工業(yè)廢水的處理原則和技術(shù)應(yīng)用
到目前為止，有多種方法和技術(shù)可以處理工業(yè)廢水，總的來(lái)說(shuō)各有利弊。單純的生物氧化法出水中含有一定量的難降解有機(jī)物，COD值偏高，不能完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。吸附法雖能較好地除去COD，但存在吸附劑的再生和二次污染的問(wèn)題。催化氧化法雖能降解難以生物降解的有機(jī)物，但實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中存在運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。
工業(yè)廢水中的污染物成分五花八門(mén)、多種多樣，采用一種工藝處理往往不能將廢水中所有的污染物去除殆盡。用物化工藝將工業(yè)廢水處理到排放標(biāo)準(zhǔn)難度很大，而且運(yùn)行成本較高；工業(yè)廢水含較多的難降解有機(jī)物，可生化性差，而且工業(yè)廢水的廢水水量水質(zhì)變化大，故直接用生化方法處理工業(yè)廢水效果不是很理想。
工業(yè)廢水怎么處理呢？針對(duì)工業(yè)廢水處理的特點(diǎn)，我們認(rèn)為對(duì)其處理宜根據(jù)實(shí)際廢水的水質(zhì)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理方法，如絮凝、內(nèi)電解、電解、吸附、光催化氧化等工藝，破壞廢水中難降解有機(jī)物、改善廢水的可生化性；再聯(lián)用生化方法或膜處理技術(shù)，對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行深度處理。
一、工業(yè)廢水的分類
第一種是按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學(xué)性質(zhì)分類，含無(wú)機(jī)污染物為主的為無(wú)機(jī)廢水，含有機(jī)污染物為主的為有機(jī)廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過(guò)程的廢水，是無(wú)機(jī)廢水；食品或石油加工過(guò)程的廢水，是有機(jī)廢水。
第二種是按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對(duì)象分類，如冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學(xué)肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、電站廢水等。
第三種是按廢水中所含污染物的主要成分分類，如酸性廢水、堿性廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機(jī)磷廢水和放射性廢水等。
前兩種分類法不涉及廢水中所含污染物的主要成分，也不能表明廢水的危害性。第三種分類法，明確地指出廢水中主要污染物的成分，能表明廢水一定的危害性。
此外也有從廢水處理的難易度和廢水的危害性出發(fā)，將廢水中主要污染物歸納為三類：第一類為廢熱，主要來(lái)自冷卻水，冷卻水可以回用；第二類為常規(guī)污染物，即無(wú)明顯毒性而又易于生物降解的物質(zhì)，包括生物可降解的有機(jī)物，可作為生物營(yíng)養(yǎng)素的化合物，以及懸浮固體等；第三類為有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物質(zhì)，包括重金屬、有毒化合物和不易被生物降解的有機(jī)化合物等。
實(shí)際上，一種工業(yè)可以排出幾種不同性質(zhì)的廢水，而一種廢水又會(huì)有不同的污染物和不同的污染效應(yīng)。例如染料工廠既排出酸性廢水，又排出堿性廢水。紡織印染廢水，由于織物和染料的不同，其中的污染物和污染效應(yīng)就會(huì)有很大差別。即便是一套生產(chǎn)裝置排出的廢水，也可能同時(shí)含有幾種污染物。如煉油廠的蒸餾、裂化、焦化、疊合等裝置的塔頂油品蒸氣凝結(jié)水中，含有酚、油、硫化物。在不同的工業(yè)企業(yè)，雖然產(chǎn)品、原料和加工過(guò)程截然不同，也可能排出性質(zhì)類似的廢水。如煉油廠、化工廠和煉焦煤氣廠等，可能均有含油、含酚廢水排出。
二、工業(yè)廢水的處理原則
工業(yè)廢水的有效治理應(yīng)遵循如下原則：
①最根本的是改革生產(chǎn)工藝，盡可能在生產(chǎn)過(guò)程中杜絕有毒有害廢水的產(chǎn)生。如以無(wú)毒用料或產(chǎn)品取代有毒用料或產(chǎn)品。
②在使用有毒原料以及產(chǎn)生有毒的中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，采用合理的工藝流程和設(shè)備，并實(shí)行嚴(yán)格的操作和監(jiān)督，消除漏逸，盡量減少流失量。
③含有劇毒物質(zhì)廢水，如含有一些重金屬、放射性物質(zhì)、高濃度酚、氰等廢水應(yīng)與其他廢水分流，以便于處理和回收有用物質(zhì)。
