工业循环废水处理工程实践
摘要:目前,我国的经济蓬勃发展，各类工业的发展也蒸蒸日上，同时也引发了各类污染物排量的加大，造成了大量的工业废水。工业废水的处理早在19世纪末已经开始,并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践。目前，我国正在大力倡导可持续发展战略，废水处理既可以推进中水回用等技术的实行，也会减少企业排放所带来的浪费。但是由于许多工业废水成分复杂,性质多变,至今仍有一些技术问题没有完全解决。文中就工业废水处理方法及发展趋势进行简要的分析探讨。
关键词:工业废水
处理
废水特点
发展趋势
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋严重，威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境来说，工业废水的处理很重要。
一、工业废水分类及处理的基本原则
工业废水通常有以下三种分类:第一种是按工业废水所含主要污染物的化学性质分类。以无机污染物为主的为无机废水,以有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品和石油加工过程的废水是有机废水。第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。前两种分类方法不涉及废水中所含污染物的主要成分,也不能表明废水的危害性，第三种分类方法反之。
处理废水的基本原则如下:
(一)优先选用无毒生产工艺代替或改革落后的生产工艺,尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水的产生。
(二)在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品的过程中,应严格操作、监督,消除滴漏,减少流失,尽可能采用合理的流程和设备。
(三)含有剧毒物质的废水,如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水应与其它废水分流，以便处理和回收有用物质。
(四)流量较大而污染较轻的废水,应处理后循环使用,不应排入下水道,以免增加城市下水道和城市污水处理负荷。
(五)类似城市污水的有机废水,如食品加工废水、制糖废水、造纸废水,可排入城市污水系统进行处理。
(六)一些可以生物降解的有毒废水，如酚、氰废水,应处理后按排放标准排入城市下水道,再进一步生化处理。
(七)含有难以进行生物降解的有毒废水,应单独处理,不应排入城市下水道。工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。
二、主要工业废水特点与处理方法
工业废水的成份较复杂，各行业、企业的生产工艺不同，不同水质的构成变化很大，所以工业废水的处理工艺，一般都是多个处理技术的组合。
(一)农药废水的特点及其处理方法
农药品种繁多,废水水质复杂。其主要特点是1)污染物浓度较高,化学需氧量可达每升数万mg;(2)毒性大,废水中除了含有农药和中间体外,还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质;(3)有恶臭,对人的呼吸道和粘膜有刺激性;(4)水质、水量不稳定。因此,农药废水对环境的污染非常严重。农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度,提高回收利用率,力求达到无害化。农药废水的处理方法有活性炭吸附法、湿式氧化法、溶剂萃取法、蒸馏法和活性污泥法等。但是,研制高效、低毒、低残留的新农药,这是农药的发展方向。一些国家已禁止生产六六六等有机氯、有机汞农药,积极研究和使用微生物农药,这是一条从根本上防止农药废水污染环境的新途径。
(二)食品工业废水污染特点及其处理方法
食品工业原料广泛,制品种类繁多,排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有(1)漂浮在废水中的固体物质,如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等;(2)悬浮在废水中的物质，有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等;(3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等;(4)原料夹带的泥砂及其他有机物等;(5)致病菌毒等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高,易腐败,一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化，以致引起水生动物和鱼类死亡,促使水底沉积的有机物产生臭味,恶化水质,污染环境。
