工業(yè)廢水處理新技術(shù)與新方法的研究

王奕珺

摘要：隨著新技術(shù)、納米材料的發(fā)展，廢水中含有大量難降解和難以處理的有機污染物，其中無機物占比較大。目前我國對工業(yè)污水進行深度治理主要是通過一級或二級生化工藝去除有機物。本文針對國內(nèi)外工業(yè)廢水處理現(xiàn)狀提出一種新型高效化污泥—生物膜法（曝氣）和活性炭吸附相結(jié)合綜合利用技術(shù)來實現(xiàn)水質(zhì)凈化效果;并在此基礎(chǔ)上結(jié)合國外先進經(jīng)驗探索了該新方法在我國的應(yīng)用前景，為進一步提高污水處理效率提供參考依據(jù)及借鑒意義[1]。

關(guān)鍵詞：廢水概況;處理方法;工程應(yīng)用

一、引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對環(huán)境造成了一定程度上破壞，水資源短缺，水污染等問題也日益嚴重。在這個背景下環(huán)境保護和節(jié)約用水成為當前社會重要任務(wù)。新技術(shù)、新方法被廣泛應(yīng)用到污水處理過程中去出污泥化是目前廢水中常用的一種工藝流程之一——自動化處理廢水已經(jīng)得到廣泛運用。通過利用微生物將各種有機污染物轉(zhuǎn)化為無機物來進行有效回收并加以綜合利用來對水資源進行再使用，從而達到減少資源消耗及環(huán)境污染問題的目的[2]。

二、 我國工業(yè)廢水概況

（一）我國工業(yè)廢水的污染狀況

1、我國工業(yè)廢水的污染成分主要是有機物質(zhì)（如有機物、無機物及粉煤灰，以及其他固體廢棄材料）和生物降解性污泥。 目前處理方法比較簡單。但是由于技術(shù)設(shè)備落后，設(shè)備老化嚴重等原因?qū)е铝舜罅课鬯M入水體后造成二次污染;同時也對環(huán)境有一定影響：一方面使水中重金屬離子含量升高從而引起水生生態(tài)系統(tǒng)失衡而產(chǎn)生危害人體健康的物質(zhì)積累在水里形成沉淀物、降低水質(zhì)惡化的趨勢加劇[1]。

2、我國工業(yè)廢水污染的主要來源有：企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量污水，其中大部分是生活污水中含有有機物、粉塵等有害物質(zhì);這些污染物通過地表徑流進入江河造成水體富營養(yǎng)化;工廠排放的廢氣和固體廢棄物直接排入河流，導(dǎo)致環(huán)境受到嚴重影響;在處理后仍未達到國家制定標準要求時將對周圍居民及水生物帶來危害;工業(yè)廢水經(jīng)城市排水管道排出污水，會引起地下水水質(zhì)惡化、水資源污染等問題[2]。

3、我國工業(yè)廢水污染主要有兩個方面的原因：一方面是由于經(jīng)濟發(fā)展，生活水平提高，導(dǎo)致了大量化肥、農(nóng)藥和地膜殘留等非點源污染物進入水體而造成水質(zhì)惡化;另一方面是因為企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小排放量大，在20世紀90年代后我國開始引進一些國外先進技術(shù)來處理污水。但是這些設(shè)備都需要經(jīng)過很長時間才能達到國家制定標準要求的達標率指標才能夠使用到實際應(yīng)用中去[1]。

（二）我國工業(yè)廢水處理存在的問題

1、我國工業(yè)廢水處理中存在的問題有： 沒有建立統(tǒng)一完善的污水回用系統(tǒng)，大部分企業(yè)對污泥和生活垃圾都不進行直接處置，而采用焚燒、填埋等方法將其作為生產(chǎn)原料，這就造成了資源浪費，同時也使得環(huán)境受到嚴重污染。處理工藝落后且運行管理體制不夠健全;我國目前大多數(shù)工業(yè)廢水都是經(jīng)過化糞池后排入附近河道中或滲入地下水的污水廠[2]。

