化工企业实验室废水处理方式

王慧宇，武发辉，武发丽

（白银中天化工有限责任公司，甘肃白银 730600）

1 概述

水污染中最常见的污染源是化工废水，现在国内化工企业较多，每日废水的排污量都比较大。化工企业废水中含有较多且复杂的污染物，在处理过程中有较大难度。不同于生活用水，所含的有机聚合物、酚酞、生物毒性都比较高，采用生物分解并不能取得较好的效果，对于周围环境具有较大的破坏性。高分子有机物是化工产业中出现的较大污染物质，其分子含量能够超过几万个毒性有机物，生存时间长，并而且很难将其分解。由于高分子废水的处理方法是先将其进行浓缩，再经燃烧进行热分解，从而产生二次污染，因此目前很难对高分子废水进行治理，处理不当会出现二次污染，给周围的环境带来很大的影响。

2 废水处理工艺分析

2.1 物理处理技术

物理处理技术中比较常用的方案包括超声波技术、反渗析技术、离心分离技术等。这些处理方案一般是根据杂质与水在物理特性上存在差异，将废物杂质等与清洁水分开。工业废水经过超声波处理后，可以提高醇类、酚类、芳香烃化合物等难降解有机物的溶解性，提高废水的处理效率。

超声波技术：超声波在水中传播时，因水的密度差和温度的变化，形成一个个具有能量消耗的气泡，从而产生强烈振动。当超声波在水中传播时所产生的能量超过水中溶解氧量（溶解于水）时，将产生一系列化学效应。由于超声波具有很强的穿透力，能穿透到生物组织中而不损伤生物细胞结构。超声波作用于废水中的悬浮固体表面（油类、悬浮物和有机物）时由于其空化效应及气泡破碎效应而使这些污染物发生分解。利用超声处理废水是一种比较成熟的方法，并已广泛应用于工业废水处理中。

反渗析技术：反渗透膜分为中空纤维膜和膜片两种，膜的材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，膜的结构有多层、多面结构等。反渗透技术是利用渗透压差异和离子交换作用使纯水和盐水分开的一种水处理方法。当水中含有一种或多种离子时，将会出现两种浓度梯度，如：Na+和K+。在反渗透过程中离子是通过反渗透膜表面的小孔进入水中的，而水分子是由阴离子基团或阳离子基团与离子交换层上的两层阳离子相交换形成的。

离心分离技术：离心分离技术是一种利用流体在一个旋转的容器中沿其轴线方向产生离心力，从而实现物质分离的过程。它与重力、离心等物理分离方法相比，具有占地面积小、处理量大的优点。当液体中的固体颗粒在离心力作用下逐渐被甩向分离筒时，它们就会被离心力甩向一边；而液体中的气体则会因气体被压进而与集渣桶一起转动起来并沿着筒壁向上运动。通过离心过程把固体和液体两种不同的状态加以分离，然后通过过滤将固体物质从液体中分离出来，最后通过反渗透工艺除去水并回收利用其中的物质。

2.2 化学处理技术

化学处理技术可分为紫外光催化氧化、湿法氧化法、超临界氧化法等，其中原理是通过氧化剂的催化作用下，将废水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水等无害物质，从而改变工业废水中污染物的性质，使工业废水的污染程度减轻。

紫外光催化氧化；紫外光催化氧化技术是一种新的深度脱毒工艺，它采用紫外光辐射作为能量来源，将污染物降解为CO2和H2O。在紫外光催化氧化技术中使用的TiO2是一种光催化剂，其具有较高的比表面积，较强的光催化活性和优异的抗氧化性及稳定性等，能使有机污染物转化为CO2和H2O 等小分子物质，且反应时间短，操作简单，无二次污染。

湿法氧化法：湿法氧化法是指用水或其他液体为介质，将有机物氧化分解的方法。湿法工艺优点是投资费用低，污泥产生量少，操作简便，易于控制；缺点是反应速度慢，效率低。对于高浓度有机废水而言，湿法氧化法更有优势。

超临界氧化法：超临界水具有较高的压力、温度、溶解度及良好的化学稳定性，具有较好的氧化性，在此条件下超临界流体（简称超）可氧化废水中一些有机污染物。利用超临界水处理有机污染物时，当温度达到650℃时，超临界水就会变成液体或气体。在超临界水中，由于压力降低，溶质向高沸点溶剂移动时容易发生沸腾甚至爆炸。对于水溶性有机物（如染料、油类和一些不溶于水的有机溶剂）或一些含有毒物质的废水[5]具有良好的氧化效果。

