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生物氧化預處理技術范文第1篇

【關鍵詞】：自來水廠；處理工藝；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1、我國自來水廠水處理工藝技術的應用現(xiàn)狀

在常規(guī)的水處理工藝中，主要處理病原微生物的水源、膠體物質(zhì)和懸浮物。我國自來水廠一般采用混凝、沉淀、過濾和消毒常規(guī)工藝凈水技術（圖1），該工藝仍為國內(nèi)大多數(shù)自來水廠所采用?；炷に囍械幕炷齽┮话闶褂镁酆下然X、三氯化鐵和硫酸鋁等，至于助凝劑和混凝過程中的pH調(diào)節(jié)則很少使用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已發(fā)展了多種適合各地情況的不同形式和性能的處理構筑物，如快速混合、水力或機械攪拌的絮凝設施；不同結構和型式的沉淀、澄清池；帶有氣水反沖洗、均質(zhì)濾料、多層濾料的過濾設施等，其中V型濾池已得到廣泛應用。由于技術和經(jīng)濟條件的限制，液氯是目前國內(nèi)水廠使用最多的消毒劑，也有水廠采用次氯酸鈉或二氧化氯作消毒劑。自來水水處理工藝上述常規(guī)工藝一直被我國自來水廠視為自來水凈水工藝的基本環(huán)節(jié)，以符合飲用水水質(zhì)標準，以滿足人們對生活用水的需求。

1.1預處理工藝

預處理工藝是在常規(guī)處理工藝之前，預先用物理、化學、生物的方法對水源進行處理，例如氧化作用、吸附和生物絮凝等，用于去除水中的氨氮、有機污染物、異臭、亞硝酸鹽氮及鐵、錳等，從而減輕常規(guī)工藝中的處理負擔，進而改善和提高飲用水的質(zhì)量。

自來水廠在進行凈水處理的過程中，都會采取預處理工藝對水源進行預處理。自來水廠進行預處理工藝主要分為化學氧化預處理工藝、生物預處理工藝以及吸附預處理工藝?；瘜W氧化預處理工藝主要采用臭氧氧化，臭氧預氧化能夠消除水中的浮游生物、病毒、細菌和孢子等一些可以導致疾病的微生物，在長時間氧化的過程中還能夠滅除一些隱孢子蟲等難去除的微生物，還有除藻和去除臭味的作用。生物預處理工藝主要是生物膜技術，這種技術手段能夠有效吸附水源中有害物質(zhì)和異味。另外生物膜在吸附微生物的過程中，還能加快微生物新陳代謝的速度，使得水源中有害物質(zhì)和微生物能夠在最短的時間內(nèi)溶解。吸附工藝主要手段是粉末活性碳，尤其m用于水質(zhì)季節(jié)性及突發(fā)性事故的水源凈化處理，粉末活性炭可以有效地去除水中色度、異嗅異味和溶解的有機污染物，提高供水水質(zhì)。

1.2 深度處理工藝

隨著社會的發(fā)展，人們對飲用水的要求也越來越高，在對水源進行水處理的時候，僅僅采取常規(guī)工藝和預處理方法并不能全面清除水源中的有害物質(zhì)和病菌，因此在這個過程中還應該進行深度處理。這樣才能保證自來水達到直接飲用的狀態(tài)。采用顆?；钚蕴窟M行過濾是目前所有飲用水深度處理技術中應用最廣泛的一種深度處理技術，其根本原因在活性炭本身就具有一定吸附作用，能夠有效分離水中的雜質(zhì)，可以有效地去除水中色度、異嗅異味和溶解的有機污染物，對于提升飲用水水質(zhì)具有非常重要的作用。 活性炭濾池處理工藝的缺點是基建和運行費用較高，容易滋生細菌產(chǎn)生亞硝酸鹽等致癌物，不能夠適應突發(fā)性污染或相對短期污染，并且如何判斷活性炭濾料失效，需要更換或者再生，目前還沒有一個統(tǒng)一固定技術標準，將成為今后給排水工藝的研究課題。

2、自來水廠處理工藝發(fā)展趨勢

隨著近年來水體污染的加劇，我國自來水廠水處理工藝面臨的挑戰(zhàn)也越來越大，主要有臭氧化副產(chǎn)物問題，生物安全性問題和藻類分泌藻毒素問題。其中臭氧化副產(chǎn)物主要有兩種，溴酸鹽和次溴酸鹽，這兩種物質(zhì)都是對人體有害的物質(zhì)。生物安全問題則由于所用于吸附原水有害物質(zhì)的活性炭長期在水中會生長大量的微生物，這些微生物中不乏有一些對人體有害的物質(zhì)，進入到水中，無法被消毒物質(zhì)殺死，所以吸附工藝也需要相應的改進。至于藻類分泌藻毒素問題，主要原因為原水富營養(yǎng)化，原水中藻類氧化使原本藻類中的有毒物質(zhì)釋放到水體中。這些問題將是以后水處理工藝研究的重點方向。

自來水廠反沖洗廢水，雖然反沖洗廢水中無機成分占絕大多數(shù)，但其懸浮物濃度很高，如果將這部分水直接排入水體，不僅是對水資源的一種浪費，還會對受納水體造成污染。目前國內(nèi)只有少數(shù)水廠對排泥水進行處理，取得了一定的效果。隨著環(huán)境保護力度的日益加大，自來水廠實施排泥水減量化、無害化和資源化處置勢在必行。但由于缺乏實踐經(jīng)驗，對不同水源、不同水處理工藝所產(chǎn)生的排泥水的處理工藝、脫水方式以及預處理藥劑的合理選取還有待進一步研究。

