工業(yè)廢水處理中化學工藝的應用研究

馬福軍

（濰坊市臨朐生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 濰坊 262600）

引言

水是保證人類生命健康的基礎，也是開展各種農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎。盡管地球海水資源非常豐富，占所有水資源九成以上，但地球上的淡水資源，除了固態(tài)形式之外，可以直接利用的甚至不足全球水資源的0.5%，因此，珍惜水源、保護水資源具有非常重要的意義[1]。在嚴格執(zhí)行節(jié)約用水政策的基礎上，通過化學工藝進行工業(yè)廢水處理，將工業(yè)廢水改良成為可以灌溉、清洗等類的水資源，實現(xiàn)水資源的高效利用和循環(huán)利用，也是保障水資源可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

1 工業(yè)廢水的定義及來源

1.1 工業(yè)廢水的定義

工業(yè)廢水是指一切因為工業(yè)生產(chǎn)而導致被污染的水資源，其中可能摻雜過量的化學元素、污染物、有機廢物等，不僅會對人體健康造成危害，還會對各種農(nóng)作物、植物、土壤等產(chǎn)生污染，甚至引發(fā)地下飲用水源的污染。此類廢水如果不經(jīng)過處理就直接排放，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，甚至引發(fā)重大安全事故，給民眾帶來生命健康威脅和經(jīng)濟損失[2]。由于工業(yè)廢水中有害物質(zhì)的含量會因為產(chǎn)生渠道不同而不同，在進行整治或治理時，也要應用不同的化學工藝，不僅要分解、清除廢水中的有害金屬、化學成分，還必須要凈化廢水，以提升水體的水質(zhì)和清潔度。經(jīng)過科學的治理工藝、凈化工藝等，在滿足各種生產(chǎn)、生活檢驗標準的前提下，將水源進行重復利用，既能保護已有的水資源，還能節(jié)約水源，從而高效實現(xiàn)水資源保護的最終目標。

1.2 工業(yè)廢水的來源

工業(yè)廢水依據(jù)形成原因?qū)е聛碓床煌?。首先，在工業(yè)生產(chǎn)中，需要一定的水源才能實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的制造，且制造流程會導致水源產(chǎn)生成分變化，這是工業(yè)廢水的重要來源之一。其次，科研機構(gòu)也會產(chǎn)生廢水，這類廢水往往含有害物質(zhì)，對人體和環(huán)境影響較大，也是廢水來源的渠道之一。在開展廢水治理時，不僅要明確最終的治理目標，還要根據(jù)廢水產(chǎn)生的原因，了解廢水形成的機理及其所含有的成分，然后再分析、選擇廢水處理工藝和流程，才能實現(xiàn)廢水治理效果，減少生態(tài)污染，滿足水循環(huán)的要求。

2 化學工藝處理廢水的基本原則

基于廢水具體的形成過程，一些廢水很難實現(xiàn)從源頭進行控制，只能限制廢水量。因此，在實際運用廢水處理工藝時，只有科學地設計工藝流程，完善廢水處理細節(jié)，才能減少或降低廢水引起的各種不良影響，給予社會和生態(tài)更為優(yōu)秀的環(huán)境條件，并促進其發(fā)展。

2.1 分離原則

廢水中的污染物是危害環(huán)境和人體健康最重要的因素之一，利用廢水分離原則，可以減少污染物的含量。工業(yè)廢水若不經(jīng)分離直接排放，會影響并改變水質(zhì)，從而引發(fā)水源污染。同時，基于流動性原則，發(fā)生污染的水源會逐漸擴散，進而造成大面積水域、土壤出現(xiàn)污染，導致大范圍內(nèi)人員健康受到威脅，嚴重時甚至會引發(fā)重大的污染安全事故。因此，在進行廢水收集和排放工作時，相關工作人員必須要嚴格執(zhí)行廢水分離原則，在達到既定標準后，才能排放；同時，要提升相關工作人員的責任心，進而提高檢測的準確性和可靠性，確保水源的安全。另外，廢水種類決定治理方式，在了解和明確廢水來源后，將工業(yè)廢水、實驗廢水以及生活廢水等進行分類，將有助于提升廢水治理效果，從而提高治理效率。

