工業(yè)廢水

工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。工業(yè)廢水造成的污染主要有：有機需氧物質(zhì)污染，化學毒物污染，無機固體懸浮物污染，重金屬污染，酸污染，堿污染，植物營養(yǎng)物質(zhì)污染，熱污染，病原體污染等。由于工業(yè)廢水中常含有多種有毒物質(zhì)，污染環(huán)境對人類健康有很大危害，因此要開發(fā)綜合利用，化害為利，并根據(jù)廢水中污染物成分和濃度，采取相應的凈化措施進行處置后，才可排放。

工業(yè)廢水治理

工業(yè)廢水治理，指的是工業(yè)生產(chǎn)過程用過的水經(jīng)過適當處理回用于生產(chǎn)或妥善地排放出廠，包括生產(chǎn)用水的管理和為便于治理廢水而采取的措施。工業(yè)廢水處理中，由于行業(yè)性質(zhì)，生產(chǎn)工藝，特征污染物的不同，不同行業(yè)的廢水存在很大的差異，本文總結(jié)簡述了幾種常見工業(yè)廢水的處理方法。

1. 生物法

生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一，它具有應用范圍廣、適應性強、經(jīng)濟高效無害等特點。一般情況下，常用的生物法有傳統(tǒng)活性污泥法和生物接觸氧化法兩種。

(1)傳統(tǒng)活性污泥法

活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，目前是處理城市污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時也能去除一部分磷素和氮素。

活性污泥法去除率高，適用于處理水質(zhì)要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。但是不善于適應水質(zhì)的變化，供氧不能得到充分利用;空氣供應沿池水平均分布，造成前段氧量不足后段氧量過剩;曝氣結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大。

(2)生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是主要利用附著生長于某些固體物表面的微生物(即生物膜)進行有機污水處理的方法。

生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，兼有活性污泥法和生物膜法的特點，在水處理過程中有很好的效果。

生物接觸氧化法有較高的容積負荷，對沖擊負荷有較強的適應能力;污泥生成量少，運行管理簡便，操作簡單，耗能低，經(jīng)濟高效;具有活性污泥法的優(yōu)點，生物活性高，凈化效果好，處理效率高，處理時間短，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定;能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)，具有脫氧除磷的作用，可作為三級處理技術(shù)。

2.SBR工藝

SBR是序批式活性污泥法的縮寫，作為一種間歇運行的廢水處理工藝，近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究的一種污水處理技術(shù)。

SBR的工作程序是由流入、反應、沉淀、排放和閑置五個程序組成。污水在反應器中按序列、間歇地進入每個反應工序，每個SBR反應器的運行操作在時間上也是按次序排列間歇運行的。

SBR法具有以下特點：工藝簡單，占地面積小、設(shè)備少、節(jié)省投資。理想的推流過程使生化反應推力大、處理效率高、運行方式靈活、可以除磷脫氮、污泥活性高，沉降性能好、耐沖擊負荷，處理能力強。

雖然法SBR以上優(yōu)點，但也有一定的局限性，如進水流量大，則需要調(diào)節(jié)反應系統(tǒng)，從而增大投資;而對出水水質(zhì)有特殊要求，如脫氮除磷等還需要對工藝進行適當改進。

3.MBR工藝

MBR是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝，它用具有獨特結(jié)構(gòu)的MBR平片膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出。

MBR工藝設(shè)備緊湊，占地少;出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，有機物去除效率高;剩余污泥產(chǎn)量少，降低了生產(chǎn)成本;可去除氨氮及難降解有機物;易于從傳統(tǒng)工藝進行改造。但是，膜造價高，使膜生物反應器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝;膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來不便，能耗高，工藝要求高。

4、電解工藝

在高鹽度條件下，廢水具有較高的導電性，這一特點為電化學法在高鹽度有機廢水處理方面提供了良好的發(fā)展空間。

高鹽廢水在電解池中發(fā)生一系列氧化還原反應，生成不溶于水的物質(zhì)，經(jīng)過沉淀(或氣浮)或直接氧化還原為無害氣體除去，從而降低COD。

溶液中的氯化鈉電解時，在陽極上所生成的氯氣，有一部分溶解在溶液中發(fā)生次級反應而生成次氯酸鹽和氯酸鹽，對溶液起漂白作用。正是上述綜合的協(xié)同作用使溶液中有機污染物得到降解。

