環(huán)境監(jiān)測工業(yè)廢水處理技術(shù)探析

陳星夢

（納雍縣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，貴州 畢節(jié) 553300）

引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，環(huán)境問題也隨之加重，在一定程度上對社會(huì)造成了極大地影響。廢水處理是環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分，廢水處理種類繁多，其中工業(yè)廢水處理是其中最重要的一環(huán)，工業(yè)廢水處理也是廢水處理行業(yè)的一個(gè)復(fù)雜問題。目前，我國工業(yè)廢水處理項(xiàng)目的數(shù)量不斷增多，但工業(yè)廢水處理的實(shí)際效果有待提高。因此，只有深入研究先進(jìn)的工業(yè)廢水處理及回用技術(shù)，才能有效降低廢水處理成本，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 生化處理技術(shù)

生化處理技術(shù)是一種以微生物為核心的廢水處理技術(shù)，是利用微生物自身的代謝能力對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，其主要原理是通過微生物將廢水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成簡單的無機(jī)物質(zhì)，達(dá)到去除廢水中污染物的目的。生化處理技術(shù)主要包括厭氧-好氧工藝、活性污泥工藝、生物膜法等，類型不同影響不同[1]。

1.1 厭氧-好氧工藝

該工藝是利用微生物自身在有氧條件下的厭氧代謝作用對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，具有運(yùn)行成本較低、不需要外加能量、受外界環(huán)境影響較小等優(yōu)勢，但也存在著一定的缺陷，如對于有機(jī)物濃度較低的工業(yè)廢水，厭氧處理效果不明顯。

1.2 活性污泥工藝

該工藝是采用活性污泥的沉淀作用對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，具有污泥產(chǎn)量高、污泥沉降性能好、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其對有機(jī)物濃度要求較高，難以處理含油工業(yè)廢水。

1.3 生物膜法

生物膜法是將微生物附著在特定載體上進(jìn)行污水處理，具有易操作、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。

2 污泥重金屬檢測技術(shù)

污泥是污水處理的主要產(chǎn)物，其中含有大量的重金屬元素，對于環(huán)境有較大污染。對污泥中重金屬進(jìn)行檢測能夠有效改善環(huán)境質(zhì)量，減輕對生態(tài)環(huán)境的影響。目前污泥中重金屬含量的測定方法主要有原子吸收光譜法和原子熒光光譜法。原子吸收光譜法具有操作簡便、測量時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用最廣泛的方法。其主要原理是利用原子發(fā)射光譜技術(shù)，通過樣品對含有重金屬元素的溶液進(jìn)行檢測，并根據(jù)元素特征峰的位置判斷重金屬含量的高低。但是由于重金屬元素存在價(jià)態(tài)、含量差異和分布等多方面因素，無法準(zhǔn)確識別所有元素。因此，不同類型的污泥應(yīng)采用不同檢測方法，以提高檢測效率和精度。

3 污泥非加熱脫水干燥技術(shù)

該技術(shù)是利用污泥中的水分在自然狀態(tài)下進(jìn)行蒸發(fā)，可以節(jié)約能源、減少污水處理費(fèi)用。非加熱脫水干燥技術(shù)一般由污泥濃縮脫水單元主污泥干燥單元兩部分組成。污泥濃縮脫水單元是利用機(jī)械或人工分離污泥中的水分，再將其濃縮，當(dāng)污泥含水量達(dá)到60%～70%時(shí)，可以進(jìn)入非加熱脫水干燥單元。干燥后的污泥可以被再次利用，實(shí)現(xiàn)污泥處理的資源化。目前，我國大多數(shù)污水處理廠都會(huì)將污泥進(jìn)行無害化處理，達(dá)到減量化、穩(wěn)定化和資源化目標(biāo)，并最終實(shí)現(xiàn)物資源化利用的目標(biāo)。

4 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)，顧名思義，膜是膜分離技術(shù)的心臟，不同的膜對物質(zhì)的滲透性是不同的，在應(yīng)用膜分離技術(shù)時(shí)，為了使廢水變成流體，就需要增加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，主要驅(qū)動(dòng)力可以分為濃度差、壓強(qiáng)差和電位差。膜分離系列簡稱膜分離技術(shù)，微濾、超篩、納篩、逆向滲透、氣體分離等，都是指膜分離技術(shù)。

