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      化學(xué)工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

      2023-01-03 11:46:32趙洪振吉神化學(xué)工業(yè)股份有限公司吉林昌邑132000
      化工管理 2022年2期
      關(guān)鍵詞:工業(yè)廢水生物膜廢水處理

      趙洪振(吉神化學(xué)工業(yè)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(chǔ)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(shù),還遠未實現(xiàn)大規(guī)模使用。剩余的2.5%水資源中,有87%以固態(tài)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(yīng)嚴格實行節(jié)約用水措施外,還要采取科學(xué)的化學(xué)工藝對工業(yè)廢水進行處理,使寶貴的水資源避免被污染。基于此,化學(xué)工藝在廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用空間,現(xiàn)已成為廢水處理的發(fā)展方向。

      1 工業(yè)廢水的定義及來源

      1.1 工業(yè)廢水的定義

      “工業(yè)廢水”指在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水,經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)的自然水可能被摻雜了多種化學(xué)元素或有機廢物及生物污染物質(zhì),此類廢水中含有較多對人體有害的物質(zhì),只有經(jīng)過嚴格的處理,經(jīng)檢驗已能夠達到排放標準后,方可將工業(yè)廢水排放到環(huán)境中。如未經(jīng)處理及凈化,則會對自然水源和生態(tài)系統(tǒng)造成污染。工業(yè)廢水依據(jù)產(chǎn)生渠道不同,水中所含有的化學(xué)元素及有機物等有害物質(zhì)含量也會有所不同,此類水一旦進入到生態(tài)系統(tǒng)中,則會嚴重危害生態(tài)平衡,造成重大損失。隨著人們生活生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,廢水產(chǎn)生量飛速增長,已經(jīng)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(fù)使用,達到節(jié)約水資源的目的。

      1.2 工業(yè)廢水的來源

      對生態(tài)環(huán)境影響最為嚴重的當屬工業(yè)廢水。工業(yè)廢水主要來源于各類工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水。其次,各類科研機構(gòu)也會產(chǎn)生較多的廢水,這些廢水中的有害物質(zhì)成分以及產(chǎn)生的原因與工業(yè)生產(chǎn)類似,故也被認為是工業(yè)廢水產(chǎn)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(yīng)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(zhì)。只有這樣才能采取相對應(yīng)的措施,將廢水對生態(tài)環(huán)境的影響降至最低程度[1]。

      2 化學(xué)工藝處理廢水的基本原則

      2.1 分離原則

      工業(yè)及生活廢水中含有大量污染物質(zhì),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(nèi),保護水資源的安全性。如忽視了分離原則,極易產(chǎn)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(yīng)時刻謹記廢水分離原則,提高自身的責(zé)任意識。因廢水來源有所不同,要針對工業(yè)廢水、生活廢水、實驗室廢水等采取相對應(yīng)的處理方法,保障廢水處理的有效性。對此,應(yīng)注意區(qū)分廢水種類,防止出現(xiàn)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(zhì)差異極大,應(yīng)深入探究廢水形成機制,認識到廢水中所含有害物質(zhì)的構(gòu)成、含量等,采取化學(xué)工藝法開展廢水治理工作。在此過程中,首先應(yīng)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(tài)風(fēng)險。其次還要將相同種類的廢水收集到一起,避免產(chǎn)生混裝現(xiàn)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(tǒng)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(fā)揮出化學(xué)工藝處理廢水的優(yōu)勢,保障生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

      3 化學(xué)工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

      工業(yè)廢水中含有大量化學(xué)物質(zhì),其中危害較大的有劇毒物質(zhì)、有害有機物、大分子化合物等,為達到降解目的,可采用化學(xué)工藝處理工業(yè)廢水。隨著化工工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,各類新型化學(xué)工藝紛紛出現(xiàn),在大部分工業(yè)廢水處理中都會應(yīng)用到化學(xué)工藝。一方面可在工業(yè)廢水中添加一定數(shù)量的化學(xué)物質(zhì),借助其與既有化學(xué)物質(zhì)發(fā)生氧化還原、中和、酸化、絮凝等反應(yīng)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(zhì),再將工業(yè)廢水處理到達標排放的程度?;瘜W(xué)工藝處理廢水的方法主要有化學(xué)熱力理論法、化學(xué)混凝法、化學(xué)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(xué)熱力理論法

      工業(yè)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(yè)廢水處理工作中,普遍采取了化學(xué)熱力理論法,現(xiàn)已成為工業(yè)廢水處理廠構(gòu)建廢水自行處理體系的主要方法之一。在化學(xué)熱力理論中,指出了“自凝”這一現(xiàn)象,將其應(yīng)用到廢水處理中后,大幅加快了廢水處理凈化的效率?!白阅笔且环N基于物理原理的化學(xué)反應(yīng)進程,在化學(xué)反應(yīng)下,使大量熱能得到釋放。為充分利用這一化學(xué)原理,提高廢水處理技術(shù),應(yīng)重視化學(xué)熱力理論的應(yīng)用,采取化學(xué)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(xiàn)出了良好的廢水處理效果。隨著化學(xué)熱力理論法在實踐中應(yīng)用愈發(fā)廣泛,此項技術(shù)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(fā)展空間[2]。