結束語

目前我國自來水廠水處理技術工藝的使用情況已形成以常規(guī)處理工藝為主體，預處理、深度處理工藝作補充的局面。隨著社會和科技的發(fā)展，自來水廠應用預處理技術和深度處理技術將會得到更加廣泛的應用。隨著水質(zhì)檢測技術的不斷發(fā)展和水質(zhì)標準的不斷提高，一些安全性高、能耗省、藥耗低、占地少、操作管理簡單的新處理技術工藝將是未來發(fā)展的方向。

【參考文獻】：

[1]曲琳.自來水廠水處理工藝的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].民營科技，2015（6）

生物氧化預處理技術范文第2篇

關鍵詞：凈水廠 微污染源 水 處理技術 現(xiàn)狀

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0083-02

微污染主要是在水源中含有各種毒素以及各種有害物，部分水質(zhì)已經(jīng)和國家要求的地表水標準不相符合，在經(jīng)過一些特殊性的處理以后，可以被用作飲用水。微污染水源當中包含很多化學性物質(zhì)，有機物、藻類、鐵、錳等，這種水質(zhì)的主要特征是含有高錳酸鉀指數(shù)超標，并且伴有高臭味。最近幾年多個地區(qū)的水源受到了不同程度的污染，盡管有些部門一直在研究和實踐，但是還是面臨著微污染水中有機物含量高的威脅，所采取的過濾形式以及消毒處理也不能滿足人們對水源的有效使用。

1 凈水廠微污染源水處理技術現(xiàn)狀

1.1 強化混凝沉淀方式

強化混凝沉淀方式是凈水過程中使用的主要方式之一，其中的本質(zhì)就是使用傳統(tǒng)的混凝原理，對水質(zhì)中含有的污染物進行去除，在水處理的過程中很多專家學者都認為此種工藝方式能夠對水質(zhì)進行更好的控制，并且也是經(jīng)濟實用的主要方式。使用強化混凝沉淀的方式需要強化混凝劑的添加量，讓膠體更加穩(wěn)定，主要是吸附作用的影響下讓膠體沉淀。還要加入一些助凝劑，起到強化吸附橋的作用，最后加入氧化以及混凝綜合作用的藥劑，在有機物的化學反應條件下能夠對混凝所發(fā)生的條件以及pH值進行改變。

1.2 強化過濾方式

在過濾層吸附以及沉淀和篩濾的基礎上能夠將水質(zhì)中含有的一些雜物進行隔離，讓水得到澄清的處理。在當前，使用的過濾方式主要有將濾料進行替換，使用多層濾料的方式、使用改性濾料、水源在過濾池之前加入助濾劑、強化普通濾池的生物方面作用。有學者在自然界當中篩選出來具有鐵、錳以及氨氮作用的優(yōu)勢菌，讓其在載體的表面，這樣才能不斷增強凈水的主要功能，在使用生物方式進行過濾的過程中，所得出的鐵的濃度為每升0.24～0.60 mg，經(jīng)過試驗以后下降到每升0.05 mg，錳也由原來的每升7.26～8.37 mg，變?yōu)槊可?.5 mg。

2 現(xiàn)代化水源凈化預處理技術分析

2.1 化學氧化預處理技術

化學氧化預處理技術就是使用化學氧化劑，以此達到轉化和破壞以及降解水中污染物的目標，進而提升水源可生化的降解性。這樣也能夠改善混凝的基本效果，并且減少混凝劑的使用量，還能減少水源當中的藻類。經(jīng)常使用的化學氧化劑主要有高錳酸鉀以及臭氧、過氧化氫等。有專家對預氧化進行微污染的處理，在實驗過程中所得到的氧化劑在最佳的條件下，三種預氧化工藝流程都能夠和國家飲水標準相符合，在氧化以后要使用常規(guī)性的工藝將水中的污染物進行剔除，能夠有效提升水質(zhì)，臭氧凈化水工藝方式是住宅建筑部門所推薦的有效飲用水氧化處理的方式之一[1]。

2.2 生物氧化預處理技術

使用常規(guī)性的凈水工藝方式需要增加生物處理工藝，并且借助微生物在新陳代謝方面的活動，讓水源中的有機污染物被去除。生物預處理技術所去除的是水中的氨氮以及有機物，這是一種行之有效的辦法，有關研究已經(jīng)表現(xiàn)出來，在適當?shù)臏囟纫约碍h(huán)境條件下，此種方式所去除的氨氮能夠達到80%以上，以此讓水中的氯消耗量得以減少，讓鹵代生物的生成量也被降低，與此同時還能極大地改善混凝的沉淀，讓混凝劑的用量也得以減少。當前的生物氧化預處理設備使用的是生物鍋爐反應器，生物轉盤以及塔式過濾器還有滲透方式的土地處理系統(tǒng)[2]。

