工業(yè)廢水治理技術及其進展研究

李劍明

（廣東瑞星環(huán)境科技有限公司，廣東 東莞 523000）

引言

某公司為解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的工業(yè)廢水污染問題，擬對陽極氧化清洗的2 400 m3/d廢水進行治理。陽極氧化生產(chǎn)線排水分以下幾種：含鎳廢水、脫脂廢水、染色廢水、含磷廢水、酸洗廢水，治理后出水全部作為中水回用處理系統(tǒng)的原水?；赜盟O置2套處理系統(tǒng)，其中含鎳廢水產(chǎn)生量為480 m3/d；回用水系統(tǒng)總產(chǎn)水量為480 m3/d，其中一段產(chǎn)水120 m3/d回用于陽極氧化線退鍍工序清洗；二段產(chǎn)水360 m3/d回用于陽極氧化線封孔工序清洗；回用水系統(tǒng)濃水進入三效蒸發(fā)器濃縮，濃漿（殘渣）交資質(zhì)單位回收，冷卻液回流至回用水系統(tǒng)前端循環(huán)制水，實現(xiàn)總鎳零排放。

1 項目概況

該項目位于東莞市大朗鎮(zhèn)，企業(yè)生產(chǎn)過程中，陽極氧化前、后清洗工序中每天產(chǎn)生約2 400 m3的清洗廢水，其主要污染指標有pH值、BOD、CODCr、Ni2+、磷酸鹽等，若不經(jīng)處理，直接排入水體（江、河、湖、海和地下水）和土壤，將使水體和土壤受到嚴重污染。

該項目水量規(guī)劃及平面布置合理，根據(jù)企業(yè)提出的要求，車間廢水按2 400 m3/d進行設計。廢水處理及中水回用站占地面積約為2 500m2，過程控制采用中央監(jiān)控方式，可以實現(xiàn)現(xiàn)場自動/手動控制、中央控制室控制相結合[1]。在加藥過程中，使用進口加藥泵精確地加藥，控制過程簡單、精確，處理狀態(tài)穩(wěn)定，處理成本低。按化工設計規(guī)范，設計安全、簡單的儲、配藥系統(tǒng)。靈活的系統(tǒng)、管路配置，可以處理進水的異常情況，以保證出水水質(zhì)。主要設備均考慮配置備用系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)運行的可靠性。項目設置事故池及藥劑房、固廢貯放區(qū)、回用水房等[2]。該項目2017年被評為“廣東省環(huán)境保護優(yōu)秀示范工程”。

2 技術路線

本項目處理后的廢水出水可以用于中水回用系統(tǒng)的原水，并且需要保障中水系統(tǒng)的產(chǎn)水率、運行成本和運行穩(wěn)定性[3]。所以本次方案在選擇處理工藝時應當著重考慮以下因素：涉及酸堿、石油以及總磷類污染物時，主要選擇混凝沉淀結合離子交換的處理工藝；對于高COD、色度、氨氮、難以降解物以及總氮等污染物，則主要采用Fenton反應和混凝沉淀相結合的生化法進行處理，這樣不僅有助于有效凈化廢水，同時也有助于減少日常運行過程中的成本損耗，而回用水可以采用雙膜法進行處理（UF+RO）。

