世界上许多地区正面临着的缺水。据世界银行的统计,全球80%的国家和地区都缺少民用和工业用淡水。随着资源成本不断上升和环保意识逐渐增强,许多企业开始运用绿色技术,降低碳排放,尽量减少废物产生。其中水处理技术就是其中非常重要的一项绿色技术。
根据联合国统计,到2025年,三分之二的世界人口可能会面临水资源短缺,因此水处理技术将会越来越得到重视,这包括了水资源管理和污水处理。例如:在北美尤其在加拿大,水管理及污水处理设施的面临的问题十分急切。63%的目前运行的设施都在超期运行,他们的平均运行时间已经达到18.3年。其中52%污水处理设施在超期运行。在美国的干旱地区,对海水淡化技术的需求越来越高。海水淡化技术主要局限在于效率,而随着淡水的短缺,这些局限逐渐被淡化和忽视。水处理技术的发展拥有巨大的前景,许多国家都在实施水处理的政策和项目。根据全球知名增长咨询公司的预测,至2010年,全球水资源管理和污水处理技术市场规模预计将达到3,500亿美元。
目前先进的水管理和污水处理技术及其发展趋势包括了循环用水、反渗透海水淡化和臭氧化等。例如,反渗透海水淡化技术正在迅速占领的大型设施市场,而这一领域过去主要以热工过程设备为主。处理效率的提升和渗透膜价格的回落,促使反渗透海水淡化市场在过去5年中迅速发展,现在应用反渗透海水淡化技术的已不再是小规模的工厂,大型反渗透海水淡化厂已是司空见惯。
在污水处理方面,澳大利亚的研究人员在生物发电领域提出了一种新的旋转生物电化学接触器,这项技术能够将已经运用于污水处理行业30年的旋转生物污水处理技术的效率提高15%;此外,一种能够处理高污染废水的技术也已经问世,这种技术能够处理污染物浓度超过300,000ppm的污水,而处理成本仅有原先通过储存和化学处理方法的十分之一。这种技术目前被认为是最简单、最易于使用及经济的处理技术.
中国目前同样也面临巨大的淡水短缺和水污染的问题。作为一个人均拥有水资源量较小的国家,必须采取措施以避免未来严重危机的发生。中国北方缺水问题极度严重,因此国家启动了浩大的“南水北调”工程,整个工程耗资达到几十亿美元,预计2050年建成。污水问题同样困扰着中国,估计有3亿人口的饮用水是被污染的。2004年至2008年,污水排放量年增长率达到18%,从482亿吨增长至572亿吨。预计在2010年,中国的污水排放将达到640亿吨。中国持续的工业化、城市化进程和经济的快速增长,是导致污水排放量连年上升的主要原因;而与此相对的是,中国的污水处理厂却基本上未能实现满负荷的运行。以2008年为例,中国污水处理厂的处理污水量仅仅达到的设计负荷的64%,主要的原因在于运营费用过高。在这种情况下,中国的污水处理行业将需要更多的投资和更先进的技术。在第11个5年计划之间(2006年至2010年),政府预计在水处理方面投入超过3000亿元。截至2009年,中国一共有1572座污水处理厂,同时2063家在建。
随着社会经济和城市化进程的发展,水资源紧缺和水环境污染已成为本世纪全球性问题并且日趋严重。甚至有人认为:水的问题有可能超过能源问题而成为 21 世纪世界上重要的问题。因此,必须对水的问题予以高度重视。而正确掌握和合理利用现有水处理技术并研究新的水处理技术是解决水环境污染和合理利用水资源的重要途径,作为水处理工作者,更有责任直面问题,积极探索和正确把握未来水处理技术的发展动向。鉴于此,通过对我国水处理技术发展现状的回顾和当前水处理常用模式及所面临问题的分析,对我国水处理技术的发展趋势进行了展望。
水的净化,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、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,因而是比较安全的方式。
目前水处理设备与污水处理技术大致可归为三类:物理方法(沉淀、上浮、浮选、离心分离、过滤、蒸发、结晶、冰冻、磁化、电解、反渗透等),化学方法(凝聚、中和、氧化、还原、置换、离子交换、电渗析等),生物方法(好气生物处理和厌气生物处理)。