食品工业废水处理除了按水质特点进行预处理外,一般均宜采用生物处理。如对出水水质要求很高或废水中有机物含量很高时,可采用两级曝气池、两级生物滤池、多级生物转盘或联合使用两种生物处理装置,也可采用厌氧—需氧串联的生物处理系统。
(三)造纸工业废水处理
造纸废水主要来自于造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来,制成浆料,再经漂白;抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干,制成纸张。这两项工艺都会排出大量废水。制浆产生的废水,污染较为严重。洗浆时排出的废水呈黑褐色,称为黑水。黑水中污染物浓度很高,BOD高达5 g/L—40g/L,含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序中排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水,称为白水,含有大量纤维和生产过程中添加的填料和胶料。造纸工业废水的处理应着重于提高循环用水率,减少用水量和废水排放量,同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。例如浮选法可回收白水中纤维性固体物质,回收率可达95%,澄清水可回用;燃烧法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和法调节废水pH值;混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体;化学沉淀法可脱色;生物处理法可去除BOD,对牛皮纸废水较有效;湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外,国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等处理方法。
(四)印染工业废水处理
印染工业用水量大,通常每印染加工1t纺织品耗水100t-200t,其中80%-90%以印染废水排出。常用的治理方法有回收利用和无害化处理。
回收利用1)废水可按水质特点分别回收利用,如漂白煮炼废水和染色印花废水的分流。前者可以对流洗涤，一水多用，减少排放量;(2)碱液回收利用,通常采用蒸发法回收,如碱液量大,可用三效蒸发回收,碱液量小,可用薄膜蒸发回收;(3)染料回收,如士林染料可酸化成为隐巴酸,呈胶体微粒,悬浮于残液中,经沉淀过滤后回收利用。
无害化处理1)物理处理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要除去废水中悬浮物;吸附法主要是除去废水中溶解的污染物和脱色。(2)化学处理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于调节废水中的酸碱度,还可降低废水的色度;混凝法在于除去废水中分散染料和胶体物质;氧化法在于氧化废水中还原性物质,使硫化染料和还原染料沉淀下来。(3)生物处理法有活性污泥、生物转盘、生物转筒和生物接触氧化法等。为了提高出水水质,达到排放标准或回收要求往往需要采用几种方法联合处理。
(五)冶金废水治理及发展趋
冶金废水的主要特点是水量大，种类多，水质复杂多变。按废水来源和特点分类,主要有冷却水、酸洗废水、洗涤废水(除尘、煤气或烟气)、冲渣废水、炼焦废水以及由生产中凝结、分离或溢出的废水等。冶金废水治理发展的趋势1)发展和采用不用水或少用水及无污染或少污染的新工艺、新技术,如用干法熄焦,炼焦煤预热,直接从焦炉煤气脱硫脱氰等;(2)发展综合利用技术,如从废水废气中回收有用物质和热能,减少物料燃料流失；(3)根据不同水质的要求,综合平衡,串流使用,同时改进水质的稳定措施,不断提高水的循环利用率;(4)发展适合冶金废水特点的新处理工艺和技术,如用磁法处理钢铁废水具有效率高、占地少、操作管理方便等优点。
三、 光催化反应在废水处理中的作用
