關(guān)于工業(yè)廢水處理與循環(huán)再利用的研究

張愛東

廬江縣全面推行河長制辦公室 安徽 廬江 231500

引言

在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高支持下，積極推動著我國工業(yè)發(fā)展，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，其中工業(yè)廢水排放量也呈逐漸增長趨勢，選擇具有良好效果的廢水處理工藝，是保證工業(yè)廢水排放達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的前提，同時注重工業(yè)廢水循環(huán)再利用技術(shù)的應(yīng)用，既能減少工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境污染的影響，又能降低成本投入。如何將工業(yè)廢水處理工藝及循環(huán)再利用技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢最大限度發(fā)揮，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問題。

1 工業(yè)廢水的基本特點

工業(yè)生產(chǎn)性質(zhì)不同，所排放工業(yè)廢水的濃度、成分組成等也各不相同，將工業(yè)廢水中含有的毒性物質(zhì)進(jìn)行有效處理是開展廢水處理工作的核心目標(biāo)與本質(zhì)要求，并在保證處理后的工業(yè)廢水達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，對其循環(huán)再利用，減少工業(yè)廢水排放對水環(huán)境污染影響的同時，也能實現(xiàn)水資源充分利用。

含有高濃度有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水，若處理不到位或直接排放，不僅會加劇水污染問題，也加大了后期水環(huán)境污染治理工作難度。應(yīng)用低成本、經(jīng)濟(jì)性高且有效的工藝技術(shù)對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，以減少有害物質(zhì)對環(huán)境和人體的損害為導(dǎo)向，降低水資源消耗，改善我國目前水資源現(xiàn)狀。同時加強(qiáng)循環(huán)再利用技術(shù)的應(yīng)用和推廣，貫徹落實國家“十四五”規(guī)劃中關(guān)于“實施國家節(jié)水行動”等系列廢水處理及水資源循環(huán)利用的要求，側(cè)重高耗水行業(yè)廢水等非常規(guī)水的高效利用，減少新水取用量，實現(xiàn)水資源高效利用[1]。

2 工業(yè)廢水處理工藝要點

2.1 MBR技術(shù)

MBR技術(shù)，也稱之為膜生物反應(yīng)器技術(shù)，屬于多種技術(shù)集合而成的新型技術(shù)手段，在處理工業(yè)廢水方面，有著良好的處理效果。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，MBR技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也愈加成熟，已經(jīng)形成一套相對完整的工業(yè)廢水處理體系，其中缺氧池、好氧曝氣區(qū)以及膜分離池是支撐MBR技術(shù)功能作用實現(xiàn)的重要組成部分，將其有效控制是完成工業(yè)廢水處理的前提?；贛BR技術(shù)應(yīng)用處理工業(yè)廢水，具體操作如下：

①針對好氧曝氣區(qū)的控制，操作人員需要對好氧曝氣區(qū)有一個準(zhǔn)確的了解，將膜組件在該區(qū)域進(jìn)行浸放是其核心功能作用。中空纖維膜是構(gòu)成膜組件的主要材料之一，浸放在好氧曝氣區(qū)中的中空纖維膜因自身孔徑較小，在處理工業(yè)廢水的過程中，能夠有效預(yù)防細(xì)菌進(jìn)入。與此同時，中空纖維膜也具有過濾功能，將過濾掉的細(xì)菌滯留在好氧曝氣區(qū)，再通過集水管將其排放出去。被中空纖維膜所過濾處理后的工業(yè)廢水，將會在好氧曝氣池中直接分離成水和污泥，同時清除掉其中含有的各種細(xì)菌、顆粒以及有機(jī)物。若想提高中空纖維膜的過濾效果，需要定期養(yǎng)護(hù)中空纖維膜，主要對其進(jìn)行化學(xué)清洗，將附著在中空纖維膜表面上的雜物清除干凈，防止較大顆粒物堵塞中空纖維膜上的小孔而影響過濾效果[2]。②構(gòu)成MBR技術(shù)所涉及的各類組件，對其組成材料的性能有著較高要求，性能良好的材料是確保MBR技術(shù)自身化學(xué)特性得到有效發(fā)揮的基礎(chǔ)要素，主要表現(xiàn)在抗污染與抗氧化的能力方面。中空纖維膜在膜生物反應(yīng)器中發(fā)揮著截留微生物的作用，有助于更好地實現(xiàn)水與泥的分離。相較于傳統(tǒng)工業(yè)廢水處理工藝，帶有中空纖維膜的反應(yīng)器在實際應(yīng)用過程中能夠有效保證水的質(zhì)量，并省去二次處理環(huán)節(jié)，滿足MBR技術(shù)處理后直接回收利用需求。

