精細(xì)化工行業(yè)廢水污染及控制策略

蔡威威, 閆文娟 (陜西建工安裝集團(tuán)有限公司, 陜西 西安 710061)

1 概述

近些年,隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步,世界上許多國家正在調(diào)整自己的化學(xué)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),大力發(fā)展自己的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè),以增強自己的化學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)能級,獲得更好的社會經(jīng)濟(jì)效益。精細(xì)化工行業(yè)涉及面很廣,包括了染料、農(nóng)藥、制藥等多個領(lǐng)域,精細(xì)化工行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜,在其生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的有機(jī)廢水,這類廢水中主要是含有毒有害及微生物很難降解的有害化學(xué)物質(zhì),廢水 CODcr 濃度相對較高, BOD5/ CODcr 低,可生化性不好,治理困難,會嚴(yán)重地破壞自然環(huán)境,危害到人們的健康。對于精細(xì)化工產(chǎn)品廢水治理技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)成為當(dāng)前重要課題,因此我們需要對精細(xì)化工廢水的環(huán)境污染現(xiàn)象和特點進(jìn)行深入的分析,并且要采取一些措施和控制戰(zhàn)略,構(gòu)建一套標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的精細(xì)化工產(chǎn)品廢水治理體系,解決當(dāng)前我國在實施精細(xì)化工產(chǎn)品廢水治理技術(shù)應(yīng)用方面存在的一些難題,以及推動精細(xì)化工行業(yè)的健康和快速發(fā)展。

2 精細(xì)化工廢水的分類

2.1 工藝廢水

工藝廢水主要是指在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中所產(chǎn)生的高濃度廢水例如蒸餾殘液、過濾母液等,這類工藝廢水由于化學(xué)組成元素復(fù)雜,污染物的含量高,不易被微生物吸收和降解,有些甚至具有嚴(yán)重的毒性。

2.2 地面沖洗廢水

地面沖洗廢水主要指化工生產(chǎn)作業(yè)的場所散落在地面上的化工溶劑、原料、殘渣等。這種廢水中的物質(zhì)比較復(fù)雜，水質(zhì)特別差。此類廢水的質(zhì)量和企業(yè)的管理有著很大關(guān)聯(lián)，當(dāng)企業(yè)管理體系不完善時，就可能導(dǎo)致地面沖洗水較多、水質(zhì)差，加大了廢水排放量。

2.3 冷卻水

冷卻水通常都是從冷凝器或反應(yīng)釜的夾套中釋放出來。在冷卻設(shè)備齊全不存在泄露和滲漏等情況下,冷卻水的含量多且質(zhì)地比較優(yōu)良,應(yīng)該盡量采取措施進(jìn)行冷卻和回用,不適合直接進(jìn)行排放,因為直接的排放既造成了資源的浪費,也可能會對環(huán)境造成熱污染。另外,洗滌廢水、器具泄露或者意外事故中所產(chǎn)生的廢水等都可能是精細(xì)化工廢水來源[1]。

3 精細(xì)化工工業(yè)廢水的污染特性

3.1 組成復(fù)雜、存在有毒有害物質(zhì)

由于現(xiàn)代精細(xì)化工生產(chǎn)流程較長，反應(yīng)過程復(fù)雜、且進(jìn)行反應(yīng)的原料大部分均為溶劑型物質(zhì)或者環(huán)狀結(jié)構(gòu)性化合物,廢水水質(zhì)較復(fù)雜,一般具有高 COD 的特點。另外,精細(xì)加工后的廢水中還可能會含有很多對人體健康和環(huán)境有毒有害的無機(jī)污染物,例如鹵素化合物、硝基化合物、醛類等,對于微生物也會存在很強的抑制性作用,導(dǎo)致排放出水量不達(dá)標(biāo)。

3.2 污染物含量較高，生物難降解的物質(zhì)多

有些企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備落后，管理制度不嚴(yán)謹(jǐn)，致使廢水中污染物含量較高，并且有機(jī)污染物中很多都屬于生物難以降解的有機(jī)物質(zhì)，如某些雜環(huán)化合物、硝基化合物等。