④一些流量大而污染輕的廢水如冷卻廢水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和廢水處理廠的負(fù)荷。這類廢水應(yīng)在廠內(nèi)經(jīng)適當(dāng)處理后循環(huán)使用。
⑤成分和性質(zhì)類似于城市廢水的有機(jī)廢水，如造紙廢水、制糖廢水、食品加工廢水等，可以排入城市廢水系統(tǒng)。應(yīng)建造大型廢水處理廠，包括因地制宜修建的生物氧化塘、廢水庫(kù)、土地處理系統(tǒng)等簡(jiǎn)易可行的處理設(shè)施。與小型廢水處理廠相比，大型廢水處理廠既能顯著降低基本建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用，又因水量和水質(zhì)穩(wěn)定，易于保持良好的運(yùn)行狀況和處理效果。
⑥一些可以生物降解的有毒廢水如含酚、氰廢水，經(jīng)廠內(nèi)處理后，可按容許排放標(biāo)準(zhǔn)排入城市下水道，由廢水處理廠進(jìn)一步進(jìn)行生物氧化降解處理。
⑦含有難以生物降解的有毒污染物廢水，不應(yīng)排入城市下水道和輸往廢水處理廠，而應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)處理。
三、工業(yè)廢水處理的技術(shù)應(yīng)用
1、膜處理技術(shù)
近年來(lái)，膜處理技術(shù)發(fā)展迅速，在電力、冶金、石油石化、醫(yī)藥、食品、市政工程、廢水回用及海水淡化等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，各類工程對(duì)膜技術(shù)及其裝備的需求量更是急速增加。目前已經(jīng)熟和不斷研發(fā)出來(lái)的微濾、超濾、反滲透、納濾、滲析、電滲析、氣體分離、滲透汽化、無(wú)機(jī)膜等技術(shù)正在廣泛用于石油、化工、環(huán)保、能源、電子等行業(yè)中，并產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，將對(duì)21世紀(jì)的工業(yè)技術(shù)改造起著重要的戰(zhàn)略作用。同時(shí)，國(guó)家和政府相關(guān)部門(mén)的高度支持和重視也給膜行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇u。微濾的分離目的是溶液脫粒子和氣體脫粒子，截留粒徑為0.10m的粒子，是所有膜過(guò)程中應(yīng)用最普遍且總銷售額最大的一項(xiàng)技術(shù)，主要用于制藥行業(yè)的過(guò)濾除菌和高純水的制備。東莞威立雅水處理引動(dòng)的德國(guó)SUPER RO高壓膜處理技術(shù)，該產(chǎn)品進(jìn)水水質(zhì)要求寬泛，是工業(yè)廢水處理的理想產(chǎn)品。
超濾(包括納濾)的分離目的是溶液脫大分子、大分子溶液脫小分子、大分子分級(jí)，截留粒徑為1．020nm的粒子。超濾技術(shù)可用于回收電泳涂漆廢水中的涂料，現(xiàn)已廣泛用于世界各地的電泳涂漆自動(dòng)化流水線上。日本等國(guó)一些造紙廠的工業(yè)廢液也已采用超濾技術(shù)進(jìn)行處理。在采礦及冶金工業(yè)中，超濾技術(shù)的應(yīng)用正日益受到重視，采用該技術(shù)處理酸性礦物排出液，其滲透液可環(huán)使用，濃縮液可回收有用物質(zhì)。同時(shí)，電子工業(yè)集成電路生產(chǎn)和醫(yī)藥工業(yè)用水過(guò)程也已開(kāi)始廣泛應(yīng)用超濾技術(shù)。納濾是在反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型分離技術(shù)，在廢水處理方面，用納濾膜對(duì)木材制漿堿萃取階段所形成的廢液進(jìn)行脫色，脫色率可達(dá)98%以上。還可用納濾膜從酸性溶液中分離金屬硫酸鹽和硝酸鹽，其中對(duì)硫酸鎳的截留率可達(dá)95%。
反滲透分離的目的是溶劑脫溶質(zhì)、含小分子溶質(zhì)溶液的濃縮，截留粒徑為0．11nm的小分子溶質(zhì)。反滲透技術(shù)已成為海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備及物料預(yù)濃縮的最經(jīng)濟(jì)手段，而且隨著性能優(yōu)良的反滲透膜及膜組件的工業(yè)化，反滲透技術(shù)的應(yīng)用范圍已從最初的脫鹽放到電子、化工、醫(yī)藥、食品、飲料、冶金和環(huán)保等領(lǐng)域?，F(xiàn)正在開(kāi)發(fā)反滲透技術(shù)在化工和石油化工中的應(yīng)用，如：工藝用水的生產(chǎn)和再利用；廢液處理；水、有機(jī)液體的分離；電鍍漂洗水再利用和金屬回收等。食品工業(yè)正用反滲透技術(shù)開(kāi)發(fā)奶品加工、糖液濃縮、果汁和乳品加工、廢水處理、低度酒和啤酒的生產(chǎn)。
