化工企業實驗室廢水處理方式

王慧宇，武發輝，武發麗

（白銀中天化工有限責任公司，甘肅白銀 730600）

1 概述

水污染中最常見的污染源是化工廢水，現在國內化工企業較多，每日廢水的排污量都比較大。化工企業廢水中含有較多且復雜的污染物，在處理過程中有較大難度。不同于生活用水，所含的有機聚合物、酚酞、生物毒性都比較高，采用生物分解并不能取得較好的效果，對于周圍環境具有較大的破壞性。高分子有機物是化工產業中出現的較大污染物質，其分子含量能夠超過幾萬個毒性有機物，生存時間長，并而且很難將其分解。由于高分子廢水的處理方法是先將其進行濃縮，再經燃燒進行熱分解，從而產生二次污染，因此目前很難對高分子廢水進行治理，處理不當會出現二次污染，給周圍的環境帶來很大的影響。

2 廢水處理工藝分析

2.1 物理處理技術

物理處理技術中比較常用的方案包括超聲波技術、反滲析技術、離心分離技術等。這些處理方案一般是根據雜質與水在物理特性上存在差異，將廢物雜質等與清潔水分開。工業廢水經過超聲波處理后，可以提高醇類、酚類、芳香烴化合物等難降解有機物的溶解性，提高廢水的處理效率。

超聲波技術：超聲波在水中傳播時，因水的密度差和溫度的變化，形成一個個具有能量消耗的氣泡，從而產生強烈振動。當超聲波在水中傳播時所產生的能量超過水中溶解氧量（溶解于水）時，將產生一系列化學效應。由于超聲波具有很強的穿透力，能穿透到生物組織中而不損傷生物細胞結構。超聲波作用于廢水中的懸浮固體表面（油類、懸浮物和有機物）時由于其空化效應及氣泡破碎效應而使這些污染物發生分解。利用超聲處理廢水是一種比較成熟的方法，并已廣泛應用于工業廢水處理中。

反滲析技術：反滲透膜分為中空纖維膜和膜片兩種，膜的材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，膜的結構有多層、多面結構等。反滲透技術是利用滲透壓差異和離子交換作用使純水和鹽水分開的一種水處理方法。當水中含有一種或多種離子時，將會出現兩種濃度梯度，如：Na+和K+。在反滲透過程中離子是通過反滲透膜表面的小孔進入水中的，而水分子是由陰離子基團或陽離子基團與離子交換層上的兩層陽離子相交換形成的。

離心分離技術：離心分離技術是一種利用流體在一個旋轉的容器中沿其軸線方向產生離心力，從而實現物質分離的過程。它與重力、離心等物理分離方法相比，具有占地面積小、處理量大的優點。當液體中的固體顆粒在離心力作用下逐漸被甩向分離筒時，它們就會被離心力甩向一邊；而液體中的氣體則會因氣體被壓進而與集渣桶一起轉動起來并沿著筒壁向上運動。通過離心過程把固體和液體兩種不同的狀態加以分離，然后通過過濾將固體物質從液體中分離出來，最后通過反滲透工藝除去水并回收利用其中的物質。

2.2 化學處理技術

化學處理技術可分為紫外光催化氧化、濕法氧化法、超臨界氧化法等，其中原理是通過氧化劑的催化作用下，將廢水中的有機污染物氧化分解為二氧化碳和水等無害物質，從而改變工業廢水中污染物的性質，使工業廢水的污染程度減輕。

紫外光催化氧化；紫外光催化氧化技術是一種新的深度脫毒工藝，它采用紫外光輻射作為能量來源，將污染物降解為CO2和H2O。在紫外光催化氧化技術中使用的TiO2是一種光催化劑，其具有較高的比表面積，較強的光催化活性和優異的抗氧化性及穩定性等，能使有機污染物轉化為CO2和H2O 等小分子物質，且反應時間短，操作簡單，無二次污染。

濕法氧化法：濕法氧化法是指用水或其他液體為介質，將有機物氧化分解的方法。濕法工藝優點是投資費用低，污泥產生量少，操作簡便，易于控制；缺點是反應速度慢，效率低。對于高濃度有機廢水而言，濕法氧化法更有優勢。

超臨界氧化法：超臨界水具有較高的壓力、溫度、溶解度及良好的化學穩定性，具有較好的氧化性，在此條件下超臨界流體（簡稱超）可氧化廢水中一些有機污染物。利用超臨界水處理有機污染物時，當溫度達到650℃時，超臨界水就會變成液體或氣體。在超臨界水中，由于壓力降低，溶質向高沸點溶劑移動時容易發生沸騰甚至爆炸。對于水溶性有機物（如染料、油類和一些不溶于水的有機溶劑）或一些含有毒物質的廢水[5]具有良好的氧化效果。