2.2 分類原則

分類原則主要是基于廢水形成機制及其中所含有害物質(zhì)的成分、含量進行分類，便于廢水處理化學工藝的選擇。首先，應明確廢水來源，通過對不同的物理成分和化學成分進行檢測、分析，確定有害物質(zhì)的含量，并依據(jù)分類原則進行分類，從而制定有效的排放措施，降低污染風險，減少破壞生態(tài)的情況發(fā)生。其次，同類別廢水需要進行統(tǒng)一收集，這不僅能夠為廢水治理工作提供便利，還會減少二次污染情況的發(fā)生。因此，廢水處理工作是一個系統(tǒng)、嚴謹、科學的過程，相關工作人員要以各種原則為基礎進行分類，既要確保廢水治理效果，又要注重廢水處理后的利用率，從而實現(xiàn)水資源及生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

3 化學工藝在工業(yè)廢水處理中的應用

工業(yè)廢水中含有大量化學物質(zhì)，需要通過化學工藝進行降解，通過各種氧化還原反應、中和反應等，實現(xiàn)有毒物質(zhì)、大分子化合物等有害物質(zhì)的中和和絮凝效果，再經(jīng)過濾、凈化等工序，達到再利用的標準，從而實現(xiàn)廢水治理的目的。第一，工作人員必須要按照比例添加化學物質(zhì)，確保通過化學反應能夠過濾并清除部分廢水中的有害物質(zhì)。第二，利用化學微生物，通過濃縮、過濾等流程，清除有機物、大分子化合物，或者將其轉(zhuǎn)化為可自然降解的物質(zhì)，以滿足排放標準。在具體應用過程中，化學中和氧化法、混凝法、熱力理論法、A/O（厭氧-好氧）法的應用相對廣泛，效果相對理想，是較為常用的廢水處理工藝[3]。

3.1 化學熱力理論法

化學熱力理論法是我國工業(yè)廢水處理部門應用和構(gòu)建廢水處理體系的重要方式之一，是通過廢水中化合物或有機物自我熱力的釋放，實現(xiàn)自凝反應，從而達到廢水凈化的目的。工業(yè)廢水中的部分有害物質(zhì)，通過與某些物質(zhì)進行化學反應釋放出熱能而形成可凝結(jié)的物質(zhì)，并隨著質(zhì)量的增加而逐漸沉積，最終可以凈化原有廢水，減少水體中有害物質(zhì)的含量和成分，從而提升水體的純凈度。再經(jīng)過過濾、凈化等步驟，實現(xiàn)有效治理。因此，在分析和明確廢水中污染物成分的同時，還要了解其能量釋放和轉(zhuǎn)化的過程，并依據(jù)化學熱力學知識，將有害污染物進行凝聚，便于后續(xù)過濾及凈化等操作流程的實施。另外，考慮到自凝的原理及其便利性，化學熱力理論法在實際應用中非常廣泛，而且該方法操作簡單、成本低，應用效果也非常理想[4]。

3.2 化學混凝法

醫(yī)藥類化工企業(yè)廢水采用化學混凝法進行處理更為有效。醫(yī)藥類工業(yè)廢水大多有刺激性氣味，且顏色較深，完全無害化處理的工藝技術難度較大，實效性較差。因此，在明確廢水來源的同時，應了解廢水中的物質(zhì)指標和性狀差別，加入所需要的化學制劑，但用量一定要根據(jù)實際比例進行添加，像硫酸鋁、硫酸鐵等化學物質(zhì)，在與廢水中的物質(zhì)發(fā)生反應后，會產(chǎn)生絮狀凝結(jié)物，當凝結(jié)物大量結(jié)合后，可以利用過濾、凈化設備進行清除，從而改善水質(zhì)，滿足治理要求。需要注意的是：醫(yī)藥類企業(yè)主要有生物制藥、化學制藥和中成藥制藥三種類型，其原料及生產(chǎn)工藝各不相同，導致廢水中有害物質(zhì)的成分不同。在經(jīng)過合理分類收集后，再利用化學混凝法進行處理會更加合理、更加科學。醫(yī)藥類廢水有單獨的排放指標，一定要經(jīng)過嚴格的檢測，達到排放標準后再進行合理排放，避免引發(fā)安全事故。

