工业废水处理技术分析

工业废水

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，含有工业生产原料、中间产品和产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水造成的污染主要有:有机需氧物质污染、化学毒物污染、无机固体悬浮物污染、重金属污染、酸污染、碱污染、植物养分污染、热污染、病原体污染等。工业废水往往含有多种有毒物质，污染环境，对人体健康危害极大。因此，必须开展综合利用，化害为利，根据废水中污染物的成分和浓度采取相应的净化措施后才能排放。

工业废水管理

工业废水处理是指工业生产过程中使用的水被适当地处理循环用于生产或适当地从工厂排放，包括生产用水的管理和为促进废水处理而采取的措施。在工业废水处理中，由于行业性质、生产工艺和特征污染物的不同，不同行业的废水存在较大差异。本文简要总结了几种常见工业废水的处理处理方法。

1.生物学方法

生物处理是目前最常用的废水处理方法之一，具有适用范围广、适应性强、经济、高效、无害等特点。一般常用的生物法有两种:传统活性污泥法和生物接触氧化法。

(1)传统活性污泥法

活性污泥法是一种污水好氧生物处理工艺，目前在处理城市污水广泛使用。它可以从污水中去除可溶性和胶体状的可生物降解有机物、悬浮固体等可被活性污泥吸附的物质，同时还可以去除部分磷和氮。

活性污泥法去除率高，适用于处理废水，水质高且稳定。但它们不善于适应水质的变化，供氧得不到充分利用；送风沿池水均匀分布，导致前段氧气不足，后段氧气过剩；曝气结构庞大，占地面积大。

(2)生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种主要利用附着在某些固体物体表面的微生物(即生物膜)的有机污水处理的方法。

生物接触氧化工艺是一种淹没式生物膜工艺，由生物滤池和曝气池组合而成。具有活性污泥法和生物膜法的特点，在水处理工艺中效果良好。

生物接触氧化法容积负荷较高，对冲击负荷适应性强。污泥产生少，操作管理简单，操作简便，能耗低，经济高效；具有活性污泥法、生物活性高、净化效果好、效率高、时间短、出水水质好且稳定的优点；可分解其他生物处理难降解物质，具有脱氧脱磷功能，可作为三段处理工艺。

2.SBR工艺

SBR是序批式活性污泥法的缩写。作为一种间歇性废水处理工艺，是近年来引起国内外广泛关注和研究的一种污水处理技术。

SBR的工作程序由进水、反应、沉淀、排放和空转五个程序组成。污水依次间歇进入反应器中的各个反应程序，各个SBR反应器的运行也是在时间上依次间歇安排的。

SBR法有以下特点:工艺简单，占地面积小，设备少，投资少。理想的推流工艺使生化反应推力大，处理效率高，运行方式灵活，除磷脱氮，污泥活性高，沉降性能好，抗冲击负荷能力强。

SBR虽然有上述优点，但也有一定的局限性。比如进水流量大，就需要调整反应系统，增加投资。但对出水水质有特殊要求，如脱氮除磷，工艺需要适当提高。

3.MBR工艺

MBR是将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的一种新型高效膜分离技术。它采用结构独特的MBR平板膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理过滤后的水由泵通过滤膜抽出。

MBR工艺设备紧凑，占地少；出水水质高且稳定，有机物去除效率高；剩余污泥产量少，降低了生产成本；能去除氨氮和难降解有机物；易于从传统工艺转换。但是膜的高成本使得膜生物反应器的资金投入高于传统的污水处理工艺；容易出现膜污染，给操作管理带来不便，能耗高，对工艺要求高。

4.电解工艺

在高盐度条件下，废水具有较高的电导率，这为电化学方法在高盐度有机废水处理中提供了良好的发展空间。

高盐废水在电解槽中发生一系列氧化还原反应，生成不溶于水的物质，通过沉淀(或气浮)或直接氧化还原成无害气体去除，从而降低COD。

当溶液中的氯化钠被电解时，阳极上产生的部分氯气溶解在溶液中进行二次反应，生成次氯酸盐和氯酸盐，可以漂白溶液。正是上述综合协同作用，降解了溶液中的有机污染物。

目前，电解处理高盐废水工艺由于电化学理论的限制、高能耗和电力短缺，仍处于研究阶段。

5.离子交换法

离子交换是一个单元操作过程，通常涉及溶液中的离子与不溶性聚合物(含有固定的阴离子或阳离子)上的抗衡离子之间的交换反应。

在离子交换法中，废水首先通过阳离子交换柱，在其中带正电的离子(Na+等)。)被H+取代并保留在交换柱中；之后，带负电的离子(CI-等。)在阴离子交换柱中被OH-取代，达到脱盐的目的。

