化工废水处理

　　化工废水就是在化工生产中排放出的工艺废水、冷却水、废气洗涤水、设备及场地冲洗水等废水。这些废水如果不经过处理而排放，会造成水体的不同性质和不同程度的污染，从而危害人类的健康，影响工农业的生产。

化工废水的特点

　　1、对于化工废水来说，它的水质构成组份较为复杂，而且会产生过多的副产物。在化工产品生产的过程中，通常情况下，反应原料都是溶剂类的物质或是环状的化合物，这些化合物往往都难以降解，因此，对于废水的处理工作增添了巨大的难度。

　　2、在化工废水中，它的污染物含量较高，产生污染物含量较高的主要原因，是由于原料和原料之间所产生的反应不完全或是在生产的过程中使用溶剂过量，从而导致过多的污染物流入到了废水之中。

　　3、在化工废水中含有较多的有毒有害物质。这些有毒有害物质，往往会对微生物产生一些伤害的作用，例如硝基化合物，卤素化合物，表面活性剂等物质。

　　4、在化工废水中的另一个主要的特征就是，废水的色度较高。

　　虽然在近几年以来，我国化工行业对于环境所产生的污染所采取的治理对策，取得了一定的进步和效果，废水治理的效率也有所提升，排放的达标率也在不断的完善，然而，目前来看，在我国废水排放的过程中，仍然存在着一定的问题和漏洞。

　　废水排放率的达标率依旧不是十分的乐观，而且处理化工废水也会产生较高的成本，因此，对于世界各国的化学科学家来说，研发出低成本，GX率的化工废水处理方式，已经成为了一项ZD的工作内容。

化工废水处理原则

　　化工废水的有效治理，应遵循如下原则：

　　1、工业废水有效治理的前提是提高生产技术，创新生产工艺，加强生产过程的节能环保，降低生产中采用的有毒有害物质的应用，以降低对水质的污染。

　　2、在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。

　　3、含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水，应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。

　　4、一些流量大而污染轻的废水，如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。

　　5、成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排入城市污水系统。应建造大型污水处理厂，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。与小型污水处理厂相比，大型污水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用，又因水量和水质稳定，易于保持良好的运行状况和处理效果。

　　6、一些可以生物降解的有毒废水如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。

　　7、含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。

化工废水处理方法

　　化工废水具有成分复杂多样、性质不稳定、污染能力强、波及范围广等特点，化工生产中的应用原料大多数为溶剂类或环状结构的化合物，无形当中增加了处理技术的难度。同时，化工废水产生的有机污染物对水中的微生物具有较强的毒害作用，严重影响水质。

　　1、膜技术处理法

　　膜分离法常用的有微滤、纳滤、超滤和反渗透等技术。由于膜技术在处理过程中不引入其他杂质，可以实现大分子和小分子物质的分离，因此常用于各种大分子原料的回收，如利用超滤技术回收印染废水的聚乙烯醇浆料等。

　　目前限制膜技术工程应用推广的主要难点，是膜的造价高、寿命短、易受污染和结垢堵塞等。随着膜生产技术的快速发展，膜技术将在废水处理领域得到越来越多的应用。

　　2、电催化氧化法

　　电催化高级氧化(AEOP)法是Z近发展起来的处理有毒难生物降解污染物的新型有效技术。在常温常压下，通过有催化活性的电极反应，直接或间接产生羟基自由基，从而使难生物降解的有机物转化为可生物降解的有机物，或使难生物降解的有机物“燃烧”而生成CO₂和H₂O。

　　该方法因具有处理效率高、操作简便、与环境兼容等优点，引起了研究者的广泛注意。但长期以来，受电极材料的限制，该工艺降解有机物的电流效率低，能耗高，难以实现工业化。目前，国内外研究的ZD是探索催化活性高、综合性能好的电极材料。

　　3、臭氧氧化法

　　臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。

　　臭氧的强氧化性，可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。

　　4、磁分离技术

　　磁分离技术是近年来发展的一种新型的利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离的水处理技术。对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术，可使它们具有磁性。磁分离技术应用于废水处理有3种方法：直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。

　　目前研究的磁性化技术，主要包括磁性团聚技术、铁盐共沉技术、铁粉法、铁氧体法等，具有代表性的磁分离设备，是圆盘磁分离器和高梯度磁过滤器。目前磁分离技术还处于实验室研究阶段，还不能应用于实际工程实践。

　　5、铁炭微电解处理技术

　　铁炭微电解法是利用Fe/C原电池反应原理，对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。

　　铁炭微电解法，是电化学的氧化还原、电化学电对对絮体的电富集作用、以及电化学反应产物的凝聚、新生絮体的吸附和床层过滤等作用的综合效应，其中主要是氧化还原和电附集及凝聚作用。

　　铁屑浸没在含大量电解质的废水中时，形成无数个微小的原电池，在铁屑中加入焦炭后，铁屑与焦炭粒接触进一步形成大原电池，使铁屑在受到微原电池腐蚀的基础上，又受到大原电池的腐蚀，从而加快了电化学反应的进行。

　　此法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等诸多优点，并使用废铁屑为原料，也不需消耗电力资源，具有“以废治废”的意义。

　　目前铁炭微电解技术，己经广泛应用于印染、农药/制药、重金属、石油化工及油分等废水以及垃圾渗滤液处理，取得了良好的效果。

　　6、固定化微生物技术

　　所谓固定化微生物技术，就是利用褐藻酸钙等天然凝胶及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等高分子材料作为载体，有目的地筛选一些特殊的优势菌种，将其固定在载体上。