2.3 吸附A處理技術

使用物質(zhì)的吸附換預處理技術對水源中所存在的污染物進行去除，能夠讓水源的沉淀效果得以最大程度的改善。此項工藝方式使用的是吸附劑制漿，在進行常規(guī)的凈水之前需要進行源水混合，并且在絮凝池內(nèi)部進行污染物的吸附，讓污染物在絮體上一同去除。吸附劑所使用的是活性炭還有沸石以及粘土等。此種方式在長期使用下，所具有的弊端是費用非常高，并且污泥的含量也比較大。

2.4 空氣吹脫法

在水中溶解的有機物，在實際的濃度上還有平衡性的濃度上存在一定的差異性，吹脫能夠將發(fā)揮性的物質(zhì)分散到氣相當中，以此讓有機物被揮發(fā)。此種方式的成本費用非常低，并且操作上也非常簡單、方便，能夠將污染物中的雜物有效去除。使用吹脫方式能夠去除的雜物有30多種，但是這樣的方式對于一些難以揮發(fā)的有機物去除非常困難[3]。

3 深度處理技術分析

3.1 生物活性炭深度處理技術

生物活性炭的深度處理技術主要是使用活性炭的吸附，讓在水中生長的一些活性炭生物進行氧化。此項技術當中，活性炭已經(jīng)充當了吸附劑的作用，對一些生物的助長有非常大的作用，能夠提升水處理的基本效果，延長活性炭的積極性作用，以此起到比較好的使用效果，提升經(jīng)濟效益，減少運行成本等。氨氮氧化物因為受到了生物硝化的作用就能夠極大減少氯氣的使用，并且極大地降低水源當中THMS的生成量。此種方法在使用過程中需要避免使用被氯化，否則生物就不可能在活性炭上生長，并且在各種水流的沖刷過程中微生物可能發(fā)生脫落的現(xiàn)象，對水質(zhì)產(chǎn)生影響[4]。

3.2 臭氧活性炭深度處理技術

臭氧活性炭深度處理技術主要是讓活性炭和氧化作用聯(lián)合在一起，以此發(fā)揮出活性炭的吸附性性能，還能發(fā)揮出臭氧的氧化作用。在凈水的工藝當中，存在很多小分子，這樣對活性炭的吸附有作用。大分子的有機物會讓活性炭的使用不是非常充分。臭氧活性炭深度處理的流程主要是臭氧氧化，活性炭的吸附，最后是臭氧氧化工藝方式。在加入臭氧的過程中，水源中所存在大分子被分解為小分子結構，這樣的活性炭才更加容易被吸收[5]。

4 結語

綜上所述，該文對凈水廠微污染源水處理技術現(xiàn)狀進行了分析和研究，并且對一些現(xiàn)代化的微污染處理技術也做了簡要概括，在此過程中，微污染水處理技術還需要進行不斷的探索和分析，經(jīng)過百年的凈水發(fā)展才能給人們的生活提供一個健康的用水環(huán)境。

參考文獻

[1] 朱文倩，徐斌，林琳，等.微污染水源中溶解性有機氮組成規(guī)律及其水處理特性[J].中國環(huán)境科學，2014，28（1）：130-135.

[2] 曾揚，劉亮，黃蓉，等.凈水廠微污染源水處理技術現(xiàn)狀[J].廣州化工，2016，44（5）：164-166.

[3] 于佳卉，范功端，蘇昭越，等.超濾組合工藝對微污染原水的凈水效能中試研究[J].市政技術，2016，34（2）：144-148.

[4] 馬士禹，張云艷，唐建國，等.微納氣液界面水環(huán)境修復技術的原理與應用[J].凈水技術，2014，14（4）：19-24.

生物氧化預處理技術范文第3篇

關鍵詞：焦化 廢水處理 技術

焦炭是高耗水產(chǎn)業(yè)，每年全國焦化廢水的排放量約為2.85 億t。焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產(chǎn)品精制過程中形成的廢水，水質(zhì)隨原煤組成和煉焦工藝而變化，是一種典型的難降解有機廢水。其成分復雜，毒性大，它的超標排放對人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都可構成很大的危害?？傊?，焦化廢水污染，是工業(yè)廢水排放中一個突出的環(huán)境問題，也是擺在人們面前的一個急需解決的課題。

目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進行預處理，然后再進行生物脫酚二次處理。但往往經(jīng)上述處理后，外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標仍然很難達標。針對這種狀況，近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了許多比較有效的焦化廢水治理技術。這些方法大致分為物化法、生物法、化學法和循環(huán)利用等4類。

一、焦化廢水的預處理技術

焦化廢水中部分有機物不易生物降解，需要采用適當?shù)念A處理技術。

常用的預處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝，其作用機理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機物的化學結構發(fā)生變化，生成易降解物質(zhì)。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預處理后，可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能，為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件。

二、焦化廢水的二級處理技術

（一）物理化學法

（1）吸附法

吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水。

（2）利用煙道氣處理焦化廢水

由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國緯達環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應生成硫銨。

該方法投資省，占地少，以廢治廢，運行費用低，處理效果好，環(huán)境效益十分顯著，是一項十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡，這就在一定程度上限制了方法的應用范圍。

（二）生物處理法

生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法。目前，活性污泥法是一種應用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸；溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產(chǎn)物（主要是CO2）。非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。

生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優(yōu)點，但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設施規(guī)模大，停留時間長，投資費用較高，對廢水的水質(zhì)條件要求嚴格，這也就對操作管理提出了較高要求。

（三）化學處理法

（1）焚燒法

焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機物在爐內(nèi)氧化，分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無機物灰分。

焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染，但是處理費用昂貴使得多數(shù)企業(yè)望而卻步，在我國應用較少。

（2）催化濕式氧化技術

催化濕式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是，由于其催化劑價格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設備要求嚴格，投資費用高，國內(nèi)很少將該法用于廢水處理。

（3）化學混凝和絮凝

化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。

（4）臭氧氧化法

臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解為氧，不會造成二次污染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應用于廢水的深度處理。在美國已開始應用臭氧氧化法處理焦化廢水。

（5）光催化氧化法

目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。

（6）電化學氧化技術

電化學水處理技術的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉變。目前的研究表明，電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術。

（四）廢水循環(huán)使用

高濃度的焦化廢水經(jīng)過脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后，送往熄焦池以供熄焦，實現(xiàn)酚水的閉路循環(huán)。從而減少了排污，降低了運行等費用。但是此時的污染物轉移問題也值得考慮和進一步研究。

三、結語

總之，我們應根據(jù)焦化廢水的特點，深入研究先進的處理技術，尋求既高效又經(jīng)濟的處理方法，降低運行費用，提高達標率，改善環(huán)境質(zhì)量，減輕焦化廢水對各地水體的污染，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。這既是當前經(jīng)濟建設需要解決的現(xiàn)實問題，也是未來技術攻關所需要面對的的重點。

參考文獻：

生物氧化預處理技術范文第4篇

[關鍵詞]飲用水；凈化處理；技術

中圖分類號：TU991.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）20-0050-01

引言

目前，水源普遍存在溶解性有機物增多、氨氮濃度升高、水體有異味、色度增高、藻類大量繁殖等問題。在受污染水源水體中，同時存在膠體顆粒、無機離子、藻類個體、溶解性有機物、不溶性有機物、病原體等，而且它們之間并不是一個個完全獨立的子系統(tǒng)，而是相互聯(lián)系、密不可分的一個污染物復雜體系。當受污染的水體作為飲用水水源時，就會對人體健康產(chǎn)生危害。作為供水行業(yè)而言，水污染帶來的負面影響直接波及到了安全供水問題，給人民的身體健康、生活、社會安定都帶來很多問題，引起了人們越來越多的關注。

一、飲用水相關技術分析

1.1預處理技術

預處理技術是指在常規(guī)水處理工藝前面。采用適宜的物理、化學和生物的處理方法，對水中的污染物進行初級去除。減輕常規(guī)水處理工藝的負擔，提高污染物凈化效率，改善和提高水質(zhì)。

1.1.1化學氧化預處理技術

化學氧化預處理技術是指向水體中投加化學氧化劑，氧化分解水中的污染物。常用的化學氧化劑有氯氣、臭氧、高錳酸鉀和紫外光氧化及其聯(lián)合工藝?；瘜W氧化法可有效降低水中的有機物含量，提高水中有機物的可生化降解性.有利于后續(xù)處理；可控制因水體污染而生成的微生物和藻類的生長，提高混凝效果，但會使氯化后的出水致突變活性增加，且運行費用較高。目前只在一些有特殊要求的小型供水系統(tǒng)中有所應用。

1.1.2生物預處理技術

生物預處理技術是去除污染水體中可生物降解有機污染物和氨氮、亞硝酸鹽、鐵、錳等無機污染物的一種行之有效的方法，對低濃度有機污染物有較好的去除效果，在適宜的環(huán)境溫度下，氨氮去除率可達80%以上，不僅能改善混凝沉淀性能，減少混凝劑用量.為后續(xù)常規(guī)處理工藝及深度處理減輕污染物負荷，提高系統(tǒng)凈化能力，而且還可以減少水處理中氯的消耗量.降低水中鹵代有機物的生成量，使整個處理系統(tǒng)出水更安全可靠。

1.1.3吸附預處理技術

吸附預處理技術是利用物質(zhì)的吸附性能或交換作用來去除水中污染物的方法。主要有粉末活性炭吸附、黏土吸附等。國外利用粉末活性炭脫色除嗅。已取得成功的經(jīng)驗和較好的效果。但是粉末活性炭參與混凝沉淀過程后，殘留于污泥中，目前尚無很好的回收再生利用方法，只能作一次性使用，致使處理費用較高，其實際應用也只是在一些有特殊要求的供水系統(tǒng)中配置。

1.2強化混凝

強化混凝是指向水中投加適量的混凝劑并控制一定的pH值，通過電中和作用、吸附作用等來提高常規(guī)處理中天然有機物的去除效果，最大限度地去除消毒副產(chǎn)物的前驅物。混凝劑種類按化學成分可分為無機和有機混凝劑。無機混凝劑主要是鐵鹽、鋁鹽及其水解聚合物，有機混凝劑主要是高分子物質(zhì)，按基團帶電情況分為陽離子型、陰離子型、兩性型和非離子型等。水體中有機物去除率的大小主要受混凝劑的種類和性質(zhì)、混凝劑的添加量以及pH值等因素的影響，然而過量的混凝劑會提高處理成本，增加污泥處理的困難。

1.2.1深度處理技術

深度處理技術是指在常規(guī)處理工藝后，采用適當?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物加以去除，提高和保證飲水水質(zhì)。主要技術有活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、光催化氧化和膜技術等。