3.3 化學中和氧化法

污染性強且含有大量氮成分的石油工業(yè)廢水的氧化還原性能較高，應通過中和氧化方式進行處理。首先，應明確廢水的pH值，并通過添加化學試劑調(diào)整廢水的pH值；其次，利用氧化還原反應形成可以沉積的氧化物，減少有害物的含量，形成水質(zhì)分層和自然凈化；最后通過過濾、凈化裝置，達到廢水處理的目標。中和氧化法的操作原理簡單，但需要工作人員全面掌握專業(yè)化學知識，實驗操作不僅需要進行大量化學試劑種類、用量等的調(diào)整，還要滿足實驗數(shù)據(jù)的有效比例及效果對比，才可以進行大范圍的投入使用。在此過程中，化學試劑及投放劑量可能導致水源的二次污染，因此，一定要進行少量小范圍、多次試驗，才能確保數(shù)據(jù)準確，效果理想，避免水質(zhì)二次污染情況的發(fā)生。污水處理人員在應用化學中和氧化法處理廢水時，需要注意處理方案的可行性、化學試劑的可靠性，決不能引發(fā)更大的安全事故，避免造成更大的損失。

3.4 吹脫法

吹脫法處置方式，對于富含氨氮離子的廢水是非常高效的。具體操作原理為：首先，在廢水中注入空氣，溶解廢水中的游離氨，使其在穿越氣液界面后進入空氣中呈現(xiàn)氣體氨狀態(tài)。其次，氣體氨轉(zhuǎn)移到空氣中后，會成為空氣組成部分或載體，進而達到脫除效果且不會造成污染和破壞。常見的氨吹脫方法可以應用吹脫塔、吹脫池等設備進行操作，但應根據(jù)設備的大小準備合理的處理空間。同時，針對吹脫法造成二次污染的情況，在吹脫塔中處置氨氣時，建議采用逆流方式。此方式的主要要求為：塔內(nèi)填充填料，在達到必要高度后保障氣液界面面積的增加，從而促進氨氣在廢水、廢液中的脫排和游離，而且填料多以聚丙烯鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、聚丙烯多面空心球等為主。在此過程中還應注意氣體逆流情況的效果，才能保障具體除氨的效果。

3.5 A/O厭氧-好氧污水處理技術

微生物對于污水處理具有非常重要的作用。利用微生物技術開展污水處理工作，不僅具有安全可靠、環(huán)?？沙掷m(xù)的特點，還能有效提升凈化效率，是值得廣泛推廣的有效措施。A/O工藝法又稱厭氧-好氧工藝法，是通過微生物在好氧情況和缺氧情況下實現(xiàn)各種物理、化學反應，從而降解廢水、污水中的有機物、氮元素等其他有害物質(zhì)[5]。首先，厭氧狀況下廢水、污水處理的原理為：①厭氧菌在工業(yè)廢水中進行水解、酸化，直至產(chǎn)生甲烷；②廢水中淀粉類物質(zhì)分解成葡糖糖和麥芽糖，而蛋白質(zhì)類物質(zhì)分解成肽和氨基酸；③分解后的小分子物質(zhì)能夠通過繼續(xù)分解和過濾，使水質(zhì)得到凈化。其次，好氧狀態(tài)下主要是清除廢水中的無機物和需氧物質(zhì)，操作簡單，效果理想。根據(jù)污水中的有機物及無機物的含量、成分不同，開展厭氧-好氧污水處理工藝，不僅成效明顯，對于處理流程及工藝本身來說，也具有很強的實用性和環(huán)保性。