几种常用的水处理技术:
(1)臭氧处理法。将氧气或空气通过放电处理或暴露于一定波长的紫外线中,使氧气聚合成臭氧。以3万伏的高电压将氧气转变成臭氧混入水中,可制成具有强力杀菌效果的臭氧水。臭氧水的浓度一般控制在200万分之一左右。臭氧有很强的氧化能力,可使水消毒,去除水中的酚、硫化物,起脱色去臭作用。臭氧可以氧化水中绝大多数有机物。水中不饱和化合物在臭氧作用下形成臭氧化物。臭氧化物水解时,不饱和键断裂,形成较小的有机分子,其主要生成物为甲醛等。随着氧化过程的进行,pH逐渐降低最后达到中性。
(2)磁化技术。磁化技术是将要处理的水以一定的流速通过有一定强度的磁场,水迅速切割磁感线,使水中钙离子、镁离子等结晶形态发生形变。成为松散的渣,随水流去,以起到防垢作用。
(3)离子交换法。让要处理的水先后通过阳离子和阴离子交换树脂得到净化的一种方法。
(4)电渗析技术。渗析就是让溶液中选定的质点通过膜,而不让其他质点通过。电渗析是离子在电场影响下通过膜的特例。电渗析是在外加电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择性透过(即阴膜只有阴离子透过,而阳膜只有阳离子透过),使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去,以达到浓缩、纯化、合成、分离的目的。它可用于苦咸水、海水的淡化及废酸、废液的处理。
(5)反渗透技术。渗透是水通过半透膜,从比较纯的区域移动到浓溶液区域的过程。如果将足够大的机械压力作用于膜内的溶液上,水就被迫从膜里面的浓溶液流到外面区域来,这称为反渗透。在一张半透膜的两边分别放清水和含盐的水(或废水),在含盐水的一边施加一定的压力,使含盐水中的水渗过膜,流向清水一边,使含盐水浓缩,清水增加。目前使用的膜大都是醋酸纤维膜,它对处理盐水很理想。科学家们正在寻找新的半透膜,以满足反渗透法的各种应用。
(6)氯化消毒。通常用于自来水的消毒。有杀菌力强、价格低等优点,一直是当今世界上使用最多,且应用最广泛的一种杀菌剂。能溶于水,常温下在水中与水反应生成强氧化剂、次氯酸。次氯酸易于穿透细胞壁,能损害细胞膜,使蛋白质、RNA、DNA等物质释出,并影响多种酶系统。同样,把漂白加入水中也能生成次氯酸。
作为长期使用,其作用越来越突出,主要表现在:与水中的某些有机物作用可产生有致癌作用的有机氯衍生物;当水中的pH大于9时,杀菌作用明显降低;长期使用,产生了抗药性,使用量逐渐增加。因此,少用或不用作为饮用水的杀菌剂,开发新型的杀菌剂是发展的必然趋势。
(7)“第四代”广谱杀菌剂。二氧化氯被称为“第四代”广谱杀菌剂。它杀菌消毒安全、快速。二氧化氯之所以成为安全的饮用水杀菌剂。是因为它的氧化性极强,的2.6倍。在水中的溶解度约是5倍。二氧化氯不像那样能迅速分解,在水中不以二聚或多聚状态存在,这有利于它在水中迅速扩散。
二氧化氯不产生有潜在危害的有机卤代物。在pH为3.0~9.0范围,它的杀菌作用可达到满意的效果。使用二氧化氯作饮用水的杀菌剂,每升水中只需加3%的二氧化氯溶液0.4 mg就可使杀菌率达99%以上。二氧化氯广泛应用于自来水、医院、食品、饲养、蔬菜等的杀菌、保鲜和漂白中。
在工业上也可用它杀灭异养菌、硫酸盐还原菌,并可抑制水垢的产生。它对水中的污染物,如硫化物、酚类、胺类等有分解作用,还可以除去有机胺类、有机硫化物所引起的水质异味。
无人值守矿井水处理及乳化液自动配比装置
乳化液浓度是保证支护设备正常工作的先决条件。现在的乳化液配制,大多数人为来完成,其精度不高,效率低,很难保证支护设备的质量和安全生产要求。为此我公司开发研制了矿用乳化液用水处理及乳化液自动配比装置。
该装置是我公司根据煤矿的现实情况研制开发的一种一体化设备,它首先将煤矿矿井水进行水质净化,去除原水水质中的悬浮物、钙镁离