工業(yè)廢水深度處理循環(huán)再利用技術(shù)研究進(jìn)展

王志剛 沈毅 安宇坤 陸康 商思瑤 王鐵明

摘要：工業(yè)廢水直接排放既污染環(huán)境又浪費(fèi)水資源，合理的循環(huán)再利用技術(shù)有利于提高經(jīng)濟(jì)效益又符合綠色環(huán)保理念。本文分析總結(jié)了主要的廢水處理方法，并結(jié)合現(xiàn)狀提出了處理后的廢水再次利用的方法，最后對(duì)廢水處理循環(huán)再利用技術(shù)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：水資源;工業(yè)廢水;處理方法;循環(huán)利用

0 引言

冶金廢水經(jīng)過(guò)深度處理后，有價(jià)金屬可以回收再利用，達(dá)標(biāo)后的廢水仍可以一定程度作為工業(yè)上游水源使用。目前廢水深度處理循環(huán)再利用技術(shù)主要分為：物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法。

1 物理處理法

在工業(yè)廢水處理中，吸附法和離子交換法是最常見(jiàn)的物理處理工藝，此外還有膜分離等技術(shù)。

吸附法主要是通過(guò)沸石，活性炭等物質(zhì)吸附水中大顆粒物質(zhì)，之后沉降，達(dá)到與水體分離的目的。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，成本低。陳文勝[1]等人采用混凝沉淀-吸附法處理螢石選礦廢水。實(shí)驗(yàn)證明活性炭用量對(duì)COD去除率影響最大，其含量為200 mg/L時(shí)，Ca2+去除率為91.26%，COD去除率為60.54%?？梢杂行Ы档蛷U水中金屬離子，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

離子交換法的主要原理是，廢水中的重金屬離子與離子交換樹(shù)脂上的活性基團(tuán)接觸后，發(fā)生離子可逆交換反應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)去除重金屬離子的目的。曾婧[2]等人采用離子交換法處理含鉻廢水，實(shí)驗(yàn)表明：樹(shù)脂投入量為0.9 g時(shí)，僅需60 min即可將廢水中鉻含量從50 mg/L降至0.02 mg/L，效果顯著。該方法短時(shí)高效，達(dá)標(biāo)后的廢水既可以再次被使用，也可以自然排放，提高了水資源利用率，同時(shí)降低了污染。

吸附法和離子交換法均存在一定局限性，存在時(shí)效性和二次污染的缺點(diǎn)。膜分離法近些年來(lái)備受關(guān)注，可以在常溫下進(jìn)行且操作簡(jiǎn)單，主要原理是選擇性多孔膜對(duì)廢水中物質(zhì)的篩分作用、電荷作用及溶解擴(kuò)散作用。陳俐[3]采用氧化燒結(jié)技術(shù)制備了多孔SiC陶瓷無(wú)機(jī)膜，油水分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)50 min過(guò)濾后，油截留率穩(wěn)定后約為86.5%，具備優(yōu)異的膜分離能力。膜分離法還可以與離子交換法制備高純水，可以充分將廢水降低至無(wú)害狀態(tài)。

2 化學(xué)處理法

區(qū)別于物理處理法，化學(xué)處理法主要是通過(guò)反應(yīng)達(dá)到廢水循環(huán)處理目的，常分為化學(xué)沉淀法和電化學(xué)法等方法?；瘜W(xué)沉淀法是通過(guò)向冶金廢水中加入化學(xué)沉淀劑，化學(xué)沉淀劑起的主要作用是同廢水中相關(guān)物質(zhì)反應(yīng)，接著經(jīng)沉淀、離心、過(guò)濾等程序后，廢水處理達(dá)標(biāo)。電化學(xué)法主要利用電解作用，廢水中金屬高價(jià)離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)為低價(jià)無(wú)毒狀態(tài)，該方法可同時(shí)在陰陽(yáng)兩極收集金屬離子，操作方便，效率高。

李晴晴[4]等人在廢水中，添加了摩爾比為4.5的Ca（OH）2，此時(shí)處理后溶液磷酸根含量從初始的46 mg/L降至0.2 mg/L，去除率達(dá)到了99.5%。分析認(rèn)為存在兩種原因：Ca（OH）2營(yíng)造堿性氛圍，將廢水中酸性物質(zhì)成分中和，溶液中H3PO4 轉(zhuǎn)化為H2PO4-和 HPO42-;另外Ca（OH）2作為沉淀劑，生成Ca10（PO4）6（OH）2沉淀。當(dāng)廢水中磷酸含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不僅可以繼續(xù)參與工業(yè)反應(yīng)，同時(shí)也可以一定程度作為農(nóng)田灌溉水源，為農(nóng)作物提供磷肥。

