化學工藝在工業廢水處理中的應用

趙洪振(吉神化學工業股份有限公司，吉林 昌邑 132000)

0 引言

水資源是人類賴以生存的基礎條件，雖然全球水資源極為豐富，但其中97.5%為咸水，以當前的技術，還遠未實現大規模使用。剩余的2.5%水資源中，有87%以固態冰形式存在，利用價值較低。人類可利用的水資源為部分江河湖海及地下水資源，僅占全球水資源的0.325%。由此可見，可供人類使用的水資源極少，除應嚴格實行節約用水措施外，還要采取科學的化學工藝對工業廢水進行處理，使寶貴的水資源避免被污染。基于此，化學工藝在廢水處理中有著廣泛的應用空間，現已成為廢水處理的發展方向。

1 工業廢水的定義及來源

1.1 工業廢水的定義

“工業廢水”指在工業生產過程中產生的廢水，經過工業生產的自然水可能被摻雜了多種化學元素或有機廢物及生物污染物質，此類廢水中含有較多對人體有害的物質，只有經過嚴格的處理，經檢驗已能夠達到排放標準后，方可將工業廢水排放到環境中。如未經處理及凈化，則會對自然水源和生態系統造成污染。工業廢水依據產生渠道不同，水中所含有的化學元素及有機物等有害物質含量也會有所不同，此類水一旦進入到生態系統中，則會嚴重危害生態平衡，造成重大損失。隨著人們生活生產方式的轉變，廢水產生量飛速增長，已經嚴重影響到水源的清潔度。如采取行之有效的廢水處理措施，廢水仍然可以重復使用，達到節約水資源的目的。

1.2 工業廢水的來源

對生態環境影響最為嚴重的當屬工業廢水。工業廢水主要來源于各類工業生產產生的廢水。其次，各類科研機構也會產生較多的廢水，這些廢水中的有害物質成分以及產生的原因與工業生產類似，故也被認為是工業廢水產生的另一大源頭。上文分析可見，若想徹底達到廢水治理的目標，應深入探究廢水的來源途徑，認清廢水形成機制及其理化性質。只有這樣才能采取相對應的措施，將廢水對生態環境的影響降至最低程度[1]。

2 化學工藝處理廢水的基本原則

2.1 分離原則

工業及生活廢水中含有大量污染物質，必須嚴格控制廢水流向，嚴格遵守廢水分離原則，使廢水不能進入到正常水源內，保護水資源的安全性。如忽視了分離原則，極易產生大范圍的水源污染，釀成重大污染事故。工作人員在收集廢水及排放廢水的過程中，應時刻謹記廢水分離原則，提高自身的責任意識。因廢水來源有所不同，要針對工業廢水、生活廢水、實驗室廢水等采取相對應的處理方法，保障廢水處理的有效性。對此，應注意區分廢水種類，防止出現措施不力等情況，將人為因素影響降至最低程度。

2.2 分類原則

由于各類廢水的理化性質差異極大，應深入探究廢水形成機制，認識到廢水中所含有害物質的構成、含量等，采取化學工藝法開展廢水治理工作。在此過程中，首先應探明廢水來源途徑，制定出嚴格的分類原則，采取多種形式的排放方法，盡量降低廢水排放所造成的生態風險。其次還要將相同種類的廢水收集到一起，避免產生混裝現象，這有利于后期處理工作順利進行。廢水處理具有極強的系統性特點，只有切實遵守分類原則，才能保障廢水處理的有效性，發揮出化學工藝處理廢水的優勢，保障生態環境可持續發展。

3 化學工藝在工業廢水處理中的應用

工業廢水中含有大量化學物質，其中危害較大的有劇毒物質、有害有機物、大分子化合物等，為達到降解目的，可采用化學工藝處理工業廢水。隨著化工工業技術的發展，各類新型化學工藝紛紛出現，在大部分工業廢水處理中都會應用到化學工藝。一方面可在工業廢水中添加一定數量的化學物質，借助其與既有化學物質發生氧化還原、中和、酸化、絮凝等反應的原理，達到凈化廢水的目的。另一方面，借助微生物過濾、濃縮、降解等機理，將有機物、大分子化合物等或濃縮后燃燒排放或降解為可自然降解物質，再將工業廢水處理到達標排放的程度。化學工藝處理廢水的方法主要有化學熱力理論法、化學混凝法、化學中和氧化法、A/O(厭氧-好氧)法等，均取得了較為理想的廢水處理目標。