但这种方法的一个主要问题是废水中的固体悬浮物会堵塞树脂而失去作用，离子交换树脂的再生需要很高的成本且交换的废物很难处理。

6.膜分离法

膜分离技术是利用膜对混合物中各组分选择性渗透的差异来分离、纯化和浓缩目标物质的一种新型分离技术。

目前常用的膜技术有超滤、微滤、电渗析和反渗透。其中，超滤和微滤用于工业废水处理时，不能有效地去除污水中的盐分，但能有效地截留悬浮物(SS)和胶体COD电渗析和反渗透(RO)是更有效和常用的脱盐技术。

7.多效蒸发结晶技术

在含工业盐废水的处理过程中，含工业盐废水进入低温多效浓缩结晶装置，通过3-6效蒸发冷凝的浓缩结晶过程，分离成脱盐水和浓缩结晶浆液废液。而部分无机盐和有机物可通过结晶分离，焚烧处理为无机盐废渣；无法结晶的有机物浓缩废液可通过转鼓蒸发器形成固体废渣焚烧处理；脱盐水可以返回到生产系统，代替软化水使用。

低温多效蒸发浓缩结晶系统不仅可用于化工生产的浓缩结晶过程，也可用于工业含盐废水的蒸发浓缩结晶处理过程。多效蒸发流程仅在一效使用蒸汽，因此节省了蒸汽需求，有效利用了二次蒸汽中的热量，降低了生产成本，提高了经济效益。

限制膜技术推广工程应用的主要难点是成本高、寿命短、膜易污染、结垢和堵塞。随着膜生产技术的发展，膜技术将越来越多地应用于废水领域处理。

8.铁碳微电解处理技术

铁-微铁-碳微电解法是利用铁/碳原电池工艺的反应原理对废水进行处理的好方法处理，也称内电解法和铁屑过滤法。铁炭微电解是电化学氧化还原、絮体电化学电富集、电化学反应产物混凝、新絮体吸附和床层过滤的综合作用，其中氧化还原、电附着和混凝是主要作用。

当铁屑浸在含有大量电解质的废水中时，就形成了无数微小的原电池。在铁屑中加入焦炭后，铁屑与焦炭颗粒接触，进一步形成大的原电池，使得铁屑不仅被微小的原电池腐蚀，还被大的原电池腐蚀，从而加速电化学反应。

该方法具有适用范围广、效果好、使用寿命长、成本低、操作维护方便等优点。它以废铁为原料，不需要消耗电力资源，因此具有“以废治废”的意义。目前，铁炭微电解技术已广泛应用于印染、农药/制药、重金属、石化和石油废水以及垃圾渗滤液处理，并取得了良好的效果。

9.芬顿和类芬顿氧化法

典型的芬顿试剂是Fe2+催化H2O2分解产生\u OH，导致有机物氧化降解。因为Fenton法处理废水耗时长，使用大量试剂，而且过量的Fe2+会增加处理后废水中的COD，造成二次污染。

近年来，人们将紫外光和可见光引入Fenton体系，并研究用其他过渡金属代替Fe2+。这些方法可以显著增强芬顿试剂对有机物的氧化降解能力，减少芬顿试剂的用量，降低处理成本，统称为类芬顿反应。

芬顿法反应条件温和，设备简单，适用范围广。可以单独使用处理工艺，也可以与其他方法结合使用，如混凝沉淀、活性炭法、生物处理法等。，作为难降解有机废水的pre 处理或advanced 处理方法。

10.臭氧氧化

臭氧是一种强氧化剂，与还原污染物反应迅速，使用方便，不产生二次污染。可用于污水消毒、脱色、除臭、去除有机物、降低COD等。单独臭氧氧化价格昂贵，处理价格昂贵，其氧化反应具有选择性，对一些卤代烃和农药的氧化效果相对较差。

因此，近年来，已经开发了旨在提高臭氧氧化效率的相关组合技术。其中UV/O3、H2O2/O3、UV/H2O2/O3等组合方法不仅可以提高氧化速率和效率，还可以氧化单独使用臭氧时难以氧化降解的有机物。由于臭氧在水中溶解度低，臭氧发生效率低，能耗高，增加臭氧在水中的溶解度，提高臭氧的利用率，开发高效低能耗的臭氧发生器已成为主要研究方向。

