大型化工廠污水深度處理的一種新策略探究

尹向東（承德市環(huán)境保護(hù)局）

一、引言

化學(xué)工業(yè)的發(fā)展需要消耗大量的水資源，同時(shí)化工廠在生產(chǎn)的過(guò)程中也會(huì)造成比較嚴(yán)重的水污染，如果對(duì)污水不進(jìn)行及時(shí)的處理，不僅會(huì)制約化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，還會(huì)導(dǎo)致水污染的加劇和水資源的短缺。為了應(yīng)對(duì)這種情況，某大型化工廠十分重視對(duì)廢水的處理，積極采取相應(yīng)的措施，處理廢水，使其達(dá)到能夠使用的標(biāo)準(zhǔn)。其中比較具有代表性的是，對(duì)于經(jīng)過(guò)處理并且達(dá)標(biāo)排放的廢水采取措施進(jìn)行深度處理，制定相關(guān)的處理方案，采用相應(yīng)的技術(shù)措施，使得廢水中的有機(jī)物、色度、硬度、大部分離子得以分離。通過(guò)這種的處理之后，廢水的質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高，達(dá)到了生產(chǎn)工藝用水的標(biāo)準(zhǔn)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。不僅有利于對(duì)廢水進(jìn)行處理，還能夠?qū)U水經(jīng)過(guò)處理之后運(yùn)用到生產(chǎn)當(dāng)中，緩解當(dāng)?shù)赜盟狈Φ那闆r，保證化工廠正常的供水，促進(jìn)化工廠正常的工作和運(yùn)行?？傊?，污水深度處理及回用是一項(xiàng)重要的節(jié)水措施和環(huán)保措施，在人們的生產(chǎn)生活中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、化工廠污水現(xiàn)狀

化工廠的污水與一般的污水不完全相同，它具有自己顯著的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為富含石油類(lèi)，COD、濁度比較高，并且變化范圍大。使用常規(guī)污水處理裝置處理之后，污水處理取得了明顯的效果，水質(zhì)能夠得到明顯改善，比如，水中的有機(jī)物得到了充分的去除和降解。但是，水中的COD物質(zhì)卻不容易去除和降解，因?yàn)槠浣M成部分包括大分子有機(jī)物和芳香族化合物，對(duì)于這些物質(zhì)來(lái)說(shuō)，生物化解往往十分困難，給水處理工作帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。但是，在所有的構(gòu)成物當(dāng)中，有部分生化中間產(chǎn)物，這部分構(gòu)成物的性質(zhì)與其它構(gòu)成物的性質(zhì)不同，含鹽量比較高，導(dǎo)電率也比較高，處理比較難，所以進(jìn)行回用比較困難。

三、污水回用方向

對(duì)污水進(jìn)行回用不僅是緩解水資源缺乏的重要策略，同時(shí)也是保證化工廠正常生產(chǎn)和運(yùn)行的一種手段。為了回用，往往需要綜合考慮多方面的因素，包括水源水質(zhì)、水量狀況、回用技術(shù)工藝的可行性等等，并尋找了回用水水質(zhì)處理的最佳方案。此外，還需要考慮水處理投資、運(yùn)輸費(fèi)用、水價(jià)等相關(guān)因素，積極采取相應(yīng)的策略，以促進(jìn)水處理系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，取得最好的綜合效益。對(duì)化工廠來(lái)說(shuō)，它的用水主要分為四個(gè)方向，不同方向具有不同的要求，具體來(lái)說(shuō)，包括以下四個(gè)方面：1、脫鹽水和軟化水，對(duì)水質(zhì)的要求比較高，為了滿(mǎn)足這方面的要求，必須運(yùn)用良好的水處理工藝；2、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，對(duì)水質(zhì)的要求不是很高，但是用水量比較大，需要大量的供水和補(bǔ)給水源，以保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行；3、生產(chǎn)輔助設(shè)施用水，對(duì)水質(zhì)的要求不高，只需要達(dá)到相應(yīng)的要求就可以；4、生活用水以及其它方面的用水。這也是化工廠用水的重要組成部分，水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)就可以，要求不是很高。

