化学工艺在工业废水处理中的应用

赵洪振(吉神化学工业股份有限公司，吉林 昌邑 132000)

0 引言

水资源是人类赖以生存的基础条件，虽然全球水资源极为丰富，但其中97.5%为咸水，以当前的技术，还远未实现大规模使用。剩余的2.5%水资源中，有87%以固态冰形式存在，利用价值较低。人类可利用的水资源为部分江河湖海及地下水资源，仅占全球水资源的0.325%。由此可见，可供人类使用的水资源极少，除应严格实行节约用水措施外，还要采取科学的化学工艺对工业废水进行处理，使宝贵的水资源避免被污染。基于此，化学工艺在废水处理中有着广泛的应用空间，现已成为废水处理的发展方向。

1 工业废水的定义及来源

1.1 工业废水的定义

“工业废水”指在工业生产过程中产生的废水，经过工业生产的自然水可能被掺杂了多种化学元素或有机废物及生物污染物质，此类废水中含有较多对人体有害的物质，只有经过严格的处理，经检验已能够达到排放标准后，方可将工业废水排放到环境中。如未经处理及净化，则会对自然水源和生态系统造成污染。工业废水依据产生渠道不同，水中所含有的化学元素及有机物等有害物质含量也会有所不同，此类水一旦进入到生态系统中，则会严重危害生态平衡，造成重大损失。随着人们生活生产方式的转变，废水产生量飞速增长，已经严重影响到水源的清洁度。如采取行之有效的废水处理措施，废水仍然可以重复使用，达到节约水资源的目的。

1.2 工业废水的来源

对生态环境影响最为严重的当属工业废水。工业废水主要来源于各类工业生产产生的废水。其次，各类科研机构也会产生较多的废水，这些废水中的有害物质成分以及产生的原因与工业生产类似，故也被认为是工业废水产生的另一大源头。上文分析可见，若想彻底达到废水治理的目标，应深入探究废水的来源途径，认清废水形成机制及其理化性质。只有这样才能采取相对应的措施，将废水对生态环境的影响降至最低程度[1]。

2 化学工艺处理废水的基本原则

2.1 分离原则

工业及生活废水中含有大量污染物质，必须严格控制废水流向，严格遵守废水分离原则，使废水不能进入到正常水源内，保护水资源的安全性。如忽视了分离原则，极易产生大范围的水源污染，酿成重大污染事故。工作人员在收集废水及排放废水的过程中，应时刻谨记废水分离原则，提高自身的责任意识。因废水来源有所不同，要针对工业废水、生活废水、实验室废水等采取相对应的处理方法，保障废水处理的有效性。对此，应注意区分废水种类，防止出现措施不力等情况，将人为因素影响降至最低程度。

2.2 分类原则

由于各类废水的理化性质差异极大，应深入探究废水形成机制，认识到废水中所含有害物质的构成、含量等，采取化学工艺法开展废水治理工作。在此过程中，首先应探明废水来源途径，制定出严格的分类原则，采取多种形式的排放方法，尽量降低废水排放所造成的生态风险。其次还要将相同种类的废水收集到一起，避免产生混装现象，这有利于后期处理工作顺利进行。废水处理具有极强的系统性特点，只有切实遵守分类原则，才能保障废水处理的有效性，发挥出化学工艺处理废水的优势，保障生态环境可持续发展。

3 化学工艺在工业废水处理中的应用

工业废水中含有大量化学物质，其中危害较大的有剧毒物质、有害有机物、大分子化合物等，为达到降解目的，可采用化学工艺处理工业废水。随着化工工业技术的发展，各类新型化学工艺纷纷出现，在大部分工业废水处理中都会应用到化学工艺。一方面可在工业废水中添加一定数量的化学物质，借助其与既有化学物质发生氧化还原、中和、酸化、絮凝等反应的原理，达到净化废水的目的。另一方面，借助微生物过滤、浓缩、降解等机理，将有机物、大分子化合物等或浓缩后燃烧排放或降解为可自然降解物质，再将工业废水处理到达标排放的程度。化学工艺处理废水的方法主要有化学热力理论法、化学混凝法、化学中和氧化法、A/O(厌氧-好氧)法等，均取得了较为理想的废水处理目标。

