光催化反應器在污水治理中的應用

1. 光催化處理污水的應用

活性TiO2具有有良好的光催化性質。
隨著世界工業化發展，水污染日益嚴重。利用光催化技術處理與降解污染物已經成為了環境領域的研究熱點。利用納米TiO2具有有良好的光催化性質，在光照條件下，它能夠把水中包含的有機污染物完全的降解成為水或者二氧化碳。TiO2光催化是利用半導體催化原理，在光照條件下，吸收一個等於或者大於它的帶隙能量的光子，能夠激發一個價帶電子從它的價帶躍遷至導帶。帶有負電荷的電子和帶有正電荷的空穴能夠與水以及水中的溶解氧 (O2) 發生反應生成氫氧自由基，它們被統稱為含氧自由基，將其中難以降解的有機物徹底催化氧化為二氧化碳和水。

2. 石油化工廢水處理方法

石油化工廢水處理方法具體內容是什麼，下面中達咨詢為大家解答。
隨著油田開采期的延長，尤其是油田開發的中後期，原油含水量越來越高，而無水開采期則越來越短，目前我國大部分油田原油綜合含水率己達80%，有的甚至達到90%，每年採油廢水的產生量約為4.1億t，成為主要的含油污水源。含油污水中的石油類主要由浮油、分散油、乳化油、膠體溶解物質和懸浮固體等組成。
石油從地下開采出來，經過脫水穩定處理後進入到集輸管線，然後輸到煉油廠或油庫，在廠內再次進行脫水、脫鹽處理，當原油中含水量小於或等於0．5％，含鹽量小於5000mg/L後，方可進入到常減壓裝置。在加熱爐內將原油加熱到350℃以上，然後進行常壓蒸餾、減壓蒸餾，分割出汽油、煤油、柴油、潤滑油餾分，常壓重油和減壓渣油作為二次加工的原料。為了提高產品質量及原油的綜合利用串，在煉油廠還要進行二次加工，主要裝置有催化裂化、鉑重整、加氫、糠醛精製、聚丙烯、焦化、氧化瀝青等多套裝置，由於這些裝置均採用物理分離和化學反應相結合的方法，生產過程往往是在高溫下進行的，這就需要消耗燃料及冷卻介質(水)。
在工藝汽提及注水、產品精製水洗水和機泵軸封冷卻水等工藝中，水和油品要直接接觸，因而產生含油污水，含酚污水等。
因為石油化工廢水的處理難度大，不僅濃度高，而且難以溶解。因而，在石油化工廢水的處理中，一般要用到化學成分。典型的就是化學法、物理法和生化處理技術。
1、化學法
化學法是指在石油化工廢水的處理中，使用化學成分使廢水中的污染成分分解、溶解或凝集的方法，從而達到處理廢水的目的，避免環境污染。
1.1絮凝
石化污水處理的重要過程之一是絮凝，即通過向水中投加絮凝劑破壞水中膠體顆粒的穩態，膠粒之間的相互碰撞和聚集，形成易於從水中分離的絮狀物質。絮凝可以用來處理煉油廢水中的濁度、色度、有機污染物、浮游生物和藻類等污染物成分。在具體操作中，絮凝通常與氣浮或者沉澱等工藝聯用，作為生化處理的預處理。目前，採用微生物絮凝劑，利用生物技術製成的廢水處理劑，同其它絮凝劑相比具有許多優點，比如，易生物降解、適用范圍廣、熱穩定性強、高效和無二次污染等，因此應用前景廣闊。
1.2氧化法
氧化法主要有光催化氧化法、濕式氧化法和臭氧氧化法。針對不同成分的石油化工廢水，可以選擇不同的方法，這樣可以達到最有效、最經濟、最安全的處理廢水的目的。
1）光催化氧化法。光催化氧化法，可以有效地將光輻射與O2、H2O2等氧化劑結合起來，從而達到處理污水的目的，因此稱為光催化氧化。有人以太陽光為光源，以TiO2、TiO2/Pt、ZnO 等為催化劑，用此法處理含有21 種有機污染物的水，得到的最終產物都是CO2，不產生二次污染。還有人用Fe2+和H2O2作氧化劑， 鐵離子與紫外光之間存在協同效應，使H2O2分解產生氫氧根的速度大大加快，因此氧化效率得到提高，該法在許多國家尚處於研究階段。
2）濕式氧化法。濕式氧化法可以分為兩類，分別是催化濕式氧化（CWO）和濕式空氣氧化（WAO）。CWO是將有機物在高溫、高壓及催化劑存在條件下，氧化分解為CO2、H2O和N2等無毒無害物質的過程，它反應時間更短、轉化效率更高，但pH、催化劑活性對反應影響較大。WAO是利用空氣中的分子氧在高溫高壓條件下進行液相氧化的工藝過程，該技術是有效控制環境污染物的良好途徑，特別適宜於有毒有害污染物或高濃度難降解有機污染物的處理。盧義成等用濕式空氣氧化工藝處理石化廢液，COD、無機硫化物、硫代硫酸鹽和總酚的去除率平均為81.8%、近100%、91.7%、近100%。結果表明該法在處理效果上已經達到國外同類設備的處理效能。
3）臭氧氧化法。臭氧氧化法有其獨到的優點：這種方法氧化時不產生污泥和二次污染。但是，其運行及投資費用高，且處理的廢水流量不宜過大。經臭氧氧化後，廢水中的小部分有機物被徹底氧化為水和二氧化碳，而大部分轉化為氧化中間產物。一般將臭氧氧化和生物活性炭吸附聯用技術用於深度處理， 在氧化有機物的同時臭氧迅速分解為氧，使活性炭床處於富氧狀態，得到再生，提高其使用周期；同時活性炭表面好氧微生物的活性增強，降解吸附有機物的能力提高。能有效去除有機物，改變有機物生色基團的結構，強化活性炭的脫色能力。黎松強等用臭氧-活性炭工藝深度處理煉油廢水，COD、氨氮、揮發酚、石油類的去除率平均為82.6%、93.4%、99.5%、94.3%，出水主要指標達到地面水Ⅳ類水質標准。
2、物理法
1）吸附。吸附，指的就是利用固體物質的多孔性，使廢水中的污染物附著在其表面而得以去除的方法。常用的吸附劑為活性炭，可有效去除COD、廢水色度和臭味等，但其處理成本較高，而且容易造成二次污染。在石化廢水處理中，吸附常與絮凝或臭氧氧化聯用。
2）膜分離。膜分離有微濾、超濾、反滲透和納濾等不同的方法，無論哪種方法，都能有效去除廢水的臭味、色度，去除有機物、多種離子和微生物，出水水質穩定可靠。
3）氣浮法。氣浮，指的是利用高度分散的微小氣泡，作為載體粘附廢水中的懸浮物，使之隨氣泡浮升到水面而加以分離，分離對象為疏水性細微固體懸浮物以及石化油。在石化廢水處理中，氣浮常置於隔油、絮凝之後。比如，將渦凹氣浮（CAF）系統放置於隔油池後處理含油石化廢水， 進水含油約200mg/L，出水含油低於10mg/L，去除率達到95%。試驗證明氣浮處理廢水的效果是可靠的。
3、生化法
1）好氧處理。在石油化工廢水處理中，好氧處理方法比較多，比如序批式間歇活性污泥法、高效好氧生物反應器、生物接觸氧化、膜生物反應器處理法等，但單獨使用好氧生物處理較少，主要是與厭氧處理相結合。
2）厭氧處理。石化廢水COD高、可生化性較差，一般先進行厭氧預處理以提高後續處理的可生化性。①升流式厭氧污泥床。UASB反應器內污泥濃度高，一般平均污泥質量濃度為30～40g/L。有機負荷高，水利停留時間短，中溫消化，COD的容積負荷一般為10～20kg/（m3・d）。反應區內設三相分離器，被沉澱區分離的污泥能夠自動迴流到反應區，無混合攪拌設備。污泥床內不填載體，造價低。一般用於高濃度有機廢水的處理。②厭氧固定膜反應器。厭氧固定膜反應器中裝有固定填料，能夠截留和附著大量厭氧微生物，通過其作用，進水中的有機物轉化為甲烷和二氧化碳等從而得以去除，具有抗沖擊負荷能力強、微生物停留時間長和運行管理方便等優點。
3）組合工藝。石油化工廢水具有污染物種類較多，因此水質情況復雜，如採用單一的好氧或厭氧處理，很難達到排放要求，而將厭氧（或缺氧）和好氧處理有效結合的組合工藝處理效果好，有較廣泛應用。比如，採用A/O 工藝的新型組合A/O1、O2工藝處理石油化工廢水，系統由泥法好氧、膜法缺氧和膜法好氧組成。進水COD為1300mg/L，總HRT為60h（分別為20h），出水BOD、COD、MLSS、含油分別低於（30、100、70、10）mg/L。
石油化工企業含油污水具有水量波動大、水質波動頻繁、污染物成分非常復雜的特點，其中含有大量的油、硫化物、揮發酚等有毒有害物質，直接排放將對環境造成極大的危害。含油污水處理工藝和回用工藝的正確選擇，是關繫到污水場和回用裝置能否正常運行的關鍵，也是控制投資實現經濟運行的關鍵。
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3. 淺議農村污水處理方法探討

