环境监测工业废水处理技术探析

2023-09-29陈星梦

皮革制作与环保科技 2023年14期

陈星梦

（纳雍县生态环境监测站，贵州毕节 553300）

引言

随着工业生产规模的不断扩大，环境问题也随之加重，在一定程度上对社会造成了极大地影响。废水处理是环境监测的重要组成部分，废水处理种类繁多，其中工业废水处理是其中最重要的一环，工业废水处理也是废水处理行业的一个复杂问题。目前，我国工业废水处理项目的数量不断增多，但工业废水处理的实际效果有待提高。因此，只有深入研究先进的工业废水处理及回用技术，才能有效降低废水处理成本，为企业带来更大的经济效益。

1 生化处理技术

生化处理技术是一种以微生物为核心的废水处理技术，是利用微生物自身的代谢能力对工业废水进行处理，其主要原理是通过微生物将废水中的有机物质转化成简单的无机物质，达到去除废水中污染物的目的。生化处理技术主要包括厌氧-好氧工艺、活性污泥工艺、生物膜法等，类型不同影响不同[1]。

1.1 厌氧-好氧工艺

该工艺是利用微生物自身在有氧条件下的厌氧代谢作用对工业废水进行处理，具有运行成本较低、不需要外加能量、受外界环境影响较小等优势，但也存在着一定的缺陷，如对于有机物浓度较低的工业废水，厌氧处理效果不明显。

1.2 活性污泥工艺

该工艺是采用活性污泥的沉淀作用对工业废水进行处理，具有污泥产量高、污泥沉降性能好、抗冲击能力强等优点，但是其对有机物浓度要求较高，难以处理含油工业废水。

1.3 生物膜法

生物膜法是将微生物附着在特定载体上进行污水处理，具有易操作、不易堵塞等优点。

2 污泥重金属检测技术

污泥是污水处理的主要产物，其中含有大量的重金属元素，对于环境有较大污染。对污泥中重金属进行检测能够有效改善环境质量，减轻对生态环境的影响。目前污泥中重金属含量的测定方法主要有原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。原子吸收光谱法具有操作简便、测量时间短等优点，是目前使用最广泛的方法。其主要原理是利用原子发射光谱技术，通过样品对含有重金属元素的溶液进行检测，并根据元素特征峰的位置判断重金属含量的高低。但是由于重金属元素存在价态、含量差异和分布等多方面因素，无法准确识别所有元素。因此，不同类型的污泥应采用不同检测方法，以提高检测效率和精度。

3 污泥非加热脱水干燥技术

该技术是利用污泥中的水分在自然状态下进行蒸发，可以节约能源、减少污水处理费用。非加热脱水干燥技术一般由污泥浓缩脱水单元主污泥干燥单元两部分组成。污泥浓缩脱水单元是利用机械或人工分离污泥中的水分，再将其浓缩，当污泥含水量达到60%～70%时，可以进入非加热脱水干燥单元。干燥后的污泥可以被再次利用，实现污泥处理的资源化。目前，我国大多数污水处理厂都会将污泥进行无害化处理，达到减量化、稳定化和资源化目标，并最终实现物资源化利用的目标。

4 膜分离技术

膜分离技术，顾名思义，膜是膜分离技术的心脏，不同的膜对物质的渗透性是不同的，在应用膜分离技术时，为了使废水变成流体，就需要增加相应的驱动力，主要驱动力可以分为浓度差、压强差和电位差。膜分离系列简称膜分离技术，微滤、超筛、纳筛、逆向渗透、气体分离等，都是指膜分离技术。

4.1 技术优势

膜分离技术是一项新兴的液体分离纯化技术，具有能耗较少、装置体积较小、占地面积小，运营成本较低，高可靠性和易于操作等特点。目前，膜分离技术在废水处理中得到了广泛应用，其中膜分离技术，双膜分离技术是主要的膜分离技术。但是，由于反渗透过程中一般有害杂质没有被去除，有时会导致有害物质浓度的增加，因此需要解决反渗透浓缩液的问题[2]。

