化工废水处理技术研究

颜红梅 李忆雯 丁桑岚

（四川大学建筑与环境学院，四川成都，610065）

1 化工废水的特点

随着化学工业的发展，化工产品多种多样，成分复杂。化工废水即是由化工厂排出的废水。其对环境的危害及其处理措施主要取决于化工废水的特点。化工废水的特点主要表现为：

（1）水质成分复杂［1］，污染物种类多

由于化学反应过程反应不完全，水中含有各种副产物以及使用的各种辅料以及溶剂等物质，导致化工废水水质成分复杂。

（2）BOD和 COD高

化工废水特别是石油化工废水，含有各种有机酸、醇、醛、酮、醚和环氧化物等，其特点是BOD和COD都较高。这种废水一经排入水体，就会在水中进一步氧化分解，从而消耗水中大量的溶解氧，直接威胁水生生物的生存。化工废水B/C较低，可生化性差［2］，难以直接生物处理。

（3）有毒有害特征污染物多

化工废水中含有许多污染物，如氰、酚、砷、汞、镉和铅等有毒或有剧毒的物质，多环芳烃化合物等致癌物质，无机酸、碱类等刺激性、腐蚀性的物质。

（4）有的废水温度、色度高

2 化工废水处理技术

2.1 物理法

物理法是指通过物理作用分离、回收废水中呈悬浮状态的污染物质的废水处理法。

2.1.1 常用的物理法

常用的物理法包括重力沉淀法、过滤法、和气浮法。重力沉淀法是指利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，在重力场的作用下自然沉降，从而达到固液分离。过滤法是指利用孔粒状滤料层截留水中杂质以降低废水中悬浮物的方法。气浮法是指通过生成微小气泡将废水中的悬浮物颗粒附裹携带出水面的方法。

2.1.2 物理法的发展

传统的物理法虽然具有工艺简单、操作方便等优点，但不适用于可溶性废水成分的去除，具有很大的局限性［3］。而磁分离法、声波技术以及非平衡等离子体技术则没有这些局限性。磁分离法是指通过向废水中投加磁种和混凝剂，利用剩余的磁种，在混凝剂的作用下，使颗粒相互吸引而聚结长大，加速悬浮物的分离，然后利用磁分离器去除有机污染物。高梯度磁分离在国内外得到了广泛的应用［4］。声波技术是指通过控制超声波的频率和饱和气体，降解分解有机物质。非平衡等离子体技术是指用高压脉冲放电、辉光放电产生的等离子体对水中的有机污染物进行氧化降解。

2.2 化学法

化学法是指通过化学反应去除水中的污染物质。

2.2.1 常用的化学法

常用的化学方法有氧化还原法、中和法、电解法和化学絮凝法。氧化还原法是利用溶解于废水中的某些有毒有害物质，在氧化还原反应中能转化为无毒无害物质这一原理来去除废水中的污染物。中和法是利用酸碱中和调整废水的pH值使废水达到中性。中和法可利用酸碱废水相互中和，或利用酸、碱性物质来中和酸、碱性废水。电解法是利用废水中的离子在电解槽的阴阳两极发生氧化还原反应而生成新物质，从而降低废水中的有毒物质浓度。化学混凝法是通过投加化学药剂产生的混凝和絮凝作用，使胶体脱稳形成沉淀而去除。

2.2.2 化学法的发展

化学法不断发展产生了紫外光催化氧化技术、湿法氧化技术和超临界水氧化技术。紫外光催化氧化技术是利用TiO2等半导体催化剂在300—400nm的紫外光照射下，产生光电子空穴和羟基自由基等强氧化剂的能力，将废水中的有机物氧化分解，并最终氧化成水和二氧化碳。湿法氧化技术是在高温高压下，在水溶液中的有机物发生氧化还原的处理技术［5］。利用催化剂，用空气中的氧气和纯氧为氧化剂，可以在较低的温度和压力下使有机物氧化。超临界水氧化技术是在湿法氧化的基础上发展起来的一种有毒有机固废物和工业废水的高级氧化技术。超临界水氧化技术在水临界点（22.1MPa，374℃）以上，能在极短时间内将各种有机物完全氧化为二氧化碳和水，且不产生二次污染［6］。