淺議農村污水處理方法探討具體內容是什麼，下面中達咨詢為大家解答。
一 我國農村污水處理方法
1活性污泥法。長期以來，城市生活污水多採用活性污泥法，它是世界各國應用最廣的一種生物處理流程。具有處理能力高，出水水質好的優點。該方法主要由曝氣池、沉澱池、污泥迴流和剩餘污泥排放系統組成。廢水和迴流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個生物反應器，通過曝氣設備充入空氣，空氣中的氧溶入混合液，產生好氧代謝反應，且使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮狀態，這樣，廢水中的有機物、氧氣同微生物能充分接觸反應。隨後混合液進入沉澱池，混合液中的懸浮固體在沉澱池中沉下來和水分離，流出沉澱池的就是凈化水。
2生物膜法。在污水生物處理的發展和應用中，活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。生物膜法主要用於從廢水中去除溶解性有機污染物，主要特點是微生物附著在介質「濾料」表面，形成生物膜，污水同生物膜接觸後。溶解的有機污染物被微生物吸附轉化為H2O、CO2、NH3和微生物細胞物質，污水得到凈化，所需氧化一般直接來自大氣。生物膜法處理系統適用於處理中小規模的城市廢水，採用的處理構築物有高負荷生物濾池和生物轉盤，生物濾池在我國南方更為適用。隨著新型填料的開發和配套技術的不斷完善，與活性污泥法平行發展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發展。由於生物膜法具有處理效率高、耐沖擊負荷性能好、產泥量低、佔地面積少、便於運行管理等優點，在處理中極具競爭力。
3氧化法。氧化法是目前廣泛採用並極具發展潛力的城市生活污水預處理方法之一。根據氧化劑的種類及反應器的類型。氧化法可分為化學氧化法、催化氧化法、（催化）濕式氧化法，光催化氧化法、超臨界氧化法等。化學氧化法雖然操作簡單，但由於其處理效果並非十分理想，而且由於其運行成本較高，因此，在城市生活污水處理應用中使用並不很多。為了達到提高處理效果，同時降低運行成本的目的，人們開發了一些其他的氧化技術。光催化氧化法設備簡單、運行條件溫和、氧化能力強、殺菌作用強、處理徹底，因此，在水的深度處理及對難生物降解的有機廢水的處理具有極好的應用前景，目前已成為國內外非常活躍的研究課題，有專家預測，氧化法將成為21世紀廢水處理中重要的方法之一。
4人工生物凈化：人工生物凈化，是人為地創造條件使微生物大量繁殖，人工馴化微生物，利用微生物質新陳代謝降解水中有機物的方法，是目前國內外對生活污水二級處理的主體工藝。
5自然生物凈化處理：主要利用土壤中的微生物和植物根系或水塘中的微生物作用使水中的污染物濃度降低。
6人工生物凈化與自然生物凈化：在土地資源豐富，地價相對便宜的農村，採用人工生物凈化與自然生物凈化處理相結合的方法，在經濟不發達地區有其實際意義。
二 我國農村污水處理發展趨勢
1「兩手都要抓，兩手都要硬」，經濟發展與污水處理事業協調發展
城市污水是城市綜合體經濟發展的產物，污水的增加和城市經濟發展還是同步的，城市經濟發展越快污水的處理工作也就越重。我們不能過分的注重經濟的發展而忽視對水資源的保護。人們的生活離不開水，工農業的發展也離不開水，所以政府有關職能能部門要拿出部分資金來支持水資源保護。如果顧此失彼就會給生態環境造成嚴重污染，最終影響經濟的發展。在以今後的城市建設中要堅持生產線和污水治理同步進行，堅持和鼓勵綠色產品的開發和投入；對已經建成投產的生產線而沒有污染治理措施的要提出限期治理的要求，要幫助它制定有可操作性的實施方案。
2改變污水處理行業的運營機制，由事業型向企業經營型轉變
改變污水處理行業機制的原因有兩方面，第一方面的原因是許多城市的污水處理企業還是事業單位，缺乏現代化的管理手段，政企不分，在崗人員效率低下，責任心較差，嚴重影響行業的發展；另方面原因是污水處理行業耗資較大，當地政府可承擔其運行費用比較困難，所以發展的趨勢逼迫污水處理廠的運營機制由事業型轉變為企業經營型，企業按照市場經濟模式自己去收費。國家對該收費有了明確的規定，地方政府應按照本地區污水處理行業所需要的經費及當地工廠企業、居民承受的能力，給予加大收費力度的政策。
3污泥最終處置要向無害化、資源化方向邁進
污水處理廠產生的污泥在最終處置上，可以根據污泥的分類和本地區的實際情況進行可以用化處置；比如純生活污水處理廠產生的污泥經過無害化處理後，可用做農肥；工業廢水與生活污水混合污水的污水處理廠產生的污泥也要經過無害化處理後可製作用於園林、綠化、鮮花的肥料；純工業廢水在進行無機化過程和有毒害氣體的處理後，污泥可作為建築材料的原料。
三 我國農村污水處理現狀分析
1.農村污水處理工作的重要性及迫切性。隨著城鎮經濟的迅速發展和人口的增加，城鎮的污水排放量不斷增加，由於缺乏必要的污水收集和處理設施，生活污水和工業廢水一同排入水體，使得絕大多數農村的水環境污染日益嚴重，成為區域性水環境的重要污染源頭。農村污水治理已成為我國水污染控制的重點，對它的治理問題呀迫在眉睫。
2.對農村污水設施項目的基本情況。農村污水設施項目建設基本情況並不容樂觀，在其質量和數量上都不能達到一定的標准，根據《「十二五」全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》的要求，到2015年縣城的污水處理率平均要達到70%，建制鎮的污水處理率平均要達到30%。截止2010年底縣城和建制鎮的實際污水處理率與預計的目標存在較大的差距，我國的農村污水處理設施還需進一步的發展和推進。
3.廢水所產生的的沖擊負荷較大。廢水所產生的的沖擊負荷較大是農村污水處理設施建設最需要解決的問題。很多對環境污染較大的企業會將廠房選擇在農村，達到降低成本的目的。在實際生產中這些工業企業未嚴格執行有關生產廢水預處理的規定，將高濃度的工業廢水排入農村的下水道，這對農村的環境危害是十分明顯的，再加上農村污水處理廠正處於建設初期規模較小，承受污染物負荷沖擊的能力較大，在一定程度上企業用這種方法降低生產的成本嚴重影響了農村污水處理廠的正常運行。
4.運行成本較高。農村污水處理出現運行成本較高的問題，農村污水處理廠出水水質均按標准執行，執行標准時得到國家的大力支持，很多項目由國家直接劃撥經費建設，因為運行成本太高，所以在建設中的建設經費難以達到標准，直接影響了工程的建設質量，有些工程的實際運行水量低於設計的水量，還有不少失望工程不及而終了。很多農村的污水處理設施都需不斷的降低成本，更有益推廣和發展。
綜上所述：目前農村生活污水任意排放，造成流域等水體污染，同時農村經濟發展趕不上城鎮，地區特點突出等，因此新農村污水處理系統建設迫切需要經濟、高效、自動化高的一體化處理系統，以適應我區農村污水的多樣性等。在選擇工藝時，要結合當地實際情況，如水質、水溫、經濟發展水平等因素，綜合考慮確定具體工藝。

