浅谈化学工艺在废水处理中的应用

徐鹏

摘   要：为了在废水处理中更好地应用化学工艺，先详细分析了不同划分标准下的废水种类，接着阐述了在废水处理中应用化学工艺时应严格遵循依据废水特征、分类处理、分离3项原则。最后，就化学工艺在废水处理中的具体应用进行了分析，详细分析了用于氨氮废水处理的A/O工艺、Bardenpho工艺、BABE工艺，用于丙二醇废水处理的电化学技术，用于油气废水处理的声化学技术，用于硫化物、氰化物处理的吹脱法以及用于电镀废水处理的微波化学技术。

关键词：化学工艺;废水处理;应用

废水处理逐渐成为人们热议的话题，主要原因有：（1）废水会造成严重的土壤污染、水体污染。（2）通过废水处理、二次利用可缓解我国水资源紧缺的问题。就常见的废水处理技术来说，以化学工艺为基础的废水处理技术效果最好，不但处理效率高，而且废水转化率高。最重要的是，不会产生污染物，也不会出现二次污染[1-2]。因此，研究机构及相关企业应当继续加强化学工艺在废水处理中的应用研究。

1    废水种类

依据不同的分类标准，可将废水分为不同的种类。（1）依据废水所含污染物的化学性质，可将废水分为无机废水、有机废水。例如，矿物加工产生的废水属于无机废水，食品加工产生的废水属于有机废水，印染产生的废水则属于混合废水。（2）依据产品加工对象，可将废水分为造纸废水、制革废水、电站废水、冶金废水等。（3）依据废水所含污染物成分属性，可将废水分为酸性废水、碱性废水、放射性废水、含汞废水等。

2    化学工艺在废水处理中的应用原则

在废水处理中应用化学工艺时，应遵循以下原则：（1）依据废水特征原则。即在充分了解废水成分组成、质量浓度等特征的基础上，应用有针对性的化学工艺，确保废水处理效果。（2）分类处理原则。即先对废水进行全面分析，然后依据废水处理需求、污染物特征进行废水的分类。这样就可规范、有序地进行废水处理，保证废水处理效果。尤其是可以减少化学药剂的浪费，保证废水质量。（3）废水分离原则。因为废水组成成分多，不能采取单一的处理方法，所以，在实际处理中要先对废水进行物理分离，以免不同成分之间相互影响。需要注意的是，废水处理并非是简单的液体分离，而是废水存放、排放管道的分离。这样既能减少废水的渗漏，也能防止工业废水、生活废水混流，切实保证废水处理效果。

3    化学工艺在废水处理中的应用

3.1  应用于氨氮废水处理

工业废水中最常见的成分是氨气、氮气。例如，焦化厂、石油化工厂等产生的废水，其主要成分就是氨气、氮气。这种废水具有污染性大、毒性大的特点。若不科学处理，势必会造成严重的环境污染，甚至给人们的身体造成危害。

对于这类工业废水，可采用以下化学工艺：（1）厌氧好氧（Anoxic/Oxic，A/O）工艺。即在缺氧条件下，将污水中的悬浮污染物、可溶性有机物水解成有机酸，并使大分子转化为小分子、不溶有机物转换为可溶有机物。然后，对其进行好氧处理。即在好氧池中对缺氧水解产物进行氧化，进而对在缺氧条件下已经氨化的蛋白质、脂肪进行硝化处理，生成硝酸根离子。接着，在缺氧条件下，对硝酸根离子进行反硝化处理，实现碳、氮、氧的循环，最终完成污水净化。该工艺的特点是简单、高效，但是脱氨效果并不好。（2）Bardenpho工艺。相比于A/O工艺，该工艺多一个缺氧段、好氧段，且各段都是相互独立的。具体是让混合液进入第一好氧池之后，再使其回流到第一厌氧池，第二好氧池中的混合液则不回流。这样，第一厌氧池中的反硝化脱氮效率会比较高，第二厌氧池中的反硝化效率会比较低，但其脱氮效率会有所提高。如果再向第二厌氧池中引入水，就可进一步提升反硝化速率。（3）侧流富集/主流强化硝化（Enrichment of Nitrifying Bacteria in Side Stream / Enhancement of Nitrification Capacity in Main Stream，BABE）工艺。即在A/O工艺的基础上使一部分回流污泥流入BABE间歇曝气池。这样就可对浓缩的上层液、污泥脱水滤液进行硝化处理。当其再进行A/O工艺主流程时，反硝化脱氮效果就会明显提升。

