化工企业废水影响及主要处理技术研究进展

2022-03-23莫铭恩

皮革制作与环保科技 2022年21期

莫铭恩

（广东新大禹环境科技股份有限公司，广东广州 510663）

现代工业作为国民经济的支柱产业，在经济建设过程中的价值越来越突出，但是在工业化发展过程中，往往会对社会环境造成严重危害。当前阶段，国内工业企业逐渐增多，环境污染程度愈发严重，尤其是废水污染，一旦在发展过程中没有对其做好监督管理工作，就会严重威胁广大人民群众的身体健康，对社会大环境的发展也会产生极其负面的影响。因此，专门负责废水处理的部门一定要做好废水处理工作，助力环境的可持续健康发展。为提高工业废水的处理效率和质量，各化工企业及相关环境保护部门必须要优化污水处理技术，科学应用污水处理技术，有效提高废水控制及处理水平。

1 化工废水的基本来源及特征

1.1 化工废水的基本来源

化工企业生产经营过程涉及的化工原料生产活动较多，且化工原料本身就含有一定的水分，其水分排出之后自然就成为了工业废水。另外，化工企业在生产过程中，会使用大量水，化工原料的生产过程也会伴随废水的排放，特殊化工产品在生产过程中受到化学物品及药剂间的反应，肯定也会有工业废水产生，冷却用水也会大量产生废水。再者，在化工生产过程中的原料生产、运输、存储过程中，受到运输物料流失、运输中遇到降雨、降水等侵蚀也会产生工业废水[1]。

1.2 主要表现特征

化工废水的类别很多，例如石油化工废水、合成化工工业废水、纺织印染废水、医疗化工废水等。其中石油化工废水主要是来源于炼油环节产生的气体、清油、重油热裂解中产生的化工原料生产废水，此类废水的有机物含量较多，部分工业废水还有明显的刺鼻味道。合成化工废水的基本来源是合成染料、橡胶、洗涤剂等产生的生产废水，此类工业废水颜色较重，降解难度较大，同时还有毒性。纺织印染工业产生的废水，主要来自棉麻加工、混纺过程的染色、印花、上装等工序，这类废水中的有机物含量相当高，废水色度较深，废水的pH值普遍较高，且废水水质的整体变化显著。医疗化工生产过程也会有大量废水产生，医疗废水中的主要成分为抗生素、合成药物、中成药等[2]。废水既会在生产过程中产生，也会在药物清洗过程中产生，医疗废水中的有机物含量高，水质酸碱性变化显著，同时有部分药物成分残留，这就给污水处理工作带来了一定的困难。总之，综合化工废水中的污染物成分相当复杂，水质TDS较高，无论是酸碱性还是水量均无法高效控制，其中还含有很多有毒、有害甚至无法降解的物质，一旦化工废水排放达到一定程度，其可生化性就会变得很差。

2 有效处理化工企业废水的重要性

2.1 促进水资源使用效率的提升

随着化工行业的不断发展，生产产生的废水量及复杂程度越来越高，废水处理成效将会对广大人民群众的生命健康安全造成影响。有效保护环境不仅能够提升水资源的使用效率，同时还可以改善用水短缺的问题。此外，还可以有效减少有害细菌的滋生，使水源不会受到污染，从而高效推进工业废水的净化工作，达到水资源二次利用的目标，如将处理后的废水用于灌溉、养花等。总之，做好化工废水处理工作，能够极大提升水资源的使用效率，突出水资源的价值，将其应用优势发挥到最佳效果[3]。

2.2 提升社会大环境发展的稳定性

高度重视化工企业废水处理工作，对推动社会大环境的稳定发展具有重要作用。工业生产产生的工业废水量大且杂，做好此类废水的处理工作可以极大地减少废水带给社会大环境的危害。因此，相关企业有必要及时高效地做好废水处理工作，切实保障生态环境的健康，助力社会向更加和谐稳定的方向发展。同时，在处理废水的过程中，还会得到很多有用的物质，对其进行二次利用，从面提升了水资源的整体利用率，使水资源紧张的问题得到很好地缓解，提高我国整体的经济效益。

2.3 有利于保护生物及农作物

工业生产特别是化工生产过程中产生的废水，主要包括强酸、强碱等物质，这些物质会直接危害农作物和水生物。因此，在化工生产过程中，有效解决水资源处理问题是关键，也只有做好水资源处理工作，才能为农作物、水生物等提供有利的生长空间。