因為電化學理論的局限性，高耗能，電力缺乏等問題，目前電解處理高鹽廢水工藝還是處于研究階段。

5、離子交換法

離子交換是一個單元操作過程，在這個過程中，通常涉及到溶液中的離子與不溶性聚合物(含有固定陰離子或陽離子)上的反離子之間的交換反應。

采用離子交換法時，廢水首先經(jīng)過陽離子交換柱，其中帶正電荷的離子(Na+等)被H+置換而滯留在交換柱內(nèi);之后，帶負電荷的離子(CI-等)在陰離子交換柱中被OH-置換，以達到除鹽的目的。

但該法一個主要問題是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去效果，還有就是離子交換樹脂的再生需要高昂的費用且交換下來的廢物很難處理。

6、膜分離法

膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標物質(zhì)的新型分離技術(shù)。

目前常用的膜技術(shù)有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用于工業(yè)廢水的處理時，不能有效去除污水中的鹽分，但可以有效截留懸浮固體(SS)及膠體COD;電滲析和反相滲透(RO)技術(shù)是最有效和最常用的脫鹽技術(shù)。

7、多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

在工業(yè)含鹽廢水的處理過程中，工業(yè)含鹽廢水進入低溫多效濃縮結(jié)晶裝置，經(jīng)過3—6效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過程，分離為淡化水和濃縮晶漿廢液;無機鹽和部分有機物可結(jié)晶分離出來，焚燒處理為無機鹽廢渣;不能結(jié)晶的有機物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器，形成固態(tài)廢渣，焚燒處理;淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。

低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶系統(tǒng)不僅可以應用于化工生產(chǎn)的濃縮過程和結(jié)晶過程，還可以應用于工業(yè)含鹽廢水的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理過程中。多效蒸發(fā)流程只在第一效使用了蒸汽，故節(jié)約了蒸汽的需要量，有效地利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。

限制膜技術(shù)工程應用推廣的主要難點是膜的造價高、壽命短、易受污染和結(jié)垢堵塞等。伴隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，膜技術(shù)將在廢水處理領(lǐng)域得到越來越多的應用。

8、鐵碳微電解處理技術(shù)

鐵碳微鐵碳微電解法是利用Fe/C原電池反應原理對廢水進行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。鐵炭微電解法是電化學的氧化還原、電化學電對對絮體的電富集作用、以及電化學反應產(chǎn)物的凝聚、新生絮體的吸附和床層過濾等作用的綜合效應，其中主要是氧化還原和電附集及凝聚作用。

鐵屑浸沒在含大量電解質(zhì)的廢水中時，形成無數(shù)個微小的原電池，在鐵屑中加入焦炭后，鐵屑與焦炭粒接觸進一步形成大原電池，使鐵屑在受到微原電池腐蝕的基礎(chǔ)上，又受到大原電池的腐蝕，從而加快了電化學反應的進行。

此法具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等諸多優(yōu)點，并使用廢鐵屑為原料，也不需消耗電力資源，具有“以廢治廢”的意義。目前鐵炭微電解技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于印染、農(nóng)藥/制藥、重金屬、石油化工及油分等廢水以及垃圾滲濾液處理，取得了良好的效果。

9、Fenton及類Fenton氧化法

典型的Fenton試劑是由Fe2+催化H2O2分解產(chǎn)生˙OH，從而引發(fā)有機物的氧化降解反應。由于Fenton法處理廢水所需時間長，使用的試劑量多，而且過量的Fe2+將增大處理后廢水中的COD并產(chǎn)生二次污染。

近年來，人們將紫外光、可見光等引入Fenton體系，并研究采用其他過渡金屬替代Fe2+，這些方法可顯著增強Fenton試劑對有機物的氧化降解能力，減少Fenton試劑的用量，降低處理成本，統(tǒng)稱為類Fenton反應。

Fenton法反應條件溫和，設(shè)備較為簡單，適用范圍廣;既可作為單獨處理技術(shù)應用，也可與其他方法聯(lián)用，如與混凝沉淀法、活性碳法、生物處理法等聯(lián)用，作為難降解有機廢水的預處理或深度處理方法。

10、臭氧氧化

臭氧是一種強氧化劑，與還原態(tài)污染物反應時速度快，使用方便，不產(chǎn)生二次污染，可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有機物和降低COD等。單獨使用臭氧氧化法造價高、處理成本昂貴，且其氧化反應具有選擇性，對某些鹵代烴及農(nóng)藥等氧化效果比較差。

為此，近年來發(fā)展了旨在提高臭氧氧化效率的相關(guān)組合技術(shù)，其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等組合方式不僅可提高氧化速率和效率，而且能夠氧化臭氧單獨作用時難以氧化降解的有機物。由于臭氧在水中的溶解度較低，且臭氧產(chǎn)生效率低、耗能大，因此增大臭氧在水中的溶解度、提高臭氧的利用率、研制高效低能耗的臭氧發(fā)生裝置成為研究的主要方向。