2.2 生物制劑增效工藝

具有生物處理流程的工業(yè)廢水處理設(shè)施是應(yīng)用生物制劑增效工藝的前提，結(jié)合工業(yè)廢水處理需求與實際情況，在原有生物處理流程的基礎(chǔ)上將生物菌群投入到相應(yīng)裝置中，利用生物菌群所具備的降解功能將工業(yè)廢水中含有的特殊污染物進(jìn)行有效清除，并提高廢水處理效果。生物制劑增效工藝無法將原有存在的生物菌群進(jìn)行替代，而是通過利用該工藝將原有生物菌群的降解能力進(jìn)一步增強(qiáng)，以此達(dá)到預(yù)期工業(yè)廢水的處理效果。

在選擇生物制劑時，需要綜合考慮不同條件的水質(zhì)特點與具體的出水水質(zhì)要求，因目前市場中現(xiàn)有生物制劑類型繁多，其實際起到的作用效果也各不相同，為了保證能夠有效增強(qiáng)生物菌群降解能力，必須考慮上述兩種影響因素，避免生物制劑選擇不合理而無法起到增強(qiáng)生物菌群降解能力的作用，做不到針對性處理工業(yè)廢水。在具體操作的過程中，也要精準(zhǔn)控制每次生物制劑用量，防止工業(yè)廢水處理受到影響。通過應(yīng)用生物制劑增效工藝所處理后的工業(yè)廢水，基本可達(dá)到國家所規(guī)定的廢水二級排放標(biāo)準(zhǔn)，因生物制劑增效工藝在單元處理工業(yè)廢水方面有著良好的作用效果表現(xiàn)，可在膜處理環(huán)節(jié)前應(yīng)用此項廢水處理工藝，有利于進(jìn)一步提高工業(yè)廢水處理效果。

2.3 臭氧化處理工藝

利用臭氧所具備的氧化功能進(jìn)一步消毒與凈化處理工業(yè)廢水，臭氧化處理工藝是目前各類環(huán)境保護(hù)工作中有著較高推廣價值的技術(shù)手段，相較于傳統(tǒng)廢水處理工藝，臭氧化處理工藝優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.3.1 該項工業(yè)廢水處理工藝在實際應(yīng)用過程中，滿足多段臭氧化處理相互串聯(lián)的操作需求，并從推流形式上看，無需對硝化液進(jìn)行再次回流處理，省去此項操作流程，進(jìn)而減少該環(huán)節(jié)處理成本投入。當(dāng)污泥回流比低于0.5時，在工業(yè)廢水處理環(huán)節(jié)應(yīng)用臭氧化處理工藝，即可省去硝化液回流操作環(huán)節(jié)，并提高去除工業(yè)廢水中的總氮含量，有效清除量是傳統(tǒng)廢水處理工藝的兩倍。

2.3.2 污泥回流量與二沉池負(fù)荷提升是傳統(tǒng)工業(yè)廢水處理工藝流程必須要執(zhí)行的操作，其目的是保證系統(tǒng)處理污泥的濃度值達(dá)到規(guī)定要求。而臭氧化處理工藝則是省去該環(huán)節(jié)操作的同時，也能將系統(tǒng)處理污泥的濃度值保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，并增加固體物停留在系統(tǒng)中的時間，進(jìn)而達(dá)到有效增強(qiáng)污染物處理能力的作用效果[3]。