3 化工生产废水处理存在的问题

现代社会发展速度飞快，化工产品的需求量在不断提升，而化工产品生产过程中产生的废水也越来越多。在我国化工行业不断发展的情况下，化工废水的治理已经逐渐成为当前社会发展中需要解决的重要问题，相关企业及环保部门应予以重视。例如炼油废水，大部分呈现乳状液体形式，水质相当复杂，污水量较大，废水中的有机化学组分也非常复杂，例如硫化物、氨氮、COD、TP、硝态氮、氟化物、酚类等，此类污水不易降解且可生化性极差，其处理工作开展起来困难重重。一旦这些化工生产废水没有经过达标处理直接排放到水域中，会造成大范围的生态破坏，从而威胁广大公众的衣食住行等各方面[4]。现阶段化工企业废水处理工作暴露的突出问题如下：废水处理过程存在着明显的资源浪费情况，且废水处理质量不高，处理效率较低，其中最常见的问题是资源严重浪费。化工生产过程中会产生很多副产品，这些副产品的酸碱性不同，想要实现资源互助的几乎不可能，所以化工企业往往选择分类处理的方式对其进行处理之后再排放，这就加大了废水处理工作的负担，部分可再利用的资源被严重浪费，而有些企业一味地关注眼前利益并没有严格遵照规章标准完成废水处理工作，导致部分化工原料浪费严重，还有些企业没有做好污水处理的规划及实施工作，使废水处理成效不佳。

4 化工废水处理技术

4.1 化学处理法

化学处理法在化工企业废水处理中比较常用，主要由混凝法、氧化还原法等组成，化学处理法能够有效分离被溶解的毒性物质，通过在废水中加入对应的药剂来改变毒性物质的结构从而将其毒性削弱。为了提升对工业生产化工废水不同性质污染物的处理成效，相关企业要结合自身的具体情况，选择多样化的处理策略，例如针对低浓度含酚废水，一般应用混凝法及氧化还原法进行处理，可高效去除废水中的高分子有机物及有害重金属。

4.1.1 混凝法

混凝法在降低污水浑浊度方面独具优势，可有效去除水体中的重金属离子。将混凝剂直接加入到废水中，会大大降低胶体颗粒之间的互斥力，使胶体颗粒发生碰撞聚沉之后产生混凝体，混凝体可轻松与水分离，从而达到了水质净化的目的。混凝法在预处理方面也有明显优势，尤其是对细小悬浮颗粒以及胶体微粒的去除率更显著，去除率甚至高达九成。

4.1.2 氧化法

氧化法适用于处理废水中无机及有机污染物，涉及共价键的有机物在使用氧化法时氧化还原的过程相对复杂，部分电子云密度会改变。氧化法包括臭氧氧化、湿化氧化法等，其中臭氧氧化法比较适用于处理有毒污染物及降解难度较大的有机物，也可用于对废水进行除菌、降臭、降浊等，操作流程相对简单，也不会产生二次污染，利用臭氧氧化法可以提升难降解有机物的可生化性。但是臭氧的稳定性差、氧化性强，还有一定的腐蚀性，所以往往需要现场制备，且电耗较高，因而该方法的应用成本相当高。而湿化氧化法应用优势显著，无论是氧化速率还是处理速率都比较高，在强毒性、难降解的有机物处理方面发挥着重要作用，同时与臭氧氧化法相比，湿化氧化法的作用时间短，成本较低，应用便捷且广泛。

4.2 物理处理法

处理废水中悬浮物时一般采用物理处理法，该方法不会改变污染物的性质即可实现对污染物的分离和回收。物理处理法在降解难度大的悬浮物及毒性物质方面应用广泛，且去除悬浮颗粒及难降解有机物时，操作简单，处理成本较低。常用的物理处理法包括筛选法、沉淀法、气浮法、吸附法、膜分离法和蒸发法等[5]。

4.2.1 筛滤法

筛滤法是利用相应的介质或设备拦截经过混凝或生物法处理后的废水中的悬浮物及胶粒物，防止这些污染物对泵、阀等形成堵塞，其中格栅在废水处理中比较常用，是重要的辅助性设施，是由一组平行栅条构成。筛滤法细分为过滤及反冲洗两个阶段。

4.2.2 沉淀法

沉淀法是基于重力场的作用，利用废水中悬浮颗粒及水的密度差实现固液的有机分离。如果悬浮物密度比水密度小，悬浮物就会浮于水的上方，否则会下沉。沉淀法主要适用于废水预处理及初步处理等阶段。