自1972年日本科学家发现 单晶电极光分解水以来，多相光催化反应引起了人们浓厚的兴趣，科学家们对此进行了大量的研究，探索该过程的原理，致力于提高光催化效率.。目前，在多相光催化反应所使用的半导体催化剂中， 以其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好最为常用。下面列举一些 光催化反应在废水处理中的应用实例。
1、染料废水。在生产和应用染料的工厂排放废水中，残留的染料分子进入水体会造成严重的环境污染，其中有的还含苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质。常用的生物化学法对于水溶性染料的降解往往是低效率的。目前，对于利用半导体光催化降解染料的研究已经证实，选择适当的实验条件， 光催化反应对于多种染料的去除率可达95%左右。
2、农药废水。科学家对环境中农药的光化学降解进行过总结。农药的光催化降解中，一般原始物质的去除十分迅速，但并非所有污染物最终都能达到完全矿化。如s-三嗪类物质能迅速光解，最终残留量很小，但降解产物是毒性很小的氰尿酸，呈稳定的六元环结构，很难无机化。由于氰尿酸毒性很小，能部分矿化也是很有意义的。该法能将有机磷完全降解，CODCr除去率达70% - 90%，并利用太阳光做了室外实验。
3、表面活性剂。目前广泛使用的合成表面活性剂通常包括不同的碳链结构，随结构的不同，光催化降解性能往往有很大的差异。实验结果表明，含芳环的表面活性剂比仅含烷基或烷氧基的更易断链降解实现无机化，直链部分降解速度极慢。对乙氧基烷基苯酚氧化的研究也表明，大部分羟基自由基进攻芳环，少部分氧化乙氧基，而烷基链的氧化可不考虑。现有研究表明，有的体系已达反应过程中碳的物料平衡。表面活性剂中的链烷烃部分采用光催化降解反应还较难完全氧化成 ，但随着表面活性剂苯环部分的破坏，表面活性及毒性大为降低，生成的长链烷烃副产物对环境的危害明显减小。目前国内外公认，将此法用于废水中表面活性剂的处理具有很大的吸引力。
4、氯代物。有机氯化物是水中最主要的一类污染物，毒性大、分布广，其治理是水污染处理的重要课题。光催化过程在处理有机氯化物方面显示出了较好的应用前景，目前关于这方面等物质的光催化降解机理都已有详细的讨论。
5、氟里昂。氟里昂( )的存在会破坏臭氧层，造成臭氧层空洞，导致全球气候变暖，严重影响全球生态平衡。因此，对氟里昂光降解的研究具有重要的意义。对氟代烯烃、氟代芳烃的研究表明它们最终可矿化生成 和 。
6、含油废水。随着石油工业的发展，每年有大量的石油流入海洋，对水体及海岸环境造成了严重污染。对于这种不溶于水且漂浮于水面上的油类及有机污染物的处理，也是近年来人们很关注的一个课题。 密度远大于水，为使其能漂浮于水面与油类进行光催化反应，必须寻找一种密度远小于水，能被 良好附着而又不被 光催化氧化的载体。用环氧树脂将 粉末粘附于木屑上或用硅偶联剂将纳米 偶联在硅铝空心微球上，可以制备出漂浮于水面上的 光催化剂。科学家还以辛烷为代表，研究了水面油膜污染物的光催化分解，取得了满意的效果。另外，他们还用浸涂-热处理的方法在空心玻璃球载体上制备了漂浮型 薄膜光催化剂，能按要求控制 的负载量和晶型，它是一种能降解水体表面漂浮油类及有机污染物的高效光催化剂。。
大量实验结果表明， 光催化反应对于工业废水具有很强的处理能力。但值得提出的是，由于光催化反应是基于体系对光能量的吸收，因此要求被处理体系具有良好的透光性。对于高浓度的工业废水等，若杂质多、浊度高、透光性差，反应则难以进行。因此该方法在实际废水处理中，适用于后期的深度处理。
目前对于含各种有害无机物和有机物的工业废水、农业废水、生活废水等大都采取生化法、化学法等进行处理。利用太阳能处理废水的研究，对于保护环境、维持生态平衡、实现可持续发展具有重大意义。
光催化技术在环境中的应用还处于实验室小型反应向大规模工业化发展的阶段，要投入实际应用还有待继续努力。目前，包括我国在内的许多国家已进行了利用太阳能的室外模拟试验。可以预见，这项技术具有相当广泛而诱人的应用前景。
综上所述，在水和其他资源日渐短缺以及环境污染治理日益迫切的情况下，工业废水处理的发展趋势是：把水和污染物作为有用资源回收利用和实行闭路循环，比如中水回用技术。另外，在废水处理中应用 光催化反应技术表明了我国的工业废水处理技术迈上了一个新的台阶，更高效、更专业、更稳定、更技能的领先优势会延续我们在工业废水处理中的创新科技，为节能与环境保护做出更大的贡献。
参考文献
[1]杨伟东，潘守学.浅谈重金属废水处理技术及发展方向.[J]黑龙江环境通报.2007,(2)
[2]帕特森.废水处理技术.化学工业出版社.1981
[3]周武艺，唐绍裘.纳米二氧化钛光催化剂的应用.[J]佛山陶瓷.2006,(5)
|