四、工藝流程簡(jiǎn)介

1、工藝說(shuō)明。在化工廠水處理的實(shí)際工作中，經(jīng)過(guò)“老三套”處理之后的污水，提升之后便進(jìn)入了生物濾池，再進(jìn)入出水貯存池暫時(shí)存放，主要被用于反沖洗。但是在水處理實(shí)際工作中，往往不設(shè)置中間水池和二次提升，這樣就能夠節(jié)省時(shí)間，減少提升的次數(shù)，從纖維過(guò)濾器出來(lái)的水就不要經(jīng)過(guò)其它地方，也不用進(jìn)行其它方式的處理，而是直接進(jìn)入微濾裝置。對(duì)于微濾裝置的出水，在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理之后，能夠達(dá)到回用水的標(biāo)準(zhǔn)，可以用于鍋爐給水或者循環(huán)水。在處理的過(guò)程中，為了防止微生物滋生現(xiàn)象的出現(xiàn)，避免濾料出現(xiàn)板結(jié)的現(xiàn)象，可以采取以下策略：在生物濾池的出水總渠上，設(shè)置次氯酸鈉投加點(diǎn)，從而對(duì)生物濾池的出水進(jìn)行消毒，有利于保證水質(zhì)。通過(guò)對(duì)預(yù)處理水進(jìn)行反滲透處理之后，它的濃水中的各種離子被濃縮了四倍。所以，為了防止反滲透濃水結(jié)垢，在反滲透系統(tǒng)之前需要添加阻垢劑。由于反滲透系統(tǒng)采用的是復(fù)合膜，而透過(guò)水中含有余氯，為了避免反滲透膜遭到氧化損壞，在反滲透給水中需要投加還原劑，從而使給水中的余氯脫除。

五、工藝原理及關(guān)鍵技術(shù)

1、預(yù)處理工藝。在預(yù)處理工藝中采用的是曝氣生物濾池，它的工作原理如下：在濾池內(nèi)放置直徑約3—5mm的多孔濾料陶料，作為生物群落的附著繁殖載體，通過(guò)濾層下面的配氣系統(tǒng)向生物群落供氣。這樣做的目的是在濾池內(nèi)填充陶料，使其具有較大的面積，能夠附著大量的生物，這樣就能夠有效的處理低濃度有機(jī)污水，使水得到更好的凈化，獲得滿(mǎn)意的水處理效果。在凈化處理的過(guò)程中，主要是依靠濾料上的生物膜，生物膜具有水處理的良好作用，它能夠降解有機(jī)物，使水質(zhì)得以?xún)艋?。處理完成之后，濾層之內(nèi)并不是清潔的，還留有大量的懸浮生物，這些懸浮生物具有重要的作用，不僅能夠吸附和降解污染物質(zhì)，還能夠發(fā)揮其它方面的重要的作用，比如降低原水中的COD、NH3N、NO2，從而使得水質(zhì)得以提高，促進(jìn)生物的穩(wěn)定性得以保持，有利于提高水處理效果，提高水質(zhì)，在化工廠水處理額實(shí)際工作中發(fā)揮著重要的作用。曝氣生物濾池是一種比較好的水處理裝置，它的流程簡(jiǎn)單，占地面積小，成本低，水處理效益好，但其存在的缺陷與不足也不容忽視，例如使用設(shè)備很多，建造的質(zhì)量要求高，運(yùn)行管理比較困難，要求較高等等。在實(shí)際工作中，我們既要認(rèn)識(shí)其優(yōu)勢(shì)，也要明白其不足之處，以采取相應(yīng)的措施，充分利用其優(yōu)勢(shì)，降低其不足帶來(lái)的影響，獲得更好的水處理效果。

2、處理濾料的板結(jié)。從曝氣生物濾池出來(lái)的水中，含有大量的微生物和細(xì)菌，它們會(huì)繼續(xù)存在后續(xù)的過(guò)濾器中。并且被濾料大量的截留，這樣就很容易造成濾料的板結(jié)現(xiàn)象。為了處理好這種情況，一般在曝氣生物濾池后面設(shè)置高效纖維過(guò)濾器，要求將纖維絲做得很細(xì)，這樣就能夠妥善的解決過(guò)濾精度受到粒徑限制的問(wèn)題，使其能夠順利的過(guò)濾，避免出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。由于濾料直徑十分細(xì)小，它能夠在很大程度上增加濾料的比表面積和表面自由度，使得濾料的吸附能力得以大大的提高，有利于去除水中的懸浮物、有機(jī)物、膠體、油類(lèi)等等，獲得良好的水處理效果。