3.1 化学热力理论法

工业废水中的有害成分极多，pH值范围幅度极大，人类一旦接触或者使用了此类废水，将会对身体健康造成极为严重的伤害。当前在工业废水处理工作中，普遍采取了化学热力理论法，现已成为工业废水处理厂构建废水自行处理体系的主要方法之一。在化学热力理论中，指出了“自凝”这一现象，将其应用到废水处理中后，大幅加快了废水处理净化的效率。“自凝”是一种基于物理原理的化学反应进程，在化学反应下，使大量热能得到释放。为充分利用这一化学原理，提高废水处理技术，应重视化学热力理论的应用，采取化学知识体系，尽量降低废水中的有害成分含量，使污染物能够自凝，显现出了良好的废水处理效果。随着化学热力理论法在实践中应用愈发广泛，此项技术已日趋成熟，加之使用成本较为低廉，从而在废水处理工作中获得了广泛的发展空间[2]。

3.2 化学混凝法

这一方法主要应用于医药类化工企业产生的工业废水处理中，此类废水中往往含有极多的有害物质、有机物、盐分等，废水呈较深的颜色，气味刺鼻。若想完全实现此类工业废水无害化处理，其技术难度极大。当前的制药种类主要有生物、化学、中成药三种，依据制药种类，使用的原料及工艺均有所不同，所产生的废水性状指标差异较大。经反复试验可见，在治理药企废水的过程中，采取化学混凝法最为适宜，使用效果良好。化学混凝法使用时，可在废水中加入一定数量的化学制剂，如：硫酸铝、硫酸铁等。为达到最佳效果，应按照废水中所含污染物确定化学制剂种类及数量，需要及时开展相关测试，得到精准数据资料，发挥出化学混凝法的最佳性能。在化学制剂与有机物发生反应的作用下，废水中的胶粒体会大量聚合，再将其与水分离，实现污水治理目标[3]。

3.3 化学中和氧化法

一些石油化工企业在生产中会排放大量含有氨氮等pH值不合格或者氧化、还原性较强的工业废水，此类废水污染极强，必须经严格净化处理方可排放。在科学技术发展的带动下，化学中和氧化处理法应运而生，并且在废水处理中有着极为理想的应用。此法按照废水性质，选取最为适用的化学试剂，首先中和工业废水中的pH值，然后利用化学试剂的氧化及还原特性，产生显著的化学反应。在化学反应完成后，使此类废水的pH值和氧化、还原物质得到充分处理，并且由于生成物会逐渐下沉形成堆积，使得废水中污染物质含量明显降低，直至达标。此方法极为简便，操作并不复杂，但需要严格论证化学试剂的种类、剂量等，必要时应开展小规模试验，在获取到详实数据资料后方可全面使用。一旦选取了不合适的化学试剂或者药量投放不当，将会对废水处理过程产生重大影响。因此，在使用化学中和氧化法时，必须反复验证设计方案的可行性，切不可在缺少确切资料的情况下盲目开展工作[4]。

3.4 A/O厌氧-好氧污水处理技术

微生物在污水处理中有着重要作用，可利用微生物代谢机制，使废水中的有害物质(有机物)得到分解。当前在使用微生物处理废水的过程中，主要为厌氧-好氧污水处理技术。其中，厌氧主要是工业废水通过厌氧菌经过水解阶段→酸化阶段→产乙酸阶段→产甲烷阶段，将废水中典型的有机物质(如纤维素等)，经纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞体内进行下一步分解。另外，好氧主要使用在含有较多无机物和一部分小分子有机物的污水中，可以清除水中的需氧物质，使用效果非常显著。厌氧-好氧污水处理技术经过实践证明，使用微生物降解污水有害物质的方法普遍适用于污水处理工艺中，能够取得非常良好的效果。