      3.2 化學(xué)混凝法

      這一方法主要應(yīng)用于醫(yī)藥類化工企業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢水處理中,此類廢水中往往含有極多的有害物質(zhì)、有機物、鹽分等,廢水呈較深的顏色,氣味刺鼻。若想完全實現(xiàn)此類工業(yè)廢水無害化處理,其技術(shù)難度極大。當前的制藥種類主要有生物、化學(xué)、中成藥三種,依據(jù)制藥種類,使用的原料及工藝均有所不同,所產(chǎn)生的廢水性狀指標差異較大。經(jīng)反復(fù)試驗可見,在治理藥企廢水的過程中,采取化學(xué)混凝法最為適宜,使用效果良好?;瘜W(xué)混凝法使用時,可在廢水中加入一定數(shù)量的化學(xué)制劑,如:硫酸鋁、硫酸鐵等。為達到最佳效果,應(yīng)按照廢水中所含污染物確定化學(xué)制劑種類及數(shù)量,需要及時開展相關(guān)測試,得到精準數(shù)據(jù)資料,發(fā)揮出化學(xué)混凝法的最佳性能。在化學(xué)制劑與有機物發(fā)生反應(yīng)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(xiàn)污水治理目標[3]。

      3.3 化學(xué)中和氧化法

      一些石油化工企業(yè)在生產(chǎn)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(yè)廢水,此類廢水污染極強,必須經(jīng)嚴格凈化處理方可排放。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的帶動下,化學(xué)中和氧化處理法應(yīng)運而生,并且在廢水處理中有著極為理想的應(yīng)用。此法按照廢水性質(zhì),選取最為適用的化學(xué)試劑,首先中和工業(yè)廢水中的pH值,然后利用化學(xué)試劑的氧化及還原特性,產(chǎn)生顯著的化學(xué)反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)完成后,使此類廢水的pH值和氧化、還原物質(zhì)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(zhì)含量明顯降低,直至達標。此方法極為簡便,操作并不復(fù)雜,但需要嚴格論證化學(xué)試劑的種類、劑量等,必要時應(yīng)開展小規(guī)模試驗,在獲取到詳實數(shù)據(jù)資料后方可全面使用。一旦選取了不合適的化學(xué)試劑或者藥量投放不當,將會對廢水處理過程產(chǎn)生重大影響。因此,在使用化學(xué)中和氧化法時,必須反復(fù)驗證設(shè)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(shù)

      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(zhì)(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(shù)。其中,厭氧主要是工業(yè)廢水通過厭氧菌經(jīng)過水解階段→酸化階段→產(chǎn)乙酸階段→產(chǎn)甲烷階段,將廢水中典型的有機物質(zhì)(如纖維素等),經(jīng)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(zhì)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(nèi)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(zhì),使用效果非常顯著。厭氧-好氧污水處理技術(shù)經(jīng)過實踐證明,使用微生物降解污水有害物質(zhì)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(shù)派生出的一種新型技術(shù),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(nèi)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(chǎn)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(fēng)曝氣的作用下,微生物能夠持續(xù)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(nèi)的微生物會在缺氧狀態(tài)下產(chǎn)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(yīng)池,新的生物膜會再次出現(xiàn),形成良性循環(huán)。

      生物接觸氧化法使厭氧-好氧污水處理技術(shù)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(yīng)池內(nèi)氧氣充足,由此可以產(chǎn)生更多微生物,反應(yīng)池內(nèi)容積負荷較高,為廢水處理打下了堅實基礎(chǔ);(2)反應(yīng)池內(nèi)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(yīng)水量增減變化情況;(3)使用過程中不會產(chǎn)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(jīng)過技術(shù)改良后,現(xiàn)已與普通的生物膜法有了較大區(qū)別。其主要區(qū)別如下:(1)生物接觸法所使用的填料處于廢水之內(nèi),并不會顯露在反應(yīng)池外部,故此類反應(yīng)池又名為淹沒式濾池;(2)生物接觸法使用了專業(yè)機械設(shè)備保證廢水池中的氧氣含量,使得曝氣池中的填料數(shù)量較多,有利于微生物吸附有害物質(zhì),其他類型的生物濾池僅采取了自然通風(fēng)供氧的形式;(3)生物接觸法的濾池內(nèi)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(chǔ)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(zhì),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(yīng)多種狀況下的水質(zhì),有著非常顯著的凈水效果。

      在采取化學(xué)工藝處理廢水時,需在確保處理能力的前提下考慮經(jīng)濟因素,為盡量不增加所需費用,可加裝厭氧水解調(diào)節(jié)池等配套設(shè)施,使厭氧法能夠應(yīng)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(yōu)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(yīng)清楚認識到此項技術(shù)的短板,據(jù)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(yīng)考慮氧化池規(guī)格,選擇最為合適的填充材料[5]。

      4 結(jié)語

      水資源是人們賴以生存的基礎(chǔ),為避免水資源受到污染,要充分重視化學(xué)工藝在廢水處理中的應(yīng)用,構(gòu)建起完善的廢水處理機制。在進行工業(yè)廢水處理時通過使用化學(xué)工藝,可加快廢水處理速度,并且還能夠降低相關(guān)費用支出。對此,應(yīng)利用好現(xiàn)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(xué)熱力理論法、化學(xué)混凝法、化學(xué)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(chǎn)生,多管齊下,不斷強化廢水處理技術(shù)的應(yīng)用效果,為構(gòu)建良好的生態(tài)環(huán)境作出貢獻。

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