化工廢水處理現(xiàn)狀及處理工藝分析

霍偉偉，張瑞超，宋少軒

（1.東營(yíng)天璽環(huán)?？萍加邢薰?；2.東營(yíng)國(guó)華環(huán)境檢測(cè)有限公司，山東 東營(yíng) 257091）

根據(jù)原材料的不同，化工行業(yè)分為石化、煤化工、精細(xì)化工和其他行業(yè)等?；ば袠I(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但也帶來(lái)了一系列環(huán)境污染問(wèn)題。化工廢水成分復(fù)雜，而且污染物含量高，常伴有有機(jī)溶劑、環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物、鹵素化合物以及其他難生物降解物質(zhì)。因此，化工廢水必須進(jìn)行有效處理，這是生態(tài)文明建設(shè)的客觀要求，也是保障化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

1 化工廢水處理現(xiàn)狀

1.1 處理效率低

近年來(lái)，我國(guó)環(huán)保力度不斷加大，但是一些企業(yè)存在廢水亂排現(xiàn)象，將未達(dá)標(biāo)的廢水排放至自然水體中，導(dǎo)致水環(huán)境污染，增加了環(huán)境治理成本。此外，部分企業(yè)缺乏廢水分類(lèi)處理意識(shí)?；て髽I(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種廢水，可以針對(duì)不同的水質(zhì)、水量進(jìn)行科學(xué)處理，提高廢水處理效率和水資源利用率。

1.2 處理工藝不完善

化工廢水水質(zhì)、水量變化較大，設(shè)計(jì)初期常常根據(jù)廢水的平均污染程度來(lái)確定處理工藝，而水質(zhì)與水量的巨大波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致工藝運(yùn)行不穩(wěn)定。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，化工企業(yè)存在工藝設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象，尤其是氨氮濃度的高低直接影響厭氧池、好氧池的大小和回流情況。排放標(biāo)準(zhǔn)提高后，部分企業(yè)缺乏對(duì)污染物降解機(jī)理的科學(xué)認(rèn)識(shí)，為了降低投資，在工藝升級(jí)改造中只是簡(jiǎn)單增加處理環(huán)節(jié)。

1.3 缺乏對(duì)有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)

化工廢水含有多種污染物，而化工企業(yè)出水檢測(cè)往往只針對(duì)常規(guī)污染物，容易忽視有毒有害物質(zhì)。這些物質(zhì)在常規(guī)處理過(guò)程中難以降解，如有機(jī)氯、有機(jī)汞、重鉻酸鉀、三氧化二砷和苯系物等。如未有效處理，它們將會(huì)伴隨廢水排放進(jìn)入自然環(huán)境中，如果轉(zhuǎn)移到食物鏈中，還會(huì)威脅人體健康。因此，加強(qiáng)對(duì)有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)，不斷改進(jìn)廢水處理工藝，提高廢水處理效率，是化工廢水處理的主要發(fā)展方向。

1.4 缺乏專業(yè)廢水處理人員

不同化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況不同，很多企業(yè)的廢水處理缺乏科學(xué)的管理體制，主要表現(xiàn)是缺乏專業(yè)廢水處理人員。很多企業(yè)的廢水處理設(shè)備維護(hù)人員為普通員工，其缺乏扎實(shí)的專業(yè)技能，不能及時(shí)解決廢水處理工藝運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，影響廢水處理效率。

1.5 存在資源浪費(fèi)現(xiàn)象

化工企業(yè)的副產(chǎn)鹽較多，種類(lèi)復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化處理，部分企業(yè)將其副產(chǎn)鹽添加到尾水中進(jìn)行排放。這一現(xiàn)象直接增加了工業(yè)園區(qū)污水處理廠的處理難度，影響其穩(wěn)定運(yùn)行。這些副產(chǎn)鹽往往具有可利用價(jià)值，但后續(xù)處理較為煩瑣，會(huì)增加企業(yè)運(yùn)行成本，使得這一現(xiàn)象頻頻發(fā)生。地方生態(tài)環(huán)境部門(mén)和企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)以廢治廢的環(huán)保合作，其可給予企業(yè)更多政策方面的支持，減少資源浪費(fèi)。