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4. 光催化的應用前景

光催化劑又稱光觸媒，是一種以二氧化鈦（TiO2）為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。

光催化劑在光的照射下，表面會產生類似光合作用的光催化反應，產生出氧化能力較強的自由氫氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原性能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和病毒的蛋白質從而殺滅細菌，把有機污染物分解成無污染的水和二氧化碳，被廣泛應用到空氣凈化、水凈化、自凈化、殺菌消臭、防污防霧等領域。

1、光催化劑在空氣凈化領域的應用
二氧化鈦光觸媒作為環境凈化功能材料，主要因二氧化鈦所產生的氫氧自由基能破壞有機氣體分子的能量鍵，使有機氣體成為單一的氣體分子，加快有機物質、氣體的分解，將空氣中甲醛、苯等有害物質分解為二氧化碳和水，從而凈化空氣。
日本從20世紀90年代開始，光觸媒空氣凈化產品被大量研製、開發，並投入市場。如光觸媒劑、空氣凈化器、陶瓷、板材等。
（1）光觸媒劑
光觸媒劑是光觸媒空氣凈化產品中最常用的一種，對它的使用主要是通過在建築外裝、內裝上噴塗光觸媒劑來達到凈化室內外空氣的目的。光觸媒不僅可以用於室外，也可以在室內藉助熒光燈和LED等室內照明達到同紫外光同樣功能的凈化效果。
（2）空氣凈化器
光觸媒空氣凈化器可以有效分解空氣中因家裝而揮發的有毒、有害物質，達到凈化空氣的目的。目前，光觸媒空氣凈化器主要有適用於商場、學校、醫院、公司的空氣凈化系統，家庭用空氣凈化器，車載空氣凈化器，光觸媒空調等。
近年，日本新干線部分車廂也安裝了光觸媒空氣凈化裝置，空氣凈化裝置內置了氧化鈦塗層的多孔質陶瓷以及作為紫外線光源的黑光，通過將其互動式多層排列，達到殺菌除臭的效果。
（3）道路建材
20世紀80年代，日本在大都市交通密集地段，定期在路面噴塗光觸媒劑，來快速分解汽車尾氣中的有害物質，達到凈化空氣的目的。目前，道路建設中具有凈化功能的道路建材，如塗料、水泥、防音壁、遮光板等也被陸續使用。
杜高翔專訪：推動非金屬礦業升級，促進光催化材料應用
在中國，國家體育館、鳥巢、上海世博館等都通過噴塗光觸媒劑來凈化室內環境和維護建築設施的潔凈。2018年北京地鐵6號線全線嘗試進行光觸媒噴塗，以消除車廂異味。

2、光催化劑在自凈化領域的應用
二氧化鈦光觸媒代表性功能除了空氣凈化外，還有自我凈化的功能。由於光觸媒有較強的酸化力和超親水性，噴塗於物體表面，可形成光觸媒防霧塗層，同時由於其強大的氧化反應效應，可氧化掉物體表面的污漬，使被塗物具有自凈化功能。
（1）建築外牆的自凈化
在建築外牆上噴塗光觸媒劑後，在太陽光的照射下能夠快速分解建築表面的污染物和有害物質，下雨時被分解的污染物隨著雨水被沖刷掉，從而保持建築外牆的美麗和色澤，達到自潔的效果。
（2）光觸媒瓷磚
1998年日本專業陶瓷生產公司TOTO開發了具有自潔功能的光觸媒瓷磚，由於光觸媒的氧化分解能力，可以使空氣中細菌的數量大量減少，進而保證醫院的空氣質量。光觸媒瓷磚不僅能殺菌、抗病毒，還能抑制異味、防腐、防污垢。
（3）光觸媒玻璃
即在玻璃表面塗上具有高光觸媒功能的薄膜，由於光觸媒的氧化功能和超親水性，能有效去除污垢，即使在雨天也能較好地保持玻璃的清潔。
目前，光觸媒玻璃在日本應用較為廣泛，如日本中部國際機場、橫濱市水道局、商場、住宅大樓等都有安裝光觸媒玻璃的實例。
此外，光觸媒玻璃還被應用到了汽車後視鏡、新干線列車的車窗上，不僅能保持汽車外觀的清潔美觀，還能保證雨天駕駛的安全。
（4）光觸媒頂棚
日本許多體育館、倉庫、車站通道的屋頂，商店、娛樂設施的遮陽棚，住宅平台屋頂等均採用光觸媒材料設計，即美觀又清潔。
中國國家大劇院的頂棚，也採用了光觸媒技術，具有很好的清潔、防污等功能，自凈化效果非常明顯。

3、光催化劑在醫療衛生領域的應用
光觸媒在殺滅大腸桿菌、金色葡萄球菌、肺炎桿菌、黴菌等病菌的同時，還能分解由病菌釋放出的有害物質。光觸媒空氣凈化功能、自潔功能可以使醫療環境長期保持清潔、干凈。其殺菌功能還可以抑制醫院、養老機構等醫療設施、醫療器械的細菌繁殖。
近年，在抑制癌細胞的生長、假牙清潔和牙齒美白方面也有光觸媒的貢獻。通過在患癌部位注入光觸媒微粒子，來抑制癌細胞的繁殖；在假牙中加入含光觸媒的溶液，被光源照射後，假牙上附著的污物被分解而變得干凈；牙齒美白方面，主要通過LED燈的照射，去除牙齒上的牙垢，達到清潔牙齒、去除細菌的目的。
4、光催化劑在農業領域的應用
（1）水果蔬菜保鮮
光觸媒在農業方面的應用主要用於、和上。眾所周知，水果和蔬菜存放時間久了會變質，這是因為，開始變質的部分會釋放出能促進水果和蔬菜成熟老化的乙炔氣體，促進未變質部位快熟變質。如果使用光觸媒，能將乙炔氣體分解為二氧化碳和水，易於水果和蔬菜的長時間保存，保持其鮮度。使用光觸媒不僅可以保鮮，還可以抑制細菌、霉的繁殖，保持存放水果、蔬菜空間的清潔。
（2）養液栽培
應用養液培植蔬菜、水果是農業栽培的常用方法，不僅能促進農作物的生長，還能使瓜果、蔬菜避免病蟲害的侵蝕。養液栽培使用過程中最主要的問題是養液水的處理，如果不排水，循環使用會減少果菜產量；如定時排放污水容易造成環境污染。利用光觸媒處理循環水，建立去除對生長有害物質的清潔系統，提高養液使用率，進而凈化環境。
（3）提高種子發芽活力
實驗發現，光觸媒產生的活性酸素能對種子發芽產生一定的影響。經過光觸媒劑處理的種子，其發芽率遠高於普通種子的發芽率，因此，在發芽率較低的草葯中使用光觸媒劑可大大提升草葯的收益率。
5、光催化劑在防臭消臭領域的應用
光觸媒的防臭消臭功能主要體現在汽車、衣櫃、鞋櫃等狹小、密閉空間空氣凈化的應用上。例如，汽車使用時間久了，車廂內會產生異味；衣櫃、鞋櫃因空間密閉，時間久了也會有異味出現，利用光觸媒空氣凈化器可以有效消除車廂、衣櫃、鞋櫃的臭味異味，凈化空氣。
在日本，光觸媒技術已被日本軌道交通列入車廂空氣治理的一種技術手段，新干線的吸煙室也裝有光觸媒除臭器，對車廂進行光觸媒除臭，以保證車廂空氣的清新。
6、光催化劑在水凈化領域的應用
除了抗菌消臭、防污的功能外，光觸媒還可以應用到水凈化領域。利用二氧化鈦光觸媒技術降解水中有機污染物，特別是當水中有機污染物濃度很高或用其他方法難以處理時，光觸媒的凈化效果是非常明顯的。
但是，有效除菌的水凈化系統的開發較為困難，因為粉末狀二氧化鈦光觸媒遇水易分散，不利於回收。日本千葉大學研製開發的二氧化鈦光觸媒薄膜小球，將粉末狀二氧化鈦成膜於球狀金屬氧化物表面，可以將其與水分離，有效回收再利用。在日本千葉公園使用光觸媒薄膜小球進行污水凈化處理後，取得了較為明顯的效果。
光觸媒技術由於不消耗地球能源、不使用有害的化學葯品，而僅僅利用太陽光的光能等就可將環境污染物在低濃度狀態下清除凈化，並且還可作為抗菌劑、防霉劑應用，因而是一項具有廣泛應用前景的環境凈化技術。未來隨著光觸媒技術研究的深入開展，應用在建築、家電、塗料、生活等領域的光觸媒產品會不斷增多，在水污染治理、醫療設施及器械、農業等領域的應用將會引起關注，光觸媒市場前景可期。