3 化工企业实验区废水调查

3.1 污水采样

此次选择的是企业实验室1楼总排放口关井口。使用PVC材料制作的采样器，通过均划分流原理进行连续采样。

采样周期2020年9月10日—2020年9月16日，采样时间定在每天9：30—11：30，13：30—17：30进行连续的采集，每隔30min进行一次样品 收集。

3.2 污水测定

污水测定标准见表1。

表1 污水测定标准

3.3 pH数值

通过连续采样能够得出化工类综合废水pH是5.8~9，从图1中可以看出，每天所采样品的pH都有一定的变化，这也就表明现在企业废水的多变性、瞬时性，9月15日所取得的pH变幅最大，也就表明是通过强碱性废液直接排到下水道。如图1上方所表示的误差线，也就说明了这一点必须是数值小于6的占比为25%，数值小于7的占比为75%，数值最小测定是5.8，通过半天时间为阶段展开统计，得到图2，由图中可以看出连续7d采样中除了9月11日，9月12日，9月13日下午之外，其余时间段所采的样品pH与上午相比较都要高一些。

图1 废水中pH数值改变

3.4 六价铬浓度变化规律

连续7d70个水样的测定发现，在化学实验室的综合污水中，有90%以上的六价铬超标，70个样本的平均水平为1.9mg/L，超出了国家标准。如图2所示，在9月14日的样本中，六价铬的浓度是最高的，其他时候，六价铬的浓度几乎没有差别。

图2 上午和下午废水中Cr（Ⅵ）的变化

3.5 镉离子浓度变化规律

不同时段的镉离子浓度差异不大。不同时段的不同浓度均有不同程度的差异。

3.6 苯酚浓度变化规律

在7个样本中，70个样本中的平均含量是0.3mg/L。10月、11月、12月的平均水平和pH、6价铬的变化趋势基本一致，这是由于学校在教学中进行了科学研究，因此，污水的排放水平较低。

4 优化化工企业实验室污水处理流程

4.1 废液预处理设备

废水处理站：采用微波/Fenton+活性炭系统对废水中的有机物进行脱除，脱除率90%，出水中 COD值为2 000mg/L；利用化学沉淀技术，将废水中的重金属进行沉淀，使其在水中的重金属离子得到净化，使其在90%以上的水中被清除；酸性和碱性废水槽，用来储存酸性和碱性废水，酸性和碱性废水用作调整工艺的酸碱调节器，在酸性和碱性废水贮存到一定数量时，将其抽到调整槽内。

4.2 调节池

该装置的作用是调整实验室中的废水，如实验室冲洗废水、冷却废水等，以及实验室废水的预处理，调整池的水质。调整池的作用是调整 pH3~5，为下一步 Fenton反应创造一个酸环境，调整 pH的是酸性废水，调整废水的水质，并使试验废物得到有效回收。

4.3 Fenton 氧化槽

Fenton氧化槽的作用是处理污水中的有机污染物，但由于实验室污水的 COD含量很高，而且可加深性很差，采用 Fenton氧化技术可以降低污水的 COD值，从而改善污水的可生化性，为以后的生物氧化处理创造了有利的环境。

废水计量泵将混合调整池内的水注入 Fenton氧化槽内，在规定的流速下，将硫酸盐和H2O2的水注入指定的流速下，以100r/min的速度进行搅拌，Fenton氧化槽的水力滞留期是2h。

4.4 混凝沉淀池

混凝沉降是一种高效的物理方法，它可以有效地除去废水中的 COD、SS和重金属离子。当 Fenton氧化法进行到一定程度后，会形成一种悬浊液（Fenton），而在加入絮凝剂的作用下，会发生一组物化反应。

Fenton氧化制得的废水通过重力自流式流入到混凝反应器中，在混合反应池内设有两个隔板，将其分成三个格子，每个格子设有一个桨式搅拌器，搅动速率逐渐降低，混凝池内的水力滞留期20min，斜管沉淀池的沉降率高，能很好地清除混凝反应器所生成的絮状物，并通过淤渣管流入淤积槽，按一定的时间进行污泥的压滤脱液，再由重力自流式流入生化池。

4.5 生物接触氧化池

采用调整池-芬顿氧化法-混凝-沉降法后，出水污染指标基本符合上海市《污水排入城镇下水道水质标准》，添加生化法不仅能进一步降低 COD等污染物，还能使水质稳定，使废水从毒性、毒性、毒性、污染物含量较少、易于降解。

5 结束语

化学废水对周围的生态环境有很大影响。由于化学污水的成分和含量存在较大的不确定性，因此，针对不同的化学污水，应针对其特点，采用多种方法进行处理。采用不同的工艺组合，改善污水的治理效果。化工厂要与环保检验部门密切联系，主动改进生产流程和装置，不断探索和试验工艺，使其达到对化学污水的治理效果。