工业废水深度处理循环再利用技术研究进展

王志刚 沈毅 安宇坤 陆康 商思瑶 王铁明

摘要：工业废水直接排放既污染环境又浪费水资源，合理的循环再利用技术有利于提高经济效益又符合绿色环保理念。本文分析总结了主要的废水处理方法，并结合现状提出了处理后的废水再次利用的方法，最后对废水处理循环再利用技术进行展望。

关键词：水资源;工业废水;处理方法;循环利用

0 引言

冶金废水经过深度处理后，有价金属可以回收再利用，达标后的废水仍可以一定程度作为工业上游水源使用。目前废水深度处理循环再利用技术主要分为：物理处理法、化学处理法和生物处理法。

1 物理处理法

在工业废水处理中，吸附法和离子交换法是最常见的物理处理工艺，此外还有膜分离等技术。

吸附法主要是通过沸石，活性炭等物质吸附水中大颗粒物质，之后沉降，达到与水体分离的目的。该技术操作简单，成本低。陈文胜[1]等人采用混凝沉淀-吸附法处理萤石选矿废水。实验证明活性炭用量对COD去除率影响最大，其含量为200 mg/L时，Ca2+去除率为91.26%，COD去除率为60.54%。可以有效降低废水中金属离子，具有一定的应用价值。

离子交换法的主要原理是，废水中的重金属离子与离子交换树脂上的活性基团接触后，发生离子可逆交换反应。从而实现去除重金属离子的目的。曾婧[2]等人采用离子交换法处理含铬废水，实验表明：树脂投入量为0.9 g时，仅需60 min即可将废水中铬含量从50 mg/L降至0.02 mg/L，效果显著。该方法短时高效，达标后的废水既可以再次被使用，也可以自然排放，提高了水资源利用率，同时降低了污染。

吸附法和离子交换法均存在一定局限性，存在时效性和二次污染的缺点。膜分离法近些年来备受关注，可以在常温下进行且操作简单，主要原理是选择性多孔膜对废水中物质的筛分作用、电荷作用及溶解扩散作用。陈俐[3]采用氧化烧结技术制备了多孔SiC陶瓷无机膜，油水分离实验结果表明经50 min过滤后，油截留率稳定后约为86.5%，具备优异的膜分离能力。膜分离法还可以与离子交换法制备高纯水，可以充分将废水降低至无害状态。

2 化学处理法

区别于物理处理法，化学处理法主要是通过反应达到废水循环处理目的，常分为化学沉淀法和电化学法等方法。化学沉淀法是通过向冶金废水中加入化学沉淀剂，化学沉淀剂起的主要作用是同废水中相关物质反应，接着经沉淀、离心、过滤等程序后，废水处理达标。电化学法主要利用电解作用，废水中金属高价离子发生氧化还原反应，转为低价无毒状态，该方法可同时在阴阳两极收集金属离子，操作方便，效率高。

李晴晴[4]等人在废水中，添加了摩尔比为4.5的Ca（OH）2，此时处理后溶液磷酸根含量从初始的46 mg/L降至0.2 mg/L，去除率达到了99.5%。分析认为存在两种原因：Ca（OH）2营造碱性氛围，将废水中酸性物质成分中和，溶液中H3PO4 转化为H2PO4-和 HPO42-;另外Ca（OH）2作为沉淀剂，生成Ca10（PO4）6（OH）2沉淀。当废水中磷酸含量达到排放标准时，不仅可以继续参与工业反应，同时也可以一定程度作为农田灌溉水源，为农作物提供磷肥。

陈龙[5]等人以污泥脱水滤液作为实验对象，通过电解法实现废水回收鸟粪石目的。具体设计了两种方案（实验装置如图1）。第一种以不锈钢网为阴极，碳棒为阳极。第二种以不锈钢网为阴极，镁棒为阳极。实验结果最终表明两种方案废水处理效果相近。温度对反应影响较小，而Ca2+浓度高时，会影响鸟粪石纯度。通过该方法可以将工业废水循环再利用，得到新产品，减少环境污染的同时可以提升工厂经济效应。

3 生物处理法

生物处理法主要是利用微生物自身好氧或厌氧特性，将工业废水中有机污染物转换为无机无害物质，一般微生物代谢产物为CO2和H2O，代谢物质对环境是没有危害的，同时废水得到了净化。

兰小艳[6]等人采用“厌氧+好氧”结合的方式来处理白酒厂工业废水，厌氧微生物主要用于去除水溶液中的氨氮污染物，好氧微生物进一步降低化学需氧量COD。实验结果表明：经过21 d时间，白酒废水中COD值从2000 mg/L左右降至500 mg/L以下，达到国家排放标注。

4 联合处理法

工业废水的成分往往很复杂，因此处理往往需要多种工艺方法，即物理、化学、生物处理方法协同完成，才能更高效实现对废水的循环再利用目的。曹利[7]通过物理吸附和生物降解两种技术对炼油厂有机废水进行处理，向其中加入好氧活性污泥。研究结果表明：有机废水pH=7时，活性污泥的吸附效果最好，吸附时间为90 min时，吸附量可以达到 40 mg·g-1。60 d内COD的平均去除率可以达到 89.58%，而TOC的平均去除率可以达到92.32%。而单一废水处理法无法同时完成上述过程。

陈文松[8]等人采用活性炭吸附和Fenton氧化技术处理含盐有机废水。实验结果表明：当废水pH=6时，投加12 mmol/L的 FeSO4·7H2O和240 mmol/L的H2O2（30%）及一定量8 g/L的活性炭后。90 min内，COD去除率达到78.8%。其中活性炭主要起到吸附作用，有利于·OH对废水中的有机物氧化过程，大大提高了整体废水处理过程。有机废水一般含有氮、磷、钾元素，经合理处理后的废水用于灌溉农田，既可以降低化肥使用量，又节约了水资源。

5 总结

将工业废水处理后，达到国家排放标准，可进一步选择排放至环境中或回收再利用的过程，是既可以保护环境又可以提高工业经济效益的重要方法。符合国家节能减排，绿色无污染的理念。本文主要介绍了工业废水的物理处理法、化学处理法、生物處理法及联合处理法。并结合实际提出了循环再利用的相关方法。而联合处理法必然是今后主要发展方向，使得废水处理工艺更加高效以及科学，经过广泛推广后，社会整体经济效应提升，水资源利用率也必然大大提升。

参考文献

[1]陈文胜，刘旭，薛珂，等. 混凝沉淀-吸附法处理萤石选矿废水的正交试验研究. [J].矿冶工程，2021，41（05）：68-70.

[2]曾婧.离子交换法处理含铬废水的研究. [J].江西化工，2019（03）：108-110.

[3]陈俐. 多孔SiC陶瓷膜的制备与废水处理性能的表征. [J].功能材料，2020，51（12）：12204-12208.

[4]李晴晴，杨彦，席欢，等.化学沉淀法处理高盐含磷废水的实验研究. [J/OL].环境工程：1-8.

[5]陈龙，赵剑强，张渝，等.电化学沉淀法从废水中回收鸟粪石. [J].环境工程学报，2014，8（12）：5264-5270.

[6]兰小艳，曾鑫，张敬慧，等.降低白酒废水中化学需氧量（COD）的工艺研究. [J].山东化工，2020，49（15）：232-235.

[7]曹利.高含挥发性有机物废水吸附与生物降解联合处理技术. [J].当代化工，2021，50（08）：1794-1797.

[8]陈文松，罗嘉铭.活性炭吸附联合Fenton氧化技术处理含盐有机废水. [J].工业水处理，2020，40（07）：60-64.