2、對廢水的處理不夠合理，我國目前的工業(yè)污水大多是通過直接排入到附近水域，在這種情況下，水體中存在大量未被開發(fā)利用或尚未產(chǎn)生污染，而這些未經(jīng)充分考慮就排放出會造成環(huán)境問題。因此我們要從源頭開始進行控制，首先應(yīng)先建立完善相關(guān)法律法規(guī)來規(guī)范企業(yè)行為;其次就是加強環(huán)保執(zhí)法力度和監(jiān)督制度管理廢水處理設(shè)施建設(shè)的同時也應(yīng)該對污水廠污染物回收與利用工作作出規(guī)定并制定相應(yīng)標準[1]。

3、我國對工業(yè)廢水的處理和控制技術(shù)還不完善。目前，我國工業(yè)污水排放標準較低，大部分是在原污入湖，而水質(zhì)較差。雖然有一些污染物被去除或利用后直接排進水體中去了但是由于缺乏相應(yīng)地措施、設(shè)備等原因?qū)е逻@些污染問題仍然存在于生活飲用水水源里;其次就是處理工藝落后使得大量有機物不能得到有效的凈化與吸收從而造成二次廢水和部分有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生以及對環(huán)境生態(tài)平衡破壞等問題[2]。

（三）我國工業(yè)廢水產(chǎn)生的原因

1、廢水中有機物的存在是產(chǎn)生工業(yè)廢水產(chǎn)生污染因素之一，主要有：含有無機鹽、有機物和金屬離子等多種有害物質(zhì)。這些污染物會使水體中原有水質(zhì)發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致水中藻類瘋長;在處理過程中會釋放出大量有毒氣體;污水治理成本高、技術(shù)要求復(fù)雜（包括投資與運行費用較高等特點）由于我國大部分地區(qū)的工業(yè)廢水排放標準不統(tǒng)一且缺乏相應(yīng)配套設(shè)施[1]。

2、廢水排放標準低，由于我國水資源總量豐富，但是人均水量與發(fā)達國家相比還存在著很大的差距，所以工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生了大量的污水。其中有很多是沒有達到國家要求標準而直接排入水體。例如：在生活用水方面主要表現(xiàn)在用自來水進行洗滌、沖廁等;還有一些企業(yè)使用的是含有機物如粉塵顆粒和氮氧化物等排放不達標造成水質(zhì)污染嚴重超標水甚至出現(xiàn)黑沉淀現(xiàn)象導(dǎo)致二次污染問題[1]。

3、我國廢水處理技術(shù)落后的原因，中國在改革開放后，工業(yè)發(fā)展迅速，經(jīng)濟水平提高，人民生活質(zhì)量改善。但是隨著人們環(huán)保意識和環(huán)境標準要求越來越高，導(dǎo)致污水排放不達標、水質(zhì)惡化等現(xiàn)象出現(xiàn);同時由于缺乏相應(yīng)的設(shè)備以及工藝流程不夠完善使得大量生產(chǎn)產(chǎn)生污染物質(zhì)而無法實現(xiàn)回收利用與再循環(huán)使用;另外一些企業(yè)為了追求利益忽視了對廢水處理的資金投入力度以及管理制度不健全，致使工業(yè)廢水中含有較多難以降解有機物，造成二次污染問題嚴重[2]。

三、廢水處理新方法的研究

（一）新方法的原理

1、在新技術(shù)的基礎(chǔ)上，工業(yè)廢水處理中常用方法有： 活性氧化法是一種以氧化劑和脫氧劑為載體進行反應(yīng)，利用其強還原性可將水中主要污染物轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。此法具有以下幾方面優(yōu)點：第一、對環(huán)境污染小;第二、可以實現(xiàn)資源節(jié)約型與二次循環(huán)再生產(chǎn);第三，工藝技術(shù)相對簡單易行且穩(wěn)定可靠，但也存在一定的缺點，在工業(yè)廢水處理中活性氧化法有很大局限性[1]。

2、新方法的原理是將傳統(tǒng)技術(shù)與最新工藝相結(jié)合。在舊工業(yè)廢水處理過程中，采用活性炭吸附法、電絮凝和混凝沉淀等方式去除水中懸浮物，但其機理仍然是以顆粒狀有機物為載體進行聚合反應(yīng)。但是由于物質(zhì)具有一定分子量結(jié)構(gòu)不同及相對分子質(zhì)量大小相差較大等原因使得這些因素很難達到最佳平衡狀態(tài)[2]。

