工业废水处理中化学工艺的应用研究

马福军

（潍坊市临朐生态环境监控中心，山东 潍坊 262600）

引言

水是保证人类生命健康的基础，也是开展各种农业、工业生产的重要基础。尽管地球海水资源非常丰富，占所有水资源九成以上，但地球上的淡水资源，除了固态形式之外，可以直接利用的甚至不足全球水资源的0.5%，因此，珍惜水源、保护水资源具有非常重要的意义[1]。在严格执行节约用水政策的基础上，通过化学工艺进行工业废水处理，将工业废水改良成为可以灌溉、清洗等类的水资源，实现水资源的高效利用和循环利用，也是保障水资源可持续发展的重要举措。

1 工业废水的定义及来源

1.1 工业废水的定义

工业废水是指一切因为工业生产而导致被污染的水资源，其中可能掺杂过量的化学元素、污染物、有机废物等，不仅会对人体健康造成危害，还会对各种农作物、植物、土壤等产生污染，甚至引发地下饮用水源的污染。此类废水如果不经过处理就直接排放，会对生态环境造成严重污染，甚至引发重大安全事故，给民众带来生命健康威胁和经济损失[2]。由于工业废水中有害物质的含量会因为产生渠道不同而不同，在进行整治或治理时，也要应用不同的化学工艺，不仅要分解、清除废水中的有害金属、化学成分，还必须要净化废水，以提升水体的水质和清洁度。经过科学的治理工艺、净化工艺等，在满足各种生产、生活检验标准的前提下，将水源进行重复利用，既能保护已有的水资源，还能节约水源，从而高效实现水资源保护的最终目标。

1.2 工业废水的来源

工业废水依据形成原因导致来源不同。首先，在工业生产中，需要一定的水源才能实现工业产品的制造，且制造流程会导致水源产生成分变化，这是工业废水的重要来源之一。其次，科研机构也会产生废水，这类废水往往含有害物质，对人体和环境影响较大，也是废水来源的渠道之一。在开展废水治理时，不仅要明确最终的治理目标，还要根据废水产生的原因，了解废水形成的机理及其所含有的成分，然后再分析、选择废水处理工艺和流程，才能实现废水治理效果，减少生态污染，满足水循环的要求。

2 化学工艺处理废水的基本原则

基于废水具体的形成过程，一些废水很难实现从源头进行控制，只能限制废水量。因此，在实际运用废水处理工艺时，只有科学地设计工艺流程，完善废水处理细节，才能减少或降低废水引起的各种不良影响，给予社会和生态更为优秀的环境条件，并促进其发展。

2.1 分离原则

废水中的污染物是危害环境和人体健康最重要的因素之一，利用废水分离原则，可以减少污染物的含量。工业废水若不经分离直接排放，会影响并改变水质，从而引发水源污染。同时，基于流动性原则，发生污染的水源会逐渐扩散，进而造成大面积水域、土壤出现污染，导致大范围内人员健康受到威胁，严重时甚至会引发重大的污染安全事故。因此，在进行废水收集和排放工作时，相关工作人员必须要严格执行废水分离原则，在达到既定标准后，才能排放；同时，要提升相关工作人员的责任心，进而提高检测的准确性和可靠性，确保水源的安全。另外，废水种类决定治理方式，在了解和明确废水来源后，将工业废水、实验废水以及生活废水等进行分类，将有助于提升废水治理效果，从而提高治理效率。

2.2 分类原则

分类原则主要是基于废水形成机制及其中所含有害物质的成分、含量进行分类，便于废水处理化学工艺的选择。首先，应明确废水来源，通过对不同的物理成分和化学成分进行检测、分析，确定有害物质的含量，并依据分类原则进行分类，从而制定有效的排放措施，降低污染风险，减少破坏生态的情况发生。其次，同类别废水需要进行统一收集，这不仅能够为废水治理工作提供便利，还会减少二次污染情况的发生。因此，废水处理工作是一个系统、严谨、科学的过程，相关工作人员要以各种原则为基础进行分类，既要确保废水治理效果，又要注重废水处理后的利用率，从而实现水资源及生态的可持续发展。