5. 電鍍廢水怎麼處理才能達標排放

電鍍廢水的處理與回用對節約水資源以及保護環境起著至關重要的作用。本文綜述了各種電鍍廢水處理技術的優缺點，以及一些新材料在電鍍廢水處理上的應用。
01 化學沉澱法
化學沉澱法是通過向廢水中投入葯劑，使溶解態的重金屬轉化成不溶於水的化合物沉澱，再將其從水中分離出來，從而達到去除重金屬的目的。
化學沉澱法因為操作簡單，技術成熟，成本低，可以同時去除廢水中的多種重金屬等優點，在電鍍廢水處理中得到廣泛應用。
1.鹼性沉澱法
鹼性沉澱法是向廢水中投加NaOH、石灰、碳酸鈉等鹼性物質，使重金屬形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉澱而被去除。該法具有成本低、操作簡單等優點，目前被廣泛使用。
但是鹼性沉澱法的污泥產量大，會產生二次污染，而且出水pH偏高，需要回調pH。NaOH由於產生污泥量相對較少且易回收利用，在工程上得到廣泛應用。欣格瑞水處理專家
2.硫化物沉澱法
硫化物沉澱法是通過投加硫化物(如Na2S、NariS等)使廢水中的重金屬形成溶度積比氫氧化物更小的沉澱，出水pH在7～9，無需回調pH即可排放。
但是硫化物沉澱顆粒細小，需要添加絮凝劑輔助沉澱，使處理費用增大。硫化物在酸性溶液中還會產生有毒的HS氣體，實際操作起來存在局限性。
3.鐵氧體法
鐵氧體法是根據生產鐵氧體的原理發展起來的，令廢水中的各種重金屬離子形成鐵氧體晶體一起沉澱析出，從而凈化廢水。該法主要是通過向廢水中投加硫酸亞鐵，經過還原、沉澱絮凝，最終生成鐵氧體，因其設備簡單、成本低、沉降快、處理效果好等特點而被廣泛應用。
pH和硫酸亞鐵投加量對鐵氧體法去除重金屬離子的影響，確定鎳、鋅、銅離子的最佳絮凝pH分別為8.00～9.80、8.00～10.50和10.00，投加的亞鐵離子與它們摩爾比均為2～8，而六價鉻的最佳還原pH為4.00～5.50，最佳絮凝pH則為8.00～10.50，最佳投料比為20。出水的鎳含量小於0.5mg/L，總鉻含量小於1.0mg/L，鋅含量小於1.0mg/L，銅含量小於0.5mg/L，達到《電鍍污染物排放標准》(GB21900—2008)中「表2」的要求。
化學沉澱法的局限性
隨著污水排放標準的提高，傳統單一的化學沉澱法很難經濟有效地處理電鍍廢水，常常與其他工藝組合使用。
採用鐵氧體-CARBONITE(一種具有物理吸附與離子交換功能的材料)聯合工藝處理Ni含量約為4000mg/L的高濃度含鎳電鍍廢水：先以鐵氧體法控制pH為11.0，在Fe/Fe。摩爾比O.55，FeSO4·7H2O/Ni質量比21，反應溫度35℃的條件下攪拌反應15min，出水Ni平均濃度從4212.5mg/L降至6.8mg/L，去除率達99.84%;然後採用CARBONITE處理，在CARBONITE投加量1.5g/L，pH=6.5，溫度35℃的條件下反應6h，Ni去除率可達96.48%，出水Ni濃度為0.24mg/L，達到GB21900-2008中的「表2」標准。
採用高級Fenton一化學沉澱法處理含螯合重金屬的廢水，使用零價鐵和過氧化氫降解螯合物，然後加鹼沉澱重金屬離子，不僅可以去除鎳離子(去除率最高達98.4%)，而且可以降低COD化學需氧量。
02 氧化還原法
1.化學氧化法
化學氧化法在處理含氰電鍍廢水上的效果尤為明顯。該方法把廢水中的氰根離子(CN一)氧化成氰酸鹽(CNO-)，再將氰酸鹽(CNO-)氧化成二氧化碳和氮氣，可以徹底解決氰化物污染問題。
常用的氧化劑包括氯系氧化劑、氧氣、臭氧、過氧化氫等，其中鹼性氯化法應用最廣。採用Fenton法處理初始總氰濃度為2.0mg/L的低濃度含氰電鍍廢水，在反應初始pH為3.5，H202/FeSO4摩爾比為3.5：1，H202投加量5.0g/L，反應時間60min的最佳條件下，氰化物的去除率可達93%，總氰濃度可降至0_3mg/L。
2.化學還原法
化學還原法在電鍍廢水處理中主要針對含六價鉻廢水。該方法是在廢水中加入還原劑(如FeSO、NaHSO3、Na2SO3、SO2、鐵粉等)把六價鉻還原為三價鉻，再加入石灰或氫氧化鈉進行沉澱分離。上述鐵氧體法也可歸為化學還原法。
該方法的主要優點是技術成熟，操作簡單，處理量大，投資少，在工程應用中有良好的效果，但是污泥量大，會產生二次污染。採用硫酸亞鐵作為還原劑，處理80t/d的含總鉻7O～80mg/L的電鍍廢水，出水總鉻小於1.5mg/L，處理費用為3.1元/t，具有很高的經濟效益。
以焦亞硫酸鈉為還原劑處理含80mg/L六價鉻、pH為6～7的電鍍廢水，出水六價鉻濃度小於0.2mg/L。
03 電化學法
電化學法是指在電流的作用下，廢水中的重金屬離子和有機污染物經過氧化還原、分解、沉澱、氣浮等一系列反應而得到去除。
該方法的主要優點是去除速率快，可以完全打斷配合態金屬鏈接，易於回收利用重金屬，佔地面積小，污泥量少，但是其極板消耗快，耗電量大，對低濃度電鍍廢水的去除效果不佳，只適合中小規模的電鍍廢水處理。
電化學法主要有電凝聚法、磁電解法、內電解法等。
電凝聚法是通過鐵板或者鋁板作為陽極，電解時產生Fe2+、Fe或Al，隨著電解的進行，溶液鹼性增大，形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或AI(OH)3，通過絮凝沉澱去除污染物。
由於傳統的電凝聚法經過長時間的操作，會使電極板發生鈍化，近年來高壓脈沖電凝聚法逐漸替代傳統的電混凝法，它不僅克服了極板鈍化的問題，而且電流效率提高20%～30%，電解時間縮短30%～40%，節省電能30%～40%，污泥產生量少，對重金屬的去除率可達96%～99%。欣格瑞水處理專家
採用高壓脈沖電絮凝技術處理某電鍍廠的電鍍廢水，Cu2十、Ni2、CN一和COD的去除率分別達到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。
電混凝法通常也與其他方法結合使用，利用電凝聚法和臭氧氧化法聯合處理電鍍廢水，以鐵和鋁做極板，出水六價鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鉛、TOC(總有機碳)、COD的去除率分別為99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。
近年來內電解法受到廣泛關注。內電解法利用了原電池原理，一般向廢水中投加鐵粉和炭粒，以廢水作為電解質媒介，通過氧化還原、置換、絮凝、吸附、共沉澱等多種反應的綜合作用，可以一次性去除多種重金屬離子。
該方法不需要電能，處理成本低，污泥量少。通過靜態試驗研究了鐵碳微電解法對模擬電鍍廢水的COD及銅離子的去除效果，去除率分別達到了59.01%和95.49%。然而，採用微電解反應柱研究連續流的運行結果顯示，14d後微電解出水的COD去除率僅為10%～15%，銅的去除率降低至45%～50%之間，可見需要定期更換填料或對填料進行再生。
04 膜分離技術
膜分離技術主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)、液膜(Lv)等，利用膜的選擇透過性來對污染物進行分離去除。
