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    化工酸碱废水特点及处理工艺方法

    2022-04-26 07:53:37  来源：上海伊爽环境

    化工废水是指化工厂生产产品过程中所生产的废水，如生产乙烯、聚乙烯、橡胶、聚酯、甲醇、乙二醇、油品罐区、空分空压站等装置的含油废水，经过生化处理后，一般可达到国家二级排放标准，现由于水资源的短缺，需将达到排放标准的水再经过进一步深度处理后，达到工业补水的要求并回用。

    化工厂作为用水大户，年新鲜水用量一般为几百万立方米，水的重复利用率低，同时外排污水几百万立方米，不仅浪费大量水资源，也造成环境污染，并且水资源的短缺已对这些工业用水大户的生产造成威胁。为保持企业的可持续发展及减少水资源的浪费，降低生产成本，提高企业经济效益和社会效益。需对化工废水进行深度处理（三级处理），作为循环水的补水或动力脱盐水的补水，实现污水回用。

    化工废水主要特征分析

    1、化工废水排放量大、成分复杂，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；

    2、该废水中含有大量污染物物质，主要是由于原料反应不完全和原料或生产中使用大量溶剂造成的。

    3、有毒有害物质多，有机物浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物含量高、生物难降解物质多，可生化性差、治理难度大。精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；

    化工废水处理方法

    1、化学方法处理

    化学方法是利用化学反应的作用以去除水中的有机物、无机物杂质。主要有化学混凝法、化学氧化法、电化学氧化法等。
    化学混凝法作用对象主要是水中微小悬浮物和胶体物质，通过投加化学药剂产生的凝聚和絮凝作用，使胶体脱稳形成沉淀而去除。混凝法不但可以去除废水中的粒径为1——10mm的细小悬浮颗粒，而且还能去除色度，微生物以及有机物等。该方法受pH值、水温、水质、水量等变化影响大，对某些可溶性好的有机、无机物质去除率低。
    化学氧化法通常是以氧化剂对化工污水中的有机污染物进行氧化去除的方法。废水经过化学氧化还原，可使废水中所含的有机和无机的有毒物质转变成无毒或毒性较小的物质，从而达到废水净化的目的。常用的有空气氧化，氯氧化和臭氧化法。空气氧化因其氧化能力弱，主要用于含还原性较强物质的废水处理，Cl是普通使用的氧化剂，主要用在含酚、含氰等有机废水的处理上，用臭氧处理废水，氧化能力强，无二次污染。臭氧氧化法、氯氧化法，其水处理效果好，但是能耗大，成本高，不适合处理水量大和浓度相对低的化工污水。
    电化学氧化法是在电解槽中，废水中的有机污染物在电极上由于发生氧化还原反应而去除，废水中污染物在电解槽的阳极失去电子被氧化外，水中的Cl-，OH-等也可在阳极放电而生成Cl2和氧而间接地氧化破坏污染物。实际上，为了强化阳极的氧化作用，减少电解槽的内阻，往往在废水电解槽中加一些氯化钠，进行所谓的电氯化，NaCl投加后在阳极可生成氯和次氯酸根，对水中的无机物和有机物也有较强的氧化作用。近年来在电氧化和电还原方面发现了一些新型电极材料，取得了一定成效，但仍存在能耗大、成本高，及存在副反应等问题。

    2、物理处理法

    化工污水常用的物理法包括过滤法、重力沉淀法和气浮法等。
    过滤法是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质，主要是降低水中的悬浮物，在化工污水的过滤处理中，常用扳框过滤机和微孔过滤机，微孔管由聚乙烯制成，孔径大小可以进行调节，调换较方便；
    重力沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，在重力场的作用下自然沉降作用，以达到固液分离的一种过程；
    气浮法是通过生成吸附微小气泡附裹携带悬浮颗粒而带出水面的方法。这三种物理方法工艺简单，管理方便，但不能适用于可溶性废水成分的去除，具有很大的局限性。

    3、光催化氧化技术

    光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理化工废水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外，在有紫外光的Fenton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。
    所谓光化学反应，就是只有在光的作用下才能进行的化学反应。该反应中分子吸收光能被激发到高能态，然后电子激发态分子进行化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量。在太阳能利用中，光电转换以及光化学转换一直是光化学研究十分活跃的领域。80年代初，开始研究光化学应用于环境保护，其中光化学降解治理污染尤受重视，包括无催化剂和有催化剂的光化学降解。前者多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化降解，一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe2＋或Fe3＋及H2O2为介质，通过光助-芬顿(photo——Fenton）反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光；多相光催化降解就是在污染体系-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生OH等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化，*终生成CO2、H2O及其它离子如NO3——、PO43——、SO42-、Cl——等。与无催化剂的光化学降解相比，光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。