4.2 反渗透膜

反渗透膜作为膜分离技术的重要组成部分，在处理工业废水的水质方面具有很强的应用优势。反渗透意味着逆向渗透，其工作流程主要是利用将水中的压强差转化成推动力，然后在推动力的作用下，完成溶剂和水溶液的分离，从而提高水体的净化程度。反渗透膜技术的主要工作过程是在较高渗透力的影响下，利用溶剂对半透膜施加压力，当其所承受的压力达到了透压的最高限度时，溶液就会向相反方向渗透，使水从其他物质中脱离出来，达到净化水质的目的。

4.3 应用反渗透膜技术的注意事项

应用此项技术需要注意以下几点：首先是要更换氧化设备。由于在长期使用过程中，反渗透膜的氧化问题是不可避免的，因此必须更换一级模块，以保证锅炉给水系统的有效运作，保证软化水的高质量供应。其次是增加原水中的余氯检测。应将超滤水控制在可接受范围内，传感器必须每6个月更新一次，以保证数据的精确性，并支持后续的操作。在实际应用中，亚硫酸氢钠溶液的稳定性相对较差，容易发生空气氧化现象，难以达到理想的应用效果。因此，工作人员应定期使用亚硫酸氢钠溶液配制药品，并做好剂量盒的清洁工作。最后是检查清洗强度。在操作过程中，工作人员不仅要控制好清洗时间，还要将温度控制在合理范围内。

5 絮凝沉淀技术

絮凝沉淀技术是比较常见的工业废水处理及净化技术，该技术是将混凝剂加入工业废水中，在混凝剂的影响下，有部分废水无法沉降，或废水无法过滤，在物理及化学反应下聚集出较大的粒子，再沉降，达到分离目的。

5.1 常见技术类型及应用

目前，在工业废水中使用的聚合氯化铝主要分为两类：无机聚合氯化铝和化学混凝剂，前者包括聚合硫酸铝和聚合氯化铝，后者则包括聚丙烯酰胺。而国内目前也在研发一些新型聚合氯化铝，专家们利用各种絮凝剂处理工业废水，通过研究各种处理方法，发现高铁酸钠处理性能特别好，可高效脱色，并去除其中的COD。通过各种絮凝剂的絮凝法处理工业废水的效果也不同，因此未来需要开发高性能、低成本的絮凝剂，以提升处理效率，减少投入成本。

5.1.1 沉淀技术

该技术是在水处理环节中加入一定剂量的硫酸亚铁和明矾，使水中较细的颗粒物质在化学作用下转化为较大的絮体，从而增加悬浮固体的密度和体积，提升物质沉淀的速度。

5.1.2 电解技术

该技术可以处理水资源中的废弃物质与有害物质，其特点和优势是可以利用电流，氧化需要处理废水，从而显著提升水资源的处理质量，达到理想的水质处理效果。最后，应用氧化技术可以有效去除废水中的不良生化性质，提高水资源的净化质量[3]。

6 吸附技术

吸附技术是采用多孔吸附剂吸附水中的污染物和杂质，保证了工业废水处理的效果。在具体操作过程中需要将吸附剂加入工业废水中，目前常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰等。相关研究人员通过对沸石和活性炭这两种吸附剂在废水工业中的吸附作用发现，沸石能更有效地吸附工业废水中的氨氮。不同的吸附剂具有不同的性质和优势，因此，在使用吸附剂时，要根据工业废水中污染物的主要成分选择合适的吸附剂。

7 生物技术

生物技术是利用微生物的新陈代谢作用分解工业废水中的污染物。常用技术包括延迟曝气法、生物铁法、固定化微生物技术、生物流化床技术、生物氧化池技术、反硝化-硝化法等。工业废水中的酚类、氰化物等有毒有害污染物大多难以完全氧化，利用生物法分解有机物和有毒物质目前备受国内外专家的关注。在实际工业废水处理过程中，由于工业废水成分复杂，可生化性差，一般采用化学法或吸附法预处理后的废水可以进行生物降解。工业废水经过预处理后，改善了废水的生化性质，为生化处理创造了条件。生物放大技术是指在原有的生物处理介质中加入具有特定功能的微生物，从而增强生物处理的效果。