3.1 化學熱力理論法

工業廢水中的有害成分極多，pH值范圍幅度極大，人類一旦接觸或者使用了此類廢水，將會對身體健康造成極為嚴重的傷害。當前在工業廢水處理工作中，普遍采取了化學熱力理論法，現已成為工業廢水處理廠構建廢水自行處理體系的主要方法之一。在化學熱力理論中，指出了“自凝”這一現象，將其應用到廢水處理中后，大幅加快了廢水處理凈化的效率。“自凝”是一種基于物理原理的化學反應進程，在化學反應下，使大量熱能得到釋放。為充分利用這一化學原理，提高廢水處理技術，應重視化學熱力理論的應用，采取化學知識體系，盡量降低廢水中的有害成分含量，使污染物能夠自凝，顯現出了良好的廢水處理效果。隨著化學熱力理論法在實踐中應用愈發廣泛，此項技術已日趨成熟，加之使用成本較為低廉，從而在廢水處理工作中獲得了廣泛的發展空間[2]。

3.2 化學混凝法

這一方法主要應用于醫藥類化工企業產生的工業廢水處理中，此類廢水中往往含有極多的有害物質、有機物、鹽分等，廢水呈較深的顏色，氣味刺鼻。若想完全實現此類工業廢水無害化處理，其技術難度極大。當前的制藥種類主要有生物、化學、中成藥三種，依據制藥種類，使用的原料及工藝均有所不同，所產生的廢水性狀指標差異較大。經反復試驗可見，在治理藥企廢水的過程中，采取化學混凝法最為適宜，使用效果良好。化學混凝法使用時，可在廢水中加入一定數量的化學制劑，如：硫酸鋁、硫酸鐵等。為達到最佳效果，應按照廢水中所含污染物確定化學制劑種類及數量，需要及時開展相關測試，得到精準數據資料，發揮出化學混凝法的最佳性能。在化學制劑與有機物發生反應的作用下，廢水中的膠粒體會大量聚合，再將其與水分離，實現污水治理目標[3]。

3.3 化學中和氧化法

一些石油化工企業在生產中會排放大量含有氨氮等pH值不合格或者氧化、還原性較強的工業廢水，此類廢水污染極強，必須經嚴格凈化處理方可排放。在科學技術發展的帶動下，化學中和氧化處理法應運而生，并且在廢水處理中有著極為理想的應用。此法按照廢水性質，選取最為適用的化學試劑，首先中和工業廢水中的pH值，然后利用化學試劑的氧化及還原特性，產生顯著的化學反應。在化學反應完成后，使此類廢水的pH值和氧化、還原物質得到充分處理，并且由于生成物會逐漸下沉形成堆積，使得廢水中污染物質含量明顯降低，直至達標。此方法極為簡便，操作并不復雜，但需要嚴格論證化學試劑的種類、劑量等，必要時應開展小規模試驗，在獲取到詳實數據資料后方可全面使用。一旦選取了不合適的化學試劑或者藥量投放不當，將會對廢水處理過程產生重大影響。因此，在使用化學中和氧化法時，必須反復驗證設計方案的可行性，切不可在缺少確切資料的情況下盲目開展工作[4]。

3.4 A/O厭氧-好氧污水處理技術

微生物在污水處理中有著重要作用，可利用微生物代謝機制，使廢水中的有害物質(有機物)得到分解。當前在使用微生物處理廢水的過程中，主要為厭氧-好氧污水處理技術。其中，厭氧主要是工業廢水通過厭氧菌經過水解階段→酸化階段→產乙酸階段→產甲烷階段，將廢水中典型的有機物質(如纖維素等)，經纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細胞壁進入到細胞體內進行下一步分解。另外，好氧主要使用在含有較多無機物和一部分小分子有機物的污水中，可以清除水中的需氧物質，使用效果非常顯著。厭氧-好氧污水處理技術經過實踐證明，使用微生物降解污水有害物質的方法普遍適用于污水處理工藝中，能夠取得非常良好的效果。

