化學(xué)工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

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。