生物接觸氧化法屬于厭氧-好氧污水處理技術的分支和創(chuàng)新，開創(chuàng)于20世紀70年代，兼具活性污泥法和生物膜法兩者的特點[4]。發(fā)展至今，該技術已經(jīng)非常成熟，應用也非常廣泛，具有較高的實用價值。其具體工作原理為：①將填料放入氧化池中，使其在充分曝氣過程中吸收氧氣；②保持、提高廢水的流動性，充分接觸、混合填料，從而提高生物接觸氧化法的處理能力；③通過上述鼓風曝氣作用，微生物生物膜生長迅速，厚度增加，在滿足條件后，微生物因為缺氧進行代謝并產(chǎn)生氣體，這些氣體在與外界氣體相互作用后破壞了生物膜，使生物膜隨流水排出氧化池；④周而復始地使產(chǎn)生的生物膜被破壞、流出，從而促進了污水水質(zhì)的改善[6]。

由此看見，生物接觸氧化法提升了原有厭氧-好氧污水處理工藝的處理效果，并顯著提高了凈化效率，該方法具有以下特點：①填料使用量的增加，增加了氧化池的負荷，增加了污水與填料的接觸面積；②生物固體能夠提升污水水流混合程度，對于污染嚴重的廢水，可以根據(jù)需要進行流水量控制；③處理工藝相對干凈，不會出現(xiàn)大量污泥，且不需要過多的人工參與，且成本較低，管理可控性強[7]。

生物接觸氧化法在保持生物膜法特點的基礎上，增加了更優(yōu)異的技術工藝，兩者區(qū)別也非常明顯，具體內(nèi)容如下：①生物接觸氧化法又名淹沒式濾池，填料不會暴露于氧化池外部，所以反應效果更為理想；②專業(yè)機械設備是含氧量的保障，可以提高填料曝氣狀態(tài)，進而提升吸附有害物質(zhì)的能力，其效果明顯強于自然供養(yǎng)形式；③濾池內(nèi)含有活性淤泥，因而可以提高凈化能力?；谝陨先齻€明顯區(qū)別，生物接觸氧化法與傳統(tǒng)生物膜法、活性淤泥法不同，將兩種方法相結(jié)合，使過濾效果更加明顯，凈化程度更高。生物接觸氧化法中產(chǎn)生的生物膜，主要成分為菌團、生物體等，其中的絲狀菌能有效提升自潔功能，與廢水、污水進行充分接觸后，可以提高凈水程度。另外，絲狀菌的抗氧化能力強，無論何種水質(zhì)，都能夠適應，因而可提升凈水標準，實現(xiàn)高度凈水效果[8]。

需要引起注意的是，選擇化學工藝進行廢水處理時，首先要考慮經(jīng)濟成本，確保費用不會超出預算。其次，在工藝可實行的基礎上應加裝各種先進設備，主要目的是調(diào)節(jié)氧氣池的濃度，從而實現(xiàn)對厭氧、好氧的控制。最后，采用厭氧法可以促進有機物的水解酸化，從而為后期的生物降解提供保障，而且還能夠提升整個廢水處理流程的效率，并提高廢水處理的效果。

生物接觸氧化法不僅操作簡單，而且對于人工的要求不高，整個操作過程沒有特殊技術的應用，主要是利用各種專業(yè)設備，對廢水流量、反應池含氧量、通風曝氣程度進行控制，從而提高處理效果。但是，該方法需要根據(jù)氧化池的規(guī)格匹配填料數(shù)量，才能有效提高曝氣充分度。

4 結(jié)語

水資源具有不可再生性，是我們賴以生存的基礎，水資源的保護工作是世界范圍內(nèi)亟待解決的重要議題。在采用化學工藝進行廢水處理時，我們要從科學的角度，依據(jù)必要的原則，強化水處理效果，提高水資源的循環(huán)性，并提升其可持續(xù)發(fā)展性。相關企業(yè)既要考慮工藝成本及收益，更要加強環(huán)境保護制度的實施，且要因地制宜地開展化學熱力理論法、混凝法、中和氧化法、A/O法等進行廢水處理，進一步提高廢水、污水處理效果，避免生態(tài)環(huán)境受到破壞，為人類造福，為社會可持續(xù)發(fā)展奠定基礎，從而為構(gòu)建良好的生態(tài)環(huán)境貢獻力量。