此外，生物接触氧化法是厌氧-好氧污水处理技术派生出的一种新型技术，其工艺介于生物滤池法及活性污泥法之间，首先于处理池内放置填料，通过曝气过程使废水中含有一定的氧气，然后保持污水的流动性，使污水能够与填料产生较为充足的接触，此方法解决了生物氧化法中污水和填料接触不均匀的状况，污水处理能力得到了明显提升。在鼓风曝气的作用下，微生物能够持续获得充足的氧气，促使其生物膜生长活跃，生物膜达到一定厚度时，池内的微生物会在缺氧状态下产生代谢行为，由此会形成较多气体，并且在曝气作用下，生物膜会逐渐脱落，跟随水流一起被排出反应池，新的生物膜会再次出现，形成良性循环。

生物接触氧化法使厌氧-好氧污水处理技术得到了升级，废水处理更加彻底，此方法的主要特点如下：(1)生物氧化法使用了大量填料，使得反应池内氧气充足，由此可以产生更多微生物，反应池内容积负荷较高，为废水处理打下了坚实基础；(2)反应池内含有较多生物固体，与水流混合程度较高，可以处理污染极为严重的废水，并且可以适应水量增减变化情况；(3)使用过程中不会产生大量污泥，有效避免了污泥膨胀，减少了运营成本，便于日常管理。

生物氧化接触法属于生物膜法的一种，经过技术改良后，现已与普通的生物膜法有了较大区别。其主要区别如下：(1)生物接触法所使用的填料处于废水之内，并不会显露在反应池外部，故此类反应池又名为淹没式滤池；(2)生物接触法使用了专业机械设备保证废水池中的氧气含量，使得曝气池中的填料数量较多，有利于微生物吸附有害物质，其他类型的生物滤池仅采取了自然通风供氧的形式；(3)生物接触法的滤池内有着一定量的活性淤泥，活性淤泥悬浮于废水中，可以使废水得到进一步的净化。通过上述三个特点可以看到，生物接触氧化法在利用生物膜法的基础上，增加了活性淤泥法，兼顾了活性淤泥法及生物膜法的特点，使用效果更为理想。

生物氧化池中的生物膜含有较多物质，如菌胶团、菌类、生物体等。丝状菌能够明显影响活性淤泥法的自洁功能，其因一般呈立体状，使得丝状菌与废水的接触面积增大，加之丝状菌抗氧化性极强，可以适应多种状况下的水质，有着非常显著的净水效果。

在采取化学工艺处理废水时，需在确保处理能力的前提下考虑经济因素，为尽量不增加所需费用，可加装厌氧水解调节池等配套设施，使厌氧法能够应用在水解酸化阶段，可以使废水中的长链有机物被分解为有机酸等。有机物的水解酸化加强了可生化作用，后期在好氧工艺阶段，其生物降解能力得到了保障，优化了工艺整体性能，废水处理效果明显提升。整套运行工艺操作简单，有效降低了人为失误所造成的损失。但同时也应清楚认识到此项技术的短板，据此可按照进水负荷，合理控制曝气强度，使负面状况得到缓解。另外，还应考虑氧化池规格，选择最为合适的填充材料[5]。

4 结语

水资源是人们赖以生存的基础，为避免水资源受到污染，要充分重视化学工艺在废水处理中的应用，构建起完善的废水处理机制。在进行工业废水处理时通过使用化学工艺，可加快废水处理速度，并且还能够降低相关费用支出。对此，应利用好现有条件，采取分离、分类等原则，保障废水处理的准确性。还要使用化学热力理论法、化学混凝法、化学中和氧化法、A/O(厌氧-好氧)法等，使废水得到有效治理，从源头减少废水产生，多管齐下，不断强化废水处理技术的应用效果，为构建良好的生态环境作出贡献。