化工廢水處理常用技術(shù)

化工廢水的基本特征是：(1) 水質(zhì)成分復(fù)雜，副產(chǎn)物多，反應(yīng)原料常為溶劑類(lèi)物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，增加了廢水的處理難度；(2) 廢水中污染物含量高，這是由于原料反應(yīng)不完全和原料、或生產(chǎn)中使用的大量溶劑介質(zhì)進(jìn)入了廢水體系所引起的；(3) 有毒有害物質(zhì)多，精細(xì)化工廢水中有許多有機(jī)污染物對(duì)微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等；(4) 生物難降解物質(zhì)多，B/C比低，可生化性差；(5) 廢水色度高。

1 常用處理技術(shù)

(1) 常用的物理法包括過(guò)濾法、斜管沉淀法（鏈接到產(chǎn)品）和氣浮法（鏈接到產(chǎn)品）等。過(guò)濾法是以具有孔粒狀粒料層截留水中雜質(zhì)，主要是降低水中的懸浮物，在化工廢水的過(guò)濾處理中，常用扳框過(guò)濾機(jī)和微生物過(guò)濾機(jī)，微孔管由聚乙烯制成，孔徑大小可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)換較方便；斜管沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉淀性能，在重力場(chǎng)的作用下自然沉降作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程；氣浮法是通過(guò)生成吸附微小氣泡附裹攜帶懸浮顆粒而帶出水面的方法。這三種物理方法工藝簡(jiǎn)單，管理方便，但不能適用于可溶性廢水成分的去除，具有很大的局限性。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

(2) 化學(xué)方法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物雜質(zhì)。主要有化學(xué)混凝法（鏈接到產(chǎn)品反應(yīng)池）、化學(xué)氧化法、催化氧化法斜管沉淀法（鏈接到產(chǎn)品HOP）（鏈接到案例）等?；瘜W(xué)混凝法（鏈接到產(chǎn)品加藥）作用對(duì)象主要是水中微小懸浮物和膠體物質(zhì)，通過(guò)投加化學(xué)藥劑產(chǎn)生的凝聚和絮凝作用，使膠體脫穩(wěn)形成沉淀而去除?；炷ú坏梢匀コ龔U水中的粒徑為10-3~10-6mm的細(xì)小懸浮顆粒，而且還能去除色度，微生物以及有機(jī)物等。該方法受水溫、PH值、水質(zhì)、水量等變化影響大，對(duì)某些可溶性好的有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)去除率低；化學(xué)氧化法通常是以氧化劑對(duì)化工廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化去除的方法。廢水經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化還原，可使廢水中所含的有機(jī)和無(wú)機(jī)的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)，從而達(dá)到廢水凈化的目的。常用的有空氣氧化，氯氧化和臭氧化法?？諝庋趸蚱溲趸芰θ?，主要用于含還原性較強(qiáng)物質(zhì)的廢水處理，Cl2是普通使用的氧化劑，主要用在含酚、含氰等有機(jī)廢水的處理上，用臭氧處理廢水，氧化能力強(qiáng)，無(wú)二次污染。臭氧氧化法、氯氧化法，其水處理效果好，但是能耗大，成本高，不適合處理水量大和濃度相對(duì)低的化工廢水；電化學(xué)氧化法是在電解槽中，廢水中的有機(jī)污染物在電極上由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而去除，廢水中污染物在電解槽的陽(yáng)極失去電子被氧化外，水中的Cl-、OH-等也可在陽(yáng)極放電而生成Cl2、氧而間接地氧化破壞污染物。實(shí)際上，為了強(qiáng)化陽(yáng)極的氧化作用，減少電解槽的內(nèi)阻，往往在廢水電解槽中加一些氯化鈉，進(jìn)行所謂的電氯化，NaCl投加后在陽(yáng)極可生成氯和次氯酸根，對(duì)水中的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物也有較強(qiáng)的氧化作用。近年來(lái)在電氧化和電還原方面發(fā)現(xiàn)了一些新型電極材料，取得了一定成效，但仍存在能耗大、成本高，及存在副反應(yīng)等問(wèn)題。