陳龍[5]等人以污泥脫水濾液作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)電解法實(shí)現(xiàn)廢水回收鳥(niǎo)糞石目的。具體設(shè)計(jì)了兩種方案（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1）。第一種以不銹鋼網(wǎng)為陰極，碳棒為陽(yáng)極。第二種以不銹鋼網(wǎng)為陰極，鎂棒為陽(yáng)極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終表明兩種方案廢水處理效果相近。溫度對(duì)反應(yīng)影響較小，而Ca2+濃度高時(shí)，會(huì)影響鳥(niǎo)糞石純度。通過(guò)該方法可以將工業(yè)廢水循環(huán)再利用，得到新產(chǎn)品，減少環(huán)境污染的同時(shí)可以提升工廠經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

3 生物處理法

生物處理法主要是利用微生物自身好氧或厭氧特性，將工業(yè)廢水中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)換為無(wú)機(jī)無(wú)害物質(zhì)，一般微生物代謝產(chǎn)物為CO2和H2O，代謝物質(zhì)對(duì)環(huán)境是沒(méi)有危害的，同時(shí)廢水得到了凈化。

蘭小艷[6]等人采用“厭氧+好氧”結(jié)合的方式來(lái)處理白酒廠工業(yè)廢水，厭氧微生物主要用于去除水溶液中的氨氮污染物，好氧微生物進(jìn)一步降低化學(xué)需氧量COD。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)21 d時(shí)間，白酒廢水中COD值從2000 mg/L左右降至500 mg/L以下，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)注。

4 聯(lián)合處理法

工業(yè)廢水的成分往往很復(fù)雜，因此處理往往需要多種工藝方法，即物理、化學(xué)、生物處理方法協(xié)同完成，才能更高效實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的循環(huán)再利用目的。曹利[7]通過(guò)物理吸附和生物降解兩種技術(shù)對(duì)煉油廠有機(jī)廢水進(jìn)行處理，向其中加入好氧活性污泥。研究結(jié)果表明：有機(jī)廢水pH=7時(shí)，活性污泥的吸附效果最好，吸附時(shí)間為90 min時(shí)，吸附量可以達(dá)到 40 mg·g-1。60 d內(nèi)COD的平均去除率可以達(dá)到 89.58%，而TOC的平均去除率可以達(dá)到92.32%。而單一廢水處理法無(wú)法同時(shí)完成上述過(guò)程。

陳文松[8]等人采用活性炭吸附和Fenton氧化技術(shù)處理含鹽有機(jī)廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)廢水pH=6時(shí)，投加12 mmol/L的 FeSO4·7H2O和240 mmol/L的H2O2（30%）及一定量8 g/L的活性炭后。90 min內(nèi)，COD去除率達(dá)到78.8%。其中活性炭主要起到吸附作用，有利于·OH對(duì)廢水中的有機(jī)物氧化過(guò)程，大大提高了整體廢水處理過(guò)程。有機(jī)廢水一般含有氮、磷、鉀元素，經(jīng)合理處理后的廢水用于灌溉農(nóng)田，既可以降低化肥使用量，又節(jié)約了水資源。

5 總結(jié)

將工業(yè)廢水處理后，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)一步選擇排放至環(huán)境中或回收再利用的過(guò)程，是既可以保護(hù)環(huán)境又可以提高工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要方法。符合國(guó)家節(jié)能減排，綠色無(wú)污染的理念。本文主要介紹了工業(yè)廢水的物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法及聯(lián)合處理法。并結(jié)合實(shí)際提出了循環(huán)再利用的相關(guān)方法。而聯(lián)合處理法必然是今后主要發(fā)展方向，使得廢水處理工藝更加高效以及科學(xué)，經(jīng)過(guò)廣泛推廣后，社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)效應(yīng)提升，水資源利用率也必然大大提升。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳俐. 多孔SiC陶瓷膜的制備與廢水處理性能的表征. [J].功能材料，2020，51（12）：12204-12208.

[4]李晴晴，楊彥，席歡，等.化學(xué)沉淀法處理高鹽含磷廢水的實(shí)驗(yàn)研究. [J/OL].環(huán)境工程：1-8.

[5]陳龍，趙劍強(qiáng)，張渝，等.電化學(xué)沉淀法從廢水中回收鳥(niǎo)糞石. [J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8（12）：5264-5270.

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[7]曹利.高含揮發(fā)性有機(jī)物廢水吸附與生物降解聯(lián)合處理技術(shù). [J].當(dāng)代化工，2021，50（08）：1794-1797.

[8]陳文松，羅嘉銘.活性炭吸附聯(lián)合Fenton氧化技術(shù)處理含鹽有機(jī)廢水. [J].工業(yè)水處理，2020，40（07）：60-64.