现代水处理技术进展.doc

班级：环境工程0802班 姓名：赵恩泽 学号：080704031 现代水处理技术进展综述及技术工艺设计 摘要 自从水污染成为威胁人类健康的一大公害，正如18世纪的伦敦瘟疫一样，给人类的生活带来无穷的麻烦，污水的处理渐渐走入了人类的视野中，并且成为了保障现代人类生活质量的不可或缺的技术。在这两个多世纪的发展过程中，我们环境工程行业的现行者们发明了各种各样的技术，来解决水处理的问题，比如沿用至今仍在被不断改进着的活性污泥法、氧化沟法等，也有随着科技的发展而运用新兴技术的膜处理法等。本文的目的在于对污水处理方面的新兴技术以及现有技术的发展进行一个简要的综述，包括污水的物理处理法、化学处理法、物理化学处理法以及生物处理法。污水的物理处理法主要介绍的包括重力分离法、离心分离法、筛滤截留法等；污水的化学处理法主要介绍的包括混凝、中和、氧化还原等方法；污水的物理化学处理法主要介绍的包括浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。污水的生物法主要介绍的包括厌氧生物处理和好氧生物处理等方法。 关键字 水处理；新技术；物理处理法；化学处理法。 废水物理处理法 废水物理处理法是通过物理作用分离和去除废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物（包括油膜、油珠）的方法。处理过程中，污染物的化学性质不发生变化。方法有：1.重力分离法，其处理单元有沉淀、上浮（气浮）等，使用的处理设备是沉淀池、沉砂池、隔油池、气浮池及其附属装置等。2.离心分离法，其本身是一种处理单元，使用设备有离心分离机、水旋分离器等。3.筛滤截留法，有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用格栅、筛网，后者使用砂滤池、微孔滤机等。新兴技术则包括纳米技术等。 一、纳米技术在水处理中的应用 （纳米颗粒光催化技术为例） 1.纳米颗粒光催化技术的应用 （1）用于废水处理 如，印染废水、农药废水、造纸废水等 （2）用于气体净化 （3）用于杀菌 （4）用于制造防污、自洁材料 2.光催化剂的发展方向和应用前景 （1）TiO2材料性能的进一步探讨 （2）掺杂和光催化效率的研究 （3）TiO2光催化剂薄膜的探索 （4）探寻新的光催化分解对象-有机生物体 3.机理 一般认为，光催化活性是由催化剂的吸收光能力、电荷分离和向底物转移的效率决定的。当纳米半导体粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到 导带而产生了电子—空穴对。电子具有还原性，空穴具有氧化性，从而促进了有机物的合成或使有机物降解。纳米半导体材料的特性和催化效果各有不同，但作为光催化剂它们的催化活性与相应的体相材料相比有显著提高，其原理在于：①通过量子尺寸限域造成吸收边的蓝移；②由散射的能级和跃迁选律造成光谱吸收和发射行为结构比；③与体相材料相比，量子阱中的热载流子冷却速度下降，量子效率提高；④纳米半导体粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级，能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，这意味着纳米半导体粒子获得了更强的还原及氧化能力，从而催化活性随尺寸量子化程度的 提高而提高。除此以外，还在于纳米半导体粒子的粒径和吸收特性。 纳米半导体粒子的粒径通常小于空间电荷层的厚度。在此情况下，空间电荷层的任何影响都可忽略，光生载流子可通过简单的扩散从粒子内部迁移到粒子表面而与电子供体或受体发生还原或氧化反应。粒径越小则电子与空穴复合几率越小，电荷分离效果越好，从而导致催化活性的提高。在光催化反应中，反应物吸附在催化剂的表面是光催化反应的一个前置步骤，催化反应的速率与该物质在催化剂上的吸附量有关。纳米半导体粒子强的吸附效应甚至允许光生载流子优先与吸附的物质进行反应而不管溶液中其他物质的氧化还原电位顺序。在催化反应过程中，纳米材料的表面特性和缺陷数量具有同样重要的作用。 纳米催化剂的催化效果还与其材料类型有关。研究发现，禁带宽度大的金属氧化物因具有抗光腐蚀性而更具有实用价值。CdS的禁带宽度较窄，对可见光敏感，在起催化作用的同时晶格硫以硫化物和SO32-形式进入溶液中。ZnO比TiO2的催化活性高，但自身会发生光腐蚀。α-Fe2O3能吸收可见光(激发波长为560nm)，但是催化活性低[8]。与其他n型半导体纳米材料相比，TiO2具有化学稳定性好、反应活性大等特点，是一种优异的光电功能材料，并以其优越的催化性能被广泛应用于污染物的降解，取得了令人鼓舞的进展。用纳米TiO2作催化剂氧化水中污染物的试验是目前研究工作的热点(主要围绕不同类型污染物的降解效果这一主题，同时进行水处理体系中TiO2的存在形式、反应器类型等应用技术的研究)。研究结果显示，纳米TiO2光催化氧化技术有良好的应用前景。 废水化学处理法 废水化学处理法是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法