(3) 生物法（鏈接到產(chǎn)品生化）（鏈接到案例）是利用微生物的新陳代謝作用降解轉(zhuǎn)化有機(jī)物的過(guò)程。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，污染物成分日漸復(fù)雜，廢水中含有大量的有機(jī)污染物，如僅采用物理或化學(xué)的方法是很難達(dá)到治理的要求。利用微生物的新陳代謝作用，可對(duì)廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化與穩(wěn)定，使其無(wú)害化。生化處理方法主要分為好氧處理和厭氧處理兩大類(lèi)型，好氧處理方法主要分為活性污泥法和生物膜法。活性污泥是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體處理廢水的方法，這種生物絮體稱(chēng)為活性污泥，它由好氧微生物及其代謝的和吸附的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物組成，具有降解廢水中有機(jī)污染物的能力。生物膜法是是通過(guò)廢水同生物膜接觸，生物膜吸附和氧化廢水中的有機(jī)物。廢水的厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧的條件下通過(guò)厭氧微生物（或兼氧微生物）的作用，將廢水中的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的過(guò)程，所以又稱(chēng)厭氧消化。厭氧生物處理實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程。研究表明，厭氧過(guò)程主要依靠三大主要類(lèi)群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成。

用生化法處理廢水具有運(yùn)行成本低，操作管理簡(jiǎn)單，但由于微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、PH值、溫度等條件有一定要求，難以適應(yīng)化工廢水水質(zhì)變化大、成分復(fù)雜、毒性高、難降解的特點(diǎn)，單純用生化法治理化工廢水達(dá)標(biāo)工作難度大。

(4) 常用于化工廢水處理的物理化學(xué)法有：離子交換法、萃取法、膜分離法（鏈接到產(chǎn)品CMF）（鏈接到案例）等。廢水中經(jīng)常含有某些細(xì)小的懸浮物經(jīng)及溶解靜態(tài)有機(jī)物，為了進(jìn)一步去除殘存在水中的污染物，可以采用物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。離子交換法是一種借助于離子交換劑上離子和水中離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去廢水有害離子態(tài)物質(zhì)的方法，在水的軟化、有機(jī)廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用。萃取法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑，使其與廢水充分混合接觸，利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同，達(dá)到分離、提取污染物和凈化廢水的目的。膜是利用半滲透膜進(jìn)行分子過(guò)濾，來(lái)處理廢水的一種方法，所以又稱(chēng)為膜分離技術(shù)。這種方法是利用“半滲透膜”的性質(zhì)，進(jìn)行分離作用。這種膜可以使水通過(guò)，但不能使水中懸浮物及溶質(zhì)通過(guò)，所以這種膜稱(chēng)為半滲透膜，利用它可以除去水中的溶解固體、大部分溶解性有機(jī)物和膠狀物質(zhì)。近年來(lái)該方法開(kāi)始得至人們的重視，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。這些方法只適用于某一類(lèi)物質(zhì)的分離，具有較強(qiáng)的選擇性，且成本較高，容易造成二次污染。

吸附法（鏈接到產(chǎn)品活性碳）（鏈接到案例）是利用多孔性固體物質(zhì)作為吸附劑，以吸附劑的表面吸附廢水中的有機(jī)污染物的方法，活性炭是一種非選擇性的常用的水處理吸附材料。但是由于活性炭再生性能差，水處理費(fèi)用高，因而難以廣泛使用。

2 化工廢水處理技術(shù)的進(jìn)展

2.1 物理處理技術(shù)的進(jìn)展

(1) 磁分離法，是通過(guò)向化工廢水中投加磁種和混凝劑，利用磁種的剩磁，在混凝劑同時(shí)作用下，使顆粒相互吸引而聚結(jié)長(zhǎng)大，加速懸浮物的分離，然后用磁分離器除去有機(jī)污染物，國(guó)外高梯度磁分離技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用。

(2) 聲波技術(shù)，是通過(guò)控制超聲波的頻率和飽和氣體，降解分離有機(jī)物質(zhì)。

(3) 非平衡等離子體技術(shù)，是用高壓脈沖放電，輝光放電產(chǎn)生的等離子體對(duì)水中的有機(jī)污染物可進(jìn)行氧化降解。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)的進(jìn)展

(1) 紫外光催化氧化處理技術(shù)（鏈接到產(chǎn)品MUF）（鏈接到案例），是利用TiO2等半導(dǎo)體催化劑在300~400 nm的紫外光照射下，產(chǎn)生光電子空穴和形成羥基自由基等強(qiáng)氧化劑的能力，將廢水中的有機(jī)物氧化分解，并最終氧化為CO2和H2O。在各種有機(jī)廢水處理方面有大量的實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)道，在印染廢水脫色方面該技術(shù)與其它技術(shù)聯(lián)用，已有工業(yè)化成功應(yīng)用的實(shí)例。化工、醫(yī)藥等難降解工業(yè)廢水處理是該技術(shù)目前研究的活躍領(lǐng)域。研究重點(diǎn)在光源、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、高效催化劑及催化劑回收等方面。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