3 處理工藝

處理工藝包括以下幾種：（1）含鎳廢水采取“混凝沉淀與離子交換”相結合的處理工藝。出水進入到含鎳回用水處理系統(tǒng)中；回用水系統(tǒng)選擇“砂碳過濾器+UF超濾膜+三級RO反滲透膜+三效蒸發(fā)系統(tǒng)”處理工藝；產(chǎn)出的水全部回用，濃漿（殘渣）委外處理，實現(xiàn)總鎳零排放，其工藝流程見圖1。（2）脫脂廢水選擇“混凝與氣浮”相結合的處理工藝，出水進入到染色廢水處理系統(tǒng)中。（3）染色廢水選擇“Fenton氧化+還原+混凝沉淀+厭氧+缺氧+活性污泥+MBR膜反應器”處理工藝。（4）含磷廢水選擇“中和+壓濾+過濾+混凝沉淀”處理工藝，出水進入到綜合廢水調(diào)節(jié)池當中。（5）綜合廢水選擇“混凝（軟化）沉淀+砂碳過濾器+UF超濾膜+三級RO反滲透膜”處理工藝，產(chǎn)生的水回用到生產(chǎn)車間內(nèi)，濃水回流到染色廢水處理系統(tǒng)中。（6）排放水深度處理選擇“Fenton氧化+還原+混凝沉淀+水解酸化+BAF曝氣生物濾池”處理工藝，出水能夠達到排放標準[4]。

圖1 含鎳廢水處理工藝流程

4 常見的工業(yè)廢水治理技術及其進展分析

本項目所用的污水處理方法需要針對不同污水類型，選擇不同處理工藝。

4.1 物理處理法

物理處理法就是借助于物理作用或者機械作用對廢水中不易溶解的懸浮污染物進行分離或者回收的一種處理方法，因此這種方法不會改變廢水中污染物原有的化學性質(zhì)。物理處理法一般包括過濾、沉淀、萃取、吸附、膜分離以及離心分離等方法。

4.1.1 沉淀分離法

沉淀分離法就是借助污水中懸浮物與水密度不同的原理，利用重力沉降的作用，使懸浮物自然沉淀在水中并分離出去。該方法大多是利用多孔物質(zhì)的顆?；蛘叻勰┖蛷U水之間混合，或者讓廢水通過從顆粒物狀組成的濾床，使廢水中的污染物質(zhì)可以吸附在多孔物質(zhì)表面從而去除。

4.1.2 萃取法

該方法就是利用與水不相溶的溶液或者特定溶劑與廢水混合，使溶于廢水中的污染物可以重新回到溶劑中，再將溶劑與去除的部分污染物進行分離，從而實現(xiàn)廢水處理以及對有用物質(zhì)進行回收利用的目的。

4.1.3 膜分離法

膜分離法是一種利用薄膜的半滲透性而分離溶液中混合物，從而使部分溶質(zhì)與溶劑能夠分離的一種方法。常見的膜分離法主要包括微濾法、超濾法、納濾法、滲析法、液膜法、反滲透法、電滲析法等。膜分離法在處理一些含油污水的過程中具有操作簡單、能耗較低、分離效果較好、無相變以及化學添加劑用量較少的優(yōu)勢，但同時也具有熱穩(wěn)定性不足而且不耐受腐蝕的缺陷，因此這種技術還應當進一步開發(fā)新型工藝，并研制出性能更好的半透膜[5]。

4.2 化學處理法

化學處理法一般包括化學沉淀與高級氧化等多種方法。

4.2.1 化學沉淀法

這種方法就是在廢水中加入一些可溶性的化學藥劑，如沉淀劑，與水中呈現(xiàn)離子狀態(tài)的污染物間發(fā)生化學反應，從而生成難溶于水或者不溶于水的化合物沉淀，再將沉淀析出，使廢水得以凈化。該方法常用于去除廢水中的一些重金屬離子，如汞離子、鉛離子、鋅離子、鉻離子等。這種方法還包括胺氧化物沉淀法、鐵氧體沉淀法、硫化物沉淀法以及鋇鹽沉淀法。

4.2.2 高級氧化法

高級氧化法更適用于處理濃度高且難以降解的有機廢水。該方法的主要原理就是利用羥基自由基破壞水相中的污染物并發(fā)生化學反應。產(chǎn)生羥基自由基的方法通常選擇將氧化劑加入其中，比如臭氧化劑、過氧化氫、光催化劑、過渡金屬催化劑等，同時常利用紫外線與超聲波等輻射作用。目前被公認的一些突出的高級氧化法主要包括臭氧化法、濕氧化法、超聲降解法以及高能輻射法等。