2.3 物理化学法

2.4 生物法

生物法是指利用微生物的新陈代谢作用降解转化有机物的过程。生物法主要分为好氧处理和厌氧处理两种类型。

2.4.1 好氧生物处理技术

好氧生物处理技术主要包括生物膜法和活性污泥法。生物膜法是通过废水和生物膜接触，生物膜吸附和氧化废水中的有机物。活性污泥法是利用悬浮生长的活性污泥处理废水。其中活性污泥是由好氧微生物及其吸附和代谢的有机物和无机物组成。活性污泥具有降解废水中的有机污染物的能力。

2.4.2 厌氧生物处理技术

厌氧生物处理技术是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物或兼养微生物的作用，将废水中的有机物分解转化成甲烷和二氧化碳的过程，该过程主要依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌等三大细菌的联合作用完成。

2.4.3 生物法的发展

2.4.3.1 好氧生物处理技术的进展

（1）A/O工艺

A/O工艺能使废水中的有机污染物得到降解，还具有一定的脱氮除磷功能。该工艺是将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化游离出氨（NH3、NH4＋），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将 NH3－N（NH4＋）氧化为 NO3－，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3－还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理［7］。该工艺具有效率高、流程简单、投资省、操作费用低、容积负荷高、降解率高、抗冲击能力强等优点。

（2）A2/O工艺

A2/O工艺是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称。具有污染物去除效率高、运行稳定、耐冲击负荷、污泥沉降性能好以及同时具有脱氮除磷功能等优点。

2.4.3.2 固定化生物技术

固定化生物技术是指利用褐藻酸钙等天然凝胶及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等高分子材料作为载体，有目的地筛选一些特殊的优势菌种，将其固定在载体上［8］。固定化生物技术具有反应速度快、降解能力强、对废水适应能力强等优点。

3 结论

3.1 化工废水处理技术存在的问题

（1）由于化学工业的不断发展，化工废水水质成分与浓度都在不断变化，使得处理难度提高，许多处理技术难以适应化工废水水质的变化而导致处理效果低下。

（2）虽然目前关于化工废水处理技术的研究很多，很多研究在实验室能够取得较好的效果，但应用到实际的化工废水处理工程中时往往难以实施。

（3）随着化工废水处理技术的不断发展，许多新技术新方法已经被应用到实际中，但由于投资运营成本高等原因许多新技术无法得到广泛运用。

3.2 化工废水控制对策

（1）化工企业合理布局。在对化工企业进行布局时，要增强区域间企业的集聚效应和规模效应，划分明确的功能区，统筹考虑，优化组合［9］。

（2）运用清洁生产工艺。清洁生产工艺是从源头上对污染进行控制，运行成本低。因此在治理化工废水时，要以推广清洁生产为主、末端治理为辅，促进经济效益与社会效益的提升。

（3）车间废水原地资源化。化工生产过程中每个车间都会产生废水，若将这些废水原地资源化处理，不仅可以降低废水量，而且废水经处理之后还能被各个车间利用，从而实现生产过程中的水循环。

［1］张天胜，厉明蓉.日用化工废水处理技术及工程实例［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［2］孙杰，李海燕，左志军.化工废水处理技术进展［J］.武汉科技学院学报，2001，04：7－10.

［3］冀滨弘，章非娟.难降解有机污染物的处理技术［J］.重庆环境科学，1998，05：38－42.

［4］陈凡植，颜幼平，康新宇.高梯度磁分离技术在环境保护中的应用［J］.化工环保，2000，05：11－15.

［5］Chen R，pignatello J J.Role of quinone intermediates as electron shuttle in feton and photoassisted feton oxidations of aromatic compounds［J］.Environ Sci Technol，1997，31（8）：2 399－2 406.

［6］孙珮石，原田吉明，山崎健一.高浓度有机废水的催化湿式氧化法处理试验研究［J］.环境污染与防治，1999，01：4－6.

［7］崔鑫宇.化工废水处理技术与发展研究［J］.科技致富向导，2013，11：310.

［8］韩明山.浅谈化工废水的处理技术［J］.装备制造技术，2011，03：173－175.

［9］李金国.化工废水控制及处理技术论析［J］.化学工程与装备，2012，12：199－201.