4.1 技術(shù)優(yōu)勢

膜分離技術(shù)是一項(xiàng)新興的液體分離純化技術(shù)，具有能耗較少、裝置體積較小、占地面積小，運(yùn)營成本較低，高可靠性和易于操作等特點(diǎn)。目前，膜分離技術(shù)在廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用，其中膜分離技術(shù)，雙膜分離技術(shù)是主要的膜分離技術(shù)。但是，由于反滲透過程中一般有害雜質(zhì)沒有被去除，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致有害物質(zhì)濃度的增加，因此需要解決反滲透濃縮液的問題[2]。

4.2 反滲透膜

反滲透膜作為膜分離技術(shù)的重要組成部分，在處理工業(yè)廢水的水質(zhì)方面具有很強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。反滲透意味著逆向滲透，其工作流程主要是利用將水中的壓強(qiáng)差轉(zhuǎn)化成推動(dòng)力，然后在推動(dòng)力的作用下，完成溶劑和水溶液的分離，從而提高水體的凈化程度。反滲透膜技術(shù)的主要工作過程是在較高滲透力的影響下，利用溶劑對半透膜施加壓力，當(dāng)其所承受的壓力達(dá)到了透壓的最高限度時(shí)，溶液就會(huì)向相反方向滲透，使水從其他物質(zhì)中脫離出來，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

4.3 應(yīng)用反滲透膜技術(shù)的注意事項(xiàng)

應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn)：首先是要更換氧化設(shè)備。由于在長期使用過程中，反滲透膜的氧化問題是不可避免的，因此必須更換一級模塊，以保證鍋爐給水系統(tǒng)的有效運(yùn)作，保證軟化水的高質(zhì)量供應(yīng)。其次是增加原水中的余氯檢測。應(yīng)將超濾水控制在可接受范圍內(nèi)，傳感器必須每6個(gè)月更新一次，以保證數(shù)據(jù)的精確性，并支持后續(xù)的操作。在實(shí)際應(yīng)用中，亞硫酸氫鈉溶液的穩(wěn)定性相對較差，容易發(fā)生空氣氧化現(xiàn)象，難以達(dá)到理想的應(yīng)用效果。因此，工作人員應(yīng)定期使用亞硫酸氫鈉溶液配制藥品，并做好劑量盒的清潔工作。最后是檢查清洗強(qiáng)度。在操作過程中，工作人員不僅要控制好清洗時(shí)間，還要將溫度控制在合理范圍內(nèi)。

5 絮凝沉淀技術(shù)

絮凝沉淀技術(shù)是比較常見的工業(yè)廢水處理及凈化技術(shù)，該技術(shù)是將混凝劑加入工業(yè)廢水中，在混凝劑的影響下，有部分廢水無法沉降，或廢水無法過濾，在物理及化學(xué)反應(yīng)下聚集出較大的粒子，再沉降，達(dá)到分離目的。

5.1 常見技術(shù)類型及應(yīng)用

目前，在工業(yè)廢水中使用的聚合氯化鋁主要分為兩類：無機(jī)聚合氯化鋁和化學(xué)混凝劑，前者包括聚合硫酸鋁和聚合氯化鋁，后者則包括聚丙烯酰胺。而國內(nèi)目前也在研發(fā)一些新型聚合氯化鋁，專家們利用各種絮凝劑處理工業(yè)廢水，通過研究各種處理方法，發(fā)現(xiàn)高鐵酸鈉處理性能特別好，可高效脫色，并去除其中的COD。通過各種絮凝劑的絮凝法處理工業(yè)廢水的效果也不同，因此未來需要開發(fā)高性能、低成本的絮凝劑，以提升處理效率，減少投入成本。

5.1.1 沉淀技術(shù)

該技術(shù)是在水處理環(huán)節(jié)中加入一定劑量的硫酸亞鐵和明礬，使水中較細(xì)的顆粒物質(zhì)在化學(xué)作用下轉(zhuǎn)化為較大的絮體，從而增加懸浮固體的密度和體積，提升物質(zhì)沉淀的速度。

5.1.2 電解技術(shù)