3.3 COD值高

在染料、農(nóng)藥等工業(yè),由于原材料的反應(yīng)不完整或是在生產(chǎn)過程中所需要使用的許多溶劑性介質(zhì)都會進(jìn)入廢水,從而表現(xiàn)出較高的 COD 值。例如,在生產(chǎn)塑料助劑、黏附性劑、電解液的過程中,其排放出來的高濃度廢液中有機(jī)污染物的濃度非常高, CODcr 最終會達(dá)十幾萬乃至幾十萬,難以得到生化減少[2]。另外還有一些精細(xì)化工廢水中含鹽量高,低濃度的鹽分會對微生物具有明顯的殺菌和抗氧化作用,廢水中也包括了氮、磷等其他營養(yǎng)素,若是直接進(jìn)行排放,不僅會污染了水體,也會造成資源的浪費。

4 精細(xì)化工廢水的控制策略

4.1 加大精細(xì)化工廢水治理力度

由于精細(xì)化工廢水受到污染的過程并非一成不變,各種精細(xì)化工企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和工藝的改變以及對生產(chǎn)要求有著不同的發(fā)展過程,這樣就會造成精細(xì)化工廢水的污染隨之而來,因此我們需要監(jiān)督各種精細(xì)化工廢水的污染情況,依照監(jiān)督的結(jié)果,分析出各種精細(xì)化工企業(yè)廢水的排放情況,發(fā)現(xiàn)存在的問題后采用有針對性的治理措施,盡可能地減少精細(xì)化工廢水。結(jié)合精細(xì)化工生產(chǎn)的特點,進(jìn)一步加大精細(xì)化工生產(chǎn)中廢水的管理和利用力度,以滿足化工企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。

4.2 采取多樣化的精細(xì)化工廢水處理方法

結(jié)合精細(xì)化工企業(yè)的實際經(jīng)營和生產(chǎn)要求,從源頭上管理力度增大對于精細(xì)化工企業(yè)廢水的管控,這些技術(shù)手段盡可能減少和降低精細(xì)化工企業(yè)廢水中的污染物含量,減少了廢水中的污染物。雖然我們不可避免地會產(chǎn)生精細(xì)化工企業(yè)的廢水,但我們必須要采用各種形式多樣化的精細(xì)化工企業(yè)廢水處理技術(shù),來減輕降低精細(xì)化工廢水的污染。根據(jù)企業(yè)的精細(xì)化工廢水生產(chǎn)和使用階段的不同,我們大致可以把企業(yè)的精細(xì)化工廢水處理的方法劃分成三種:第一種是在企業(yè)正常的生產(chǎn)中,應(yīng)該切實地做好清潔和凈化的工作,盡可能地減少和降低企業(yè)廢水的排放。第二種方法就是在精細(xì)化工生產(chǎn)的廢水處理上,對其進(jìn)行預(yù)處理,降低廢水的污染;第三種方法就是通過預(yù)處理之后的精細(xì)化廢水處理,把經(jīng)過預(yù)處理之后的精細(xì)化工產(chǎn)品和廢水全部進(jìn)行綜合再利用,提高資源的綜合利用率,也滿足了可持續(xù)發(fā)展的要求[3]。

4.3 混凝法

混凝法主要是具有凝集和絮凝兩個環(huán)節(jié),處理后得出來的化學(xué)物質(zhì)多數(shù)都是水中的微小懸浮性固體及其他膠體等化學(xué)雜質(zhì),雖然這種方法不能很好地去除工業(yè)廢水中的鹽分,但對 cod 卻有相當(dāng)高的去除率,此種方法在技術(shù)上具有投資少、操作簡單等優(yōu)點?；炷齽┑墓δ茏饔迷谟诒ＷC其混凝力的重要性,其作用途徑方式大致可細(xì)分為有機(jī)混凝劑、無機(jī)高分子混凝劑和有害微生物混凝劑?；炷练夹g(shù)成熟、操作簡便,但只是采用混凝一種方法進(jìn)行處理有時并不可以達(dá)到廢氣的排放和回用的要求,在實際的應(yīng)用中我們可以把混凝法和其他高層污水處理技術(shù)共同運用,如與電化學(xué)法、吸附法、膜分離法等相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用。

4.4 電解法

電解法主要采用的是化學(xué)反應(yīng)，對于廢水中溶解性的有害物質(zhì)，利用電流使其發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)或者無毒無害或微毒的物質(zhì)，將其沉淀或者排出。此種方式對于 COD 的去除率非常高，并且也能夠有效的去除 BOD 含量，對廢水凈化顯著。