2 化工廢水常用處理工藝

2.1 物理法

物理法是指通過(guò)物理作用處理廢水中的各種懸浮物。其主要應(yīng)用于化工廢水的預(yù)處理，可以保證廢水的后續(xù)穩(wěn)定處理。目前，氣浮法、吸附法、膜分離法、重力沉淀法和過(guò)濾法是化工廢水處理中應(yīng)用較多的物理法。氣浮法可分為超效淺層氣浮、渦凹?xì)飧『推搅魇綒飧。{米氣泡技術(shù)作為一種新型工藝，停留時(shí)間更長(zhǎng)，氣泡直徑可保持在30 ～500 nm，去除效果更好。含有乳化油、溶解油等憎水性物質(zhì)的化工廢水可采用多級(jí)氣浮進(jìn)行處理。吸附法利用多孔材料的較大比表面積，使廢水中污染物附著在其表面或者微孔內(nèi)?；U水處理常用的吸附劑有活性炭、硅藻土、沸石和活性AlO等。吸附劑對(duì)廢水的色度、臭味及化學(xué)需氧量（COD）有良好的處理效果，但是吸附法處理成本較高，容易造成二次污染。研究表明，可以利用石墨烯和金屬氧化物研制新型吸附材料，其對(duì)有機(jī)類(lèi)物質(zhì)有良好的吸附效果。膜分離法具有高效、低能耗等優(yōu)勢(shì)。煤化工廢水可以采用超濾+反滲透雙膜法來(lái)處理，該工藝成熟，能夠脫除廢水中98%以上的電解質(zhì)，該系統(tǒng)運(yùn)行3年，脫鹽率仍可達(dá)98%。但是，該技術(shù)造價(jià)高，膜易被污染，壽命短。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)法是指利用化學(xué)反應(yīng)，使廢水的污染成分發(fā)生變化，從而降低廢水的污染物濃度。高級(jí)氧化技術(shù)通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基來(lái)氧化污染物，提高可生化降解性。常用高級(jí)氧化技術(shù)有光化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、濕式氧化和臭氧氧化等。作為光化學(xué)氧化的代表，紫外光催化氧化技術(shù)利用紫外光作為能源，在催化劑作用下產(chǎn)生羥基自由基等氧化劑，氧化分解有機(jī)物。目前，光源、反應(yīng)器及高效催化劑是該技術(shù)研究的重點(diǎn)。濕式氧化是在高溫、高壓及催化劑的作用下對(duì)廢水進(jìn)行處理，氧化有機(jī)物，研究表明，在適宜溫度、0.6 MPa 壓力下，其可以有效處理高濃度難降解化工廢水（5 000 mg/L）。電化學(xué)氧化利用光、電、磁等條件，使廢水中污染物發(fā)生反應(yīng)，不斷降低其濃度。研究發(fā)現(xiàn)，含Ni 的納米TiO在有機(jī)物降解過(guò)程中具有催化作用，能夠有效降低廢水的甲基橙含量，去除率可達(dá)96%。此外，還有很多化學(xué)法應(yīng)用于化工廢水處理。例如，脈沖電暈技術(shù)利用高能電子或者脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生電子束，使其和水分子碰撞形成激發(fā)態(tài)，進(jìn)而降解廢水中的有機(jī)物，但該設(shè)備造價(jià)高，裝置需要特殊防護(hù)。

2.3 生物法

生物法是指在微生物的新陳代謝作用下降解廢水中有機(jī)物質(zhì)。生物法操作簡(jiǎn)單，管理方便，運(yùn)行成本低?；U水處理主要采用好氧生物處理法和厭氧生物處理法。前者利用生物膜的吸附作用降解廢水中的污染物，而后者利用懸浮生長(zhǎng)微生物的代謝作用來(lái)分解污染物。研究表明，好氧生物處理法可以有效處理高濃度有機(jī)廢水，COD 去除率可超過(guò)95%。生物法可以通過(guò)特定的菌種選育技術(shù)進(jìn)行定向篩選，結(jié)合廢水污染特點(diǎn)，馴化特定的微生物，使其形成有效的活性污泥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特定廢水的處理。目前，我國(guó)已經(jīng)成功篩選出高效菌種，該菌種以苯胺為碳源，專門(mén)處理苯胺廢水，同時(shí)可以用于苯胺泄漏等突發(fā)事故的處理。

3 化工廢水新型處理技術(shù)

3.1 內(nèi)電解技術(shù)

內(nèi)電解技術(shù)又被稱為微電解法，主要有鐵銅法和鐵碳法等。該技術(shù)利用微電流作用，使得廢水中的有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高廢水處理效率。研究表明，該技術(shù)對(duì)化工廢水有良好的處理效果，能夠提高廢水的可生化性，有效降低廢水的COD、色度、重金屬含量等。因此，可根據(jù)化工廢水特點(diǎn)，采取內(nèi)電解技術(shù)進(jìn)行有效處理。

3.2 超聲波技術(shù)