1.2.2活性炭吸附

活性炭是一種多孔性物質(zhì)，具有很高的比表面積。其去除污染物主要靠的是微孔吸附作用。活性炭對水體的色度、臭味有很好的去除作用?；钚蕴繉λ衅渌袡C物也有吸附作用。許多研究發(fā)現(xiàn)活性炭對微量有機物的吸附作用有獨特之處?？奢^好地吸附一些殺蟲劑，還可以去除水中的致突變物質(zhì)。但是，活性炭價格及高再生成本限制了其廣泛應用。目前我國只有一些特殊城市和有特殊要求的供水廠采用活性炭吸附工藝。

1.2.3臭氧活性炭聯(lián)用

臭氧活性炭聯(lián)用技術是采用先臭氧氧化，后活性炭吸附，在活性炭吸附中又繼續(xù)氧化的方法，揚長避短，使活性炭充分發(fā)揮吸附作用。

1.2.4生物活性炭

生物活性炭是在活性炭上培養(yǎng)生物膜，使其同時具有生物膜去除污染物和活性炭吸附兩種特性。生物活性炭增加水中溶解性污染物的去除效率，延長活性炭再生周期和降低三鹵甲烷的生成量。該技術只能用在氯化工藝前，否則不能形成微生物膜。

1.2.5光催化氧化

光催化氧化特點是氧化能力強，反應前后氧化觸媒材料不發(fā)生變化。由于設備簡單、初期投資和運行費用低。是供水深度處理中非常有應用前景的處理方法。但實際應用中必須尋求最佳的粉狀催化劑、使用后的回收及活性再生方法。通過在不同載體上如陶瓷、活性炭、纖維、玻璃、沸石和SiO2制備光催化劑，有效提高了該技術的應用范圍。利用自然陽光照射實現(xiàn)水質(zhì)凈化和保持水質(zhì)不受微生物等污染。但是與常規(guī)水處理工藝相比，處理成本、設備體積、費用等偏高，普及應用還受到限制。催化劑固載技術的開發(fā)，提高催化效果、設備小型化、系列化是該技術的關鍵。

1.3電化學凈化

電化學凈化是利用特殊材料的電極在水體里的脈沖放電，使水體中產(chǎn)生氧化自由基，可快速降解水體中的有機污染物。該技術克服了生物凈化方法速度慢、條件要求高及污染物濃度閾值的限制。

1.3.1膜濾

膜濾是指用高分子薄膜作介質(zhì)，以附加能量為動力，對雙組分或多組分溶液進行表面過濾分離的物理處理方法。按濾膜孔徑大小分為反滲透、超濾、微濾、納濾。膜濾技術去除污染物范圍廣。不需要投加藥劑，運行可靠，設備緊湊，容易自動控制。但基建投資和運轉費用高，易發(fā)生堵塞，需要高水平的預處理和定期的化學清洗。市場上琳瑯滿目的飲水凈化設備有從歐美日等地區(qū)和國家進口的，也有合資或國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的。

1.3.2生物慢濾技術

生物慢濾技術是由不同粒徑的沙粒集配成過濾塔.沙粒表面上形成的生物膜及沙粒本身的過濾作用對水體中的污染物進行凈化。該技術可使水體中的有機污染物、重金屬和病原菌等的去除率達到90%以上。面對水源水質(zhì)日益惡化的狀況。常規(guī)飲用水處理工藝已顯得力不從心。必將導致供水廠處理工藝的更新?lián)Q代。因此，除采用嚴格措施控制水源污染外.迫切需要研究開發(fā)經(jīng)濟、高效的微污染飲用水處理技術及裝置。

結語

優(yōu)質(zhì)飲用水處理技術種類很多，其中包括許多現(xiàn)有的自來水處理技術，污水處理技術和新發(fā)展的處理工藝。飲用水除污染技術是物理、化學、生物多種技術的組合，其中膜技術、高級氧化、吸附技術是較有前途的三項關鍵技術。其中生活污水處理技術正在從傳統(tǒng)常規(guī)的生物和化學等處理方法逐漸向更新更有效的方向發(fā)展。因此，在飲用水凈化處理技術的探索過程中，一方面是開發(fā)新技術來處理的各類污水、廢水，實現(xiàn)污廢水的循環(huán)利用；二是要充分合理利用城市“三水”資源。

參考文獻

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生物氧化預處理技術范文第5篇

關鍵詞：麥草；預處理；組分；溶解性能

中圖分類號：X712 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）01-0033-05

Changes of Components and Dissolution Performance of Wheat Straw after Pretreated with Different Methods

YU Ji，YE Ju-di，LI Xiao-bao，ZHAI Shu-jin，SU Meng，YAN Wei，HONG Jian-guo

（School of Chemical Engineering， Nanjing Forestry University，Nanjing 210037， China）

Abstract： Wheat straw was pretreated in solution of sodium hydroxide， sulphuric acid and 1，2-ethylenediamine. The changes of components and structure of different solution were investigated. The change of crystallinity was characterized by X-ray diffraction. Results showed that wheat straw pretreated in solution of sodium hydroxide-sulphuric acid had the most decrease of crystallinity. Pretreated wheat straw can dissolve in NaOH/urea/thiourea aqueous solution. The dissolving property of wheat straw pretreated was compared. Results showed that wheat straw pretreated in solution of sodium hydroxide-sulphuric acid had the best ability of dissolution.