該方法去除效果好，可實現重金屬回收利用和出水回用，佔地面積小，無二次污染，是一種很有發展前景的技術，但是膜的造價高，易受污染。
對膜技術在電鍍廢水處理中的應用和效果進行了分析，結果表明：結合常規廢水處理工藝與膜生物反應器(MBR)組合工藝，電鍍廢水被處理後的水質達到排放標准;電鍍綜合廢水經UF凈化、RO和NF兩段脫鹽膜的集成工藝處理後，水質達到回用水標准，RO和NF產水的電導率分別低於100gS/cm和1000gS/cm，COD分別約為5mg/L和10mg/L;鍍鎳漂洗廢水通過RO膜後，鎳的濃縮高達25倍以上，實現了鎳的回收，RO產水水質達到回用標准。
投資與運行費用分析表明：工程運行1年多即可收回RO濃縮鎳的設備費用。
液膜法並不是採用傳統的固相膜，而是懸浮於液體中很薄的一層乳液顆粒，是一種類似溶劑萃取的新型分離技術，包括制膜、分離、凈化及破乳過程。
美籍華人黎念之(NormanN.Li)博士發明了乳狀液膜分離技術，該技術同時具有萃取和滲透的優點，把萃取和反萃取兩個步驟結合在一起。乳化液膜法還具有傳質效率高、選擇性好、二次污染小、節約能源和基建投資少的特點，對電鍍廢水中重金屬的處理及回收利用有著良好的效果。
05 離子交換法
離子交換法是利用離子交換劑對廢水中的有害物質進行交換分離，常用的離子交換劑有腐殖酸物質、沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等。離子交換的運行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個步驟。
此方法具有操作簡單、可回收利用重金屬、二次污染小等特點，但離子交換劑成本高，再生劑耗量大。
研究強酸性離子交換樹脂對含鎳廢水的處理工藝條件及鎳回收方法。結果表明：pH為6～7有利於強酸性陽離子交換樹脂對鎳離子的去除。離子交換除鎳的適宜溫度為30℃，適宜流速為15BV/h(即每小時l5倍樹脂床體積)。適宜的脫附劑為10%鹽酸，脫附液流速為2BV/h。前4.6BV脫附液可回用於配製電鍍槽液，平均鎳離子質量濃度達18.8g/L。
Mei.1ingKong等研究了CHS—l樹脂對cr(VI)的吸附能力，發現Cr(VI)在低濃度時，樹脂的交換吸附率是由液膜擴散和化學反應控制的。CHS一1樹脂對Cr(VI)的最佳吸附pH為2～3，在298K下其飽和吸附能力為347.22mg/g。CHS一1樹脂可以用5%的氫氧化鈉溶液和5%氯化鈉溶液來洗脫，再生後吸附能力沒有明顯的下降。
使用鈦酸酯偶聯劑將1一Fe203與丙烯酸甲酯共聚，在鹼性條件下進行水解，制備出磁性弱酸陽離子交換樹脂NDMC一1。
通過對重金屬Cu的吸附研究發現，NDMC—l樹脂粒徑較小、外表面積大，因而具有較快的動力學性能。具體聯系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
06 蒸發濃縮法
蒸發濃縮法是通過加熱對電鍍廢水進行蒸發，使液體濃縮達到回用的效果。一般適用於處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬濃度高的廢水，用其處理濃度低的重金屬廢水時耗能大，不經濟。
在處理電鍍廢水中，蒸發濃縮法常常與其他方法一起使用，可實現閉路循環，效果不錯，比如常壓蒸發器與逆流漂洗系統聯合使用。蒸發濃縮法操作簡單，技術成熟，可實現循環利用，但是濃縮後的干固體處置費用大，制約了它的應用，目前一般只作為輔助處理手段。
07 生物處理技術
生物處理法是利用微生物或者植物對污染物進行凈化，該方法運行成本低，污泥量少，無二次污染，對於水量大的低濃度電鍍廢水來說是不二之選。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法和植物修復法。
1.生物絮凝法
生物絮凝法是一種利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱來凈化水質的方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外、具有絮凝活性的代謝物，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉澱。
生物絮凝劑與無機絮凝劑和合成有機絮凝劑相比，具有處理廢水安全無毒、絮凝效果好、不產生二次污染等優點，但其存在活體生物絮凝劑不易保存，生產成本高等問題，限制了它的實際應用。目前大部分生物絮凝劑還處在探索研究階段。
生物絮凝劑可以分為以下三類：
(1) 直接利用微生物細胞作為絮凝劑，如一些細菌、放線菌、真菌、酵母等。
(2) 利用微生物細胞壁提取物作為絮凝劑。微生物產生的絮凝物質為糖蛋白、黏多糖、蛋白質等高分子物質，如酵母細胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙醯葡萄糖胺、絲狀真菌細胞壁多糖等都可作為良好的生物絮凝劑。
(3) 利用微生物細胞代謝產物的絮凝劑。代謝產物主要有多糖、蛋白質、脂類及其復合物等。
近年來報道的生物絮凝劑主要為多糖類和蛋白質類，前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等，後者有MBF—W6、NOC—l等。陶穎等]利用假單胞菌Gx4—1胞外高聚物製得的絮凝劑對cr(Ⅳ)進行了絮凝吸附研究。
其研究結果表明，在適宜條件下Or(Ⅳ)的去除率可達51%。研究枯草芽孢桿菌NX一2制備的生物絮凝劑v一聚谷氨酸(T-PGA)對電鍍廢水的處理效果，實驗證明，T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金屬離子。
2.生物吸附法
生物吸附法是利用生物體自身的化學結構或成分特性來吸附水中的重金屬，然後通過固液分離，從水中分離出重金屬。
可以從溶液中分離出重金屬的生物體及其衍生物都叫做生物吸附劑。生物吸附劑主要有生物質、細菌、酵母、黴菌、藻類等。該方法成本低，吸附和解析速率快，易於回收重金屬，具有選擇性，前景廣闊。
研究各種因素對枯草芽胞桿菌吸附電鍍廢水中Cd效果的影響，結果表明：pH為8、吸附劑用量為10g/L(濕重)、攪拌轉數為800r/min、吸附時間為10min的條件下，廢水中鎘的去除率達93%以上。
吸附鎘後的枯草芽胞桿菌細胞膨大，色澤變亮，細胞之間相互粘連。Cd2+與細胞表面的鈉進行了離子交換吸附。
殼聚糖是一種鹼性天然高分子多糖，由海洋生物中甲殼動物提取的甲殼素經過脫乙醯基處理而得到，可以有效地去除電鍍廢水中的重金屬離子。
通過乳化交聯法制備了磁性二氧化硅納米顆粒組成的殼聚糖微球，然後用乙二胺和縮水甘油基三甲基氯化反應的季銨基團改性，所得生物吸附劑具有很高的耐酸性和磁響應。
用它來去除酸性廢水中的cr(VI)，在pH為2.5、溫度為25℃的條件下，最大吸附能力為233.1mg/g，平衡時間為40～120min[取決於初始Cr(VI)的濃度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液進行吸附劑再生，解吸率達到95.6%，因此該生物吸附劑具有很高的重復使用性。
