过滤与分离 Journal of Filtration &Separation 2007Vol.17No.4
水是人类必不可少的资源之一 。 早在 1977年 , 联 合国就向全世界发出警告 :水资源不久将成为继石油 危机之后的另一个更为严重的全球性危机 [1]。 随着经济 的高速发展和人们生活水平的不断提高 , 我国工业的 淡水耗量急速增加 。 耗水量高 , 重复利用率低 , 污染严 重已成为我国工业系统水资源利用的突出问题 。 为了 有效地改变我国淡水资源紧缺和水污染严重的现状 , 必须广泛采取清洁生产工艺 , 发展新型的节水技术 , 以 及加强工业废水处理等措施 。 这不仅是我国工业水处 理行业持续发展的必由之路 , 也是中国经济 , 乃至世界 经济持续发展的必由之路 [2]。
传统的水处理方法按照作用原理的不同可分为 :物理 、 化学 、 物化 、 生物四大类 。 它们在实际生产应用中 都取得了巨大的成效 。 但是 , 随着工业的迅猛发展和人 们环保意识的增强 , 传统处理技术的不足之处也日益 突显 。 因此 , 开发出能耗低 、
操作简单 、 运行经济 、 高效 安全 、 无二次污染的方法已成为现代工业水处理技术 的总体发展趋势 [3]。
1化学处理技术
化学处理技术的发展主要集中在可生物降解的 、
多功能绿色水处理剂的研究和应用上 。 具体说来 , 即从 有毒有公害的药剂向低毒 、 无毒 、 无公害药剂方面发 展 , 由不易生物降解药剂向易生物降解方面发展 , 由单 一的水处理药剂向复合的多功能药剂方面发展 [4]。
1.1聚天冬氨酸
聚天冬氨酸 (PASP 无毒 、
无磷 , 是目前公认的一 种绿色缓蚀阻垢剂 。 它具有优异的阻垢分散性能和良 好的生物可降解性 。 于萍等 [5]将聚天冬氨酸用于冲灰水 闭路循环的阻垢实验研究 , PASP 的用量为 2mg/L 时 , 其阻垢率就 <98%; 他们还用扫描电镜及 X-衍射对其
阻垢机理进行分析 , 发现 PASP 的阻垢机理是同时具 有阀限效应与晶格畸变作用 。 魏刚等 [6]将 PASP 和其他 羧酸类阻垢剂进行比较 , 认为其生物降解性远远优于 聚丙烯酸 , 这与其主链中插入氮原子有关 ; 此外 , 它还 具有一定的缓蚀性能 。 同济大学的李辉等 [7]采用旋转挂 片法对 PASP 的缓蚀性能进行了研究 , 结果表明 PASP 对碳钢具有明显的缓蚀作用 , 当其与 HEDP 、 Zn 2+复配时 具有更显著的缓蚀协同作用 , 其腐蚀速率 <0.05mm/a 。
1.2膦酰基羧酸共调聚物
膦酰基羧酸共调聚物 (POCA 是一类新型多功能绿
色水处理剂 , 兼具有机膦酸和羧酸共聚物的优点 , 不但 磷的含量 <3%, 符合环保要求 , 而且还具有高分散阻垢 能力及一定的缓蚀性能 , 特别适用于高 pH 值 、 高硬 度 、 高碱度及高浓缩倍数循环水的处理 。 夏明珠等 [8]采 用正交实验研究了 POCA 的阻垢分散性 , 并与 HEDP 和 HPMA 进行了比较 。 实验表明 , POCA 对 CaCO 3、 Ca 3
(PO 4 2锌盐沉积的阻垢能力都远优于 HEDP 和 HPMA ;
POCA 抑制 Ca 3(PO 4 2和锌盐沉积都存在 “ 临界值效 应 ” ; POCA 加药量为 10mg/L 时对 Fe 2O 3的分散效果 最好 。 王秀荣等 [9]的实验研究表明 POCA 对碳酸钙垢具 有优良的阻垢性能 , 阻垢剂浓度仅 5mg/L , 阻垢率就可 达 90%以上 ; 当 Ca 2+浓度较高时 , 仍可达到 90%以上的
阻垢率值 , 具有很强的钙容忍度 。
另外 , POCA 的缓蚀效 果仅次于 HPA , 好于 PBTC 和磺酸三元共聚物 [10]。 1.3过氧乙酸
过氧乙酸 (Peracetic acid 是一种强有力的广谱杀菌
剂 , 具有优良的杀菌性能 [11], 其活性比异噻唑啉酮和戊 二醛分别高 3倍和 10倍 , 且是唯一能保持完全杀灭藻 类的杀菌剂 [12]。 段杨萍等 [13]的实验表明 , 过氧乙酸浓度 为 5mg/L , 作用时间 1h , 对循环水中异氧菌 、 铁细菌 和硫酸盐还原菌杀灭快 , 杀菌率在 94%以上 。 而且它与
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工业水处理技术的发展趋势
杨晓惠 , 刘仁桓 , 王振波 , 王建军 , 金有海 (中国石油大学 (华东 , 山东 东营 257061
摘 要 :阐述了发展工业水处理技术的重要意义 , 分别对工业水的化学处理 、 物理处理技术以及复 合技术与计算机技术等四方面的进展和发展趋势进行了展望 。
关键词 :水处理 ; 技术 ; 发展趋势 中图分类号 :X703.1 文献标识码 :B
文章编号 :1005-8265(200704-0046-03 46? ?