3、反滲透預(yù)處理。由于化工廠廢水的水質(zhì)復(fù)雜，水量變化大，為了應(yīng)對(duì)這種情況，在水處理實(shí)際工作中，采用Microza壓力式外壓維濾膜作為反滲透的預(yù)處理。所使用的膜材料是聚偏二氟乙烯，并具有海綿狀的結(jié)構(gòu)。海綿狀的濾膜具有水晶狀的均一結(jié)構(gòu)，整層膜都起分離功能。它能夠有效的去除水中的生物污染物、顆粒水、膠體、濁度、細(xì)菌等，提高水質(zhì)，滿(mǎn)足反滲透系統(tǒng)進(jìn)水所要求的水質(zhì)。而一般微濾膜沒(méi)有這種效果，其機(jī)械強(qiáng)度低、化學(xué)抵抗力小、壽命短，整體性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如海綿狀微濾膜。海綿狀微濾膜具有良好的性能，它的抗污染能力強(qiáng)，尤其是抗有機(jī)物污染和生物污染的能力更強(qiáng)，是其它材料所不能比擬的，它性能良好，處理效果顯著，具有節(jié)省投資，綜合效益高等特點(diǎn)，在實(shí)際工作中值得推廣和運(yùn)用。

4、反滲透系統(tǒng)是脫鹽的關(guān)鍵。在反滲透當(dāng)中，反滲透膜是必須運(yùn)用的，如果沒(méi)有反滲透膜，必然難以達(dá)到相應(yīng)的效果。當(dāng)前，反滲透膜運(yùn)用的是美國(guó)海德能低污染反滲透膜元件LFC3-LD，膜表面使用了PVA復(fù)合涂層技術(shù)，對(duì)膜表面的電性進(jìn)行了改變，使得反滲透進(jìn)水中的負(fù)電、正電、中性、兩性污染物在膜表面的吸附性大大的減弱，使得膜水通量保持穩(wěn)定。不僅如此，該反滲透膜還具有其他方面的良好的效果，膜表面與水的接觸角得到了降低，降到了47度，而原來(lái)的是62度，角度的降低顯著的提高了膜的抗污染能力，有利于脫鹽和對(duì)水進(jìn)行處理。當(dāng)前，在反滲透膜的透過(guò)機(jī)理當(dāng)中，引用得最多的是選擇性吸附—毛細(xì)管流理論。該理論認(rèn)為膜表面能夠選擇吸附水分子，并排斥鹽分，形成純水層。在壓力的作用下，純水層中的水分子通過(guò)毛細(xì)管不斷的流過(guò)反滲透膜。在膜的表層中，有大小不一樣的極細(xì)的孔隙，如果其中的孔隙是純水層厚度的一倍的時(shí)候，我們將它稱(chēng)為臨界孔徑，可以達(dá)到良好的脫除效果。

六、進(jìn)出水水質(zhì)的比較

為了驗(yàn)證該處理方案的水處理效果，通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析和對(duì)比，得出以下結(jié)論：化工污水經(jīng)深度處理之后，COD的去除率平均為95.46%。在深度水處理的后期，對(duì)運(yùn)行工藝參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，在處理之前加了氯，使得去除率效果更穩(wěn)定。對(duì)油平均脫除率達(dá)到了93.09%。對(duì)電導(dǎo)率脫除率平均達(dá)到97.84%，對(duì)二價(jià)離子基本上達(dá)到了100%的去除率。此外，對(duì)總硬、總?cè)芄?、SIO2也有較高的去除率。但是，產(chǎn)水異養(yǎng)菌偏高，平均達(dá)到20個(gè)/ml，而回用循環(huán)水的要求是小于10個(gè)/ml，大大的超出了要求。不過(guò)，從深度水處理的整體效果來(lái)看是比較好的，達(dá)到了既定的目標(biāo)，也滿(mǎn)足了回用的水質(zhì)要求。

七、結(jié)束語(yǔ)

總之，污水深度處理及回用既節(jié)水又環(huán)保，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文中介紹的工藝在污水深度處理的運(yùn)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)，它所消耗的能量低，使用的工時(shí)少，并且材料的價(jià)格低，節(jié)約成本，處理的水準(zhǔn)高，運(yùn)行費(fèi)用也比較低。運(yùn)用該工藝處理過(guò)的水，其水質(zhì)比自來(lái)水更優(yōu)，達(dá)到了鍋爐用水的標(biāo)準(zhǔn)，并且還不需要再進(jìn)行除鹽化處理。將化工廠的污水進(jìn)行深度處理之后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的回用，使廢水資源化，既減少了對(duì)水資源的消耗，有利于節(jié)約水資源，還能夠降低對(duì)環(huán)境的污染，緩解對(duì)環(huán)境的壓力，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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