获得特定功能微生物的途径有两种：（1）环境中的原始微生物虽然具有一定的降解环境污染物的能力，但并不稳定。经人工驯化、富集、筛选、处理，能够达到一定的用量和治理效果。（2）外源微生物。外源微生物通常可以被科学家成功改造，以具备某些生物降解功能，甚至能够在其他环境中分离。生物扩增技术的主要实施方法有细胞注射技术、细胞固定化技术、酶固定化技术以及添加促进细菌污染物代谢的辅助底物。生物质化学降解技术虽然能够以相对低廉的经济成本提供良好的处理效益，但是也存在着用地面积过大、难以获得大量功能性微生物以及对微生物环境抗性较差等问题。而某些功能性微生物的培育、生态处理技术与其他生物印染污水工艺技术的组合应用，给传统的煤焦油生物印染污水的处理带来了新方向[4]。

8 静电过滤技术

静电过滤技术是指在高压电场作用下，增强颗粒的带电性能，再借助静电力分离工业废水中的颗粒物质。与常规的水质处理方法相比，此项技术具有良好的安全性能，而且不容易受到外界因素的影响，所消耗的能源更少，且可以充分发挥其净化功能，因而被广泛应用于工业废水的净化处理中。此外，应用此项技术可以有效控制颗粒物，从而，取得理想的过滤效果。在应用静电过滤技术时，要做好相应的清洗和保养工作，有效防止附着在装置中的杂质引发二次污染。该技术资金投入较高，后期检修与维护工作也较为繁琐，对装置的配备也有很高的要求。

9 采用过滤器处理废水

由于生物柴油废水中含有许多有毒有害物质，需要在废水处理过程中引入过滤器清洗工艺，通过加入Fe2O3和PAM物质，有效分解废水中的有害物质，并在短时间内达到理想的废水排放标准。

10 利用沉淀法配合调节池处理废水

沉淀技术的工作原理是在废水处理环节加入一定量的硫酸亚铁和明矾，使废水中较细的颗粒物质经化学反应转化为较大的絮体，增加悬浮固体的密度和体积，提升物质沉淀的速度。为了实现良好的污泥去除效果，一些企业会使用专门设计的集水池来减少污泥的沉淀时间。根据化学实验所用化学药剂的特点，当废水中主要含有铬元素，同时含有多种化学药剂时，可以将沉淀法与废水控制池相结合对废水进行处理，其步骤如下：（1）将NaSO、HSO等明胶物质按照相应比例加入到废水中。在将其倒入控制罐时，应不断搅拌，使其吸附废水中的悬浮物，从而有效去除有毒物质。（2）在溶液中加入PAM吸附剂可以降低废水中的脂质含量，并使废水脱色。（3）根据化学废水的pH值，添加中和剂，使废水呈中性，并达到排放标准。（4）进一步加强对废水的监测和管理，确保各个工序严格运行，避免废水在缺乏有效控制的情况下排放到生态环境中。

11 利用电解技术提升废水处理质量

电解技术可以处理工业废水中的废弃物和有害物质，其特点和优势是可以利用电流氧化废水中的杂质，从而显著提升废水处理质量，达到理想的废水治理效果。应用氧化技术可以有效去除废水中的不良生化性质，有效提高废水的净化质量。

12 反渗透膜技术的应用

反渗透膜技术在工业废水处理方面具有很强的应用优势。反渗透工作流程主要是将水中的压强差转化成推动力,并在推动力的作用下,将溶剂与水溶液的分离,从而提高了水体的净化程度。由于反渗透膜技术主要工作过程是在较高渗透力的影响下,用溶剂对半透膜施加压力,而当其所承受的压力达到了渗透压的最高限度时,溶液就会向相反方向进行渗透,使水物质从其他物质中脱离出来，达到水质净化的目的。