3.生物化學法
生物化學法是指微生物直接與廢水中的重金屬進行化學反應，使重金屬離子轉化為不溶性的物質而被去除。
從電鍍廢水中篩選分離出3株可以高效降解自由氰根的菌種，在最佳條件下可以將80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究發現，有許多可以將cr(VI)還原成低毒cr(III)的微生物，如無色桿菌、土壤細菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌、假單胞菌等，其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌、假單胞菌等可以在好氧條件下還原Cr(VI)，其餘大部分菌種只能在厭氧條件下還原cr(VI)。
R.S.Laxman等發現灰色鏈黴菌能在24～48h內把cr(VI)還原成cr(III)，並能夠將cr(III)顯著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吳乾菁等從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內分離篩選出35株菌種，並獲得了SR系列復合功能菌，該功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金屬的功效，並在此基礎上進行了工程應用，取得較好的效果。
4.植物修復法
植物修復法是利用植物的吸收、沉澱、富集等作用來處理電鍍廢水中的重金屬和有機物，達到治理污水、修復生態的目的。
該方法對環境的擾動較少，有利於環境的改善，而且處理成本低。人工濕地在這方面起著重要的作用，是一種發展前景廣闊的處理方法。
李氏禾是一種可富集金屬的水生植物，在去除水中重金屬方面具有很大的潛力。在人工濕地種植了李氏禾，用以處理含鉻、銅、鎳的電鍍廢水，使它們的含量分別降低了84.4%、97.1%和94_3%。當水力負荷小於0.3m/(m2·d1時，出水中的重金屬濃度符合電鍍污染物排放標準的要求;當進水鉻、銅和鎳的濃度為5、10和8mg/L時，仍能達標排放。
可見用李氏禾處理中低濃度的電鍍廢水是可行的。質量平衡表明，鉻、銅和鎳大部分保留在人工濕地系統的沉積物中。
08 吸附法
吸附法是利用比表面積大的多孔性材料來吸附電鍍廢水中的重金屬和有機污染物，從而達到污水處理的效果。
活性炭是使用最早、最廣的吸附劑，可以吸附多種重金屬，吸附容量大，但是活性炭價格昂貴，使用壽命短，需要再生且再生費用不低。一些天然廉價材料，如沸石、橄欖石、高嶺土、硅藻土等，也具有較好的吸附能力，但由於各種原因，幾乎沒有得到工程應用。
以沸石作為吸附劑處理電鍍廢水，發現在靜態條件下，沸石對鎳、銅和鋅的吸附容量分別達到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除電鍍廢水中的Cr(vI)，
然後通過外部磁場分離，使得cr(VI)的去除率達到97.11%。而在10rain的磁選後，濁度由4075NTU降至21.8NTU。其研究還證實了吸附過程後，磁性生物炭仍保留原來的磁分離性能。近年來又研製開發了一些新型吸附材料，如文中提到的生物吸附劑以及納米材料吸附劑。
納米技術是指在1～100nm尺度上研究和應用原子、分子現象，由此發展起來的多學科交叉、基礎研究與應用緊密聯系的科學技術。納米顆粒由於具有常規顆粒所不具備的納米效應，因而具有更高的催化活性。
納米材料的表面效應使其具有高的表面活性、高表面能和高的比表面積，所以納米材料在制備高性能吸附劑方面表現出巨大的潛力。雷立等l採用溫和水熱法一步快速合成了鈦酸鹽納米管(TNTs)，並應用於對水中重金屬離子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。
結果表明：pH=5時，初始濃度分別為200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分別為513.04、212.46和66.35mg/L，吸附性能優於傳統吸附材料。納米技術作為一種高效、節能環保的新型處理技術，得到人們的廣泛認同，具有很大的發展潛力。
09 光催化技術
光催化處理技術具有選擇性小、處理效率高、降解產物徹底、無二次污染等特點。
光催化的核心是光催化劑，常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化學穩定性好、無毒、兼具氧化和還原作用等諸多特點。TiO：在受到一定能量的光照時會發生電子躍遷，產生電子一空穴對。
光生電子可以直接還原電鍍廢水中的金屬離子，而空穴能將水分子氧化成具有強氧化性的OH自由基，從而把很多難降解的有機物氧化成為COz、H：0等無機物，被認為是最有前途、最有效的水處理方法之一。
以懸浮態的TiO2為催化劑，在紫外光的作用下對絡合銅廢水進行光催化反應。結果表明：當TiO2投加量為2g/L，廢水pH=4時，在300W高壓汞燈照射下，載入60mL/min的空氣反應40rain，對120mg/LEDTA絡合銅廢水中Cu(II)與COD的去除率分別達到96.56%和57.67%。實施了「物化一光催化一膜」處理電鍍廢水的工程實例，出水COD去除率達到70%以上，同時TiO2光催化劑可重復使用。
膜法的引入可大大提高水質，使處理後水質達到中水回用標准，提高了電鍍廢水的資源化利用率，回用率達到85%以上，大大節約了成本。然而光催化技術在實際應用中受到了很多的限制，如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低，催化劑的載體不成熟，遇到色度大的廢水時處理效果大幅下降，等等。不過光催化技術作為高效、節能、清潔的處理技術，將會有很大的應用前景。欣格瑞水處理專家
10 重金屬捕集劑
重金屬捕集劑又叫重金屬螯合劑，它能與廢水中的絕大部分重金屬離子產生強烈的螯合作用，生成的高分子螯合鹽不溶於水，通過分離就可以去除廢水中的重金屬離子。
重金屬捕集劑處理後的重金屬廢水中剩餘的重金屬離子濃度大部分都能達到國家排放標准。以二硫代氨基甲酸鹽重金屬離子捕集劑XMT探討了不同因素對Cu的捕集效果，對Cu去除率在99%以上，出水Cu濃度小於0.05mg/L，出水遠低於GB21900-2008的「表3」標准。
選取3種市售重金屬捕集劑對實際電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Ni進行同步深度處理，發現三聚硫氰酸三鈉(簡稱TMT)對Cu的去除效果最為顯著，投加量少且效果穩定，但對Ni的去除效果較差。甲基取代的二硫代氨基甲酸鈉(以Me2DTC表示)的適用性最強，對3種重金屬離子均具有良好的去除效果，可達到GB21900-2008中的「表3」排放標准，且在DH=9.70時處理效果最佳。至於乙基取代的二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC)，對Ni的去除效果不佳。
重金屬捕集劑因高效、低能、處理費用相對較低等特點而有很大的實用性。