4.5 離子萃取法

一般精細(xì)化工廢水在具有酸性的環(huán)境條件下,可以與其他物質(zhì)之間發(fā)生相互作用,進(jìn)行分離,借助不同的極性溶劑,提取碳?xì)浠衔?這樣就能夠有效地減少精細(xì)化工廢水中污染物的排放。

4.6 吸附法處理

吸附方法的工作原理就是通過利用吸附劑巨大的表面積和發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)來對廢水中所有的污染物質(zhì)都進(jìn)行處理,從而有效地去除廢水中的有機(jī)污染物和無機(jī)物,使得廢水更好地被凈化。常見的吸附制劑主要有活性炭,粉煤灰等。該方法主要采用的是化學(xué)反應(yīng)，對于廢水中溶解性的有害物質(zhì)，利用電流使其發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)或者無毒無害或微毒的物質(zhì)，將其沉淀或者排出。此種方式對于 COD 的去除率非常高，并且也能夠有效的去除 BOD 含量，對廢水予以凈化。另外,它們可以作為離子交換劑直接對水中的有害離子交換去除,被離子交換樹脂所吸附,離子交換樹脂的吸附劑具有很好的吸附性和再生性,其可以直接去除水中的酸性和堿性等有機(jī)化學(xué)物質(zhì),如苯酚、胺等,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域。

4.7 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效地分離、提純、濃縮、凈化等多種功能的技術(shù),此項分離技術(shù)由于其在水中分離時的精度和效率很高,能夠有效清除水中的有機(jī)物以及各種微生物。隨著膜分離技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善,將不同類型膜分離技術(shù)之間進(jìn)行結(jié)合的雙膜方法已經(jīng)成為膜分離技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的發(fā)展趨勢。目前, mf - ro 組合廢水處理工藝、 uf - ro 組合廢水處理工藝、 uf - nf 組合廢水處理工藝等在印染、焦化等領(lǐng)域?qū)U水進(jìn)行深度處理都已被廣泛應(yīng)用,并且獲得較好的效果。膜分離技術(shù)的推廣和應(yīng)用中所存在的一個主要障礙便是膜污染的問題,選取合適的膜分離組件并進(jìn)行對于原料液的預(yù)處理,這樣才能夠有效地減少膜的污染[4]。

4.8 做好預(yù)處理工作，進(jìn)行清潔生產(chǎn)

多數(shù)有機(jī)化工廢水都是采用生化技術(shù)方法來進(jìn)行處理,我們要提前地做好有機(jī)化工廢水的預(yù)處理工作,例如對溶劑進(jìn)行回收,去除或者轉(zhuǎn)化其他有毒的有害物質(zhì)等,采取這些措施才能夠促使水中對微生物產(chǎn)生的有抑制、毒害作用的各種有機(jī)物被消減、去除,或者是讓其他微生物轉(zhuǎn)化成對無害或有利的各種有機(jī)物,讓生化池中的各種微生物都可以正常地工作,并且還是降低了cod 的負(fù)荷,減輕了生化池的日常運行負(fù)荷。另外要采取清潔生產(chǎn)的方法,多采用少公害等高新技術(shù)工藝,亦或是使用低公害工藝,或者是使用反應(yīng)周期短、回收率高的先進(jìn)生產(chǎn)工藝,運用一些先進(jìn)的生產(chǎn)裝置和過程管理控制技術(shù),使用安全、低危險的原材料來替換高毒性的原材料,同時可以提高原輔料的綜合利用率,原輔料的回收與再利用,可以有效地減少廢水中的污染物濃度[5]。

5 結(jié)語

精細(xì)化工已經(jīng)成為了化學(xué)產(chǎn)品和工業(yè)的重要組成部分,精細(xì)化工的發(fā)展雖然有利于推動我國整個化學(xué)產(chǎn)品和工業(yè)的進(jìn)步,但在發(fā)展過程中由于廢水所帶來的環(huán)境污染問題不容忽視。我們需要根據(jù)企業(yè)廢水類型和污染特點有針對性地采取控制策略和技術(shù),實現(xiàn)企業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放或返還利用。在今后對化工廢水處理技術(shù)的深入研究中,我們還需要進(jìn)一步優(yōu)化其處理技術(shù)、開發(fā)廉價高效的污水處理物、研制新的高效污水處理技術(shù)等，繼續(xù)做出更多的努力和創(chuàng)新,把我國工業(yè)廢水處理技術(shù)提升到一個新臺階。