1.磁分离技术

磁分离技术是近年来发展起来的一种利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离的新型水处理技术。对于水中的非磁性或弱磁性颗粒，磁孕育技术可以使其具有磁性。

磁分离技术应用于废水处理，有三种方式:直接磁分离、间接磁分离和微生物-磁分离。

目前，磁化技术的研究主要有磁团聚技术、铁盐共沉淀技术、铁粉法、铁氧体法等。代表性的磁选设备有盘式磁选机和高梯度磁过滤器。目前，磁选技术仍处于实验室研究阶段，无法应用于实际工程实践。

12.等离子水处理技术

低温等离子体水处理技术，包括高压脉冲放电等离子体水处理技术和辉光放电等离子体水处理技术，是通过放电在水溶液中直接产生等离子体或将气体放电等离子体中的活性粒子引入水中，使水中的污染物彻底氧化分解。

水溶液中的直接脉冲放电可以在常温常压下进行。在整个放电过程中，无需添加催化剂，即可在水溶液中原位生成化学氧化物种，氧化降解有机物。该技术对处理低浓度有机物经济有效。

此外，采用脉冲放电等离子体水处理技术的反应器类型可以灵活调整，操作过程简单，相应的维护费用也较低。由于放电设备的限制，这种工艺降解有机物的能量利用率较低，等离子体技术在水中处理的应用还处于研发阶段。

13.电化学(催化)氧化

电化学(催化)氧化技术可以通过阳极反应直接降解有机物，或者通过阳极反应生成羟基自由基(∙OH)、臭氧等氧化剂降解有机物。

电化学(催化)氧化包括二维和三维电极系统。因为三维电极体系的微电场电解，目前备受推崇。三维电极是传统的二维电解池，在电极之间填充颗粒状或其他碎屑状的工作电极材料，填充材料表面带电成为世界屋脊，工作电极材料表面发生电化学反应。

与二维平板电极相比，三维电极具有较大的比表面积，能够增加电解槽的面体比，能够以较低的电流密度提供较大的电流强度，粒子间距小，物质传质速率高，时空转换效率高，因此电流效率高，处理效果好。该3D电极可用于处理生活污水、难降解有机废水如农药、染料、制药、含酚废水、金属离子、垃圾渗滤液等。

14.光化学催化氧化

光催化氧化技术是在光化学氧化的基础上发展起来的。与光化学法相比，它具有更强的氧化能力，能更彻底地降解有机污染物。光化学氧化是在催化剂存在下的光化学降解，氧化剂在光的照射下产生具有强氧化能力的自由基。

有二氧化钛，氧化锌，WO3，硫化镉，硫化锌，二氧化锡和四氧化三铁催化剂。有同质和异质两种。均相光催化降解以Fe2+或Fe3+和H2O2为介质，通过光助-Fenton反应产生羟基自由基来降解污染物。多相催化降解是指一定量的光敏半导体材料，如TiO2、ZnO等。，放入污染体系中，同时结合光辐射，光敏半导体在光的照射下被激发产生电子-空穴对，以及溶解氧、水分子等。吸附在半导体上与电子-空穴相互作用，生成具有强氧化能力的自由基，如\u OH。TiO2光催化氧化技术在氧化降解水中有机污染物方面具有明显的优势，特别是在难降解有机污染物时。

15.湿(催化)氧化

湿式(催化)氧化法是以O2或空气为氧化剂(加入催化剂)，在高温(150~350℃)、高压(0.5~20MPa)和催化剂的作用下(催化)氧化水中溶解或悬浮的有机物或还原的无机物，达到去除污染物的目的。

湿式空气(催化)氧化法可应用于城市污泥的处理、丙烯腈等工业废水、焦化、印染以及含有苯酚、氯代烃、有机磷和有机硫化合物的农药废水。

16.超声波氧化

频率为15~1000kHz的超声波辐照水中有机污染物，是由空化效应引起的物理化学过程。超声波不仅可以改善反应条件，加快反应速度，提高反应收率，还可以实现一些困难的化学反应。

融合了高级氧化、焚烧、超临界氧化等水处理技术的特点。另外操作简单，对设备要求低。可用于污水处理，特别是降解废水中的剧毒、难降解有机污染物，加快有机污染物的降解速度，实现工业废水污染物的无害化。

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