6. 染料廢水處理方法的研究進展

紡織染料工業近年來快速發展，目前我國各種染料產量已達90萬T，染料廢水已成為環境重點污染源之一。染料行業品種繁多，工藝復雜。其廢水中含有大量的有機物和鹽份，具有CODCR高，色澤深，酸鹼性強等特點，一直是廢水處理中的難題。本文主要介紹了染纖困料廢水處理技術中的物理法、化學法、電化學法、生化法，以及這些技術的特點原理及其近年來研究進展和應用。
1物理法
1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固體(如活性炭、吸附樹脂等)與染料廢水接觸，利用吸附劑表面活性，將染料廢水中的有機物和金屬離子吸附並濃集於其表面，達到凈化水的目的。
活性炭具有較強的吸附能力，對陽離子染料，直接染料，酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附功能，但活性炭價格昂貴，不易再生。由殼聚糖與活性炭及纖維素混合製成的染料吸附劑對活性染料和酸慧豎李性染料有優異的吸附能力，其吸附容量分別為264和421MG/G（椰子活性炭吸附容量少於80MG/G）。該吸附劑在水中具有優良的分散性，可採用簡單而廉價的接觸過濾法處理。
大孔吸附樹脂是內部呈交聯網路結構的高分子珠狀體，具有優良的孔結構和很高的比表面積。吸附樹脂可用於去除難以生物處理的芳香族磺酸鹽，萘酚類物質。它易再生，且物理化學穩定性好，樹脂吸附法已成為處理染料廢水的有效方法之一。
1.2膜分離
膜分離技術應用於染料廢水處理方面主要是超濾和反滲透。據報道，用管式和中空纖維式聚碸超濾膜處理還原染料廢水脫色率在95%～98%之間，CODCR去除率60%～90%，染料回收率大於95%。近年來，用殼聚糖超濾膜和多孔炭膜的新型膜材料來處理印染廢水，取得較好的效果。夏之寧等研究了染料廢水在超聲作用下，通過醋酸纖維素膜的透水率與透鹽率，發現超聲波在膜分離中有明顯的加速傳質和去「濃差極化」作用，有超聲波作用時其滲透率是無超聲波時的1.5倍，對透鹽率影響更大，其截留率分別為94%和67%。
2化學法
2.1化學混凝法
化學混凝法主要有沉澱法和氣浮法，此法經濟有效，但產生化學的污泥需進一步處理。常用的有無機鐵復合鹽類。近年來國內外採用高分子混凝劑日益增多。天然高分子絮凝劑主要有澱粉及澱粉衍生物、甲殼質衍生物和木質素衍生物3大類。曾淑蘭等用NAOH作催化劑將玉米澱粉和醚化劑M反應製得的陽離子澱粉CST，用量為7～15MG/L時，對酸性染料、活性染料的脫色率達90%以上。吳冰艷等用接枝聚合製得的木質素季胺鹽絮凝劑處理J酸染料廢水，絮凝劑中的季胺離子與廢水中的磺酸基團生成不溶於水的物質，投量20MG/L，色度去除率達90%。
方忻蘭利用海蝦、蟹殼為原料製得的殼聚糖用來處理印染廢水，CODCR去除率達85%以上。天然高分子絮凝劑電荷密度小，分子量低，易發生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有機高分子絮凝劑分子量大，分子鏈中所帶的官能團多，絮凝性能好，用量少，PH范圍廣。代表性的人工有機高分子絮凝劑有PAN-DCD(二氰二胺改性聚丙烯腈聚電解質)、WX系列高分子脫色絮凝劑、PDADMA-A(二甲基二烯丙基氯化銨聚合物)M。 2.2化學氧化法
化學氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物將染料的發色基團破壞而脫色。臭氧氧化法對多數染料能獲得良好的脫色效果。但對硫化、還原等不溶於水的染料效果較差。FENTON試劑氧化法，其脫色的實質是H2O2與FE2+反應所產生的羥基自由基使染料有機物斷鏈。FENTON試劑除氧化作用外，還兼有混凝作用。研究表明，用此法處理2-萘磺酸鈉生產廢水，先用FECL3混凝沉澱後，然後在PH1.5～2.5條件下以H2O22G/GCODCR，FE2+4G/L水，氧化60MIN可去除CODCR99.6%、色度95.3%[19]。
2.3濕式空氣氧化法
濕式空氣氧化法(WAO)是在高溫（125～320℃）、高壓(0.5～20MPA)條件下通入空氣，使廢水中的有機物直接氧化[20]。超臨前遲界水氧化（SCWO）是指當溫度、壓力高於水的臨界溫度（374℃）和臨界壓力（22.05MPA）條件下的水中有機物的氧化。它實質上是濕式氧化法的強化和改進。超臨界態水的物理化學性質發生較大的變化，水汽相界面消失，形成均相氧化體系，有機物的氧化反應速度極快。MODEL等[21]對有機碳含量27.33G/L的有機廢水，在550℃，60S內，有機氯和有機碳的去除率分別為99.99%和99.97%。超臨界水氧化法與傳統的方法相比，效率高，反應速度快，適用范圍廣，可用於各種難降解有機物；在有機物的含量低於2%時；可通過自身熱交換，無須外界供熱，反應器結構簡單，處理量大。
2.4光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半導體（如TIO2、CDS、FE2O3、WO3作催化劑），在紫外線高能輻射下，電子從價帶躍遷進入導帶，在價帶產生空穴，從而引發氧化反應。此法對染料廢水的脫色效率高，缺點是投資和能耗高。張桂蘭等用新型的旋轉式光催化反應器，在優化條件下採用懸浮態TIO2時，偶氮染料脫色率達98%。程滄滄等[23，24]分別採用固定床型光反應器和斜板式光反應器對有機染料直接耐翠藍GL進行了光催化降解研究，經60MIN光照，其降解率分別為83%和81.4%。
3生化法
生化法具有運行成本低，對環境污染少的特點。但染料廢水水質波動大，種類多，毒性高，對溫度和PH條件要求較苛刻的微生物很難適應。
好氧處理法運行簡單，對CODCR、BOD5的去除率較高，對色度的去除率卻不太理想。而厭氧處理法對染料廢水的色度去除率較高。厭氧處理法污泥生成量少，產生的氣體是甲烷，可利用作為能源。但單獨使用，效果不理想。黃天寅等在處理酞菁藍廢水過程中，採用氣提、吹脫和氣浮等物化手段去除原水中大部分NH3-N和CU2+，提高其生化性。
經厭氧處理後，各項指標均可達到污水綜合排放標準的一級標准，CODCR去除率90.0%，BOD5去除率88.9%，NH3-N去除率99.1%，CU2+去除率99.7%。由於近年來染料向抗分解，抗生物降解的方向發展，單獨一種工藝很難取得滿意的效果。現在處理工藝正朝向厭氧—好氧聯合處理工藝發展。閆慶松等[26]對染料廢水採用了厭氧—好氧工藝。厭氧段採用UASB工藝，中溫消化，停留時間48H，CODCR去除率可達55%，出水BOD5/CODCR值由0.1提高到0.42，系統內形成顆粒污泥，其沉降性能良好。好氧段採用接觸氧化法，經馴化後，污泥對廢水的降解能力逐步提高。 高效菌群（HIGHSOLUTIONBACTERIA）是利用復合的微生物群來處理染料廢水的方法，菌種現已發展到100多種，如反硝化產鹼菌、脫氮硫桿菌、氧化硫硫桿菌等。它可以針對不同的廢水配成不同的菌群去分解不同的污染物，具有較高的針對性。高效微生物群將有機物分解成SO2、H2O以及許多對水質沒有影響的有機小分子。運用H.S.B技術處理無錫某染料廠生產的分散染料、酸性染料（CODCR濃度達2000～2500MG/L）的廢水，出水CODCR小於100MG/L，平均去除率為92.68%。苯胺去除率94%，酚為93%，氨氮為92%，色度均在50倍以下[27]。為了增加優勢菌種在生物處理裝置中的濃度，提高對染料廢水的處理效率，通常將游離的細菌通過化學或物理的手段加以固定，使其保持生物活性和提高使用率。研究表明，高效脫色菌群固定在活性污泥上，脫色酶活力提高70%。
4電化學法
電化學法治理廢水，實質是間接或直接利用電解作用，把染料廢水中的有毒物質轉化為無毒物質。近年來由於電力工業的發展，電力供應充足並使處理成本大幅降低，電化學法已逐漸成為一種非常有競爭力的廢水處理方法。染料廢水的電化學凈化根據電極反應發生的方式不同，可分為內電解法、電凝聚電氣浮、電催化氧化等。
應用最廣泛的內電解法是鐵屑炭法。靳建永用鐵屑內電解法對5大類11種染料廢水進行脫色處理。研究表明，對中等色度和濃度的廢水，脫色率在96%以上；加入助劑可使廢水CODCR去除率在70%以上。內電解法的優點是利用廢物在不消耗能源的前提下去除多種污染成分和色度，缺點是反應速度慢、反應柱易堵塞、對高濃度廢水處理效果差。
在外電壓作用下，利用可溶性陽極（鐵或鋁）產生大量陽離子，對膠體廢水進行凝聚，同時在陰極上析出大量氫氣微氣泡，與絮粒粘附一起上浮。這種方法稱為電凝聚電氣浮。與化學凝聚法相比，其材料損耗少一半左右，污泥量較少，且無笨重的加葯措施。其缺點是電能消耗和材料消耗過大。
電催化氧化是通過陽極反應直接降解有機物，或通過陽極反應產生的羥基自由基、臭氧等氧化劑降解有機物。電催化氧化法的優點是有機物氧化完全，無二次污染。但該法真正應用於廢水工業化處理則取決於具有高析氧電位的廉價高效催化電極。同時電極與電解槽的結構對降低能耗也起重要的作用。賈金平等研究了活性炭纖維電極與鐵的復合電極降解多種模擬印染廢水，有較好的效果。
5結語
染料生產工藝復雜，廢水量大且難以處理，污染治理的費用很高。硫化鹼還原時排出的含硫廢水除使用昂貴的濕式氧化法處理外，其他方法難以達到排放標准。近年來採用加氫還原法，徹底消除了硫化物的污染。汞催化磺化法生產氨基蒽醌改為硝化還原法，徹底消除汞污染。各種新技術的研究和應用大大提高了染料廢水處理的效率，降低了處理成本。但治標更要治本，研究發展經濟合理的清潔生產工藝與發展高效經濟的廢水治理工藝同等重要。從根本上降低排污，才是長久之計。