該技術(shù)可以處理水資源中的廢棄物質(zhì)與有害物質(zhì)，其特點(diǎn)和優(yōu)勢是可以利用電流，氧化需要處理廢水，從而顯著提升水資源的處理質(zhì)量，達(dá)到理想的水質(zhì)處理效果。最后，應(yīng)用氧化技術(shù)可以有效去除廢水中的不良生化性質(zhì)，提高水資源的凈化質(zhì)量[3]。

6 吸附技術(shù)

吸附技術(shù)是采用多孔吸附劑吸附水中的污染物和雜質(zhì)，保證了工業(yè)廢水處理的效果。在具體操作過程中需要將吸附劑加入工業(yè)廢水中，目前常用的吸附劑有活性炭、沸石、粉煤灰等。相關(guān)研究人員通過對沸石和活性炭這兩種吸附劑在廢水工業(yè)中的吸附作用發(fā)現(xiàn)，沸石能更有效地吸附工業(yè)廢水中的氨氮。不同的吸附劑具有不同的性質(zhì)和優(yōu)勢，因此，在使用吸附劑時(shí)，要根據(jù)工業(yè)廢水中污染物的主要成分選擇合適的吸附劑。

7 生物技術(shù)

生物技術(shù)是利用微生物的新陳代謝作用分解工業(yè)廢水中的污染物。常用技術(shù)包括延遲曝氣法、生物鐵法、固定化微生物技術(shù)、生物流化床技術(shù)、生物氧化池技術(shù)、反硝化-硝化法等。工業(yè)廢水中的酚類、氰化物等有毒有害污染物大多難以完全氧化，利用生物法分解有機(jī)物和有毒物質(zhì)目前備受國內(nèi)外專家的關(guān)注。在實(shí)際工業(yè)廢水處理過程中，由于工業(yè)廢水成分復(fù)雜，可生化性差，一般采用化學(xué)法或吸附法預(yù)處理后的廢水可以進(jìn)行生物降解。工業(yè)廢水經(jīng)過預(yù)處理后，改善了廢水的生化性質(zhì)，為生化處理創(chuàng)造了條件。生物放大技術(shù)是指在原有的生物處理介質(zhì)中加入具有特定功能的微生物，從而增強(qiáng)生物處理的效果。

獲得特定功能微生物的途徑有兩種：（1）環(huán)境中的原始微生物雖然具有一定的降解環(huán)境污染物的能力，但并不穩(wěn)定。經(jīng)人工馴化、富集、篩選、處理，能夠達(dá)到一定的用量和治理效果。（2）外源微生物。外源微生物通常可以被科學(xué)家成功改造，以具備某些生物降解功能，甚至能夠在其他環(huán)境中分離。生物擴(kuò)增技術(shù)的主要實(shí)施方法有細(xì)胞注射技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、酶固定化技術(shù)以及添加促進(jìn)細(xì)菌污染物代謝的輔助底物。生物質(zhì)化學(xué)降解技術(shù)雖然能夠以相對低廉的經(jīng)濟(jì)成本提供良好的處理效益，但是也存在著用地面積過大、難以獲得大量功能性微生物以及對微生物環(huán)境抗性較差等問題。而某些功能性微生物的培育、生態(tài)處理技術(shù)與其他生物印染污水工藝技術(shù)的組合應(yīng)用，給傳統(tǒng)的煤焦油生物印染污水的處理帶來了新方向[4]。

8 靜電過濾技術(shù)

靜電過濾技術(shù)是指在高壓電場作用下，增強(qiáng)顆粒的帶電性能，再借助靜電力分離工業(yè)廢水中的顆粒物質(zhì)。與常規(guī)的水質(zhì)處理方法相比，此項(xiàng)技術(shù)具有良好的安全性能，而且不容易受到外界因素的影響，所消耗的能源更少，且可以充分發(fā)揮其凈化功能，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水的凈化處理中。此外，應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)可以有效控制顆粒物，從而，取得理想的過濾效果。在應(yīng)用靜電過濾技術(shù)時(shí)，要做好相應(yīng)的清洗和保養(yǎng)工作，有效防止附著在裝置中的雜質(zhì)引發(fā)二次污染。該技術(shù)資金投入較高，后期檢修與維護(hù)工作也較為繁瑣，對裝置的配備也有很高的要求。

