化工廢水處理工藝及技術進展

張丹陽

太原學院，山西 太原 030032

社會經濟不斷發展，以石油化工、煤化工、精細化工為主的化工業規模得以壯大，化工廢水的排放量規模也隨之增大。污染物種類繁多、較難降解，對我國整體環境與水環境造成了極大的污染與危害。因此，如何有效解決化工廢水的排放量，運用科學合理的廢水處理技術展開工作，實現零排放對我國水環境的改善與保護具有重要意義，相關部門應重視對化工廢水的處理問題，加大化工廢水處理與技術研究力度，不斷探索與優化工藝與處理技術。

1 化工廢水概述

1.1 化工廢水的來源

化工廢水指化工生產過程中排放出的工藝廢水，比如場地或設備沖洗水、冷卻水、工藝廢水、雨水沖刷廢水等，都屬于化工廢水。其具有不易凈化、成分復雜、難降解、種類繁雜的特點，此類廢水若不經過專業技術進行處理便進行排放，會對水體環境造成一定程度的污染與破壞，使水質惡化。在生產原料存儲和運輸、產品生產、產品冷卻和存儲等過程中都會產生一定量的廢水[1]?；I中主要包含石油化工、煤化工、精細化工等，各個產業互相交叉，各個環節中產生的廢水主要源于化學工藝過程中排放的洗滌廢水；冷卻水循環完成后排出的廢水；生產、存儲、運輸過程中產生的廢水；回用水、冷凝水等。

1.2 化工廢水的特點與水質特征

水環境的可持續性對人們的生活資源供給而言十分重要，而水資源是化工業運作的重要部分，化工業各個環節運作過程中產生的廢水包含無機化工廢水、有機化工廢水，由于廢水本質上的不同，在處理上存在一定的困難?；U水中包含有毒、難降解、結構復雜物質的共性，其水質不穩定、具有刺激性、水質成分復雜、副產物多、污染物含量高、色度高，污染性極強，易對土壤、空氣質量造成污染。

化工廢水的基本水質特征主要表現在以下幾點：其一，COD 含量高，COD 含量高達數萬乃至數十萬mg/L，廢水一旦排入水環境，將消耗大量的水中溶解氧破壞水環境；其二，鹽度高，化工廢水的高鹽度對有凈化作用的微生物具有抑制作用，無形增加了廢水處理的難度；其三，pH 值不穩定，化工廢水時而呈現強酸性，時而呈現強堿性，排放不達標會對生物、農作物和建筑物等造成極大危害；其四，高毒性，化工廢水中常含有氰化物、苯酚、DDT、芳香胺、氮雜環及多環芳香烴化合物等，多種物質具有致癌、致畸作用。

2 化工廢水常見的處理工藝

由于高COD、高鹽度、高度性等特性，化工廢水的處理主要集中在難降解、毒性、抑制作用方面。目前針對化工廢水常見的處理方法主要有物理法、化學法、生物法。單一處理技術難以去除廢水中的多種污染物，在實踐中，需要根據生產實際，結合廢水特點，靈活聯用幾種方法組合對化工廢水進行綜合處理。

2.1 物理法

物理法是指通過吸附、油分離、膜分離、氣浮等方法過濾篩選出懸浮物、浮油、不溶性微粒等，在化工廢水的預處理和深度處理中較為常見。較為常見的方法主要有氣浮法、吸附法、膜分離法等。

其中，吸附法是利用具有大比表面積的多孔固體材料或吸附劑，使化工廢水中的污染物吸附在固定材料或物質上，從而進行去除的方法[2]。常見吸附物質或材料主要有活性炭、焦炭、硅藻土等，常見的吸附劑主要有樹脂、分子篩、磺化煤等，不同吸附劑與吸附物質材料對化工廢水中污染物的吸附效果不同。雖然吸附法效果明顯，但處理成本較高，無法回收利用，極易造成二次污染；氣浮法是向化工廢水中通入人工形成微小氣泡，使氣泡與廢水中的不溶性懸浮性顆粒相互粘連形成水-氣-顆粒絮凝混合體，并借助氣泡的浮力浮到廢水表面，形成浮渣層被刮除，從而改善化工廢水水質的過程。分離效率高、表面負荷大，處理后的廢水水質好，缺點是電耗較大。物理法具有出水水質好、脫色效果好、便于控制、操作簡便等諸多優勢，但多種方法存在一定程度缺陷，對高濃度、高度性的有機物去除效果較差。

