化工企业废水处理工艺分析

陆宜航，姚乾秦，屠秉坤，陆海杰

（浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江 宁波 315000）

化工生产过程复杂，每道工序都会产生多种污染物。化工企业废水类型多样[1-5]，其中通常含有酚类、氨、含氮杂环物质（NHCs）、多环芳烃（PAHs）、长链烃和氰化物等。为避免化工企业废水对环境的污染，要对其中各种污染物进行处理。目前，化工企业废水处理方法主要有物理法、化学法和生物法[6-11]。因此，本文综述化工企业废水处理工艺，以推进化工企业废水处理研究，高效处理化工企业废水。

1 化工企业废水处理现状

现阶段，化工企业废水处理方法主要分为三类，即物理法、化学法与生物法。废水处理工艺应根据废水参数进行设计，考虑废水处理后能否满足再利用要求或排放标准。污水处理厂的设计与当地法规和环境政策密切相关，大多数早期政策对总溶解固体（TDS）的排放没有明确的限值，特别是无机盐。无机盐在众多领域广泛使用，在化工业中，无机盐的副产物也普遍存在。在高盐度条件下，微生物对污染物的降解效率降低，这也限制无机盐在生物处理中的使用。水热法是一种新兴的材料制备技术，对无机盐的存在高度敏感[4]，系统维护成本昂贵，设备更换频率较高。化工企业废水含有多种有机物和无机盐，目前，其整体处理效果较差，资源回收困难，化工企业必须探寻合适的废水处理方法。

2 物理法

作为物理法的代表性工艺，膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单和易于控制等特征，因此已广泛应用于化工领域，产生了巨大的经济效益和社会效益[12-15]。膜分离技术可以从废水中分馏出有机物和无机盐，理想结果是分馏后得到只含有机物或无机盐的分离溶液。前者可通过常规水处理工艺有效降解或矿化，后者可用于盐的回收或净化，具有很高的资源化潜力，然而，出水难以满足排放限值。目前，膜分离技术精度可控，虽然反渗透技术可以显著减少浓缩液的体积[5]，但产生的凝胶状或固体状废物难以处理，增加环境风险。

3 化学法

3.1 高级氧化工艺

高级氧化工艺（AOPs）可以产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH），在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。化工企业废水含有大量可生化性差的有机污染物，活性污泥法等生物法不能满足处理要求。为了有效处理化工企业废水，经常采用化学预处理和生物处理相结合的方法。AOPs 工艺可以去除化工企业废水中可生化性差的有机污染物，提高废水的可生化性。该工艺可将有机污染物直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景[16-18]。

3.2 微纳气泡工艺

微纳气泡是指气泡发生时直径在数十微米到数百纳米的气泡，这种气泡直径介于微米气泡和纳米气泡之间，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。微纳气泡具有气泡体积小、比表面积大、上升速度慢、电动电位低、稳定性好等特点，其成功附着在悬浮粒子上的可能性非常大，因此微纳气泡工艺可以用于处理化工企业废水，去除废水中的有机物和无机物[19-21]。微纳气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能瞬间释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基（·OH）。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的苯酚等污染物，实现水质净化。未来，该工艺可以与吸附、离子交换、曝气等物化处理技术相结合，降低化工企业废水处理成本，提高废水处理效果。整体来看，微纳气泡工艺是一种生态友好的废水处理方法，具有很大的应用潜力。

4 生物法

生物法中，目前应用较多的是藻类与微生物[22-24]。作为一种新型生物法，微藻法相比传统废水处理工艺更具有可持续性。微藻法可以减少氮、磷和碳物质的使用，有效地回收养分，减少温室气体排放和能源消耗，实现废水处理和生物质再利用，具有广阔的研究前景。利用微藻进行生物修复是减少废水污染的一种潜在途径。此外，藻类可用于生产高价值的生物产品。藻类-细菌联合处理工艺是一种有效去除化工企业废水中污染物的绿色技术，它有效利用厌氧菌及兼性菌，分解废水中的污染物。相比单一藻类或细菌系统，藻类-细菌共生系统更能充分利用营养物来去除废水中的污染物。废水处理过程可以形成藻类-细菌絮凝体，无须使用絮凝剂。藻类-细菌的共生不仅可以有效处理化工企业废水，还可以生产生物燃料、生物肥料和动物饲料。藻类具有抗污染能力，适应性强，可以作为生物吸附剂。目前，利用多种微生物对废水进行生物处理的研究已经相当多，但藻类-细菌联合的生物处理技术研究较少。利用微藻-细菌进行生物处理可以消除污染，同时产生的生物质可以转化为其他增值生物产品。因此，生物法是最有前途的工业废水处理方法，有助于发展循环经济。

5 结论

化工企业废水成分复杂，潜在环境威胁较大，寻找合适的处理方法是化工企业推进废水处理的重中之重。本文结合化工企业废水处理现状，总结了国内外废水处理工艺的研究进展。当前，化工企业需要积极研发和引进新技术，有效地处理生产废水，提高水资源循环利用率，保护生态环境。因为单一废水处理方法各自存在一定局限性，所以有必要改进传统技术，研发新型技术，探索多种组合处理工艺，提高化工企业废水处理效果。