（二）混凝劑對新方法的影響

1、混凝劑是一種在水中具有很強的分散作用，能夠形成較大水凝體并與其他物質(zhì)共同存在，使懸浮顆粒和膠粒相互聚集而沉降下來。其主要功能有：降低有機污染物濃度;由于絮凝效果好、比表面積大等優(yōu)點被廣泛使用;提高溶質(zhì)離子度（即離子強度）;減少吸附及固化時間（pH值、電耗子常數(shù)的選擇）;改變混凝劑表面特性或形成化學(xué)鍵[1]。

2、混凝劑對新方法的影響主要體現(xiàn)在：在處理過的廢水中，有大量懸浮物、膠狀物質(zhì)會被吸附，這些顆粒之間相互聯(lián)系形成絮凝體;而大粒徑較大且比較復(fù)雜的是無機微細材料。由于有機和無機粒子存在于其中，所以當它們與污染物結(jié)合后就產(chǎn)生了化學(xué)凝聚。混凝劑對新方法中的絮凝效果具有重要影響：在處理過氧化廢水過程中是不可或缺的成分之一[2]。

四、試驗材料與方法

（一）實驗材料及裝置

1、實驗所用到的材料為PPP/聚丙烯復(fù)合膜，此工藝是在混合溶劑中加入高濃度有機試劑，然后將其均勻分散于其中。本試驗選用了兩種不同類型的樹脂作為反應(yīng)體系，分別采用了三種規(guī)格型號：1號和2號混泥土、3T型塑料箱泥以及5t型黃漿料進行實驗研究;用PE管為原料制作泡沫泡罩樣品及試樣板來對泡沫泡蓋性能測試分析[1]。

2、本實驗所使用的處理裝置主要是PET塑料板，通過對其進行預(yù)熱，使其在溫度為40℃，含水率為50%左右的狀態(tài)下保溫。橡膠布，橡膠布一般由聚乙烯、環(huán)氧乙烷和苯丙烯等組成。實驗前首先要把材料帶上打磨子用玻璃棒做實心筒狀結(jié)構(gòu);然后將泡沫覆蓋塑料板表面并壓緊蓋好墊木使其可以接觸到塑料膜[2]。

（二）接種污泥

1、接種污泥的方法：先用自來水沖洗出水中殘留有機物，再用去離子水稀釋至倍數(shù)值，然后在加入適量蒸餾水進行攪拌后再放入培養(yǎng)皿中。菌種鑒定法，將培養(yǎng)基和用具按要求放置好并做好標簽標記工作待菌體完全成熟以后即可開始接種細菌、真菌等微生物制品;接種時要注意不能污染環(huán)境空氣與藥品和其他雜物以免被氧化分解;同時要防止操作過程可能出現(xiàn)的外界干擾[1]。

2、污泥是廢水處理的重要部分，對污水進行有效利用和回收有很大影響。由于污泥中有機物含量較高、含固量較大等特點，因此在實際應(yīng)用中需要采用接種分離法來去除活性炭顆粒以及一些有機污染物。將含有一定濃度細菌且具有較強的耐受性菌株放在培養(yǎng)皿內(nèi);然后把接種后的濾液倒入到洗滌槽中進行消毒處理并密封存放;最后用無毒試劑對其清洗并放入離心機里[2]。

（三）計算軟件

在計算機上進行數(shù)據(jù)處理是計算方法的一個重要組成部分，而運算軟件則為我們提供了非常方便快捷、高效準確地解決復(fù)雜問題的能力。所以說，如果想實現(xiàn)對廢水和污水處理廠中實際產(chǎn)生污泥量以及水質(zhì)狀況等方面全面了解與分析就必須要運用到運算程序。計算機網(wǎng)絡(luò)化：把傳統(tǒng)人工操作方式轉(zhuǎn)化成自動化過程稱為模擬處理過程;將其轉(zhuǎn)變成為計算機自動運行系統(tǒng)或應(yīng)用軟件的技術(shù)步驟叫做虛擬化、智能控制及遠程通訊[1]。

五、廢水處理新技術(shù)的工程應(yīng)用

（一）水質(zhì)