3 化学工艺在工业废水处理中的应用

工业废水中含有大量化学物质，需要通过化学工艺进行降解，通过各种氧化还原反应、中和反应等，实现有毒物质、大分子化合物等有害物质的中和和絮凝效果，再经过滤、净化等工序，达到再利用的标准，从而实现废水治理的目的。第一，工作人员必须要按照比例添加化学物质，确保通过化学反应能够过滤并清除部分废水中的有害物质。第二，利用化学微生物，通过浓缩、过滤等流程，清除有机物、大分子化合物，或者将其转化为可自然降解的物质，以满足排放标准。在具体应用过程中，化学中和氧化法、混凝法、热力理论法、A/O（厌氧-好氧）法的应用相对广泛，效果相对理想，是较为常用的废水处理工艺[3]。

3.1 化学热力理论法

化学热力理论法是我国工业废水处理部门应用和构建废水处理体系的重要方式之一，是通过废水中化合物或有机物自我热力的释放，实现自凝反应，从而达到废水净化的目的。工业废水中的部分有害物质，通过与某些物质进行化学反应释放出热能而形成可凝结的物质，并随着质量的增加而逐渐沉积，最终可以净化原有废水，减少水体中有害物质的含量和成分，从而提升水体的纯净度。再经过过滤、净化等步骤，实现有效治理。因此，在分析和明确废水中污染物成分的同时，还要了解其能量释放和转化的过程，并依据化学热力学知识，将有害污染物进行凝聚，便于后续过滤及净化等操作流程的实施。另外，考虑到自凝的原理及其便利性，化学热力理论法在实际应用中非常广泛，而且该方法操作简单、成本低，应用效果也非常理想[4]。

3.2 化学混凝法

医药类化工企业废水采用化学混凝法进行处理更为有效。医药类工业废水大多有刺激性气味，且颜色较深，完全无害化处理的工艺技术难度较大，实效性较差。因此，在明确废水来源的同时，应了解废水中的物质指标和性状差别，加入所需要的化学制剂，但用量一定要根据实际比例进行添加，像硫酸铝、硫酸铁等化学物质，在与废水中的物质发生反应后，会产生絮状凝结物，当凝结物大量结合后，可以利用过滤、净化设备进行清除，从而改善水质，满足治理要求。需要注意的是：医药类企业主要有生物制药、化学制药和中成药制药三种类型，其原料及生产工艺各不相同，导致废水中有害物质的成分不同。在经过合理分类收集后，再利用化学混凝法进行处理会更加合理、更加科学。医药类废水有单独的排放指标，一定要经过严格的检测，达到排放标准后再进行合理排放，避免引发安全事故。

3.3 化学中和氧化法

污染性强且含有大量氮成分的石油工业废水的氧化还原性能较高，应通过中和氧化方式进行处理。首先，应明确废水的pH值，并通过添加化学试剂调整废水的pH值；其次，利用氧化还原反应形成可以沉积的氧化物，减少有害物的含量，形成水质分层和自然净化；最后通过过滤、净化装置，达到废水处理的目标。中和氧化法的操作原理简单，但需要工作人员全面掌握专业化学知识，实验操作不仅需要进行大量化学试剂种类、用量等的调整，还要满足实验数据的有效比例及效果对比，才可以进行大范围的投入使用。在此过程中，化学试剂及投放剂量可能导致水源的二次污染，因此，一定要进行少量小范围、多次试验，才能确保数据准确，效果理想，避免水质二次污染情况的发生。污水处理人员在应用化学中和氧化法处理废水时，需要注意处理方案的可行性、化学试剂的可靠性，决不能引发更大的安全事故，避免造成更大的损失。

3.4 吹脱法

吹脱法处置方式，对于富含氨氮离子的废水是非常高效的。具体操作原理为：首先，在废水中注入空气，溶解废水中的游离氨，使其在穿越气液界面后进入空气中呈现气体氨状态。其次，气体氨转移到空气中后，会成为空气组成部分或载体，进而达到脱除效果且不会造成污染和破坏。常见的氨吹脱方法可以应用吹脱塔、吹脱池等设备进行操作，但应根据设备的大小准备合理的处理空间。同时，针对吹脱法造成二次污染的情况，在吹脱塔中处置氨气时，建议采用逆流方式。此方式的主要要求为：塔内填充填料，在达到必要高度后保障气液界面面积的增加，从而促进氨气在废水、废液中的脱排和游离，而且填料多以聚丙烯鲍尔环、拉西环、聚丙烯多面空心球等为主。在此过程中还应注意气体逆流情况的效果，才能保障具体除氨的效果。