(2) 濕法氧化(WO)和超臨界水氧化法(SCWO) ，濕法氧化是在高溫高壓下，在水溶液中有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)的處理技術(shù)。利用催化劑，用空氣中的氧氣和純氧為氧化劑，可以在較低的溫度和壓力下，使有機(jī)物氧化。濕法氧化作為高濃度難降解有機(jī)廢水的處理技術(shù)在國(guó)外已有應(yīng)用，國(guó)內(nèi)有濕法氧化法處理染料和有機(jī)磷廢水的實(shí)驗(yàn)室研究，但是還沒(méi)有到實(shí)際工業(yè)應(yīng)用階段。但是隨著催化濕法氧化水處理技術(shù)研究的發(fā)展和日益嚴(yán)峻的難降解有機(jī)廢水處理的需求，該技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)受到人們的重視，并被認(rèn)為是處理化工難降解廢水中應(yīng)優(yōu)先考慮發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。目前濕法氧化技術(shù)的研究重點(diǎn)應(yīng)是溫和反應(yīng)條件下(溫度106℃以下，壓力0.6 MPa以下)，作為高濃度(5 000 mg/L以上)難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理。研究適合于濕法氧化的非貴金屬催化劑、選擇優(yōu)化的反應(yīng)條件和反應(yīng)器材料的腐蝕問(wèn)題等。

超臨界氧化廢水處理技術(shù)是在濕法氧化基礎(chǔ)上發(fā)展的一種有毒有機(jī)固廢物和工業(yè)廢水的高級(jí)氧化技術(shù)。SCWO在水臨界點(diǎn)(22.1 MPa，374 ℃)以上，在極短時(shí)間內(nèi)將各種有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水，不產(chǎn)生二次污染，被稱(chēng)為生態(tài)水處理技術(shù)。當(dāng)廢水中的有機(jī)物濃度在2%以上時(shí)，利用有機(jī)物氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量維持系統(tǒng)的反應(yīng)溫度，基本不需要外界供熱。美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”中指出，超臨界水氧化是最有前途的難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)。目前美國(guó)、等國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入中試或工業(yè)化試驗(yàn)階段，我國(guó)近年來(lái)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)室研究。在國(guó)外超臨界水氧化法已經(jīng)成功地用于各類(lèi)有機(jī)廢水的處理，但對(duì)反應(yīng)器材料要求也高，目前還未能找到一種理想的能長(zhǎng)期耐腐蝕、耐高溫和耐高壓的反應(yīng)器材料。

(3) 微電解技術(shù)，又稱(chēng)為內(nèi)電解、鐵還原、鐵碳法、零價(jià)鐵法等技術(shù)，是被廣泛研究與應(yīng)用的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)。生物難降解廢水，如染料、印染、農(nóng)藥、制藥等工業(yè)廢水的處理可以用微電解為預(yù)處理手段，從而實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)污染物的斷鏈、發(fā)色與助色基團(tuán)的脫色，提高廢水的可生化性，便于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行。目前，微電解處理技術(shù)的研究與應(yīng)用主要針對(duì)某一種或某一類(lèi)工業(yè)廢水，尚未形成系統(tǒng)的理論與技術(shù)。

微電解反應(yīng)器內(nèi)的填料主要有兩種：一種為單純的鐵刨花；另一種為鑄鐵屑與惰性碳顆粒(如石墨、活性碳、焦炭等)的混合填充體。兩種填料均具有微電解反應(yīng)所需的基本元素：Fe和C。低電位的Fe與高電位的C在廢水中產(chǎn)生電位差，具有一定導(dǎo)電性的廢水充當(dāng)電解質(zhì)，形成無(wú)數(shù)的原電池，產(chǎn)生電極反應(yīng)和由此所引起的一系列作用，改變廢水中污染物的性質(zhì)，從而達(dá)到廢水處理的目的。

(4) 輻照法、脈沖電暈技術(shù)，是利用高能電子發(fā)生裝置或脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的電能電子束與水分子碰撞，形成激發(fā)態(tài)從而發(fā)生氧化降解作用。該技術(shù)有去除率高、設(shè)備占地小，操作簡(jiǎn)單，但對(duì)各種發(fā)生裝置技術(shù)要求高，且價(jià)格昂貴，有的還需要特殊的防護(hù)措施，若要真正投入運(yùn)行還需進(jìn)行大量研究。

