污水处理厂技术篇 生活污水处理工艺大讨论
刘恺
[摘 要]随着化工行业的发展，工业废水的数量日益增多，成分也日趋复杂，对大量的工业废水如不能很好地处理，势必导致水体的严重污染，危害环境。本文将从对化工厂废水污染及废水处理流程这一方面展开全面的探讨。
[关键词]化工厂；废水污染；处理流程
中图分类号：X78 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0040-02
1 前言
随着化工行业的发展，工业废水的数量日益增多，成分也日趋复杂，对大量的工业废水如不能很好地处理，势必导致水体的严重污染，危害环境。化工厂在产品加工过程中会排放出大量的有毒有害、结构复杂和生物难以降解的有机污染物质，处理过程中，存在极大的困难，并且治理成本高、过程复杂，我国工业废水综合治理问题一直未能从根本上得到解决。因此高效、低成本处理化工废水的新工艺、新技术是目前研究的重点内容。
2 化工废水概述
在我国工业生产迅速崛起的同时，环境污染成为行业面临的重大难题。我国大部分水源应用在了工业方面，工业废水的排放在污水排放列表中名列前茅。工业废水的排放直接或间接地影响了我国各大江河湖泊的水质，其中化工废水的排放约占全国污水排放量的一半以上。按照污染物的种类来分，化工废水主要分为3大类：有机废水、无机废水和既含有机物又含无机物的废水。这些不同种类的废水却有相同的特征：①水质的成分复杂，含污染物浓度较高。化工废水中出现的最常见的污染物质是溶剂类化合物和有机高分子化合物。这类物质结构复杂，很难降解，增加了废水的COD值。②温度高。化工工艺一般是在高温下进行的，所产生的废水一般温度较高，形成水域热污染。③有毒有刺激性。工业所排放的有机物包括苯类、有机氯、硝基化合物、有机汞、多环芳烃、醛类等致癌物质，无机物含有Hg、Cd、Pb、Gr等重金属离子，这类物质对菌类有抑制作用，对人体有直接危害。④水量、水质变化大。在化工生产过程中，有的是连续生产，也有很多是间歇性生产，不同时间段所排放的废水种类、水量波动比较大。⑤水质含油污量较高。石油化工厂排放的污水加重了含油物质的含量，现很多工业生产排放的污水都有一层油类物质漂浮，加重了水质的污染程度。⑥富含营养化物质。工业废水常常会含有N、P等化合物，会造成水质富营养化，致使鱼类大量死亡，使水质中的微生物及藻类大量繁殖。⑦污染后难恢复。一般被工业废水污染过的生态水域，需要长时间恢复，对于被生物富集的重金属，即使停止污染物排放，仍很难消除污染状态。化工废水的来源主要有以下7种途径：①生产过程产生的废水。这类化工废水一般是由汽提、蒸汽蒸馏、酸（碱）洗等过程排放出来的。②清洗生产设备。化工生产所使用的设备、管道、容器等需要定期定时清洗，其残留的化工物料会随着清洗水排放，形成废水。③生产过程中原料和产品的流失。在化工生产和原料、产品运输等过程中，会有一部分物料、产品损失，再经过风暴雨雪的冲刷，形成废水。④未反应完的原料。在生产过程中，原料由于自身纯度和反应条件的限制，化学反应不完全而产生的废料、废物。对于需要经过几个步骤来完成的工艺，原料的损失会更大。这些未反应完全的原料，被循环或冲刷等过程进入水体，形成废水。⑤副产物的生成。实际生产中，难免会有很多副产品生成，虽然量不是很大，但其成分一般比较复杂，不容易处理，作为废液排放。⑥生产管道、设备等泄露。由于管道或设备密封不严，在化工生产或物料运输过程中，造成泄露，形成废液。⑦冷却水。冷却完物料，排放冷却水时会带走少量物料形成污染；在冷却时，会在水中投加水质稳定剂，形成污染；间接冷却，循环过后冷却水温度升高，形成热污染。
3 化工厂废水常用处理技术
针对化工废水不同的水质特征，目前处理化工废水的方法主要分为物理法、化学法、生物法及综合处理法。
3.1 物理方法
3.1.1 吸附法
吸附法是通过吸附剂与吸附质分子之间的亲和力作用而使吸附质分子在两者界面上浓聚的过程。目前常用的吸附剂有活性炭、分子筛、磺化煤、树脂等。不同的吸附剂对污染物的吸附效果不尽相同。其中活性炭由于比表面积较大、回收容易、价格便宜，因此应用较为广泛。吸附法虽然效果明显，但吸附法只适用于单一组分的低浓度废水，对多组分高浓度废水不适应。同时吸附剂需要合理的再生技术，否则易造成二次污染。
3.1.2 混凝沉淀法
混凝沉淀法是通过向废水中投加化学药剂，破坏悬浮物和胶体颗粒在废水中形成的稳定体系，使其聚集成较大的颗粒，然后通过重力沉降予以分离的水处理方法。目前常加入的混凝药剂有铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺。采用复合型混凝剂的处理效果要优于单一的混凝剂。混凝沉淀法是废水处理中常用的方法，可用于降低废水的浊度、色度、某些重金属和放射性物质，也可用于改善污泥的脱水性能。分别使用无机絮凝剂硫酸铝、氯化铁、聚合氯化铝和有机絮凝剂聚丙烯酰胺进行化工废水深度研究，结果表明，各种絮凝剂处理均存在最佳pH值及最佳投药量。而且无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺复配使用时对污染物的去除率明显提高。
3.1.3 气浮法
