内广泛应用的半透膜有醋酸纤维素 膜和聚酷胶膜磺化聚苯醋等高聚物。常用的反渗透装置有管式、螺旋式、中空纤维式及板框式等。渗透水可重复利用。
4、生物处理法
生物处理法是利用自然环境中微生物的生物化学作用， 氧化分解溶解于污 水中或肢体状态的有机污染物和某些无机毒物（如氟化物、硫化物）， 并将其转化为稳定无害的无机物， 从而使废水得以净化的方法。 此法具有投资少、效果好、运行费用低等优点， 在城市废水和工业废水的处理中得到最广泛的应用。
现代生物处理法根据微生物在生化反应中是否需要氧气， 分为好氧生物处 理和厌氧生物处理两类。
(1）好氧生物处理法。
在有氧的条件下， 依赖好氧菌和兼氧菌的生化作用完成废水处理的工艺称为好氧生物处理法。 该法需要有氧的供应。 根据好氧微生物在处理系统中所呈现的状态， 可分为活性污泥法和生物膜法。
1）活性污泥法是目前使用最广泛的一种生物处理法。 该方法是向曝气池中富含有机污染物并有细菌的废水中不断地通人空气（曝气）， 在一定的时间后就会出现悬浮态絮状的泥粒， 这实际上是由好氧菌（及兼性好氧菌）所吸附的有机物和好氧菌代谢活动的产物所组成的聚集体， 具有很强的分解有机物的能力，称之为 “活性污泥”。从曝气池流出的污水和活性污泥混合液经沉淀池沉淀分离后， 澄清的水被排放， 污泥作为种泥回流到曝气池， 继续运作。 这种以活性污泥为主体的生物处理法称为 活性污泥法” 。废水在曝气池中停留4～6h， 可除去废水中的有机物（BOD6）约90%。 活性污泥法有多种池型及运行方式， 通常有普通活性污泥法、完全混合式表面曝气法、吸附再生法等。
2）生物膜法是使污水连续流经固体填料（碎石、煤渣或塑料填料）， 微生物在填料上大量繁殖， 形成污泥状的胶膜称为生物膜， 利用生物膜处理污水的方法，称为生物膜法。生物膜主要由大量的菌胶团、真菌、藻类和原生动物组成。 生物膜上的微生物起到和活性污泥同样的净化作用， 吸附并降解水中的有机污 染物， 从填料上脱落的衰老的生物膜随处理后的污水流入沉淀池， 经过沉淀池沉淀分离后， 使污水得以净化。常用的生物膜法有生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘等。
(2）厌氧生物处理法。
在无氧的条件下， 利用厌氧微生物的作用分解、污水中的有机物， 使污水净化的方法称为厌氧生物处理法。 近年来， 世界性的能源紧张， 使污水处理向节能和实现能源化的方向发展， 从而促进了厌氧微生物处理方法的发展。 一大批高效新型厌氧生物反应器相继出现， 包括厌氧生物滤池、 升流式厌氧污泥床、 厌氧硫化床等。 它们的共同特点是反应器中生物团体浓度很高， 市泥龄很长， 因此处理能力大大提高， 从而使厌氧生物处理法所具有的能耗小、可以回收能源、 剩余的污泥量少、 生成的污泥稳定而易处理、 对高浓度有机废水处理效率高等优点得到充分体现。厌氧生物处理法经过多年的发展，已经成为污水处理的主要方法之一。
5、除磷、 脱氮
( 1） 除磷。 城市废水中磷的主要来源是粪便、 洗涤剂和某些工业废水， 以正磷酸盐、 聚磷酸盐和有机磷的形式溶解于水中。 常用的除磷方法有化学法和生物法。
1）化学法除磷。 利用磷酸盐与铁盐、 石灰、 铝盐等反应生成磷酸铁、 磷酸钙、 磷酸铝等沉淀， 将磷从废水中排除。化学法的特点是磷的去除效率较高， 处理结果稳定， 污泥在处理和处置过程中不会重新释放磷造成二次污染，但污泥的产量比较大。
2）生物法除磷。生物法除磷是利用微生物在好氧条件下， 对废水中溶解性 磷酸盐的过量吸收，沉淀分离而除磷。 整个处理过程分为厌氧放磷和好氧吸磷 两个阶段。
含有过量磷的废水和含磷活性污泥进人厌氧状态后，活性污泥中的聚磷商在厌氧状态下， 将体内积聚的聚磷分解为无机磷释放回废水中。这就是 “ 厌氧放磷”。聚磷菌在分解聚磷时产生的能量除一部分供自己生存外， 其余供聚磷菌吸收废水中的有机物，并在厌氧发酵产酸菌的作用下转化成乙酸背，再进一步转化为PHB （聚自－短基丁酸） 储存于体内。
进入好氧状态后， 聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解， 并释放出大 量能量，一部分供自己增殖， 另一部分供其吸收废水中的磷酸盐， 以聚磷的形式积聚于体内。这就是 “好氧吸磷”。在此阶段， 活性污泥不断增殖。 除了一部分含磷活性活泥回流到厌氧池外， 其余的作为剩余污泥排出系统，达到除磷的目的。
(2） 脱氮。
生活废水中各种形式的氮占的比例比较恒定：有机氮 50%~60%，氨氮40%～ 50%，亚硝酸盐与硝酸盐中的氮占 0～ 5%。 它们均来源于人们食物中的蛋白质。脱氮的方法有化学法和生物法两大类。
1）化学法脱氮。包括氨吸收法和加氯法。
①氨吸收法。 先把废水的pH值调整到10以上，然后在解吸塔内解吸氨
②加氯法。在含氨氮的废水中加氯。通过适当控制加氯量， 可以完全除去水中的氨氮。为了减少氯的投加量， 此法常与生物硝化联用， 先硝化再除去微量的残余氨氮。
2）生物法脱氮。生物脱氮是在微生物作用下， 将有机氮和氨态氮转化为氮气的过程， 其中包括硝化和反硝化两个反应过程。
硝化反应是在好氧条件下， 废水中的氨态氮被硝化细菌 （亚硝酸菌和硝酸菌）转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 反硝化反应是在无氧条件下， 反硝化菌将硝酸盐氮（N03－）和亚硝酸盐氮（NH2－）还原为氮气。因此整个脱氮过程需经历好氧和缺氧两个阶段。