3.2  应用于丙二醇废水处理

对丙二醇属于有机溶剂这类废水进行处理时，大多采用活性炭吸附法、电化学方法。其中，活性炭吸附法是指应用活性炭强制吸附有机溶剂。该方法属于物理处理法。

电化学方法是指在特定反应器中，借助电极反应引发的化学反应、电离反应，使废水中的丙二醇转化、分解。这种方法具有所需设备简单、维护方便、避免二次污染等特点。最重要的是，它不会受到丙二醇毒性的影响。既可将它作为预处理方法，也可作为主要处理技术。常用的电化学处理方法包括两种：（1）电絮凝法。即借助直流电，使铁、铝阳极失去电子生成铝离子、铁离子，当其被水解后就会生成氢氧化铁、氢氧化亚铁等絮凝物。这些絮凝物就可吸附污染物，并在直流电作用下发生氧化还原反应，从而将毒性物质转化成为低毒物质。（2）电化学氧化法，即使废水直接或间接在电极上发生化学反应。其中，间接电解还可分为可逆和不可逆的反应。例如，加入氯酸盐、过氧化氢等物质时，其间接电解就是不可逆的。针对丙二醇，主要采用电化学氧化法，即加入氧化剂，使其发生不可逆的间接电解反应，生成丙二酸，然后，向其中加入碱性物质进行中和。这样就可去除污水中的丙二醇，提升废水排放标准。

3.3  应用于油气废水处理

在油气废水处理中，可应用声化学工艺。该工艺能有效去除污水中的有害物质，尤其是能去除有机污染浓度高且难以降解的油气废水。该工艺不仅可以单独使用，也可与其他工艺混合使用。

声化学技术的原理是借助超声波空化效应带来的高温、高压，加速化学反应，提高污染物转化成效。所谓空化效应，是指在超声波周期性的波动下，液体介质不断收缩、舒张形成空化气泡。气泡会增大、崩溃，并形成瞬时高压、高温，使废水污染物得以消除。相比于其他处理技术，声化学处理技术的废水处理效率较高，但其所需的冷却系统比较复杂，会增加废水處理成本。另外，从本质上来看，声化学处理废水的过程与有机物高温焚烧过程类似，但该技术能够进行污染物的富集处理且不会受到有机物本身特征的影响，可以保持较高的废水处理效率。在油气废水处理中，可以利用声化学技术使废水处理在声波频率为16～100 MHz状态下进行。这样液体就会形成自由基，并使废水污染物受到氧化破坏，超声波形成空化效应，然后油气废水中的污染物就会被消除。

3.4  应用于硫化物、氰化物处理

硫化物、氰化物也是废水中常见的有害物质。对于这类废水，大多采用吹脱法进行处理。这一方法具有简单、高效、可避免二次污染等特点。需要注意的是，在应用这一方法时还需利用碱性或酸性试剂，彻底消除污水中的有害物质，并使有害物质沉淀，从而达到去除杂质的目的。

吹脱法的基本原理是以空气为介质，使废水、水中溶解气体发生反应，继而使水溶性挥发物质的液相转变为气相，最后，进行吹脱分离。吹脱分离包括天然吹脱、人工吹脱两种方式。例如，在处理废水中的硫化钠、氰化钠时，可使其在酸性条件下，转化成为硫化氢、氰化氢，然后，进行曝气吹脱，从而使其以气体的形式被脱除掉。一般情况下，选择吹脱池、吹脱塔进行吹脱。吹脱池可分为强化石吹脱池和鼓气式吹脱池，前者是向池中引入压缩空气强化吹脱，后者是在底部安装曝气管。吹脱塔也可分为填料塔、筛板塔两种。填料塔是借助一定高度的填料层，使液体从塔顶喷入，气体从底部流入，完成传质。筛板塔是指在塔内放置带孔踏板，并使水从上到下喷入，空气从下往上进入。另外，为了保证能彻底去除污水中的硫化物、氰化物，还可采用以下3种方法进行后续处理：（1）用碱性溶液进行吸收。例如，利用NaOH溶液，可将H2S、氰化氢转化为NaS、氰化钠。然后，进行蒸发、结晶就可完成处理。（2）应用活性炭吸附这些物质。（3）燃烧，使挥发物质燃烧后转变为其他物质。例如，将H2S燃烧，使其生成H2SO4。

3.5 应用于电镀废水处理

电镀废水含有大量的活性剂、助剂，这些物质本身就带有高分子有机污染物。所以，其处理难度相对较大。微波化学处理技术是指借助微波使电镀废水中的污染物发生物理反应、化学反应，使其转变为气体或不溶于水的物质。这样再进行处理就可去除其中的污染物。另外，也可向其中加入一定量的添加剂，使电镀废水的污染物能够与添加剂结合，形成絮凝体并沉淀下来，从而达到将污染物与水分离的目的。显然，将其应用到电镀废水处理中，可以迅速去除其中的污染物，完成废水处理。另外，该技术还具有工艺流程短、成本低、调试周期短、占地面积小等特点，可以有效降低企业的废水处理成本，节约土地资源，保证废水处理效果。总之，微波廢水处理技术具有其他废水处理方法无法比拟的优点，非常适用于电镀废水处理。

4    结语

在废水处理中应用化学工艺，既可以高效处理不同种类的废水，也可以保证废水处理效果，实现废水的净化。尤其是可以降低废水处理成本，提升企业的经济效益。

[参考文献]

[1]白 尹，白新伟.化学工艺在废水处理中的应用[J].化工管理，2019（32）：72-73.

[2]王洪杨.工业废水处理工艺的研究与应用[J].化工设计通讯，2019，45（1）：225-226.