Key words： wheat straw； pretreatment； components； dissolution performance

收稿日期：2013-05-10

基金項目：國家公益性行業(yè)（林業(yè)）科研專項（201204803）；江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目

作者簡介：虞 霽（1987-），男，江蘇丹陽人，在讀碩士研究生，研究方向為廢棄物處理與資源化利用，（電話）15380924672（電子信箱）

；通訊作者，洪建國，男，教授，博士生導師，主要從事廢棄物資源化利用研究，（電子信箱）.cn。

作為自然界中含量豐富的可再生資源，木質(zhì)纖維的研究和應用長期以來受到研究者廣泛的關注。木質(zhì)纖維主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三部分組成。然而，由于分子間與分子內(nèi)氫鍵的大量存在，并且具有晶區(qū)和非晶區(qū)共存的復雜結構，木質(zhì)纖維很難溶于水和普通的有機溶劑，這大大限制了木質(zhì)纖維的工業(yè)應用[1]。氫氧化鈉/硫脲/尿素/水溶液體系被認為是纖維素的良好溶劑，具有溶解性能穩(wěn)定和溶劑易回收的優(yōu)點，因此，可以將氫氧化鈉/硫脲/尿素/水溶液體系應用于木質(zhì)纖維的溶解上[2，3]。但是，由于木質(zhì)纖維的復雜結構，使得纖維素、半纖維素、木質(zhì)素之間的連接很難被打破，不易被溶劑所觸及，因此，需要在溶解之前進行一定的預處理。木質(zhì)纖維的預處理方法主要有物理法、化學法和生物法。物理法主要是機械粉碎，可通過切、碾、磨等工藝使生物質(zhì)原料的粒度變小，增加和試劑接觸的表面積，除此之外，還包括高能電子輻射處理、微波和超聲波處理、蒸汽爆破技術等[4]?；瘜W法主要包括氫氧化鈉溶液潤脹、稀酸預處理、液氨預處理等[5]。生物法是利用分解木質(zhì)素的微生物除去木質(zhì)素以解除其對纖維素的包裹作用，能耗低，操作簡單，不污染環(huán)境，但其處理周期長，效率不高[6]。因此，采用乙二胺、氫氧化鈉和硫酸等對麥草進行預處理，研究了預處理后麥草組分和結構變化及預處理對麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水溶液體系中溶解性能的影響，以期提高麥草的處理效率。

1 材料與方法

1.1 材料

麥草（來自安徽泗縣，粉碎后過100目篩，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干后備用。麥草的總纖維素含量58.57%，木質(zhì)素含量30.98%，灰分含量10.45%）；氫氧化鈉、無水乙二胺、硫酸、硫脲、尿素等均為分析純。

D/max 2500型X射線衍射儀（采用CuKα射線，Ni濾波，λ=1.540 56×10-10m，掃描范圍2θ=6.0°～40.0°）。

1.2 方法

1.2.1 麥草的預處理

1）氫氧化鈉處理法。20 g麥草在200 g質(zhì)量分數(shù)為5%的氫氧化鈉溶液中室溫攪拌24 h后，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干，計算損失率，備用。

損失率=

■×100%

2）乙二胺處理法。20 g麥草在200 g質(zhì)量分數(shù)為75%的乙二胺中室溫攪拌4 h，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干，計算損失率，備用。

3）硫酸處理法。20 g麥草加入到100 g一定質(zhì)量分數(shù)的硫酸溶液中，煮至沸騰后一定時間，然后用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干，計算損失率，備用。

4）氫氧化鈉-硫酸處理法。20 g麥草在200 g質(zhì)量分數(shù)為5%的氫氧化鈉溶液中室溫攪拌24 h后，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干，加入到100 g質(zhì)量分數(shù)為1%的硫酸溶液中煮至沸騰后一定時間，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干，計算損失率，備用。

5）微波處理法。20 g麥草加入到裝有155 g水的燒杯中，進行微波處理一定時間后，加入氫氧化鈉、尿素、硫脲進行溶解。

6）超聲波處理法。20 g麥草加入到裝有155 g水的燒杯中，將燒杯放入超聲儀中處理一定時間后，加入氫氧化鈉、尿素、硫脲進行溶解。

1.2.2 麥草的溶解 將2 g處理后的麥草和200 g氫氧化鈉/尿素/硫脲/水（質(zhì)量比為8.0∶6.5∶8.0∶77.5）的溶液置于冰箱中預冷凍15 min，加入錐形瓶中混合均勻，置于-6 ℃恒溫循環(huán)器中攪拌3 h后離心分離，上清液用大量去離子水將纖維素析出，殘渣部分用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風干燥箱中烘干并稱重，得到殘渣質(zhì)量。計算殘渣的質(zhì)量占未處理前麥草質(zhì)量的比例并分析[7]。

殘渣的剩余率=■×100%

1.2.3 分析方法 總纖維素采用GB/T 2677.10-1995中的方法測定，木質(zhì)素采用GB/T 2677.8-1994中的方法測定，灰分采用GB/T 2677.3-1993中的方法測定，X射線衍射：D/max 2500型X射線衍射儀（采用CuKα射線，Ni濾波，λ=1.540 56×10-10m，掃描范圍2θ=6.0°～40.0°）。