11、磁分離技術(shù)

磁分離技術(shù)是近年來發(fā)展的一種新型的利用廢水中雜質(zhì)顆粒的磁性進行分離的水處理技術(shù)。對于水中非磁性或弱磁性的顆粒，利用磁性接種技術(shù)可使它們具有磁性。

磁分離技術(shù)應用于廢水處理有三種方法：直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。

目前研究的磁性化技術(shù)主要包括磁性團聚技術(shù)、鐵鹽共沉技術(shù)、鐵粉法、鐵氧體法等，具有代表性的磁分離設(shè)備是圓盤磁分離器和高梯度磁過濾器。目前磁分離技術(shù)還處于實驗室研究階段，還不能應用于實際工程實踐。

12、等離子水處理技術(shù)

低溫等離子體水處理技術(shù)，包括高壓脈沖放電等離子體水處理技術(shù)和輝光放電等離子體水處理技術(shù)，是利用放電直接在水溶液中產(chǎn)生等離子體，或者將氣體放電等離子體中的活性粒子引入水中，可使水中的污染物徹底氧化、分解。

水溶液中的直接脈沖放電可以在常溫常壓下操作，整個放電過程中無需加入催化劑就可以在水溶液中產(chǎn)生原位的化學氧化性物種氧化降解有機物，該項技術(shù)對低濃度有機物的處理經(jīng)濟且有效。

此外，應用脈沖放電等離子體水處理技術(shù)的反應器形式可以靈活調(diào)整，操作過程簡單，相應的維護費用也較低。受放電設(shè)備的限制，該工藝降解有機物的能量利用率較低，等離子體技術(shù)在水處理中的應用還處在研發(fā)階段。

13、電化學(催化)氧化

電化學(催化)氧化技術(shù)通過陽極反應直接降解有機物，或通過陽極反應產(chǎn)生羥基自由基(˙OH)、臭氧等氧化劑降解有機物。

電化學(催化)氧化包括二維和三維電極體系。由于三維電極體系的微電場電解作用，目前備受推崇。三維電極是在傳統(tǒng)的二維電解槽的電極間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料，并使裝填的材料表面帶電，成為第三極，且在工作電極材料表面能發(fā)生電化學反應。

與二維平板電極相比，三維電極具有很大的比表面，能夠增加電解槽的面體比，能以較低電流密度提供較大的電流強度，粒子間距小而物質(zhì)傳質(zhì)速度高，時空轉(zhuǎn)換效率高，因此電流效率高、處理效果好。三維電極可用于處理生活污水，農(nóng)藥、染料、制藥、含酚廢水等難降解有機廢水，金屬離子，垃圾滲濾液等。

14、光化學催化氧化

光化學催化氧化技術(shù)是在光化學氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與光化學法相比，有更強的氧化能力，可使有機污染物更徹底地降解。光化學催化氧化是在有催化劑的條件下的光化學降解，氧化劑在光的輻射下產(chǎn)生氧化能力較強的自由基。

催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為均相和非均相兩種類型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質(zhì)，通過光助-Fenton反應產(chǎn)生羥基自由基使污染物得到降解;非均相催化降解是在污染體系中投入一定量的光敏半導體材料，如TiO2、ZnO等，同時結(jié)合光輻射，使光敏半導體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子—空穴對，吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與電子—空穴作用，產(chǎn)生˙OH等氧化能力極強的自由基。TiO2光催化氧化技術(shù)在氧化降解水中有機污染物，特別是難降解有機污染物時有明顯的優(yōu)勢。

15、濕式(催化)氧化

濕式(催化)氧化法是在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20MPa)、催化劑作用下，利用O2或空氣作為氧化劑(添加催化劑)，(催化)氧化水中呈溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機物或還原態(tài)的無機物，達到去除污染物的目的。

濕式空氣(催化)氧化法可應用于城市污泥和丙烯腈、焦化、印染等工業(yè)廢水及含酚、氯烴、有機磷、有機硫化合物的農(nóng)藥廢水的處理。

16、超聲波氧化

頻率在15~1000kHz的超聲波輻照水體中的有機污染物是由空化效應引起的物理化學過程。超聲波不僅可以改善反應條件，加快反應速度和提高反應產(chǎn)率，還能使一些難以進行的化學反應得以實現(xiàn)。

它集高級氧化、焚燒、超臨界氧化等多種水處理技術(shù)的特點于一身，加之操作簡單，對設(shè)備的要求較低，在污水處理，特別是在降解廢水中毒性高、難降解的有機污染物，加快有機污染物的降解速度，實現(xiàn)工業(yè)廢水污染物的無害化，避免二次污染的影響上具有重要意義。