9 采用過濾器處理廢水

由于生物柴油廢水中含有許多有毒有害物質(zhì)，需要在廢水處理過程中引入過濾器清洗工藝，通過加入Fe2O3和PAM物質(zhì)，有效分解廢水中的有害物質(zhì)，并在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

10 利用沉淀法配合調(diào)節(jié)池處理廢水

沉淀技術(shù)的工作原理是在廢水處理環(huán)節(jié)加入一定量的硫酸亞鐵和明礬，使廢水中較細(xì)的顆粒物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為較大的絮體，增加懸浮固體的密度和體積，提升物質(zhì)沉淀的速度。為了實(shí)現(xiàn)良好的污泥去除效果，一些企業(yè)會(huì)使用專門設(shè)計(jì)的集水池來減少污泥的沉淀時(shí)間。根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)藥劑的特點(diǎn)，當(dāng)廢水中主要含有鉻元素，同時(shí)含有多種化學(xué)藥劑時(shí)，可以將沉淀法與廢水控制池相結(jié)合對廢水進(jìn)行處理，其步驟如下：（1）將NaSO、HSO等明膠物質(zhì)按照相應(yīng)比例加入到廢水中。在將其倒入控制罐時(shí)，應(yīng)不斷攪拌，使其吸附廢水中的懸浮物，從而有效去除有毒物質(zhì)。（2）在溶液中加入PAM吸附劑可以降低廢水中的脂質(zhì)含量，并使廢水脫色。（3）根據(jù)化學(xué)廢水的pH值，添加中和劑，使廢水呈中性，并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。（4）進(jìn)一步加強(qiáng)對廢水的監(jiān)測和管理，確保各個(gè)工序嚴(yán)格運(yùn)行，避免廢水在缺乏有效控制的情況下排放到生態(tài)環(huán)境中。

11 利用電解技術(shù)提升廢水處理質(zhì)量

電解技術(shù)可以處理工業(yè)廢水中的廢棄物和有害物質(zhì)，其特點(diǎn)和優(yōu)勢是可以利用電流氧化廢水中的雜質(zhì)，從而顯著提升廢水處理質(zhì)量，達(dá)到理想的廢水治理效果。應(yīng)用氧化技術(shù)可以有效去除廢水中的不良生化性質(zhì)，有效提高廢水的凈化質(zhì)量。

12 反滲透膜技術(shù)的應(yīng)用

反滲透膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理方面具有很強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。反滲透工作流程主要是將水中的壓強(qiáng)差轉(zhuǎn)化成推動(dòng)力,并在推動(dòng)力的作用下,將溶劑與水溶液的分離,從而提高了水體的凈化程度。由于反滲透膜技術(shù)主要工作過程是在較高滲透力的影響下,用溶劑對半透膜施加壓力,而當(dāng)其所承受的壓力達(dá)到了滲透壓的最高限度時(shí),溶液就會(huì)向相反方向進(jìn)行滲透,使水物質(zhì)從其他物質(zhì)中脫離出來，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

13 高級氧化法

由于羥基自由基有較強(qiáng)的氧化活性,所以一旦形成羥基自由基,就能夠氧化部分有害物質(zhì)并將其除去。高級氧化法主要采用各種方式生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基,能夠使工業(yè)廢水中某些不易溶解的有機(jī)物質(zhì)分解成某些低分子化合物,進(jìn)而將其完全去除。其中,主要采用臭氧催化氧化、電催化氧化、濕法施工催化氧化等能產(chǎn)生較強(qiáng)氧化活性羥基自由基的工藝。雖然采用直接氧化法處理工業(yè)廢水效果比較好,但該工藝成本卻比較高。工業(yè)廢水結(jié)焦不需要其他化工藥劑,可利用電化學(xué)效應(yīng)直接把工業(yè)廢水中的高分子量有機(jī)物氧化或分解成較小分子量的物質(zhì)。根據(jù)直接氧化原料氧化速度的不同,可以將直接氧化工藝分為兩類:一類是直接電化學(xué)反應(yīng),其主要反應(yīng)過程為將防火原料部分氧化為需經(jīng)過處理的低毒及有害物質(zhì);二是電化學(xué)直接燃燒。在這個(gè)過程中,無法分解的有機(jī)化合物先被完全氧化成中間產(chǎn)物,再完全氧化為無機(jī)化合物[5]。