过滤与分离 Journal of Filtration &Separation 2007Vol.17No.4
冷却水中的一些常用的阻垢缓蚀剂如 :聚合物 、 磷酸盐 等有很好的相容性 。 其分解产物 (醋酸 、 水和氧 无毒对 环境友好 , 已通过了美国环保局注册认可
[14]。 作为一种 绿色化工产品 , 过氧乙酸在工业冷却水系统中有着广 阔的发展前景 。
2物理处理技术
物理处理技术因受环境和微生物的限制小 , 普遍 具有环保 、 节能 、 运行维护方便和成本低廉等优点 , 具 有很大的发展潜力和广阔的应用空间 , 尤其是膜分离 技术和磁化技术 。
2.1膜分离技术
膜技术是最近 30年来发展起来的一种高新技术 , 被公认为 20世纪到 21世纪中期最有发展前景的技术 之一 。 它具有无相变 、 常温操作 、 能耗低 、 设备简单 、 卫 生程度高 、 自动化程度高等优点 , 在工业水处理领域具 有广泛的应用和广阔的发展前景 。 王农村等 [15]采用改 性的 PVC 合金超滤膜法对油田采出水进行深度处理 , 其处理水水质达到特低渗透油层要求的回注水水质指 标 。 H. Choi 等 [16]研制的光催化 TiO
2
膜具有高渗水性 , 能 有效地去除生物毒素 、 蓝色亚甲基染料等有机污染物 , 还 能抑制大肠杆菌等微生物的生长 。
但由于工业废水往往含有酸 、 碱 、 油等物质 , 处理 条件苛刻 , 因此需要开发出廉价 、 高效 , 能够在强酸 、 强 碱等苛刻条件下使用的新型膜材料 。 四川大学的梁希
等 [17]制备的 γ-Al 2
O 3管式陶瓷纳滤膜能够在 pH 分别为 3、 2.5、 2的磷酸溶液中保持稳定的通量 , 说明其具有良 好的耐酸性 。 张守海等 [18]用 PPESK 制备的超滤膜具有高 截流率 、 高通量 、 耐高温等特点 , 其对纯水的通量可高达
148L/m 2? h , 对聚乙二醇 10000的截流率高于 93%。 2.2磁化技术
磁场处理水技术是近年发展起来的一门新兴科 学 。 此法无需投加任何药剂 , 无毒无污染 , 能有效防止 管道和设备结垢 , 且投资少 , 操作简单 , 是一种高效节 能 、 环保型工业水处理技术 [19]。 其过滤速度通量通常为 100￣500m/h , 有时可达到 1000m/h ; 处理量是快速过 滤法的 20￣40倍 , 是混凝沉淀法的 400￣700倍 [20]。 山东 石大科技集团公司采用磁力防垢除垢器处理锅炉用 水 , 半年后开炉检查 , 发现新炉均无水垢生成 , 旧炉已 存的水垢全部脱落 [21]。 李梅等人 [22]采用新型的扫频直流 脉冲电磁水处理器进行循环水抑垢效应的研究 , 试验 结构表明最佳抑垢率达 90%以上 , 且随磁场强度 、 处理 时间及磁程的增大而提高 。 此外 , 电镜分析还说明磁场 直接影响了水垢晶体的结晶过程 , 改变了晶体的结构
另外 , 磁场还具有一定的杀菌灭藻作用 。 李梅等 [23]人的试验发现脉冲磁场具有明显的杀菌灭藻功能 , 在 停留时间为 30min , 磁场强度 500mT , 脉冲频率 40 kHz 的条件下 , 循环处理后水中细菌总数的存活率为 0.01%, 藻类基本死亡 。 并且磁场水处理的杀菌性能随 pH 值 、 温度和磁处理时间的升高而升高 [24]。
3复合处理技术
由于工业水的复杂性 , 任何单一的技术都很难达 到理想的效果 , 必须注意开发和应用水处理的综合技 术 , 进行集成化研究 , 如化学 -物理结合 , 化学 -生物结 合 , 物理 -生物结合等 , 以谋求高效 、 低耗 、 环保的新型 处理技术 。
刘俊新等 [25]采用生物膜法和活性污泥法结合工艺 进行脱氮除磷研究 , 将常规生物脱氮除磷工艺中存在 的相互影响和制约的因素分解 , 能够同时有效地从污 水
工业水处理技术的发展趋势（精）