Ⅸ 废水主要处理方法并举例说明

在目前的生产水平条件下，工业生产中产生废水和生活污水是不可避免的。为保证水体不被污染就必须对这些废水在排入水体之前加以处理。清除各种污染物有多种方法，这些方法是针对不同性质和形式的污染物而建立的。按照这些方法的不同机理可以分为下面四种类型。

（1）物理方法

通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法。常用的方法是利用过滤、沉淀、浮选等技术分离废水中的悬浮污染物。

（2）化学处理法

通过一些化学反应清除废水中污染物质或使其转化为其它物质从而化有害为无害、有毒为无毒等，称为化学处理法。常用的方法有中和法、氧化法、凝聚法、石灰解析法等。

①中和法主要用来除废水的酸、碱性。

②氧化法主要是通过氧化作用加速污染物的降解和转化。一般有三种方式：一是空气氧化法，即将废水暴露在空气中，利用空气氧化；二是化学氧化法，即在废水中加高锰酸钾、液氯、臭氧等强氧化剂使其发生氧化反应；三是电解氧化法，即利用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解过程，在阴阳两级分别发生氧化和还原反应，以消除污染物质。

③化学凝聚法这是处理废水常用的一种方法。当废水中含有许多胶体物质，用物理方法不易除去时，常加凝聚剂，如硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、明矾、铝酸钠、氧化铁等，以清除胶体带的电荷，使之变成絮状，迅速下沉。

④电解凝聚法电解凝聚法与化学凝聚法基本相同，即清除胶体上的电荷，使其发生凝聚作用。不过，后者是促使胶体下沉，前者是促使肢体聚集于液体表面。电解凝聚法常用于去除废水中的乳化油。通过电解作用使阳极电板上产生矾花，即氢氧化铁，阴极产生氢气。矾花和气体气泡不断上升，将乳化油带至液面产生凝聚、吸附和浮托等作用，因此又称电浮选法。

（3）物理化学法

物理化学法有离子交换法、吸附法、萃取法、分离技术等。

①离子交换法这个方法是使硬水软化的传统方法，现在是深度处理废水和回收其中有用物质的重要方法之一。常用于除去或回收废水中的重金属。即利用离子交换作用，把废水中希望除去的或回收的阳离子或

