工業廢水處理中化學工藝的應用研究

馬福軍

（濰坊市臨朐生態環境監控中心，山東 濰坊 262600）

引言

水是保證人類生命健康的基礎，也是開展各種農業、工業生產的重要基礎。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]。在嚴格執行節約用水政策的基礎上，通過化學工藝進行工業廢水處理，將工業廢水改良成為可以灌溉、清洗等類的水資源，實現水資源的高效利用和循環利用，也是保障水資源可持續發展的重要舉措。

1 工業廢水的定義及來源

1.1 工業廢水的定義

工業廢水是指一切因為工業生產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，還會對各種農作物、植物、土壤等產生污染，甚至引發地下飲用水源的污染。此類廢水如果不經過處理就直接排放，會對生態環境造成嚴重污染，甚至引發重大安全事故，給民眾帶來生命健康威脅和經濟損失[2]。由于工業廢水中有害物質的含量會因為產生渠道不同而不同，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，以提升水體的水質和清潔度。經過科學的治理工藝、凈化工藝等，在滿足各種生產、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，還能節約水源，從而高效實現水資源保護的最終目標。

1.2 工業廢水的來源

工業廢水依據形成原因導致來源不同。首先，在工業生產中，需要一定的水源才能實現工業產品的制造，且制造流程會導致水源產生成分變化，這是工業廢水的重要來源之一。其次，科研機構也會產生廢水，這類廢水往往含有害物質，對人體和環境影響較大，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，還要根據廢水產生的原因，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，才能實現廢水治理效果，減少生態污染，滿足水循環的要求。

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，才能減少或降低廢水引起的各種不良影響，給予社會和生態更為優秀的環境條件，并促進其發展。

2.1 分離原則

廢水中的污染物是危害環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。工業廢水若不經分離直接排放，會影響并改變水質，從而引發水源污染。同時，基于流動性原則，發生污染的水源會逐漸擴散，進而造成大面積水域、土壤出現污染，導致大范圍內人員健康受到威脅，嚴重時甚至會引發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，確定有害物質的含量，并依據分類原則進行分類，從而制定有效的排放措施，降低污染風險，減少破壞生態的情況發生。其次，同類別廢水需要進行統一收集，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生。因此，廢水處理工作是一個系統、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，從而實現水資源及生態的可持續發展。

3 化學工藝在工業廢水處理中的應用

工業廢水中含有大量化學物質，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，實現有毒物質、大分子化合物等有害物質的中和和絮凝效果，再經過濾、凈化等工序，達到再利用的標準，從而實現廢水治理的目的。第一，工作人員必須要按照比例添加化學物質，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。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，或者將其轉化為可自然降解的物質，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廢水處理部門應用和構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，實現自凝反應，從而達到廢水凈化的目的。工業廢水中的部分有害物質，通過與某些物質進行化學反應釋放出熱能而形成可凝結的物質，并隨著質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的含量和成分，從而提升水體的純凈度。再經過過濾、凈化等步驟，實現有效治理。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化的過程，并依據化學熱力學知識，將有害污染物進行凝聚，便于后續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

醫藥類化工企業廢水采用化學混凝法進行處理更為有效。醫藥類工業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，但用量一定要根據實際比例進行添加，像硫酸鋁、硫酸鐵等化學物質，在與廢水中的物質發生反應后，會產生絮狀凝結物，當凝結物大量結合后，可以利用過濾、凈化設備進行清除，從而改善水質，滿足治理要求。需要注意的是：醫藥類企業主要有生物制藥、化學制藥和中成藥制藥三種類型，其原料及生產工藝各不相同，導致廢水中有害物質的成分不同。在經過合理分類收集后，再利用化學混凝法進行處理會更加合理、更加科學。醫藥類廢水有單獨的排放指標，一定要經過嚴格的檢測，達到排放標準后再進行合理排放，避免引發安全事故。

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、用量等的調整，還要滿足實驗數據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，才能確保數據準確，效果理想，避免水質二次污染情況的發生。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氣體氨狀態。其次，氣體氨轉移到空氣中后，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、拉西環、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?？沙掷m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[5]。首先，厭氧狀況下廢水、污水處理的原理為：①厭氧菌在工業廢水中進行水解、酸化，直至產生甲烷；②廢水中淀粉類物質分解成葡糖糖和麥芽糖，而蛋白質類物質分解成肽和氨基酸；③分解后的小分子物質能夠通過繼續分解和過濾，使水質得到凈化。其次，好氧狀態下主要是清除廢水中的無機物和需氧物質，操作簡單，效果理想。根據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新，開創于20世紀70年代，兼具活性污泥法和生物膜法兩者的特點[4]。發展至今，該技術已經非常成熟，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周而復始地使產生的生物膜被破壞、流出，從而促進了污水水質的改善[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，可以根據需要進行流水量控制；③處理工藝相對干凈，不會出現大量污泥，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，增加了更優異的技術工藝，兩者區別也非常明顯，具體內容如下：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專業機械設備是含氧量的保障，可以提高填料曝氣狀態，進而提升吸附有害物質的能力，其效果明顯強于自然供養形式；③濾池內含有活性淤泥，因而可以提高凈化能力?；谝陨先齻€明顯區別，生物接觸氧化法與傳統生物膜法、活性淤泥法不同，將兩種方法相結合，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，都能夠適應，因而可提升凈水標準，實現高度凈水效果[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，主要目的是調節氧氣池的濃度，從而實現對厭氧、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，該方法需要根據氧化池的規格匹配填料數量，才能有效提高曝氣充分度。

4 結語

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，依據必要的原則，強化水處理效果，提高水資源的循環性，并提升其可持續發展性。相關企業既要考慮工藝成本及收益，更要加強環境保護制度的實施，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，避免生態環境受到破壞，為人類造福，為社會可持續發展奠定基礎，從而為構建良好的生態環境貢獻力量。