化工园区综合废水处理方法探讨

熊平，徐睿琦，熊云

（成都工业学院 教务处，四川 成都 611730）

根据中国石油和化学工业联合会相关数据表明，我国目前共有化工园区600 多个，已基本形成了门类齐全、配套完善的化学工业体系，对我国的经济发展做出了重要的贡献。但化工园区生产过程产生的大量化工废水已逐渐成为制约化工园区发展的重要因素。根据相关数据表明，2013 年全国化工废水（含化工生产原料和化工产品制造、医药制造及化学纤维制造等相关行业）排放总量已超过35亿吨，占全国工业废水排放总量的17%以上[1]。此外，化工废水还具有污染物浓度高、生物毒性大以及降解难度大等特点，即使经过处理也可能对环境造成较大的危害[2]。鉴于此，笔者通过广泛调研并查阅相关资料，在此基础上对化工园区综合废水的现状、处理技术等情况进行了系统的梳理和总结，以期为化工园区综合废水处理技术的进一步研究和实际工程应用提供理论和现实参考。

1 化工园区的综合废水的类型及特点

化工园区综合废水主要由各化工厂产生的化工废水汇集而成，其来源主要包括化工生产原料、生产过程中产生的废水、生产过程中产生的副产物、冷却水、露天堆放的产品受到雨水的冲刷而形成的地表径流等[3]。此外，由于化工园区内不同化工厂生产的产品不同，其生产工艺也有所区别，造成化工园区综合废水的水质特征也有所不同，但一般来说化工园区综合废水均具有以下特征：（1）成分复杂，化工园区中汇集了大量不同类型的化工厂，不同化工厂在生产过程中使用的原料、生产工艺等均有较大的差异，导致其产生的副产物以及排放的主要污染物均有所不同，而化工园区的综合废水为各化工厂废水汇集而成，造成废水中污染物的成分复杂，处理难度较大；（2）废水中BOD5和CODCr含量较高[4]，大部分化工废水中的有机物含量均较高，尤其是石化废水中BOD5和CODCr的含量普遍高于常规的化工废水。若这种废水不经有效处理直接外排，会造成水中大量的溶解氧被消耗，从而对水生生物构成威胁；（3）废水中具有生物毒性的物质含量高，在化工园区废水污染物中，很大一部分是氰类有机物、酚类有机物、重金属盐以及有腐蚀性、刺激性的碱类、酸类物质等，这些物质的结构稳定，生物毒性强，易对周围环境造成巨大的危害；（4）水质和水量波动大，化工厂在生产过程中经常会出现调整生产产品、调整生产批次、检修清洗等过程，该过程易导致排放的废水水质水量发生较大的变化，从而造成化工园区废水的水质和水量波动较大。

2 化工园区综合废水的处理方法

目前化工园区综合废水常见的处理方法主要有物理法、化学法、生物法三大类，且均有将其应用于化工园区综合废水处理的相关报道，并取得了良好的效果。

2.1 物理法

物理法主要是利用物理或者机械作用来处理废水的方法。此外，近年来还兴起了以膜分离为代表的新型物理处理技术，目前常用的物理法有吸附法、气浮法、膜分离法等。

2.1.1 吸附法

吸附法主要是利用多孔性材料良好的吸附能力，将污染物从废水中分离出来。黄景星[5]以颗粒活性炭作为吸附材料，对煤化工废水进行了深度处理，结果表明颗粒活性炭对于难降解有机物的处理效果良好，处理后的煤化工废水可达到《污水综合排放标准》Ⅰ级标准（GB8978-96）。但该法仅是对污染物进行物相的转移，并未消除污染，还易造成二次污染。因此该法常与其他废水处理技术联用，作为预处理或深度处理单元。

2.1.2 气浮法

气浮法主要是通过产气设备使水中产生大量的微小气泡以去除废水中的悬浮物、乳化油等物质。该法主要用于化工废水的预处理阶段，彭贡生[6]利用气浮法对江西某化工园区农药厂的已处理的生产废水进行预处理，结果表明农药综合废水经气浮处理后，氨氮浓度由150mg/L 下降至60mg/L，去除率可达60%，预处理效果良好。

2.1.3 膜分离法

膜分离法是近年来兴起的一种分离技术，该法主要是利用膜的微孔结构，在压力作用下分离悬浮物质、小分子有机污染物以及离子等物质。目前常见的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤以及反渗透等。刘艳军等[7]通过超滤膜+反渗透膜的双膜联合处理工艺处理某化工废水。结果表明，该联合处理工艺对污染物的去除效果良好，处理后的废水水质水量稳定，满足废水回用要求，可将其回用于化工生产过程中，基本实现了生产废水的“零排放”。但膜分离法对水质要求较高，废水中Ca2+、Mg2+、Ba2+等成垢离子过高易造成膜堵塞，Cl-过高还会对膜造成损坏。此外，膜分离法在处理过程中并未改变污染物的性质，仅是对需处理的废水起到了浓缩作用，鉴于此其常用于处理难度大的化工废水的深度处理。

2.2 化学法

化学法主要是通过物质之间发生的化学反应来处理废水，废水处理中常用的化学法有混凝法、中和法以及化学氧化法等。

2.2.1 混凝法

混凝法作为废水处理过程中常见的处理方法，其主要是通过向废水中添加混凝剂使水中污染物聚集并沉降从而将污染物去除。该法对悬浮物和胶体物质的去除效果较好，但对有机物的去除效果较差，因此其常用于废水的预处理或者深度处理。牟伟腾[8]等人采取混凝沉淀法对煤化工废水进行深度处理，结果表明混凝法深度处理后的废水的有机物、氨氮、总酚以及浊度分别从3900mg/L、760.7mg/L、540 mg/L 和28NTU 下降到了2950mg/L、600.4mg/L、359.7mg/L 和5.3NTU。另外，可生化性（BOD5/CODCr）也由原来的0.11提升到0.29。