交换，如：

RH+M+=RM+H+

RH——交换树脂

M+——金属交换离子

R——树脂母体

然后用水或其它液体淋洗树脂，将其中重金属洗出，树脂复原。

离子交换树脂有天然和人工合成产物两种。此外，天然的蒙脱石、沸石、多水高岭土和伊利石等均有离子交换吸附能力，也可用于处理废水，并具有来源容易、成本低等优点。

②吸附法吸附法是采用固体多孔吸附剂，吸附废水中的味、臭、色、油、酚等污染物的处理方法。属于这类吸附剂的有活性炭、活性硅石、硅酸、白土、蒙脱石、氧化铝和骨粉等。

③萃取法采用某种有机溶剂，从废水中除去或回收可溶于该溶剂中的污染物的处理方法，例如，用重质苯、异丙醚等革取废水中的酚。

④泡沫分离这种方法是把空气吹入废水中，或者在废水中投放表面活性物质，使水中形成许多泡沫，水中表面活性或非活性污染物质吸附在泡沫上，升至水面，不断刮去泡沫，就能达到去除污染物的目的。

⑤分离技术膜分离技术可分为电渗析法、扩散渗析法、反渗透法和超过滤法四种形式。

a．电渗析法电渗析是在离子交换法基础上发展起来的一项分离技术。溶液中的离子在直流电场的作用下，有选择地通过离子交换膜进行定向迁移，此法多用于海水和苦咸水除盐、制取去离子水等。

b．扩散渗析扩散渗析即为浓差渗析，利用半透膜（只能透过溶剂或只透过溶质的膜）使溶液中的溶质由高浓度一侧，通过膜向低浓度一侧迁移。此法主要用于酸、碱废液的处理、回收和有机、无机电解质的分离、纯化。

c．反渗透反渗透是以压力为推动力，把水溶液中的水分离出来，同时分离、浓缩溶液中的分子态或离子态物质的方法。反渗透法在化工分离技术、硬水软化、制取高纯水和分离细菌、病毒等方面得到广泛应用。

d．超过滤法超过滤法是以压力为推动力，使水溶液中大分子物质和水分离。其本质是机械筛滤。在这种方法中，膜表面孔隙大小是主要控制因素。

（4）生物处理法

生物处理法也称生化处理法。生物处理法是处理废水中应用最久、最广和相当有效的一种方法。它是利用自然界存在的各种微生物，将废水中有机物进行降解，达到废水净化的目的。根据废水处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，废水的生物处理分为好气和厌气生物处理两类。

①好气生物处理法好气生物处理是在废水中通过大量空气，促使好气微生物大量繁殖，并注意调节pH值（6～9）、温度（20～30℃）和增加必要的养料（BOD∶N∶P=100∶5∶1）等，使之有利于微生物的生长和发育。它们能将废水中的有机物大量分解，分解为CO2、H2O、NH3和硫酸盐、磷酸盐等，达到去除有机污染物质的目的。

②嫌气生物处理法嫌气生物处理是在缺氧条件下，利用嫌气微生物来进行废水处理，这种办法常用于处理有机质含量高的废水，即生化需氧量在5000～10000mg/L以上的废水。

（5）土地处理系统法

此法是利用土地及其中的微生物和植物根系对污水进行处理，同时又利用其中的水分和养分促进农作物、牧草或树木的生长。土地处理系统常用于中、小城市污水二级处理之后代替三级处理。土地处理系统是由污水的沉淀预处理、贮水塘、灌溉系统、地下排水系统等部分组成。处理方式一般为污水灌溉（通过喷洒或自流将污水排放到地表以促进植物的生长）、渗滤（将污水排放到粗砂、砂壤和土壤上经渗滤处理并补充地下水）和地表漫流（将污水有控制地排放到地面上，适于透水性差的粘土和粘质土壤，地面上常播种青草）等。

由于不同的工业废水和生活污水具有不同的水质和水量，即使相同的工业，也由于各个工厂对生产原料的质量配比要求不一样以及采用的生产工艺流程不同，因而废水成分也有很大的变化。废水处理方法的选择，应根据废水的水质和数量，采取不同的处理方法。同时还要考虑处理方法的效果、操作费用、废水处理过程中所产生的淤泥和沉渣的处理，可能产生的二次污染问题以及废物的回收利用等等。简而言之，废水处理就是要把废水中的污染物质分离出来，或将其分解为无害物质，以达到废水治理的基本目的，满足各种不同用途的要求。