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7. 光催化氧化一般放在水處理的哪一步進行

目前用於環境水處理領域的光催化劑主要種類有哪些深度處理常見的方法有以下幾種。1.1活性炭吸附法與離子交換活性炭是一種多孔性物質，而且易於自動控制，對水量、水質、水溫變化適應性強，因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應用前景的污水深度處理技術。活性炭對分子量在500～3000的有機物有十分明顯的去除效果，去除率一般為70%～86.7%[1]，可經濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產物、氯化有機物、農葯、放射性有機物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭（PAC）、顆粒活性炭（GAC）和生物活性碳（BAC）三大類。近年來，國外對PAC的研究較多，已經深入到對各種具體污染物的吸附能力的研究。淄博市引黃供水有限公司根據水污染的程度，在水處理系統中，投加粉末活性炭去除水中的COD，過濾後水的色度能降底1～2度；臭味降低到0度[2]。GAC在國外水處理中應用較多，處理效果也較穩定，美國環保署（USEPA）飲用水標準的64項有機物指標中，有51項將GAC列為最有效技術[3]。GAC處理工藝的缺點是基建和運行費用較高，且容易產生亞硝酸鹽等致癌物，突發性污染適應性差。如何進一步降低基建投資和運行費用，降低活性炭再生成本將成為今後的研究重點。BAC可以發揮生化和物化處理的協同作用，從而延長活性炭的工作周期，大大提高處理效率，改善出水水質。不足之處在於活性炭微孔極易被阻塞、進水水質的pH適用范圍窄、抗沖擊負荷差等。目前，歐洲應用BAC技術的水廠已發展到70個以上，應用最廣泛的是對水進行深度處理[4]。撫順石化分公司石油三廠採用BAC技術，既節省了新鮮水的補充量，減少污水排放量，減輕水體污染，降低生產成本，還體現了經濟效益和社會效益的統一[5]。今後的研究重點是降低投資成本和增加各種預處理措施與BAC聯用，提高處理效果。1.2膜分離法膜分離技術是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術[6,7]。它的最大特點是分離過程中不伴隨有相的變化，僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果，是一種非常節省能源的分離技術。微濾可以除去細菌、病毒和寄生生物等，還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開發區污水處理廠採用微濾膜對SBR二級出水進行深度處理,滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求[8]。超濾用於去除大分子，對二級出水的COD和BOD去除率大於50%。北京市高碑店污水處理廠採用超濾法對二級出水進行深度處理，產水水質達到生活雜用水標准，回用污水用於洗車，每年可節約用水4700m3[9]。反滲透用於降低礦化度和去除總溶解固體，對二級出水的脫鹽率達到90%以上，COD和BOD的去除率在85%左右，細菌去除率90%以上[10]。緬甸某電廠採用反滲透膜和電除鹽聯用技術，用於鍋爐補給水。經反滲透處理的水，能去除絕大部分的無機鹽、有機物和微生物[11]。納濾介於反滲透和超濾之間，其操作壓力通常為0.5～1.0MPa，納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性，它對二價離子的去除率高達95%以上，一價離子的去除率較低，為40%～80%[12]。潘巧明等人採用膜生物反應器－納濾膜集成技術處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結果，出水COD小於100mg/L，廢水回用率大於80%[13]。我國的膜技術在深度處理領域的應用與世界先進水平尚有較大差距。今後的研究重點是開發、製造高強度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料，著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關鍵問題。1.3高級氧化法工業生產中排放的高濃度有機污染物和有毒有害污染物，種類多、危害大，有些污染物難以生物降解且對生化反應有抑制和毒害作用。而高級氧化法在反應中產生活性極強的自由基（如•OH等），使難降解有機污染物轉變成易降解小分子物質，甚至直接生成CO2和H2O，達到無害化目的。1.3.1濕式氧化法濕式氧化法（WAO）是在高溫（150～350℃）、高壓（0.5～20MPa）下利用O2或空氣作為氧化劑，氧化水中的有機物或無機物，達到去除污染物的目的，其最終產物是CO2和H2O[14]。福建煉油化工有限公司於2002年引進了WAO工藝，徹底解決了鹼渣的後續治理和惡臭污染問題，而且運行成本低，氧化效率高[15]。1.3.2濕式催化氧化法濕式催化氧化法（CWAO）是在傳統的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應能在更溫和的條件下和更短的時間內完成，也因此可減輕設備腐蝕、降低運行費用[16,17]。目前，建於昆明市的一套連續流動型CWAO工業實驗裝置，已經體現出了較好的經濟性[18]。濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前，考慮經濟性，應用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。採用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產生及資金的浪費。1.3.3超臨界水氧化法超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點以上，該狀態的水就稱為超臨界水。在此狀態下水的密度、介電常數、粘度、擴散系數、電導率和溶劑化學性能都不同於普通水。較高的反應溫度（400～600℃)和壓力也使反應速率加快，可以在幾秒鍾內對有機物達到很高的破壞效率。美國德克薩斯州哈靈頓首次大規模應用超臨界水氧化法處理污泥，日處理量達9.8t。系統運行證明其COD的去除率達到99.9%以上，污泥中的有機成分全部轉化為CO2、H2O以及其他無害物質，且運行成本較低[19]。1.3.4光化學催化氧化法目前研究較多的光化學催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。Fenton試劑法由Fenton在20世紀發現，如今作為廢水處理領域中有意義的研究方法重新被重視起來。Fenton試劑依靠H2O2和Fe2+鹽生成•OH，對於廢水處理來說，這種反應物是一個非常有吸引力的氧化體系，因為鐵是很豐富且無毒的元素，而且H2O2也很容易操作，對環境也是安全的[20]。Fenton試劑能夠破壞廢水中諸如苯酚和除草劑等有毒化合物。目前國內對於Fenton試劑用於印染廢水處理方面的研究很多，結果證明Fenton試劑對於印染廢水的脫色效果非常好。另外，國內外的研究還證明，用Fenton試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物質的廢水。類Fenton試劑法具有設備簡單、反應條件溫和、操作方便等優點，在處理有毒有害難生物降解有機廢水中極具應用潛力。該法實際應用的主要問題是處理費用高，只適用於低濃度、少量廢水的處理。將其作為難降解有機廢水的預處理或深度處理方法，再與其他處理方法（如生物法、混凝法等）聯用，則可以更好地降低廢水處理成本、提高處理效率，並拓寬該技術的應用范圍。光催化法是利用光照某些具有能帶結構的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發強氧化自由基•OH，使許多難以實現的化學反應能在常規條件下進行。銳鈦礦中形成的TiO2具有穩定性高、性能優良和成本低等特徵。在全世界范圍內開展的最新研究是獲得改良的（摻入其他成分）TiO2，改良後的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產生率。1.3.5電化學氧化法電化學氧化又稱電化學燃燒，是環境電化學的一個分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場作用而產生的自由基作用下使有機物氧化。除可將有機物徹底氧化為CO2和H2O外，電化學氧化還可作為生物處理的預處理工藝，將非生物相容性的物質經電化學轉化後變為生物相容性物質。這種方法具有能量利用率高，低溫下也可進行；設備相對較為簡單，操作費用低，易於自動控制；無二次污染等特點。1.3.6超聲輻射降解法超聲輻射降解法主要源於液體在超聲波輻射下產生空化氣泡，它能吸收聲能並在極短時間內崩潰釋放能量，在其周圍極小的空間范圍內產生1900～5200K的高溫和超過50MPa的高壓。進入空化氣泡的水分子可發生分解反應產生高氧化活性的•OH，誘發有機物降解；此外，在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水，有利於化學反應速度的提高。超聲波對含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著，氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機物最終的降解產物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進一步增強超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點，如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學法。目前，超聲輻射降解水體污染物的研究仍處於試驗探索階段。1.3.7輻射法輻射法是利用高能射線（γ、χ射線）和電子束等對化合物的破壞作用所開發的污水輻射凈化法。一般認為輻射技術處理有機廢水的反應機理是由於水在高能輻射的作用下產生•OH、H2O2、•HO2等高活性粒子，再由這些高活性粒子誘發反應，使有害物質降解。輻射法對有機物的處理效率高、操作簡便。該技術存在的主要難題是用於產生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高，而且該法的能耗大、能量利用率較低；此外為避免輻射對人體的危害，還需要特殊的保護措施。資料可登錄易凈水網查看。因此該法要投入運行，還需進行大量的研究探索工作。1.4臭氧法臭氧具有極強的氧化性，對許多有機物或官能團發生反應，有效地改善水質。臭氧能氧化分解水中各種雜質所造成的色、嗅，其脫色效果比活性炭好；還能降低出水濁度，起到良好的絮凝作用，提高過濾濾速或者延長過濾周期。目前，由於國內的臭氧發生技術和工藝比較落後，所以運行費用過高，推廣有難度。