　　传统的生物处理技术对于废水中存在的氧化物处理能力较低，固定化微生物技术是一项新型的生物工程技术，对于处理有毒有害、难以降解的废水具有良好的作用，这种技术能够增加微生物在反应器中的数量，使反应器容易分离，从而提高了废水处理效率和处理质量，是一项有广阔发展前景的技术。

　　经过国内外长时间的研究和实践，固定化微生物技术已经取得了很大的进展，在工业废水处理中发挥着积极的作用。

　　7、废水循环利用

　　将高浓度的焦化废水脱酚，净化除去固体沉淀和轻质焦油后，送往焦炉熄焦，实现酚水闭路循环，从而减少了排污，降低了运行等费用。

高浓度有机废水处理

　　由于采用常规的废水处理方法难以净化或无法满足净化处理的技术和经济要求，使得高浓度有机废水的净化处理成为现阶段国内外环境保护技术领域亟待解决的一个难题。目前，高浓度有机废水处理方法主要有厌氧生物处理法、超临界水氧化技术、光催化氧化技术、膜分离技术和电催化氧化法。

　　1、厌氧生物处理法

　　厌氧生物处理法是指在无氧条件下，通过厌氧微生物(包括兼性微生物)的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的水处理技术。

　　随着高浓度有机废水厌氧处理技术的广泛应用，厌氧消化工艺由普通消化法逐渐演变发展为厌氧接触法、厌氧生物滤池法、上流式厌氧污泥床反应器法、厌氧颗粒污泥膨胀床法、内循环厌氧反应器法等。

　　厌氧生物处理法是一种主要用于处理高浓度有机废水的方法。目前，通过结合低强度超声波强化厌氧生物活性，可以缩短厌氧处理时间，提高处理效率;通过采用好养预挂膜快速排泥法，可以加快启动时间。而厌氧生物处理方法的出水难以达标排放、操作控制复杂等不足之处将是今后主要解决的问题。

　　2、超临界水氧化技术

　　超临界水氧化技术(SCWO)，是指在温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22MPa)条件下水中有机物的氧化技术。当有机物和氧溶解于超临界水中时，它们在高温单一相状态下密切接触，在没有内部相转移限制和有效的高温下发生氧化反应，并迅速完成(几秒至几分钟)，有机物的去除率可达99.99%以上。

　　与传统的方法相比，SCWO具有很多优点：有机物分解率高;适用范围广，可用于处理各种有毒、难降解有机物;分解产物不需作进一步处理;反应器结构简单等。因此，超临界水氧化技术是一种很有前景的处理技术。

　　超临界水氧化技术自20世纪80年代由美国学者Modell提出以来，世界各国纷纷投入了大量的人力和物力进行研究。超临界水中的提取和反应作为绿色环保技术具有反应速度快、选择性好、处理时间短、催化剂用量少、无污染等优点，但该反应需在高温、高压下进行，对容器耐温、耐压的要求相对较高，一次性投资较大。

　　3、光催化氧化技术

　　光催化氧化是利用易于吸收光子能量的中间产物(常指催化剂)首先形成激发态，然后再诱导引发反应物分子的氧化过程。它采用半导体材料(一般为锐钛矿型TiO₂)为催化剂。TiO₂光催化氧化技术工艺简单、成本低、操作简单、易控制，且利用紫外光催化降解水中难降解有机污染物，具有较高催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性，无二次污染、无刺激、无毒、安全。

　　目前，TiO₂光催化氧化技术已广泛应用于处理造纸废水、焦化废水、含酚废水等。因此，TiO₂光催化氧化技术被研究学者认为是一种很有前景的废水处理技术。

　　光催化氧化技术具有清洁无毒、GX节能等优点，但目前国内对它的研究还停留在实验室水平，在实际应用方面仍存在一些困难。GX率催化剂的制备、GX多功能集成式实用光催化反应器的开发等将是今后主要的研究方向。

　　4、膜分离技术

　　膜分离技术是利用膜的选择性(孔径大小)，以膜两侧存在的能量差作为推动力(如浓度差、压力差或电位差等)，因溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种过滤技术。膜分离法包括扩散渗析、电渗析、微滤、超滤、纳滤、反渗透、液膜分离等技术。

　　与常规分离方法相比，膜分离过程具有能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境、经济效益好、没有相变、可在常温下连续操作、可以直接放大等优点。因此，膜分离技术已在制药废水、制糖废水、含酚废水、乳化液废水、啤酒废水、味精废水等领域得到了应用。

　　5、电催化氧化技术

　　电催化氧化技术是通过阳极反应直接降解有机物或通过阳极反应产生羟基自由基、臭氧一类的氧化剂来降解有机物的，这种降解途径使有机物分解得更加彻底，不易产生毒害中间产物，更符合环境保护的要求。

　　尽管电化学方法被很多实验证明能有效地处理有机废水，尤其是能使难生化降解的有毒有机污染物氧化降解，但并不是所有电化学方法都能经济地进行工程实践。目前，电催化氧化因以下几方面因素在应用中尚存在局限性：

　　①适用于有机废水处理的电极种类不多;

　　②间接氧化法造成二次污染;

　　③能耗大，处理费用高;

　　④传统电化学反应器的传质问题未能得到很好的解决;

　　⑤电催化氧化降解机理尚有待进一步研究。