14 臭氧法

臭氧法是臭氧層逐漸被氧化成氧，所以不會(huì)出現(xiàn)二次污染。對臭氧化法治理煉焦污水初步探討，結(jié)果表明，通過調(diào)控O3吸收率可以延長O3的作用時(shí)間，提高污水的氧化率和降解率。對于生化處理后的剩余污水，可以采用膠料進(jìn)行氧化處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著O3濃度的增大，流動(dòng)速度就會(huì)增大，有機(jī)碳總量也會(huì)增大，因而提高了污水脫氮和效率。盡管臭氧法具有氧化性強(qiáng)、見效快、不容易生成廢水等優(yōu)點(diǎn)，但其前期投資大、能耗高、操作流程嚴(yán)格，且具有自身不穩(wěn)定和易于降解等缺點(diǎn)。此外，臭氧在水中的分解是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，其處理效果與水中污染物濃度及反應(yīng)條件密切相關(guān)，所以水中分解產(chǎn)物會(huì)隨時(shí)間增加而減少，降低了處理效果。當(dāng)臭氧與水中污染物接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生新的污染物如臭氧單質(zhì)、臭氧分解產(chǎn)物以及臭氧與水反應(yīng)后生成的新物質(zhì)等。由于新物質(zhì)會(huì)對水中原有的有機(jī)物和無機(jī)物產(chǎn)生一定的降解作用，所以需要對污水進(jìn)行預(yù)處理。

15 催化濕式氧化工藝

該方法是利用O2在一定的溫度和壓力下，氧化污水中的懸浮物，最終將其轉(zhuǎn)化為N2和CO2等。實(shí)驗(yàn)證明，該工藝對廢水中的COD和氨氮的脫除率達(dá)到99%，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因而具有優(yōu)良的除臭和脫色性能。

16 工業(yè)廢水的資源化利用

現(xiàn)階段，我國通常使用二次生化工業(yè)廢水進(jìn)行熄焦，但使用處理后的工業(yè)廢水熄焦，又會(huì)形成新的污染物，導(dǎo)致二次污染，危害工作人員的身體健康。如果將處理后的廢水用于高爐渣沖渣，由于高爐渣的溫度非常高，也會(huì)出現(xiàn)二次污染。因此，在將處理后的工業(yè)廢水用于沖渣、熄焦時(shí)，要避免二次污染，而且對二次生化廢水要進(jìn)行后處理，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。為避免原料因天氣問題而造成損壞，可在原料表面灑水，并添加化學(xué)藥劑使原料表面硬化，防止被雨水沖走。此外，處理后的廢水還可以回用于批量燒結(jié)，即使在高溫下也不會(huì)對環(huán)境造成污染，因而具有良好的環(huán)保效果。在實(shí)際操作中，技術(shù)人員還可以使用化學(xué)藥劑進(jìn)行深度處理，并將經(jīng)處理后的工業(yè)廢水回用，這樣不僅環(huán)保效果好，還能節(jié)約資源、減少排放，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

從目前情況來看，我國鋼鐵行業(yè)在環(huán)境保護(hù)方面還有很大的提升空間。從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，鋼鐵行業(yè)必須不斷創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以滿足人們對高質(zhì)量鋼鐵產(chǎn)品的需求。同時(shí)，還要提高相關(guān)人員的環(huán)保意識，及時(shí)處理廢水中的有害物質(zhì)，使鋼鐵生產(chǎn)過程更加綠色、環(huán)保、健康，更好地滿足人們對高質(zhì)量產(chǎn)品的需求。

17 結(jié)論

綜上所述，在環(huán)境監(jiān)測背景下工業(yè)廢水處理已經(jīng)引起相關(guān)部門及企業(yè)的高度重視。為了提高工業(yè)廢水的水質(zhì)，保證其在排放前得到有效處理，有必要對對工業(yè)廢水處理技術(shù)進(jìn)行深入地分析，并不斷提升廢水處理技術(shù)水平，努力提高廢水的資源利用率，進(jìn)一步為我國工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。