3 化工企業實驗區廢水調查

3.1 污水采樣

此次選擇的是企業實驗室1樓總排放口關井口。使用PVC材料制作的采樣器，通過均劃分流原理進行連續采樣。

采樣周期2020年9月10日—2020年9月16日，采樣時間定在每天9：30—11：30，13：30—17：30進行連續的采集，每隔30min進行一次樣品 收集。

3.2 污水測定

污水測定標準見表1。

表1 污水測定標準

3.3 pH數值

通過連續采樣能夠得出化工類綜合廢水pH是5.8~9，從圖1中可以看出，每天所采樣品的pH都有一定的變化，這也就表明現在企業廢水的多變性、瞬時性，9月15日所取得的pH變幅最大，也就表明是通過強堿性廢液直接排到下水道。如圖1上方所表示的誤差線，也就說明了這一點必須是數值小于6的占比為25%，數值小于7的占比為75%，數值最小測定是5.8，通過半天時間為階段展開統計，得到圖2，由圖中可以看出連續7d采樣中除了9月11日，9月12日，9月13日下午之外，其余時間段所采的樣品pH與上午相比較都要高一些。

圖1 廢水中pH數值改變

3.4 六價鉻濃度變化規律

連續7d70個水樣的測定發現，在化學實驗室的綜合污水中，有90%以上的六價鉻超標，70個樣本的平均水平為1.9mg/L，超出了國家標準。如圖2所示，在9月14日的樣本中，六價鉻的濃度是最高的，其他時候，六價鉻的濃度幾乎沒有差別。

圖2 上午和下午廢水中Cr（Ⅵ）的變化

3.5 鎘離子濃度變化規律

不同時段的鎘離子濃度差異不大。不同時段的不同濃度均有不同程度的差異。

3.6 苯酚濃度變化規律

在7個樣本中，70個樣本中的平均含量是0.3mg/L。10月、11月、12月的平均水平和pH、6價鉻的變化趨勢基本一致，這是由于學校在教學中進行了科學研究，因此，污水的排放水平較低。

4 優化化工企業實驗室污水處理流程

4.1 廢液預處理設備

廢水處理站：采用微波/Fenton+活性炭系統對廢水中的有機物進行脫除，脫除率90%，出水中 COD值為2 000mg/L；利用化學沉淀技術，將廢水中的重金屬進行沉淀，使其在水中的重金屬離子得到凈化，使其在90%以上的水中被清除；酸性和堿性廢水槽，用來儲存酸性和堿性廢水，酸性和堿性廢水用作調整工藝的酸堿調節器，在酸性和堿性廢水貯存到一定數量時，將其抽到調整槽內。

4.2 調節池

該裝置的作用是調整實驗室中的廢水，如實驗室沖洗廢水、冷卻廢水等，以及實驗室廢水的預處理，調整池的水質。調整池的作用是調整 pH3~5，為下一步 Fenton反應創造一個酸環境，調整 pH的是酸性廢水，調整廢水的水質，并使試驗廢物得到有效回收。

4.3 Fenton 氧化槽

Fenton氧化槽的作用是處理污水中的有機污染物，但由于實驗室污水的 COD含量很高，而且可加深性很差，采用 Fenton氧化技術可以降低污水的 COD值，從而改善污水的可生化性，為以后的生物氧化處理創造了有利的環境。

廢水計量泵將混合調整池內的水注入 Fenton氧化槽內，在規定的流速下，將硫酸鹽和H2O2的水注入指定的流速下，以100r/min的速度進行攪拌，Fenton氧化槽的水力滯留期是2h。

4.4 混凝沉淀池

混凝沉降是一種高效的物理方法，它可以有效地除去廢水中的 COD、SS和重金屬離子。當 Fenton氧化法進行到一定程度后，會形成一種懸濁液（Fenton），而在加入絮凝劑的作用下，會發生一組物化反應。

Fenton氧化制得的廢水通過重力自流式流入到混凝反應器中，在混合反應池內設有兩個隔板，將其分成三個格子，每個格子設有一個槳式攪拌器，攪動速率逐漸降低，混凝池內的水力滯留期20min，斜管沉淀池的沉降率高，能很好地清除混凝反應器所生成的絮狀物，并通過淤渣管流入淤積槽，按一定的時間進行污泥的壓濾脫液，再由重力自流式流入生化池。

4.5 生物接觸氧化池

采用調整池-芬頓氧化法-混凝-沉降法后，出水污染指標基本符合上海市《污水排入城鎮下水道水質標準》，添加生化法不僅能進一步降低 COD等污染物，還能使水質穩定，使廢水從毒性、毒性、毒性、污染物含量較少、易于降解。

5 結束語

化學廢水對周圍的生態環境有很大影響。由于化學污水的成分和含量存在較大的不確定性，因此，針對不同的化學污水，應針對其特點，采用多種方法進行處理。采用不同的工藝組合，改善污水的治理效果?；S要與環保檢驗部門密切聯系，主動改進生產流程和裝置，不斷探索和試驗工藝，使其達到對化學污水的治理效果。