3.5 A/O厌氧-好氧污水处理技术

微生物对于污水处理具有非常重要的作用。利用微生物技术开展污水处理工作，不仅具有安全可靠、环保可持续的特点，还能有效提升净化效率，是值得广泛推广的有效措施。A/O工艺法又称厌氧-好氧工艺法，是通过微生物在好氧情况和缺氧情况下实现各种物理、化学反应，从而降解废水、污水中的有机物、氮元素等其他有害物质[5]。首先，厌氧状况下废水、污水处理的原理为：①厌氧菌在工业废水中进行水解、酸化，直至产生甲烷；②废水中淀粉类物质分解成葡糖糖和麦芽糖，而蛋白质类物质分解成肽和氨基酸；③分解后的小分子物质能够通过继续分解和过滤，使水质得到净化。其次，好氧状态下主要是清除废水中的无机物和需氧物质，操作简单，效果理想。根据污水中的有机物及无机物的含量、成分不同，开展厌氧-好氧污水处理工艺，不仅成效明显，对于处理流程及工艺本身来说，也具有很强的实用性和环保性。

生物接触氧化法属于厌氧-好氧污水处理技术的分支和创新，开创于20世纪70年代，兼具活性污泥法和生物膜法两者的特点[4]。发展至今，该技术已经非常成熟，应用也非常广泛，具有较高的实用价值。其具体工作原理为：①将填料放入氧化池中，使其在充分曝气过程中吸收氧气；②保持、提高废水的流动性，充分接触、混合填料，从而提高生物接触氧化法的处理能力；③通过上述鼓风曝气作用，微生物生物膜生长迅速，厚度增加，在满足条件后，微生物因为缺氧进行代谢并产生气体，这些气体在与外界气体相互作用后破坏了生物膜，使生物膜随流水排出氧化池；④周而复始地使产生的生物膜被破坏、流出，从而促进了污水水质的改善[6]。

由此看见，生物接触氧化法提升了原有厌氧-好氧污水处理工艺的处理效果，并显著提高了净化效率，该方法具有以下特点：①填料使用量的增加，增加了氧化池的负荷，增加了污水与填料的接触面积；②生物固体能够提升污水水流混合程度，对于污染严重的废水，可以根据需要进行流水量控制；③处理工艺相对干净，不会出现大量污泥，且不需要过多的人工参与，且成本较低，管理可控性强[7]。

生物接触氧化法在保持生物膜法特点的基础上，增加了更优异的技术工艺，两者区别也非常明显，具体内容如下：①生物接触氧化法又名淹没式滤池，填料不会暴露于氧化池外部，所以反应效果更为理想；②专业机械设备是含氧量的保障，可以提高填料曝气状态，进而提升吸附有害物质的能力，其效果明显强于自然供养形式；③滤池内含有活性淤泥，因而可以提高净化能力。基于以上三个明显区别，生物接触氧化法与传统生物膜法、活性淤泥法不同，将两种方法相结合，使过滤效果更加明显，净化程度更高。生物接触氧化法中产生的生物膜，主要成分为菌团、生物体等，其中的丝状菌能有效提升自洁功能，与废水、污水进行充分接触后，可以提高净水程度。另外，丝状菌的抗氧化能力强，无论何种水质，都能够适应，因而可提升净水标准，实现高度净水效果[8]。

需要引起注意的是，选择化学工艺进行废水处理时，首先要考虑经济成本，确保费用不会超出预算。其次，在工艺可实行的基础上应加装各种先进设备，主要目的是调节氧气池的浓度，从而实现对厌氧、好氧的控制。最后，采用厌氧法可以促进有机物的水解酸化，从而为后期的生物降解提供保障，而且还能够提升整个废水处理流程的效率，并提高废水处理的效果。

生物接触氧化法不仅操作简单，而且对于人工的要求不高，整个操作过程没有特殊技术的应用，主要是利用各种专业设备，对废水流量、反应池含氧量、通风曝气程度进行控制，从而提高处理效果。但是，该方法需要根据氧化池的规格匹配填料数量，才能有效提高曝气充分度。

4 结语

水资源具有不可再生性，是我们赖以生存的基础，水资源的保护工作是世界范围内亟待解决的重要议题。在采用化学工艺进行废水处理时，我们要从科学的角度，依据必要的原则，强化水处理效果，提高水资源的循环性，并提升其可持续发展性。相关企业既要考虑工艺成本及收益，更要加强环境保护制度的实施，且要因地制宜地开展化学热力理论法、混凝法、中和氧化法、A/O法等进行废水处理，进一步提高废水、污水处理效果，避免生态环境受到破坏，为人类造福，为社会可持续发展奠定基础，从而为构建良好的生态环境贡献力量。