2.2.2 中和法

中和法主要是利用酸碱中和反应去除水中过量的酸或碱，用以避免管线或者设备的腐蚀。此外在废水处理过程中，一般需要加入一定量的酸碱物质调节废水pH，该过程不仅能有效强化后续处理效果，还能去除一部分悬浮物、杂质以及少量有机物[9]。目前常用的中和剂主要有Ca(OH)2、CaCO3、NaOH、NaCO3、HCl、H2SO4等物质。王敏[10]采取化学中和法处理含有大量氟酸的化工废水，结果表明化学中和法对氟酸具有良好的处理效果，氟化物去除率高达99.9%，出水水质基本达到《污水综合排放标准》Ⅰ级标准（GB8978-96）。

2.2.3 化学氧化法

化学氧化法主要是利用化学氧化剂所具备的氧化作用来处理污染物的方法。目前一般把化学氧化法分为两类，一类是普通的化学氧化法，该法主要是通过向水中加入氧化剂来氧化分解水中污染物，常用的氧化剂主要有H2O2、NaClO、ClO2等。章婷曦[11]使用活性炭+双氧水催化降解化工废水，结果表明双氧水对该废水的处理效果良好，处理后的废水水质基本可达《污水综合排放标准》Ⅱ级标准（GB8978-96）。但普通化学氧化法虽然简单易行，对常规化工废水处理效果显著，但该法也存在药剂的运输和存储困难、处理效果有限、易造成二次污染等缺点。

另一类化学氧化法为高级氧化法（又叫深度氧化法），该法主要是利用产生的具有强氧化能力的羟基自由基将废水中难降解的有机物直接矿化成二氧化碳和水或氧化分解成小分子有机物。与其他方法相比，高级氧化法具有氧化能力强、反应时间短、处理效果好等优点，在化工园区综合废水的处理中得到了广泛应用[12]。目前常用的高级氧化法主要有臭氧氧化法、Fenton 氧化法、电化学氧化法，光催化氧化法等。刘剑玉[13]等人利用Fenton 氧化法对精细化工废水进行深度处理，结果表明Fenton 氧化法能将废水中大多数难降解有机污染物氧化降解，废水COD 去除率高达82.61%，出水水质基本可达《污水综合排放标准》Ⅰ级标准（GB8978-96）。高珊[14]等人采用臭氧氧化法对煤化工废水进行了深度处理，结果显示经过处理后的废水BOD5/CODCr升高到了0.3，说明该法可有效提高煤化工废水的可生化性，降低废水处理难度。此外，光催化氧化法、电化学氧化法、声化学氧化法等其他高级氧化方法由于其对难降解有机物良好的处理效果，且处理过程不需外加药剂等优点也逐渐成为研究与应用的热点。

2.3 生物法

生物法是利用微生物来去除废水中的有机污染物，该法具有运行过程简单、经济成本低、二次污染小的特点。目前常用的生物法有好氧生物法和厌氧生物法。

2.3.1 好氧生物法

好氧生物法主要是指在水中含有充足氧气的情况下，利用好氧微生物对废水进行处理。目前常用的好氧生物法有两种：一种是活性污泥法，该法及其衍生出的改良工艺常被用于城市生活污水的处理；另外一种是生物膜法（又称固定膜法），主要是利用固体填料对污染物的吸附作用以及附着生长于填料表面的微生物的氧化分解作用来实现废水处理的过程[4]。郭研[15]等人采用生物膜法处理医药化工废水，结果表明该法对有机物处理效果良好，处理后的出水可满足生活用水标准，符合回用要求。但该法对难降解有机物处理效果有限，已成为限制其在化工废水领域应用的一大难点。

2.3.2 厌氧生物法

厌氧生物法主要是指在无氧或缺氧情况下，利用厌氧微生物对废水进行处理。与好氧微生物法相比，该法因能有效处理高浓度和难降解有机物废水而在化工园区综合废水处理中应用广泛。王宇[16]等人利用厌氧微生物对石化废水进行了处理，结果表明，最佳条件下产甲烷效率稳定在 0.6～0.8 L/d，有机物去除效率稳定在 75.0 %以上，处理效果良好。但厌氧微生物法废水水力停留时间长、有机物分解不彻底、臭气产生量大已成为其应用过程的难点。

3 结语

随着社会经济的不断发展，为充分发挥化工产业集群效应，推动化工产业的绿色高效发展，我国逐步掀起了化工园区的建设高潮，而化工园区综合废水因其成分复杂、BOD5和CODCr高、含有大量有毒物质、水质和水量波动大以及废水排放标准要求越来越严格而逐渐成为制约化工园区发展的一大障碍。从目前的处理现状来看，单一的处理方法已远远不能满足化工园区综合废水的处理要求。因此研究处理效果佳、经济性好、处理效果稳定且无二次污染的联合处理工艺将逐渐成为化工园区综合废水处理领域的重点和热点。鉴于此，本文对化工园区综合废水的特点进行了详细的介绍，归纳总结了目前常用的处理方法，为化工园区综合废水无害化、资源化处理技术的研发提供了思路和参考。