2.3.3 有機(jī)碳是組成工業(yè)廢水的一部分，當(dāng)工業(yè)廢水處理進(jìn)入缺氧段時，將會降解工業(yè)廢水中的有機(jī)碳，并在臭氧段加快異養(yǎng)菌繁殖速度，為硝化菌提供一個良好的生存環(huán)境，其中缺氧段與臭氧段相互交替，可確保系統(tǒng)中的堿度始終保持在滿足工業(yè)廢水處理的要求范圍內(nèi)。

2.4 物理工業(yè)廢水處理法

吸附法、離子交換法等均是現(xiàn)階段較為常見的物理工業(yè)廢水處理工藝。例如，吸附法在應(yīng)用過程中，根據(jù)工業(yè)廢水類型與污染程度等級，選擇合適的吸附劑，如沸石、活性炭等均是使用率較高的吸附劑，能夠很好地吸附工業(yè)廢水中含有的各種雜質(zhì)，以此達(dá)到將水中較大顆粒物進(jìn)行有效分離的處理效果。雖然吸附劑在清除廢水中雜質(zhì)有著良好效果，但成本投入較大，經(jīng)濟(jì)性較差，不適用大規(guī)模處理工業(yè)廢水。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，高分子吸附劑、碳基吸附劑等新型吸附劑的出現(xiàn)，解決了吸附法應(yīng)用成本偏高的問題，同時也能滿足高質(zhì)量、高效率的廢水處理需求。

2.5 化學(xué)工業(yè)廢水處理法

化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法等是目前工業(yè)廢水處理流程中較為常見的化學(xué)處理工藝。針對化學(xué)沉淀法的應(yīng)用，其原理是將某種類型的化學(xué)沉淀劑投放在工業(yè)廢水中，利用沉淀劑與廢水內(nèi)含有物質(zhì)的發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，再以離心、過濾等方式析出最后出沉淀的物質(zhì)，以此達(dá)到清除工業(yè)廢水中某種雜質(zhì)的處理效果。針對電化學(xué)法的應(yīng)用，則是以電解的方式氧化還原工業(yè)廢水中含有的重金屬離子，重金屬離子集中在電解材料陰陽兩極，以此將工業(yè)廢水中的重金屬進(jìn)行去除。該處理工藝具有操作簡單、重金屬回收利用率高等優(yōu)點，且處理成本投入相對較小，無二次污染影響，極具推廣價值。

3 工業(yè)廢水循環(huán)再利用技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 處理后的工業(yè)廢水在農(nóng)業(yè)灌溉中使用

循環(huán)再利用水資源是目前我國一直大力倡導(dǎo)的發(fā)展理念，同時也是實現(xiàn)水資源充分利用與緩解我國水資源緊張局面的有效手段，從企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展角度分析，水資源循環(huán)再利用技術(shù)的推廣和應(yīng)用，不僅能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，又能減少生產(chǎn)成本投入，并促進(jìn)環(huán)境效益與生態(tài)效益進(jìn)一步提高。工業(yè)廢水中含有氮元素、鉀元素、磷元素等其他微量元素，而上述微量元素也是促進(jìn)植物生長的重要物質(zhì)；將凈化處理后的工業(yè)廢水在農(nóng)業(yè)灌溉中使用，為生長中的植物提供所需微量元素，對改善地下土壤環(huán)境、增強(qiáng)土壤肥力等均有一定作用。工業(yè)廢水中除了含有諸多微量元素，也含有大量重金屬元素，若工業(yè)廢水處理不到位，并作為農(nóng)業(yè)灌溉用水，既會影響植物正常生長，也會增加農(nóng)作物毒性，直接降低農(nóng)作物品質(zhì)。基于此，針對工業(yè)廢水處理后循環(huán)再利用，前提是必須保證工業(yè)廢水處理達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)，滿足農(nóng)田高質(zhì)量生產(chǎn)需求[4]。

作為農(nóng)業(yè)灌溉用水的研究，目前僅限于水稻、小麥這一類農(nóng)作物的試驗研究，園林綠化灌溉方面尚未展開深入研究，為了進(jìn)一步提高工業(yè)廢水處理效益與水資源利用率，相關(guān)部門應(yīng)加大對此方面工業(yè)廢水循環(huán)再利用的研究，擴(kuò)大工業(yè)廢水處理后的應(yīng)用范圍，從而實現(xiàn)工業(yè)廢水處理綜合效益最大化目標(biāo)。