13 高级氧化法

由于羟基自由基有较强的氧化活性,所以一旦形成羟基自由基,就能够氧化部分有害物质并将其除去。高级氧化法主要采用各种方式生成具有强氧化性的羟基自由基,能够使工业废水中某些不易溶解的有机物质分解成某些低分子化合物,进而将其完全去除。其中,主要采用臭氧催化氧化、电催化氧化、湿法施工催化氧化等能产生较强氧化活性羟基自由基的工艺。虽然采用直接氧化法处理工业废水效果比较好,但该工艺成本却比较高。工业废水结焦不需要其他化工药剂,可利用电化学效应直接把工业废水中的高分子量有机物氧化或分解成较小分子量的物质。根据直接氧化原料氧化速度的不同,可以将直接氧化工艺分为两类:一类是直接电化学反应,其主要反应过程为将防火原料部分氧化为需经过处理的低毒及有害物质;二是电化学直接燃烧。在这个过程中,无法分解的有机化合物先被完全氧化成中间产物,再完全氧化为无机化合物[5]。

14 臭氧法

臭氧法是臭氧层逐渐被氧化成氧，所以不会出现二次污染。对臭氧化法治理炼焦污水初步探讨，结果表明，通过调控O3吸收率可以延长O3的作用时间，提高污水的氧化率和降解率。对于生化处理后的剩余污水，可以采用胶料进行氧化处理。实验结果表明，随着O3浓度的增大，流动速度就会增大，有机碳总量也会增大，因而提高了污水脱氮和效率。尽管臭氧法具有氧化性强、见效快、不容易生成废水等优点，但其前期投资大、能耗高、操作流程严格，且具有自身不稳定和易于降解等缺点。此外，臭氧在水中的分解是复杂的化学反应，其处理效果与水中污染物浓度及反应条件密切相关，所以水中分解产物会随时间增加而减少，降低了处理效果。当臭氧与水中污染物接触时，会产生新的污染物如臭氧单质、臭氧分解产物以及臭氧与水反应后生成的新物质等。由于新物质会对水中原有的有机物和无机物产生一定的降解作用，所以需要对污水进行预处理。

15 催化湿式氧化工艺

该方法是利用O2在一定的温度和压力下，氧化污水中的悬浮物，最终将其转化为N2和CO2等。实验证明，该工艺对废水中的COD和氨氮的脱除率达到99%，达到排放标准，因而具有优良的除臭和脱色性能。

16 工业废水的资源化利用

现阶段，我国通常使用二次生化工业废水进行熄焦，但使用处理后的工业废水熄焦，又会形成新的污染物，导致二次污染，危害工作人员的身体健康。如果将处理后的废水用于高炉渣冲渣，由于高炉渣的温度非常高，也会出现二次污染。因此，在将处理后的工业废水用于冲渣、熄焦时，要避免二次污染，而且对二次生化废水要进行后处理，确保水质达标。为避免原料因天气问题而造成损坏，可在原料表面洒水，并添加化学药剂使原料表面硬化，防止被雨水冲走。此外，处理后的废水还可以回用于批量烧结，即使在高温下也不会对环境造成污染，因而具有良好的环保效果。在实际操作中，技术人员还可以使用化学药剂进行深度处理，并将经处理后的工业废水回用，这样不仅环保效果好，还能节约资源、减少排放，提高了经济效益。

从目前情况来看，我国钢铁行业在环境保护方面还有很大的提升空间。从环境保护的角度出发，钢铁行业必须不断创新发展技术、调整产业结构，以满足人们对高质量钢铁产品的需求。同时，还要提高相关人员的环保意识，及时处理废水中的有害物质，使钢铁生产过程更加绿色、环保、健康，更好地满足人们对高质量产品的需求。