化工廢水常常存在一些難降解有機(jī)物，如芳香族化合物、酚類(lèi)以及農(nóng)藥等，傳統(tǒng)廢水處理工藝很難將其降解。超聲波技術(shù)是一項(xiàng)新型的化工廢水處理技術(shù)，對(duì)于難降解有機(jī)物有良好的處理效果。超聲波氧化利用頻率在15 ～1 000 kHz 的超聲波輻射水體，引發(fā)水體震動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生空化作用，廢水中的氣泡在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生振蕩，同時(shí)氣泡周?chē)臉O小空間內(nèi)會(huì)形成高溫、高壓、自由基、強(qiáng)烈沖擊波等環(huán)境，使廢水中有機(jī)物化學(xué)鍵斷裂，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解。超聲波技術(shù)可以根據(jù)廢水水質(zhì)的不同控制頻率的大小，以達(dá)到最佳處理效果，同時(shí)可以與其他廢水處理技術(shù)聯(lián)用。焦化廢水可利用絮凝+微波輻射+芬頓氧化來(lái)處理，出水濁度、色度及COD 削減效果顯著。

3.3 磁分離技術(shù)

磁分離技術(shù)是向廢水中投加磁性物質(zhì)，在磁場(chǎng)力的作用下分離廢水中污染物。磁分離技術(shù)分為直接磁分離技術(shù)和間接磁分離技術(shù)。直接磁分離技術(shù)適宜處理含有磁性顆粒的鋼鐵廢水，而含有非磁性顆?；蛉醮判灶w粒的廢水適宜采用間接磁分離技術(shù)。間接磁分離技術(shù)主要是在廢水中添加FeO等磁性顆粒，然后加入混凝劑使其與磁種形成具有磁性的絮體，再施加外磁場(chǎng)，將懸浮物分離。我國(guó)對(duì)磁分離技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并自主研發(fā)了磁分離器、高梯度磁過(guò)濾器等。研究表明，采用磁分離技術(shù)處理煉油廠含油廢水，相比傳統(tǒng)的氣浮法，COD 去除率提高了20.9%。

3.4 低溫等離子體技術(shù)

低溫等離子體技術(shù)是高級(jí)氧化技術(shù)的一種，是在放電條件下產(chǎn)生等離子體或者活性粒子，這些粒子使廢水中的有機(jī)物發(fā)生氧化分解等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解。該技術(shù)在反應(yīng)時(shí)無(wú)須添加催化劑，反應(yīng)方式靈活多變，運(yùn)行費(fèi)用較低。研究表明，介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)可以協(xié)同吸附法來(lái)處理亞甲基藍(lán)，協(xié)同體系有較高的處理效率，亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)96.4%；介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體可以協(xié)同吸附填料床來(lái)降解甲醇廢水，最大處理效率可超過(guò)90%，而且對(duì)固相和液相的污染物都有活化降解作用。目前，該技術(shù)還不夠成熟，運(yùn)行不夠穩(wěn)定，還需要不斷深入研究。

3.5 超臨界水氧化技術(shù)

超臨界水氧化技術(shù)是指在22.1 MPa、374 ℃的條件下，水的性質(zhì)發(fā)生變化，水趨于非極性，同時(shí)具有強(qiáng)氧化性，有機(jī)污染物的溶解度將會(huì)增加，其降解率可達(dá)99%，而且反應(yīng)速率較快。研究表明，超臨界水氧化技術(shù)可以處理含酚廢水（含有0.15%的叔丁基鄰苯二酚），廢水中COD 去除率可超過(guò)99%。超臨界水氧化技術(shù)具有處理成本低、氧化效率高以及選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前，該技術(shù)在我國(guó)很多化工企業(yè)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，河北廊坊已投資建設(shè)超臨界水氧化處理項(xiàng)目，處理規(guī)模為240 t/d，有機(jī)物降解率可達(dá)99%，而且其他指標(biāo)也符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在化工行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，廢水處理一直備受關(guān)注。化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水在組成和數(shù)量上具有不穩(wěn)定性，而且成分復(fù)雜，需要結(jié)合不同的廢水情況，制定相應(yīng)的處理方案，并通過(guò)多種工藝聯(lián)用，提高廢水處理效率。同時(shí)，化工企業(yè)需要和生態(tài)環(huán)境部門(mén)保持良好的溝通，積極改進(jìn)生產(chǎn)工藝，及時(shí)更新設(shè)備，保證廢水處理達(dá)到最佳效果。此外，化工企業(yè)不能僅靠環(huán)保設(shè)備更新和資金投入來(lái)治理廢水，還需要從產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、科技創(chuàng)新等方面入手，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和社會(huì)效益的共同提升。