電滲析技術(shù)目前已發(fā)展成為一個(gè)大規(guī)模的化工單元過(guò)程，廣泛用于苦咸水脫鹽，是電滲析技術(shù)應(yīng)用最早且至今仍最大的應(yīng)用領(lǐng)域，前景極好。鍋爐及工業(yè)過(guò)程用初級(jí)純水的制備是電滲析技術(shù)應(yīng)用的第二大領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)廢水、廢水排放量以每年1．810。kt的速度增長(zhǎng)，全國(guó)工業(yè)廢水和生活廢水每天的排放量近1．6410kt，其中約80%未經(jīng)處理而直接排人水域。因而，我國(guó)環(huán)保水處理方面對(duì)膜應(yīng)用的需求量將很大，這一領(lǐng)域?qū)⒊蔀樗幚砉I(yè)增長(zhǎng)潛力最大的領(lǐng)域。
2、活性炭
活性炭可分為粉末狀和顆粒狀，是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無(wú)數(shù)細(xì)／J,?L隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積為500～l500m。粉末狀的活性炭吸附能力強(qiáng)，制備容易，價(jià)格較低，但再生困難，一般不能重復(fù)使用；顆粒狀的活性炭?jī)r(jià)格較貴，但可再生后重復(fù)使用，并且使用時(shí)的勞動(dòng)條件較好，操作管理方便。因此，水處理中較多采用顆粒狀活性炭。
3、微波能
常規(guī)廢水處理法存在以下共同缺點(diǎn)：①工藝流程長(zhǎng)，廢水處理過(guò)程中物化反應(yīng)進(jìn)程緩，廢水處理設(shè)施龐大，占地面積大；②廢水只能集中處理，對(duì)于城市廢水而言，地下排污管網(wǎng)工程龐大，廢水處理工程總投資巨大；③處理后的水質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)難降解的可溶性有機(jī)物、磷、氮等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)處理不徹底，對(duì)某些工業(yè)廢水如造紙廢液等處理困難且運(yùn)行費(fèi)用高。而把微波場(chǎng)對(duì)單相流和多相流物化反應(yīng)的強(qiáng)烈催化作用、穿透作用、選擇性供能及其殺滅微生物的功能用于廢水處理，可以克服常規(guī)廢水處理法存在的諸多缺點(diǎn)，并且處理工程小型化、分散化，可省掉城市建設(shè)中現(xiàn)行廢水處理工程長(zhǎng)距離埋設(shè)龐大排污管網(wǎng)的巨大費(fèi)用，堵住污染源頭，從根本上消除因人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)給江河湖泊造成的污染。需特別指出的是微波對(duì)殺滅藍(lán)藻的特殊作用，藍(lán)藻在微波場(chǎng)中只需30S即由微細(xì)粒匯聚成大顆粒，經(jīng)過(guò)沉降與水分離，與此同時(shí)，水中的富營(yíng)養(yǎng)物也得到了降解。廢水經(jīng)微波能處理后可100%回用，實(shí)現(xiàn)水的可持續(xù)利用，使人類水環(huán)境步人良性循環(huán)，為解決2l世紀(jì)人類將面臨的世界性水荒做貢獻(xiàn)。隨著物質(zhì)文明建設(shè)的不斷發(fā)展，淡水資源的需求量越來(lái)越大，產(chǎn)生的廢水量也越來(lái)越大，意味著對(duì)廢水處理任務(wù)及處理深度的要求也必然加大，這就要求廢水處理技術(shù)不斷吸納創(chuàng)新，而微波處理技術(shù)將是廢水處理技術(shù)上的一場(chǎng)革命。
到目前為止，微波能廢水處理技術(shù)已應(yīng)了昆明盤(pán)龍江水、大觀河水、滇池水、翠湖水等生活廢水與日用化工廠廢水、造紙廢水(含紙漿廢水、木漿廢水、草漿廢水)、焦化廠(上海)廢水、化纖廠(北京)廢水、玉米制酒精(吉林)廢水、制革廠(河北)、印染廠、造紙廠、強(qiáng)酸性礦山廢水(江西)、電廠(內(nèi)蒙古)廢水、黃河水、繅絲廠(遼寧)廢水、制糖酒精廢醪液(云南)等的處理，其技術(shù)的可行性和廣泛適應(yīng)性已得到了驗(yàn)證。
4、高級(jí)氧化法
高濃度的有機(jī)廢水對(duì)我國(guó)寶貴的水資源造了巨大破壞，然而現(xiàn)有的生物處理方法對(duì)可生化性差、相對(duì)分子質(zhì)量從幾千到幾萬(wàn)的物質(zhì)處理較困難，而高級(jí)氧化法(AdvancedOxidationProcess，簡(jiǎn)稱AOPs)可將其直接礦化或通過(guò)氧化提高污染物的可生化性，同時(shí)還在環(huán)境類激素等微量有害化學(xué)物質(zhì)的處理方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠使絕大部分有機(jī)物完全礦化或分解，具有很好的應(yīng)用前景。
常見(jiàn)的高級(jí)氧化技術(shù)主要包括空氣濕式氧化法、催化濕式氧化法、臨界水氧化法、光化學(xué)氧化法等。
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