此外，生物接觸氧化法是厭氧-好氧污水處理技術派生出的一種新型技術，其工藝介于生物濾池法及活性污泥法之間，首先于處理池內放置填料，通過曝氣過程使廢水中含有一定的氧氣，然后保持污水的流動性，使污水能夠與填料產生較為充足的接觸，此方法解決了生物氧化法中污水和填料接觸不均勻的狀況，污水處理能力得到了明顯提升。在鼓風曝氣的作用下，微生物能夠持續獲得充足的氧氣，促使其生物膜生長活躍，生物膜達到一定厚度時，池內的微生物會在缺氧狀態下產生代謝行為，由此會形成較多氣體，并且在曝氣作用下，生物膜會逐漸脫落，跟隨水流一起被排出反應池，新的生物膜會再次出現，形成良性循環。

生物接觸氧化法使厭氧-好氧污水處理技術得到了升級，廢水處理更加徹底，此方法的主要特點如下：(1)生物氧化法使用了大量填料，使得反應池內氧氣充足，由此可以產生更多微生物，反應池內容積負荷較高，為廢水處理打下了堅實基礎；(2)反應池內含有較多生物固體，與水流混合程度較高，可以處理污染極為嚴重的廢水，并且可以適應水量增減變化情況；(3)使用過程中不會產生大量污泥，有效避免了污泥膨脹，減少了運營成本，便于日常管理。

生物氧化接觸法屬于生物膜法的一種，經過技術改良后，現已與普通的生物膜法有了較大區別。其主要區別如下：(1)生物接觸法所使用的填料處于廢水之內，并不會顯露在反應池外部，故此類反應池又名為淹沒式濾池；(2)生物接觸法使用了專業機械設備保證廢水池中的氧氣含量，使得曝氣池中的填料數量較多，有利于微生物吸附有害物質，其他類型的生物濾池僅采取了自然通風供氧的形式；(3)生物接觸法的濾池內有著一定量的活性淤泥，活性淤泥懸浮于廢水中，可以使廢水得到進一步的凈化。通過上述三個特點可以看到，生物接觸氧化法在利用生物膜法的基礎上，增加了活性淤泥法，兼顧了活性淤泥法及生物膜法的特點，使用效果更為理想。

生物氧化池中的生物膜含有較多物質，如菌膠團、菌類、生物體等。絲狀菌能夠明顯影響活性淤泥法的自潔功能，其因一般呈立體狀，使得絲狀菌與廢水的接觸面積增大，加之絲狀菌抗氧化性極強，可以適應多種狀況下的水質，有著非常顯著的凈水效果。

在采取化學工藝處理廢水時，需在確保處理能力的前提下考慮經濟因素，為盡量不增加所需費用，可加裝厭氧水解調節池等配套設施，使厭氧法能夠應用在水解酸化階段，可以使廢水中的長鏈有機物被分解為有機酸等。有機物的水解酸化加強了可生化作用，后期在好氧工藝階段，其生物降解能力得到了保障，優化了工藝整體性能，廢水處理效果明顯提升。整套運行工藝操作簡單，有效降低了人為失誤所造成的損失。但同時也應清楚認識到此項技術的短板，據此可按照進水負荷，合理控制曝氣強度，使負面狀況得到緩解。另外，還應考慮氧化池規格，選擇最為合適的填充材料[5]。

4 結語

水資源是人們賴以生存的基礎，為避免水資源受到污染，要充分重視化學工藝在廢水處理中的應用，構建起完善的廢水處理機制。在進行工業廢水處理時通過使用化學工藝，可加快廢水處理速度，并且還能夠降低相關費用支出。對此，應利用好現有條件，采取分離、分類等原則，保障廢水處理的準確性。還要使用化學熱力理論法、化學混凝法、化學中和氧化法、A/O(厭氧-好氧)法等，使廢水得到有效治理，從源頭減少廢水產生，多管齊下，不斷強化廢水處理技術的應用效果，為構建良好的生態環境作出貢獻。