气浮法是向废水中通入人工产生的微小气泡，使气泡与水中的悬浮颗粒相粘附成为絮凝体，并借助气泡上浮之力被带到液面上来，形成浮渣与水分离，从而达到改善水质、回收水中有价物质的目的。气浮法分为加压浮选、曝气浮选和真空浮选等。气浮分离处理效率高，占地面积小，表面负荷大，出水水质好，并且所分离的污泥体积比沉淀法少2～10倍，还可节省药剂，但该法的电耗比较大。
3.2 化学方法
3.2.1 Fenton试剂氧化法
Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，当pH值低时（一般要求pH值在3左右），在亚铁离子的催化下过氧化氢就会分解产生羟基自由基，从而引发链式反应。羟基自由基具有很高的活性，可以氧化分解废水中大部分的有机物，从而降低废水中有机物含量达到处理废水的目的。Fenton试剂氧化法虽然对废水的处理效果好，但是对pH要求很高，需要投加大量酸或碱来调节废水的pH，這不仅引起水中盐分升高，造成水体污染，同时会增加运行成本，造成经济负担。
3.2.2 氧化法
（1）臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂，它与污染物反应得到活泼的羟基自由基。该羟基自由基可引发链反应，使许多大分子有机污染物降解为小分子物质和无机物，破坏有害化学物质。臭氧氧化反应能力强，速度快，无二次污染，操作管理方便。主要用于处理染料废水和印染废水的色度及难降解有机物，臭氧对亲水性染料的脱色速度快、效果好；对疏水性染料的脱色速度慢、效果差，且臭氧消耗量大。臭氧氧化法存在的问题是投资高、电耗大、处理成本较高。（2）光催化氧化法光催化氧化法将光辐射和O3、H2O2等氧化剂结合起来治理污水，即在投加氧化剂的同时，伴以紫外光照射，其效率大大高于单一氧化法。其中，紫外線的作用是：促进污染物分解，加快臭氧氧化速度，缩短反应时间。该法由于催化氧化不完全，不能完全产生CO2，易造成二次污染。而且光催化剂氧化具有局限性，只适用于含有芳香化合物和不饱和有机物的石油化工废水。因此需要根据不同类型的废水选择不同的氧化处理手段，才能高效的完成废水处理。
3.2.3 超声氧化法
超声降解有机物的机理是在超声波（频率一般为2×104～5×108Hz）作用下液体发生声空化，产生空化泡，空化泡崩溃的瞬间，在空化泡内及周围极小空间范围内产生高温（1900～5200K）和高压（5×107Pa），并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/s的射流，这使泡内水蒸气发生热分解反应，产生具有强氧化能力的自由基，易挥发有机物形成蒸汽直接热分解，而难挥发的有机物在空化泡气液界面上或在本体溶液中与空化产生的自由基发生氧化反应得到降解。超声波法具有反应条件温和，设备简单，易操作，无二次污染，速度快，适用范围广，潜力大等特点，但超声氧化法存在不易放大，能耗较高，超声能量转化率及利用率低，处理量小，处理费用高等问题。
3.3 生物处理法
3.3.1 间歇式活性污泥法（SBR）
SBR在工艺上将曝气池和沉淀池合为一体，是在一个池子内按照程序自动控制进行，在运行模式上是由进水、反应、沉降、排水、闲置等5个基本过程组成一个周期，对于单个池子来说是间歇操作，几个池子并联起来又成了连续地进水、出水。SBR具有工艺流程简单，基建及运行费用低；污泥的活性高、产率低、且易沉降；可通过适度的充气、停气为硝化细菌和反硝化细菌创造适宜的反脱氮条件，获得较好的脱氮效果；可采用自动化控制工序操作等诸多的优点。
3.3.2 A/O生物处理系统
A/O即缺氧（Anoxic）/好氧（Oxic）生物处理系统是目前应用较多的一种脱氮除磷工艺。它是一个前置反硝化的工艺，其主要特征是在系统之前设置脱氮池，使脱氮过程能直接利用进水中的有机碳源而无须外加碳源，还可以通过硝化液的内循环回流使其中的硝酸盐在脱氮池中进行反硝化。
3.3.3 曝气生物滤池
曝气生物滤池（Biological AeratedFilter，BAF），又称颗粒填料生物滤池，它结合了曝气池和生物滤池的特点，由预处理设施、曝气生物滤池及滤池反冲洗系统组成，可不设二沉池。生物滤池存在大量的微生物附的固体滤料，这些滤料能吸附破坏化工废水的有机物，最后将它们分解掉。
3.4 综合处理法
化工废水中污染物种类繁多，水质情况复杂，含有有毒有害物质，对微生物有一定的抑制作用等。采用单一的处理方法，经常会出现超负荷的运行状态，对废水的处理效果差，出水合格率低，很难达到水质排放要求。化工废水属于有机废水，一般仅用物理化学方法很难达到排放标准，而且运行成本较高，因此，采用生物处理仍然是主要方法。但是化工废水含有较多的难降解有机物，可生化性差，而且化工废水的水量水质变化大，所以直接用生物方法处理化工废水效果不是很理想，往往需要采用物理法、化学法、生物法的有机组合来完成对废水的有效处理，提高出水水质，达到废水排放标准。
4 结束语
化学污水处理有着悠久的历史，化工废水中的部分污染物，如重金属离子、氮、磷等有毒元素和一些有机物质，会给人们的生产生活带来很多不便。只有解决了化工厂废水排污问题，我们的生存环境才能得到更好的保持与发展。
参考文献
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