2 結果與分析

2.1 不同預處理方法對麥草組分的影響

2.1.1 堿處理對麥草組分的影響 麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分的質(zhì)量分數(shù)的變化可以反映出其組分的變化。采用5%NaOH和75%乙二胺作為堿處理劑，考察氫氧化鈉與乙二胺對麥草組分的影響。堿處理前后麥草各組分的質(zhì)量分數(shù)見表1。由表1可知，通過對未預處理的麥草與堿處理后麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分質(zhì)量分數(shù)的比較發(fā)現(xiàn)，堿處理后的麥草總纖維素的質(zhì)量分數(shù)大大提高，而木質(zhì)素與灰分的質(zhì)量分數(shù)則下降。這是因為堿處理可以有效地去除秸稈外層的果膠、蠟質(zhì)等物質(zhì)，而且木質(zhì)素溶于堿，使得木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)降低，同時堿處理可以去除一部分灰分，所以總纖維素的質(zhì)量分數(shù)明顯增加。

2.1.2 酸處理對麥草組分的影響 采用硫酸處理麥草，考察了酸處理對麥草各組分的影響。硫酸處理前后麥草各組分的質(zhì)量分數(shù)見表2。由表2可知，通過對未預處理的麥草與酸處理后麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分質(zhì)量分數(shù)的比較發(fā)現(xiàn)，酸處理后的麥草總纖維素的質(zhì)量分數(shù)有所升高，而木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)略有提高，灰分的質(zhì)量分數(shù)則相對下降；相同硫酸濃度條件下，總纖維素的質(zhì)量分數(shù)隨著煮沸時間的增加保持不變或略有降低，而木質(zhì)素與灰分的質(zhì)量分數(shù)保持不變或略有提高。由此可知，硫酸處理可以提高麥草總纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)，但是質(zhì)量分數(shù)的增幅均很小。這是因為纖維素被木質(zhì)素和半纖維素包裹起來形成致密結構，且外層還有果膠、蠟質(zhì)等物質(zhì)，硫酸雖然去除了一小部分的半纖維素和木質(zhì)素，但因為去除的量較少，造成的影響并不明顯；同時，硫酸與麥草中一些小分子物質(zhì)反應，將這些包裹在的小分子物質(zhì)去除，使得總纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)有所增加。

2.1.3 先堿后酸處理對麥草組分的影響 先采用5%氫氧化鈉室溫攪拌處理24 h后再用1%硫酸煮沸麥草，考察了先堿后酸處理對麥草各組分的影響。處理前后麥草各組分的質(zhì)量分數(shù)見表3。由表3可知，通過對未預處理的麥草、5%氫氧化鈉室溫攪拌24 h后的麥草和先堿后酸處理的麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分質(zhì)量分數(shù)的比較發(fā)現(xiàn)，相對于未處理的麥草而言，先堿后酸處理的麥草，總纖維素的質(zhì)量分數(shù)有所升高但幅度不大，木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)升高，灰分的質(zhì)量分數(shù)降低；相對于5%氫氧化鈉室溫攪拌24 h后的麥草而言，總纖維素的質(zhì)量分數(shù)下降幅度較大，木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)大幅度升高，灰分的質(zhì)量分數(shù)略有升高；隨著1%硫酸煮沸時間的增加，先堿后酸處理后的麥草的總纖維素、木質(zhì)素、灰分質(zhì)量分數(shù)變化不大。這是因為先堿后酸處理可以將部分纖維素、半纖維素降解，使得總纖維素的含量相對于堿處理下降，并且先堿后酸處理可以使被降解的木質(zhì)素縮聚重新生成木質(zhì)素，因此木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)相對于堿處理反而大幅度增加[8]。

2.2 預處理后麥草在氫氧化鈉/尿素/硫脲/水的溶液體系中的溶解性能

由于不同預處理方式對麥草組分及結構的影響，會導致麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分的質(zhì)量分數(shù)不同，從而影響了預處理后麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解性能。圖1是各種預處理麥草的損失率及其在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解后殘渣的剩余率。

溶解性能可用溶解率表示，溶解率一般是以溶解后減少的質(zhì)量來計算的，嚴格來講應該是總損失率，未經(jīng)處理原料中的小分子物質(zhì)等均計入在內(nèi)。處理過的原料中的小分子物質(zhì)已基本去除，特別是堿預處理的原料，因為堿能溶解木質(zhì)素，堿預處理時麥草中木質(zhì)素有較多量溶解至堿液中，再用氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液溶解時溶解率就不如未處理原料。因此，以殘渣剩余率來考察各種預處理對麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液中的溶解效果，即殘渣剩余率越大，溶解效果越差。

