化工園區污水深度處理技術分析

朱輝 劉愛寶 劉娜 俞榮建 周新進(科盛環保科技股份有限公司，江蘇 南京 210046)

0 引言

目前，我國化工企業隨著產業結構的調整及工業化模式的發展，正在不斷向化工園區聚集發展。這些化工園區主要包括有機化工、紡織印染、造紙和其他精細化工行業[1，2，3]。各企業生產廢水經預處理達到接管標準后，統一排入園區污水處理廠進行進一步的集中處理。這類綜合廢水含有大量的有機和無機污染物，其成分復雜、毒性大、污染物濃度高、腐蝕性強、難降解、危害大等，已成為我國工業廢水治理亟待解決的重點難點問題[4，5，6]。

根據我國可持續發展戰略的指導，現代化工園區廢水經過傳統生物工藝處理后已經不能滿足環境保護的要求，且難降解有毒有害物質殘留造成廢水生物毒性較強，往往需要采用高級氧化技術進行深度處理[7，8]。通過化工園區污水的深度處理，使傳統達標排放污水經過深度處理后再次進入化工園區的生產用水環節[9]。化工園區污水深度處理的應用為現代水資源缺乏環境下的合理用水、科學用水提供了技術支持，為我國可持續發展戰略的實施奠定了基礎。

1 化工園區污水排放與污染現狀分析

不同化工企業，排放廢水的化學組成差異性很大，且含有有毒有害物質較多。同時化工企業所屬行業復雜，其綜合廢水含有大量的污染物，廢水水質特征主要表現為：

(1)廢水多數為化工生產的廢水，生活廢水相對較少，其水質、水量波動性較大。由于化工園區行業的多樣性，且各企業廢水排放情況不同，使得不同時段水質水量差異較大，穩定性差。

(2)化工園區廢水綜合了化工、造紙、醫藥等眾多行業的廢水，由于各行業生產過程、工藝、原材料等的不同，使其綜合廢水有機污染物的成分繁多，且有毒性及不易降解物質多，具有很差的可生化性能。

(3)廢水具有色度高、氨氮含量相對較高、含鹽量高[10]等特點，高含鹽量可強烈抑制微生物活性，嚴重影響有機物的降解速度和程度。

目前，在我國可持續發展戰略實施中，水資源的合理利用已成為其重要內容。化工園區由于其具有用水量大、污水排放量大等特點，已不滿足現代社會發展對水資源合理利用的需求。針對水資源的利用現狀和政策的需要，化工園區加快了對污水深度處理技術的實施進程，即對化工園區污水在傳統一、二級處理后進行進一步的深度處理。經深度處理后的污水可以達到化工園區生產企業的用水指標要求，從而實現化工園區生產用水的循環利用，從而滿足水資源缺乏情況下的水資源再生利用的需求，同時也滿足我國可持續循環戰略要求。從發達國家化工園區污水應用研究技術中可以看出，化工園區的生產用水循環利用已經成為世界性水資源合理利用的重點。由此可見，化工園區污水深度處理技術成為我國化工園區污水處理發展的主要方向。

2 化工園區污水深度治理技術分析

目前，用于化工園區污水深度處理的技術主要有三種，物理法，包括吸附法、膜分離法、混凝沉淀法、吹脫法等；生物法：包括曝氣生物濾池法、生物活性炭法等；高級氧化法：芬頓氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法等。

2.1 物理法

吸附法分為三種類型，物理吸附、化學吸附和離子交換吸附。目前常用的吸附劑包括活性炭、活化煤、硅藻土、膨潤土、活性氧化鋁等。活性炭具有比表面積大、孔隙結構發達等特點，是目前工業廢水深度處理技術中最常用的吸附劑，具有很強的吸附效果。但運行費用較高，常用于工業廢水深度處理的應急處理[11]。