1、工業(yè)廢水的水質(zhì)特點是由于化學(xué)、物理和生物等因素。在處理過程中，如果沒有對污染物進行有效分離，就會導(dǎo)致無法達到排放標準，進而影響到后續(xù)的治理工作。生化需氧量高：對于含氮磷化肥與氨態(tài)氮混合后所產(chǎn)生出來的是屬于有機物污染物質(zhì);含有無機鹽類物質(zhì)和有機化合物的廢水也是如此.所以工業(yè)污水必須經(jīng)過一定時間才能進入處理廠對其進行預(yù)凈化過程，從而去除污染物[2]。

2、工業(yè)廢水是一種重要的水質(zhì)污染，其主要成分有各種懸浮物、有機物和鹽類，在處理過程中由于受到環(huán)境條件等方面影響會造成二次污染。 懸浮污染物：工業(yè)污水中有許多固體物質(zhì)存在于水中，其中含有大量難生物降解的有機質(zhì)或無機雜質(zhì)以及一些重金屬離子;而這些有害物質(zhì)若長期處于污濁狀態(tài)下還會導(dǎo)致水體變渾濁甚至惡化到原來清澈的水文特征、使水質(zhì)發(fā)生改變從而危害人類健康及生態(tài)環(huán)境[1]。

（二）污水廠

1、污水處理廠的主要任務(wù)是對污水中含有較多濃度、高含水污染物進行有效去除。廢舊工業(yè)廢氣治理，在城市生活中，由于污水和雨水經(jīng)管道滲入，使得污水流過流經(jīng)沉淀池時造成二次污染;而當水質(zhì)達到一定值后再將其排放到江河湖海等河流里會使水體受到嚴重的影響;因此對這些城市環(huán)境產(chǎn)生巨大危害也是不可忽視的問題之一了[2]。

2、廢水處理廠的建立，根據(jù)實際情況和需要，在該廠建立一個獨立的污水處理系統(tǒng)，用于對原水中污染物進行去除。該公司是一家小型工業(yè)企業(yè)，污水治理項目包括：水氮、氨氮以及有機物去除率達到了標準要求;污泥濃縮池及脫水設(shè)備等設(shè)施齊全完善合理有效地解決了生產(chǎn)生活中產(chǎn)生大量次外排廢水產(chǎn)生的問題[1]。

（三）建議

1、在混凝沉淀池的下部應(yīng)設(shè)置生物膜，以提高其強度，增強廢水中懸浮物和油類物質(zhì)的去除能力。污泥濃縮后排入到絮凝池中，由于污泥水較高時含有大量細菌、灰塵等有害成分會對周圍環(huán)境造成污染;因此要將含磷藥劑投加到混合液當中去處理污水就成了一個很好地解決方法，不僅可以提高澄清度還能減少廢水中懸浮物的含量[2]。

2、新技術(shù)：在處理工業(yè)廢水的過程中，應(yīng)采用先進、成熟和高效方法，比如，可以通過微濾等新型設(shè)備來進行過濾。應(yīng)用新材料：目前我國對生物降解有很多研究方法如利用高分子聚合物或無機物作為吸附劑吸附污染物;也有人使用活性炭或者納米填料將其與污水中有機物質(zhì)結(jié)合從而達到去除污染水體效果的一種技術(shù);還有就是在處理工業(yè)廢水時還應(yīng)考慮到污泥和生活垃圾等有機物[1]。

六、結(jié)論

隨著新技術(shù)和新方法的發(fā)展，人們對于污水處理中所使用到的新型高效水劑有了更加深入了解，對其進行研究也在不斷加深。本文通過分析國內(nèi)外工業(yè)廢水中常用生物膜法、混凝沉淀以及活性炭吸附等幾種工藝來對工業(yè)廢水進行深度處理;同時還介紹了目前我國在這方面應(yīng)用最廣泛且成功運用最多最為成熟有效地生物吸附技術(shù)和傳統(tǒng)方法—電化學(xué)法兩種方式的基本原理及其優(yōu)缺點;最后總結(jié)并指出了今后污水綜合利用所面臨問題[2]。

參考文獻

[1]楊書銘，黃長盾.紡織印染工業(yè)廢水治理技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]鄒家慶，工業(yè)廢水處理技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.8.