由圖1可知，各種預處理麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解后殘渣的剩余率均有差異。原料、微波以及超聲波處理的麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解后殘渣的剩余情況基本相同，先堿后酸處理麥草溶解后的殘渣量最少，總損失率為74.00%，減去預處理時損失率56.05%，在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解率為原料的17.95%，而堿處理和酸處理后溶解的溶解率分別為17.28%和42.81%。僅從溶解率來看，用酸預處理后的麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解率更高。但從溶解后濾液析出情況來看，原料、堿處理、酸處理、微波以及超聲波處理的麥草溶解后濾液均無析出物。文獻報道氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系主要用來快速溶解纖維素，溶解后濾液加大量水后可以析出纖維素[9]。試驗中濾液無析出物的原因可能有：第一，麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解以小分子和木質(zhì)素為主，纖維素未溶解；第二，體系中溶解了纖維素，但溶解的纖維素發(fā)生了降解。對預處理前后麥草及溶解后殘渣組分進行測定，分析溶解前后各組分的變化，可以幫助分析其真正的原因。由分析可知，有大部分木質(zhì)素以及近50%的總纖維素溶解在體系中，但濾液無析出物。這是因為總纖維素中包含了纖維素和半纖維素，溶解的應以半纖維素居多，纖維素溶解較少，且溶解的纖維素可能降解為低分子物質(zhì)而無法析出。同樣計算分析可知，未處理、堿處理、酸處理、微波及超聲波處理麥草中均是溶解了小分子物質(zhì)、木質(zhì)素、半纖維素和少量的纖維素，但纖維素以降解為主。超聲波和微波預處理雖然對溶解體系的殘渣剩余率影響不大，但從殘渣組分看，跟未處理原料相比，促進了木質(zhì)素在體系中的溶解。堿處理麥草在預處理過程中去除了大部分的木質(zhì)素，因此在復合溶劑中木質(zhì)素的溶解相對較少。

各預處理麥草溶解后殘渣中各組分的質(zhì)量分數(shù)見表4。由表4可知，對于先堿后酸處理，1 g麥草經(jīng)處理后得到0.439 5 g麥草，溶解前麥草中總纖維素、木質(zhì)素、灰分的含量分別為0.264 1、0.158 0、0.017 7 g；溶解后麥草殘渣中總纖維素、木質(zhì)素、灰分的含量分別為0.105 6、0.146 0、0.008 3 g。所以，先堿后酸處理后的麥草樣品中大部分總纖維素可以溶解在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中，而溶解的木質(zhì)素量很少。在預處理過程中，半纖維素已基本溶解在5% NaOH中，剩下的總纖維素以纖維素為主，所以溶解后減少的總纖維素主要就是纖維素。離心后濾液加入大量水后有較多白色析出物這一現(xiàn)象也證明了這一點。這可能是因為堿處理后打開了木質(zhì)素與纖維素之間的鏈接，溶解了大量的半纖維素木質(zhì)素、小分子物質(zhì)，使纖維素能溶于復合溶劑體系中。

因此，通過比較幾種預處理麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解性能，可以發(fā)現(xiàn)先堿后酸處理的麥草再在該體系中溶解總的效果最好，物理預處理麥草在該體系中的溶解效果不明顯。

2.3 預處理前后麥草、溶解后殘渣和析出物的結構變化

麥草經(jīng)過預處理后，其化學組分發(fā)生了很大的變化，預處理后麥草的X射線衍射圖譜也發(fā)生了改變。未經(jīng)處理和預處理后的麥草秸稈纖維素的X射線衍射圖譜如圖2所示。由圖2可知，所有樣品的XRD圖譜均顯示出結晶區(qū)纖維素的結晶衍射峰，在2θ=34.8°處的衍射峰都較弱。經(jīng)化學處理后，2θ=16.5°和2θ=22.5°處的結晶衍射峰得到顯著加強。而且，與未經(jīng)處理的麥草相比，峰形變得更尖。結果表明，麥草經(jīng)化學處理后能降低其他無定型物質(zhì)的含量。這意味著經(jīng)化學處理后得到了純度更高的麥草纖維素[10]。

由溶解后殘渣的XRD譜圖可知，經(jīng)溶解后，2θ=16.5°處的結晶衍射峰基本消失，2θ=22.5°處的結晶衍射峰顯著加強，這表明麥草經(jīng)過溶解后的殘渣，其麥草纖維素的結晶度下降，形態(tài)正由纖維素Ⅰ向纖維素Ⅱ轉化。由析出物的XRD譜圖可知，濾液經(jīng)加水析出所得的纖維素2θ=16.5°和2θ=34.8°處的衍射峰都基本消失，2θ=22.5°處的結晶衍射峰明顯減弱，這意味著，經(jīng)水析出的纖維素結晶度下降，纖維素形態(tài)由纖維素Ⅰ轉化為纖維素Ⅱ，由平行鏈轉化為反平行鏈堆砌結構，微晶取向基本保持不變，結晶度降低[11]。

3 結論

1）對麥草采用堿、酸、先堿后酸預處理，對處理前后的麥草秸稈組分進行了分析。結果表明，酸、堿化學處理方法能有效去除麥草秸稈纖維中的半纖維素、木質(zhì)素和小分子物質(zhì)，處理后的麥草秸稈總纖維素的含量得到提高。

2）不同的預處理方法會使麥草秸稈纖維結構發(fā)生不同變化，對其在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解性能也會產(chǎn)生不同的影響。未處理、堿處理、酸處理、微波及超聲波處理麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中均以半纖維素、木質(zhì)素和小分子物質(zhì)溶解為主，纖維素的溶解以降解為主；先堿后酸處理的麥草再在該體系中溶解總的效果最好；物理預處理麥草在該體系中的溶解效果不明顯。

3）由X射線衍射圖譜可知，麥草纖維經(jīng)化學處理后能降低其他無定型物質(zhì)的含量。溶解后殘渣的纖維素晶型在發(fā)生轉變，濾液經(jīng)水析出的纖維素結晶度很小，纖維素形態(tài)由纖維素Ⅰ轉化為纖維素Ⅱ。

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