膜分離法，可有效去除污水中的色度、臭味、有機物和微生物等。具有良好的調節水質的能力，易實現自動控制，但該方法具有成本高，易堵塞，對預處理要求高，綜合性能較低等缺陷，主要用于特種水處理[12]。

吹脫法主要用于揮發性、分子質量小的有機物的去除，對難揮發的有機物的去除效果很差。

2.2 生物法

曝氣生物濾池法，具有生物氧化和截留懸浮固體的作用，占地面積小、基建投資少，且具有強抗沖擊負荷能力、出水水質好、運行費用較低等優點。適用于印染廢水的深度處理。但對進水水質的SS要求較高，隨著處理過程的持續進行，需要進行反沖洗，反沖洗周期須根據出水水質、濁度等各方面綜合考慮確定，對設計和運行的要求都比較高[13]。

生物活性炭法，將生物處理和活性炭吸附相結合，通過兩者的協同作用，達到處理廢水中污染物的處理工藝[14]。通過在活性炭上固定微生物，來提高活性炭的吸附容量，以延長活性炭的使用壽命，難降解的有機物因被吸附在活性炭表面富集，增加了有機物與生物的接觸時間。但需要在適當的溫度和營養條件下，才能使吸附的有機物得以分解。

2.3 高級氧化法

芬頓氧化法，是以亞鐵離子(Fe2+)為催化劑用過氧化氫(H2O2)進行化學氧化的廢水處理方法。可有效地處理含硝基苯，ABS等有機物的廢水以及用于廢水的脫色、除惡臭。有研究表明，采用芬頓氧化深度處理技術對化工園印染廢水二沉池出水進行處理后，對廢水CODcr的去除率可以達到80%[15]。但芬頓法處理技術產生的廢泥量大，且屬于危廢，需進行進一步的處理，導致運行成本增大，對環境造成二次污染。

光氧化中懸浮態的催化劑光催化氧化法存在催化劑粉末難以分離回收、光能利用率低等問題，固定化光催化膜處理化工園區污水深度處理的研究還不成熟，還有待進一步研究；催化電解氧化法中催化電解氧化法處理含Cl-1的廢水時，會產生氯化有機物，在這方面有待進一步研究，另外，該法耗電量大，只有在電力充足的情況下才能使用。

臭氧氧化技術，是在特定催化劑的作用下，使臭氧在廢水中快速分解產生大量的羥基自由基(·OH)，從而去除有機物，降低廢水中CODcr，提高廢水的可生化性能。

近年來，有很多關于臭氧氧化去除水中有機污染物的報道，但是單獨臭氧氧化時，對有機物的礦化和毒性的去除效果并不理想，單獨臭氧氧化存在氧化速率較慢、臭氧利用率低、難徹底礦化污染物等缺陷，導致處理成本偏高，出水難以達標排放，因此單獨臭氧氧化難以被應用于化工園區污水的深度處理工程中。為克服這些不足，臭氧催化氧化技術應運而生，其主要分為均相催化氧化和非均相催化氧化。

均相催化臭氧氧化存在催化劑流失的問題，所以在水處理中的應用受到一定的限制。非均相催化臭氧氧化能夠克服均相催化臭氧氧化催化劑流失這一缺陷，所以是一種很有發展前景的新型高級氧化方法。

臭氧催化氧化技術由于其具有的處理效果顯著，無二次污染等優勢，在含酚廢水、印染廢水和垃圾滲濾液等污水的水處理工藝的各個環節有著廣泛應用。

3 結語

化工園區污水具有水質水量波動大，有機污染物的成分復雜，且有毒性及不易降解物質多，具有很差的可生化性能，色度高、氨氮含量相對較高、含鹽量高等特點。隨著環保要求的不斷提高，污水排放標準的日趨嚴格，使得深度處理技術成為化工園區污水治理的主流趨勢。而當務之急是選用經濟且先進的處理技術，同時開發多種處理技術的有效組合是化工園區污水深度處理技術的研究發展方向。