3.2 水與中間產(chǎn)物的循環(huán)再利用

隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略深入，工業(yè)廢水處理后的循環(huán)再利用已經(jīng)逐漸成為我國當(dāng)前主要落實的任務(wù)之一，從目前我國工業(yè)廢水處理情況來看，經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水基本符合國家現(xiàn)行規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，在自然水系中排放，也不會對水環(huán)境造成污染。工業(yè)廢水被凈化處理后，仍有一定毒性物質(zhì)存在，并不能保證現(xiàn)有廢水處理工藝能夠完全將含有的毒性物質(zhì)全部清除，雖然在短期內(nèi)不會對自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染，但存在未知的風(fēng)險隱患。基于此，在應(yīng)用新型工業(yè)廢水處理工藝的同時，也要注重廢水中含有物質(zhì)的循環(huán)利用，按照不同工業(yè)廢水類型選擇與其相配套的循環(huán)再利用技術(shù)，滿足不同應(yīng)用場景需求。以重金屬工業(yè)廢水為例，選擇合適的廢水處理工藝對其進(jìn)行深度處理，并回收利用廢水中含有的重金屬物質(zhì)，而處理后的重金屬廢水可再次作為工業(yè)生產(chǎn)用水進(jìn)行使用，減少工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)水資源消耗的同時，也能保證工業(yè)廢水排放符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，助力我國保護(hù)水資源工作進(jìn)一步落實。

3.3 集中式工業(yè)廢水回收利用

一般情況下，集中式廢水回收利用技術(shù)主要被應(yīng)用于規(guī)模較大的工業(yè)廢水處理流程中，相較于傳統(tǒng)廢水回收利用，集中式工業(yè)廢水回收利用技術(shù)不僅在實際中應(yīng)用，有著能夠進(jìn)一步提高廢水處理水平，在深度處理污染程度較高的工業(yè)廢水方面也具有十分可觀的作用效果。例如，處理廠將內(nèi)部廢水處理系統(tǒng)與城市居民的衛(wèi)生供水系統(tǒng)進(jìn)行連接，將處理后的工業(yè)廢水作為居民日常衛(wèi)生用水，主要用于潔廁，既能減少針對此方面水資源的消耗，又能將其技術(shù)應(yīng)用價值最大限度發(fā)揮。

相較于發(fā)達(dá)國家，我國工業(yè)廢水循環(huán)再利用技術(shù)仍需展開進(jìn)一步研究，該項舉措進(jìn)展緩慢的成因與工業(yè)廢水的回收率不高、循環(huán)回收再利用意識不足等有著直接關(guān)系，加上回收利用尚未形成統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，促使工業(yè)廢水處理效益不高。因此，需要持續(xù)推進(jìn)工業(yè)廢水循環(huán)再利用技術(shù)的宣傳與推廣，如建立工業(yè)廢水循環(huán)利用示范點，引導(dǎo)重點行業(yè)、重點地區(qū)加強(qiáng)工業(yè)廢水處理后回用，以此降低新水取用量，實現(xiàn)水資源高效利用。

4 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)工業(yè)廢水類型與具體情況，選擇合適的工業(yè)廢水處理工藝，如MBR技術(shù)、生物制劑增效工藝等，準(zhǔn)確把握各類型廢水處理工藝流程關(guān)鍵節(jié)點，切實提高工業(yè)廢水處理效果。同時注重針對工業(yè)廢水的循環(huán)再利用技術(shù)在實際中的應(yīng)用，與工業(yè)廢水處理工藝有機(jī)結(jié)合，減少工業(yè)廢水排放對環(huán)境污染的影響，創(chuàng)建多元工業(yè)廢水循環(huán)再利用的實際應(yīng)用場景，緩解我國水資源緊張的局面，助力我國水資源合理利用與開發(fā)工作深入推進(jìn)。