2.2 化學法

化學法是指通過化學反應對化工廢水進行處理，使廢水中的污染物被氧化還原，通過轉化、分解、氧化等過程，將廢水中的有害物質轉化為無害物質，將難降解物質轉化為易降解物質。常見的化學法主要有氧化法、超生氧化法、Fenton 試劑氧化法等。

其中，超聲氧化法原理是在超聲波的作用下，將化工廢水進行聲空化，產生空化氣泡，氣泡內部及周圍產生高溫和高壓，伴隨強烈沖擊波和高速度射流，使泡內水蒸氣直接熱分解形成自由基，廢水中的易揮發有機物直接熱分解，難揮發有機物則在空化泡氣液界面中與自由基發生氧化還原反應，從而得到降解。該方法操作簡便、速度快、無二次污染、反應條件溫和，但能耗較高、處理量較小、且成本較高；Fenton 試劑氧化法是一種比較高級的化學氧化法，在廢水高級處理中較為常見，可以有效去除COD、味道、色度等，過氧化氫在亞鐵離子的催化下得以分解并產生·OH自由基，引發鏈式反應，一般在pH 值＜3.5 的條件下進行?！H 自由基的高活性性質可以有效地氧化廢水中的大部分有機物，實現廢水處理，該方法廢水處理效果好，但對pH 值要求較高，需不斷調節廢水pH 值，易造成水體污染。綜上所述，化學法處理時間短、效果好、水質好，但技術較為復雜、能耗高，且投資較大。

2.3 生物法

生物法是指利用微生物代謝對廢水中的有機物進行降解或轉化的一種方法，細菌在其中起著重要作用。目前，生物處理裝置是污水處理的主要工藝。生物法處理成本較低，環境友好，較為常見的有厭氧法與好氧法。

其中，厭氧法是在無氧的條件下進行，通過厭氧菌的作用將化工廢水中的有機物分解成CH4和CO2的過程，主要有AF、UASB、HABP、IC 等多種處理工藝，該方法存在一定缺點，厭氧微生物繁殖較慢、影響因素較多，需進行厭氧預處理，采用好氧處理和厭氧處理相結合的方法，提高廢水的降解效率；好氧法主要有活性污泥法、生物膜法，活性污泥法是使好氧微生物形成污泥狀絮凝物吸附并降解廢水中的污染物，生物膜法是將高密集度真菌或藻類吸附在載體上，將其與廢水接觸，吸附或氧化化工廢水中的有機物。厭氧與好氧法結合的工藝處理方法可以實現生物脫氮除磷，A/0 工藝處理法是處理焦化廢水最常見的生化工藝，處理效果良好。

3 化工廢水處理技術研究進展

目前低溫等離子體水處理技術（NTP）、超臨界水氧化技術（SCWO）、鐵碳微電解處理技術等多種最新廢水處理技術都得到了大力發展與推廣研究。其中，低溫等離子體水處理技術是一種高級水氧化技術，通過產生等離子體或活性粒子，誘導廢水中的有機鏈反應，對水中的污染物進行激發和電離，使廢水完全氧化和分解，該技術無須催化劑便可進行，后期使用與維護成本低[3]；超臨界水氧化技術是利用超臨界水（22.1MPa，374℃以上），在水趨于非極性狀態下與氧氣或過氧化氫組成氧化劑并發生均相反應，對有機污染物進行溶解，反應速率極快、氧化效率高、處理成本低；鐵碳微電解處理技術將鐵屑浸入含電解液的廢水中，在廢水中形成電池，以低鐵電位為負電極，高碳電位為正電極，根據金屬腐蝕原理，利用Fe2+和OH-生成Fe(OH)2，并作為吸附劑對廢水的有機物開環分解產生的不溶性微粒進行絮凝處理，提高廢水的可生化性，以廢鐵屑作為原料，成本較低，但出水含鐵量高，且反應機理尚未明確，還處于研究階段。新型化工廢水處理工藝技術的主要特點是低耗高效，通過綜合運用各種處理技術從污染物源頭出發，優化水資源配置和利用，從根本上減少和控制化工廢水的產生和排放。

4 結束語

化工廢水處理技術的不斷成熟與發展，使化工廢水得到了一定程度上的高效處理。在環境標準與廢水排放標準的高標準下，對化工廢水處理技術的要求不斷提升，物理法、化學法、生物法的綜合運用產生了低溫等離子體水處理技術（NTP）、超臨界水氧化技術（SCWO）、鐵碳微電解處理技術、磁分離技術等多種新型化工廢水處理技術，可以有效提高廢水處理效率，改善水環境。因此，對化工廢水處理技術進行不斷優化與組合，研發更高效的廢水處理技術，對化工業的健康與可持續發展具有重要推動意義。