2.3 生物處理技術(shù)（鏈接到產(chǎn)品生化）（鏈接到案例銀河）的發(fā)展

(1) 好氧活性污泥法的發(fā)展，用篩選、馴化、誘導(dǎo)、誘變和基因育種等手段培制能分解難生物降解有機(jī)物的工程菌是改進(jìn)當(dāng)前活性污泥工藝重要途徑之一。在厭氧工藝中除了改良菌株以外，還改進(jìn)生物處理的主要流程，如A/O，A2/O流程，對(duì)除去難降解有機(jī)物是極為經(jīng)濟(jì)和有效的。生物膜法是一種耐毒性基質(zhì)較強(qiáng)的接觸生物氧化工藝，但處理的水質(zhì)不如活性污泥好，將二者結(jié)合作用即可顯著提高生化降解功能。

(2) 高效微生物優(yōu)勢(shì)菌種選育國(guó)內(nèi)現(xiàn)有二級(jí)處理設(shè)施中，生物處理占70%~80%，生活污水生物處理占100%。目前廢水的生物處理的新技術(shù)、新工藝研究活躍，對(duì)難降解污染物的高效降解菌的選育與應(yīng)用研究是當(dāng)前生物處理中重要方向。國(guó)外已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)用于多種難降解工業(yè)廢水處理的微生物制劑。如以色列被200ｔ油污染的海灘，采用選育的石油降解菌三個(gè)月內(nèi)降解石油類(lèi)污染物80%。國(guó)內(nèi)在有機(jī)磷農(nóng)藥廢水優(yōu)勢(shì)菌種選育方面也有許多工作，如成都生物所等選育出有機(jī)磷優(yōu)勢(shì)降解菌種。水處理中的固定化微生物技術(shù)具有微生物負(fù)載量高、處理效率高。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

(3) 固定化細(xì)胞技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)IMC)，也叫固定化微生物技術(shù)，是指通過(guò)化學(xué)或物理手段，將篩選分離出的適宜于降解特定廢水的高效菌株，或通過(guò)基因工程技術(shù)克隆的特異性菌株進(jìn)行固定化，使其保持活性并反復(fù)利用。

經(jīng)濟(jì)有效地去除難生物降解有機(jī)物和濃度較高的氨氮一直是困繞化工廢水處理的難題。由于自然界存在的一般微生物對(duì)其降解的能力很差，采用傳統(tǒng)的生物處理法，難于奏效。而采用其他的物理化學(xué)方法，處理費(fèi)用往往十分昂貴。廢水中的氨氮排入水體，會(huì)影響作為生活飲用水水源的水體水質(zhì)和漁業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生水體的富營(yíng)養(yǎng)化。采用傳統(tǒng)生物處理法中的硝化-反硝化工藝，可經(jīng)濟(jì)有效地去除廢水中低濃度的氨氮，并已成功地應(yīng)用在城市污水和生活污水處理中。但某些化工廢水中的氨氮濃度很高，當(dāng)其濃度超過(guò)200 mg/L時(shí)，一般的微生物將會(huì)受到抑制，使生物硝化脫氮過(guò)程失效，而采用物理化學(xué)方法，同樣存在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的問(wèn)題。

在固定化酶技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的固定化細(xì)胞技術(shù)，由于其諸多的優(yōu)點(diǎn)：生物處理構(gòu)筑物中微生物濃度高，反應(yīng)速度快；固定對(duì)某種特定污染物有較強(qiáng)降解能力的酶或微生物，使有毒難降解物質(zhì)的降解成為可能；固定化技術(shù)為生理特性不同的硝化菌、反硝化菌的生長(zhǎng)繁殖提供了良好的微環(huán)境，使得硝化、反硝化過(guò)程可以同時(shí)進(jìn)行，從而提高了生物脫氮的速度和效率；固定化微生物特別是混合菌相當(dāng)于一個(gè)多酶反應(yīng)器，對(duì)成分復(fù)雜的有機(jī)廢水適應(yīng)能力強(qiáng)，因而成為近年來(lái)廢水生物處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而為降解廢水中不同類(lèi)型的難降解有機(jī)污染物所選育的可與之相抗衡的優(yōu)勢(shì)高效菌以及利用基因工程技術(shù)所構(gòu)建的基因工程菌，為固定化細(xì)胞技術(shù)處理廢水提供了極大的潛力，使廢水生物處理技術(shù)將產(chǎn)生一次重大的技術(shù)革新。