4.2.3 濕式氧化（WAO）法

這種方法就是在封閉的反應器中，在較高溫度與壓力的影響下，借助空氣中的氧氣氧化廢水中的懸浮物，從而實現(xiàn)氧化還原的一種方法。這種方法是基于WAO工藝發(fā)展起來的濕式催化氧化法，并且在其中添加了適量的催化劑，從而降低了反應的壓力與溫度，提升了反應速度，縮短了整體反應時間，因而提高了氧化效率。

4.2.4 臭氧氧化法

這種方法常用于傳統(tǒng)的生物法預處理過程。臭氧屬于強氧化劑，其具有的氧化能力能夠達到氯氣的二倍，而殺菌能力則超過氯氣上百倍，在處理含酚廢水過程中不會產(chǎn)生惡臭氣味，并能夠有效降低廢水中BOD與COD含量，但是單純進行臭氧處理，在臭氧利用率和有機物降解率上都明顯不足。在污染物WAO過程中，高級氧化法具有高效、快速、普適以及氧化降解徹底的特點，但同時也具有處理成本較高、反應器制造較為復雜以及反應條件較為嚴格等不足，所以該方法與其他工藝組合應用必將成為未來的主要研究方向[6]。

4.3 生物處理法

生物處理法主要是借助微生物的代謝活動將廢水中的有機物轉(zhuǎn)化為無害產(chǎn)物，就是借助活性污泥或者生物膜中的微生物，將廢水中的有機物作為代謝活動必須的一些能源物質(zhì)，將其充分轉(zhuǎn)化為代謝的最終產(chǎn)物-水和二氧化碳，從而有效凈化廢水。結合參與降解的不同微生物類型，生物處理法也可以劃分為厭氧生物與好氧生物兩種處理方法。

4.3.1 好氧生物處理法

這種方法就是在提供必要的游離氧基礎上，以好氧微生物為主要處理原料降解有機物、且具有穩(wěn)定性良好特點的無害處理方法。微生物對廢水中的有機污染物進行合理利用，作為營養(yǎng)源完成好氧代謝。這種方法常用于性質(zhì)相近的一些工業(yè)廢水和日常生活用水的處理，因此在本項目也選用該工藝。

4.3.2 厭氧生物處理法

這種方法是指在缺少游離氧的前提下，主要用厭氧微生物來降解并穩(wěn)定廢水中的有機物。該方法具有有機物處理效率高、污泥沉降性能良好、成本較低以及出水水質(zhì)較好的優(yōu)勢，但是該方法對水質(zhì)的要求較高、適用區(qū)域限制明顯，而且運行過程也較為復雜。

4.4 電化學方法

電化學法主要是指在特定的電化學反應器中，借助電極反應和由此產(chǎn)生的各種化學反應、物理過程、電化學過程等，從而實現(xiàn)有機物降解和污染物轉(zhuǎn)化的效果。一般情況下，電化學處理技術可分為電絮凝法、電沉積法、內(nèi)點解法、電化學膜分離法、電解氣浮法以及電滲析法等。電化學法處理系統(tǒng)的設備較為簡單，操作與維護成本相對較低，占地面積也更小，在運行過程中可以有效防止二次污染的發(fā)生，且更有利于實現(xiàn)工業(yè)的自動化。

為了進一步提升廢水治理效益與效果，有關廢水處理的研究越來越深入。研究實踐表明，不同時期與不同類型的廢水需要采取不同處理方法的組合，這也將成為未來一種主要發(fā)展趨勢，在保護環(huán)境、節(jié)約資源、降低成本等方面具有重要意義，并有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展這一目標。

5 結語

綜上所述，通過本次案例的實踐分析不難發(fā)現(xiàn)，在廢水處理過程中，需要結合實際情況以及不同的廢水類型，選擇不同的治理工藝，只有這樣，才能夠從根本上提升廢水治理水平及治理效果。