4.2.3 气浮法

气浮法作为中间处理步骤，一般用在混凝之后，处理对象为小直径悬浮固体颗粒物。该方法是将空气直接通入废水中，直接析出微小分散的气泡。由于周围存在大量气泡，一些疏水性的细小悬浮污染物会在气泡上附着，因而克服了阻力影响产生气浮，当水中出现大量气泡的时候代表着分离完成。该方法适用于疏水性悬浮颗粒的处理。为了达到提升泡沫稳定性的目的，可增加混凝剂或者表面活性剂的。

4.2.4 吸附法

吸附法在降色除臭等方面具有明显的优势，但是需要使用大量的吸附剂，而且吸附周期不长。物体受到表面张力的影响，会导致表面分子受力不均，表面分子不能移动使得固体分子只能吸附气体分子。绝大部分悬浮杂质选择多孔亲油以及大比表面积固体作为吸附剂，可以起到理想的吸附效果，并对吸附后的产物进行富集处理。吸附法还可与其他废水处理法相结合，达到更加显著的污水处理效果。

4.2.5 膜分离法

膜分离法根据膜分离推动力，可细分为自然渗析、电渗析、反渗析、超滤法、液膜技术等几类。根据应用膜的类别可分为有机膜处理法和无机膜处理法。膜分离法是通过不同孔径的薄膜材料，有选择性地过滤大分子杂质，并使小分子物质直接透过，实现了净化水的目的。膜分离法所使用的设备简单，调控便捷，占空间小，处理效率高，但是渗透膜很容易被污染，且由于操作系统较为复杂性，所以需要定期进行消毒处理。

4.3 生物处理法

生物处理法充分利用了微生物的新陈代谢作用，把存在于污水中呈现溶解或者胶体态的有机物分解氧化成相对稳定的无机物，从而达到净化污水的目的。

4.3.1 活性污泥技术

活性污泥法作为应用广泛、成熟的好氧生物处理技术，其处理条件为曝气条件，好氧微生物大量繁殖形成了污泥状的絮结物质，这些泥状物会吸附废水中大量的有机物，并对其进行分解，进而达到净化水质的目的。但是活性污泥法的缺点是会出现大量的剩余污泥，这些污泥处理起来难度系数较大。基于此，其研发工作应从污染源头展开。

4.3.2 生物膜技术

生物膜处理技术即借助附着生长在某些固体表面的微生物来对有机污水进行处理的手段。首先是吸附有机物，由好氧菌分解有机物，然后再进行厌氧处理，利用流动水将老化后的生物膜冲掉，再长出新的生物膜，最后达到净化污水的目的。该技术对废水水质、水量变化有非常好的适应性，且剩余的污泥量也相对较少。

5 化工废水处理技术的发展

5.1 物理法

首先分析化工废水物理法处理技术。污水借助磁分离法，将磁种以及混凝剂直接投加到化工废水中，并借助磁种剩磁及混凝剂的作用，使颗粒之间相互吸引，然后聚结变大，并最终去除。该方法提升了悬浮物的分离速率，借助磁分离器有效去除废水中有机污染物；借助声波技术，有效控制超声波的频率以及饱和度，将有机物有效地降解分离；利用非平衡等离子体技术，采用高压脉冲放电、辉光放电等产生的等离子体对水体中的有机污染物进行氧化降解处理。

5.2 化学法

在污水处理过程中，可采用臭氧氧化方法，该技术在生物降解处理中可作为预处理氧化手段，使污染物变成容易降解的有机化合物。该方法发展速度较快，但是臭氧发生装置以及臭氧处理装置存在效率低、价格高的问题，在处理浓度较高的废水时成本过高，从经济方面行不通。而运用电化学氧化技术，在弱电解槽内借助循环伏安法使存在于水体中的降解较难的有机化合物通过电化学氧化成为可生化降解的物质，高热值或者高危险的废液利用电化学氧化法往往可以取得理想的效果。超临界法是在超临界状态下，利用氧化剂的氧气、臭氧等完全氧化有机物，且反应温度相对较高、反应速率较快，这是超临界法的应用优势，但是此类工艺对反应器的材料有非常严格的要求，目前还没有找到耐腐程度强、耐高温高压的材料，因而其应用受到限制。

5.3 生物处理技术

在分析生物处理技术时，通过对厌氧技术发展的分析得知，厌氧工艺中除了要改良菌株外，还需要对生物处理过程进行改良，在去除降解难度大的有机物方面具有很好的经济优势。而生物膜作为耐毒性强的接触生物氧化工艺，其污水处理效果不如活性污泥法，而将两者结合起来使用可以提升生化降解效率。生物吸附降解技术利用生物吸附剂的吸附作用及生物作用可协同降解生化困难的污染物，以有效抵制强冲击负荷，进一步提升污染物去除率。