工业废水处理的得力助手：物化处理工艺

工业废水处理的得力助手：物化处理工艺

物化处理工艺在工业废水处理中发挥着重要作用，被广泛认为是废水处理的主要方法之一。它主要利用物理、化学或物理化学相结合的方法对废水进行净化处理。

许多情况下，当生化处理无法解决问题时，物化处理工艺可以派上用场。例如，它可以有效地去除有害的重金属离子、除磷、脱氮等。与生化处理相比，物化处理工艺具有占地面积小、出水水质稳定、适应性强以及易于自动化管理等优点。

物化处理工艺通常位于生化处理工艺之前或之后，旨在为生化处理创造有利条件并提高出水水质。目前，已有多种物化处理方法得到应用，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。选择哪种方法取决于工业废水的水质、水量等因素。

以制药废水为例，由于COD浓度高、生化性差、生物毒性较强，直接进行生化处理是不可行的。在这种情况下，我们需要利用物化处理工艺，如吹脱法去除高浓度氨氮废水，蒸发结晶法处理高浓度含盐废水，以及高级氧化法处理难降解有机废水。经过物化处理后，废水可以满足排放标准。

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吹脱法是一种用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质的水处理方法。其基本原理是将气体（通常为空气）通入废水中，使气液两相充分接触，从而使水中溶解的气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移。这一过程依赖于气液相平衡和传质速度理论，特别是亨利定律，该定律描述了在一定温度下，气液相达到相平衡时，溶质气体在气相中的分压与液相中的浓度之间的关系。

蒸发结晶是一种常见的分离纯化技术，广泛应用于化工、制药、食品和环境保护等领域。其基本原理是利用热能将液体中的溶质转化为固态，通过蒸发和结晶过程实现溶质与溶剂的分离。

多效蒸发（Multiple Effect Evaporation, MEE）：这是一种节能技术，通过多个串联的蒸发器来利用热能。在第一效蒸发器中，新鲜蒸汽被用来加热溶液并产生蒸汽。这些蒸汽随后被用作下一效蒸发器的加热源，以此类推。这种方法大大减少了所需的蒸汽量。

①降膜蒸发（Falling Film Evaporation），在这种技术中，溶液以薄膜的形式沿着加热面流动，而不是在加热室内沸腾。这种方法提高了热传递效率，减少了结垢问题，适用于热敏感物质的蒸发。

②强制循环蒸发（Forced Circulation Evaporation），在强制循环蒸发系统中，溶液通过泵在加热器和蒸发器之间循环。这种方法可以处理高粘度或易结垢的溶液，因为它可以克服溶液在加热表面的沉积问题。

③冷却结晶（Cooling Crystallization），在某些情况下，通过冷却而不是加热来实现结晶。溶液被冷却至一定温度，溶质开始结晶并沉淀出来。

④膜蒸馏（Membrane Distillation），这是一种结合了膜技术和蒸馏过程的技术。它允许溶剂通过疏水性膜蒸发，而溶质则被膜阻挡，从而实现分离。

蒸发结晶技术的选择取决于多种因素，包括溶液的性质、所需产品的纯度、能源成本以及环境影响。在实际应用中，这些技术可以单独使用或组合使用，以达到最佳的分离效果。

高级氧化法的核心是产生强氧化性的自由基，特别是羟基自由基（·OH）。这些自由基通过以下几种方式产生：

①Fenton法，利用亚铁离子（Fe2+）和过氧化氢（H2O2）反应产生·OH。反应中，Fe2+催化H2O2分解，生成·OH和羟基离子（OH-）。

②臭氧氧化法，臭氧（O3）是一种强氧化剂，可以直接氧化有机污染物。同时，臭氧还可以与水中的有机物质反应生成·OH。

③光催化氧化法，在紫外光或可见光的照射下，半导体材料（如二氧化钛TiO2）吸收光子能量，产生电子（e-）和空穴（h+）。空穴与水分子反应生成·OH。

④超声氧化法，超声波在水中传播时会产生空化效应，导致局部高温高压，从而引发自由基生成。

这些自由基具有极高的活性，能够迅速与有机污染物发生反应，将其氧化分解为小分子物质，最终转化为二氧化碳、水和无机盐。

此外，对于某些以物化处理工艺为主体的工业废水，如悬浮物污染物为主的石材加工废水和重金属污染物为主的电镀废水等，物化处理工艺可以实现达标排放。

总之，物化处理工艺在工业废水处理中具有举足轻重的地位，被誉为工业废水处理的得力助手。