    4、超声波技术

    超声波技术，是通过控制超声波的频率和饱和气体，降解分离有机物质。
    功率超声的空化效应为降解水中有害有机物提供了独特的物理化学环境从而导致超声波污水处理目的的实现。超声空化泡的崩溃所产生的高能量足以断裂化学键。在水溶液中，空化泡崩溃产生氢氧基和氢基，同有机物发生氧化反应。空化独特的物理化学环境开辟了新的化学反应途径，骤增化学反应速度，对有机物有很强的降解能力，经过持续超声可以将有害有机物降解为无机离子、水、二氧化碳或有机酸等无毒或低毒的物质。

    5、磁分离法

    磁分离法，是通过向化工污水中投加磁种和混凝剂，利用磁种的剩磁，在混凝剂同时作用下，使颗粒相互吸引而聚结长大，加速悬浮物的分离，然后用磁分离器除去有机污染物，国外高梯度磁分离技术已从实验室走向应用。
    磁分离技术应用于废水处理有三种方法：直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。利用磁技术处理废水主要利用污染物的凝聚性和对污染物的加种性。凝聚性是指具有铁磁性或顺磁性的污染物，在磁场作用下由于磁力作用凝聚成表面直径增大的粒子而后除去。加种性是指借助于外加磁性种子以增强弱顺磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分离法除去；或借助外加微生物来吸附废水中顺磁性离子，再用磁分离法除去离子态顺磁性污染物。
    高梯度磁分离处理法是磁分离技术之一。利用磁场中磁化基质的感应磁场和高梯度磁场所产生的磁力从废水中分离出颗粒状污染物或提取有用物质的方法。磁分离器可分为永磁分离器和电磁分离器两类，每类又有间歇式和连续式之分。高梯度磁分离技术用于处理废水中磁性物质，具有工艺简便、设备紧凑、效率高、速度快、成本低等优点。
    化工废水处理工艺方案和主要设备选择

    1、预处理曝气池

    根据提供的进水水质情况来看，水温较高达60℃左右，有机物浓度也较高，为了降低后续处理的负荷，使出水达标排放，故考虑在物化及生化处理前进行预处理。
    通过充氧曝气达到冷却降温，并吸脱部分氨氮酚等有机物从水中逸入大气，同时在池中投加硫酸亚铁及石灰，使废水中有机物进行氧化及分析，降低有机物质。

    2、沉淀吸附池

    通过加药混凝反应沉淀及煤渣层的吸附，使废水得以净化，部分所氮及酚等有机物的浓度降低为后道生化处理创造条件。

    3、厌氧-缺氧-好氧生化处理(A2/O法)

    A2/O法生物脱氮工艺是传统的活性污泥工艺，生物硝化工艺和生物除氮、磷工艺的综合，A2/O法的活性污泥中菌群主要由硝化菌组成在好氧段硝化菌将入水中的氨氮通过生物硝化作用转化成硝酸盐：在缺氧段反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用转达化成氮逸入大气中，从而达到脱氮的目的，在厌氧段聚磷菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物，而在好氧段聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放将磷去除，以上三类细菌均具有去除CODcr、BOD5的作用，但BOD5浓度进一步降低。

    4、气浮装置

    该装置采用溶气气浮原理，通过加药反应聚凝使废水中有机物质与药剂的粘附变成疏水颗粒或絮凝体在溶气水释放时产生微细气泡形成良好的气泡一絮凝体颗粒的结合体，使结合体与废水分离。

    5、吸附过滤(深度处理)

    将气浮装置净化后的废水流入装入焦碳或煤渣小颗粒中进行吸附过滤气浮净化后废水中尚未处理净的有机物吸入煤渣等颗粒中达到吸附作用。
    化工废水预处理物化工艺推荐

    1、催化微电解处理技术

    微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，该工艺用于高盐、难降解、高色度废水的处理不但能大幅度地降低COD和色度，还可大大提高废水的可生化性。该技术是在不通电的情况下,利用微电解设备中填充的微电解填料产生“原电池”效应对废水进行处理。当通水后，在设备内会形成无数的电位差达1.2V的“原电池”。“原电池”以废水做电解质，通过放电形成电流对废水进行电解氧化和还原处理，以达到降解有机污染物的目的。在处理过程中产生的新生态[˙OH]、[H]、[O]、Fe2+、Fe3+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2+进一步氧化成Fe3+，它们的水合物具有较强的吸附-絮凝活性，特别是在加碱调pH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量絮凝水体中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子.其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。该工艺具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、处理时间短、操作维护方便、电力消耗低等优点，可广泛应用于工业废水的预处理和深度处理中。
    技术特点
    (1)反应速率快，一般工业废水只需要半小时至数小时；
    (2)作用有机污染物质范围广，如：含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果;
    (3)工艺流程简单、使用寿命长、投资费用少、操作维护方便、运行成本低、处理效果稳定。处理过程中只消耗少量的微电解填料。填料只需定期添加无需更换，添加时直接投入即可。
    (4)废水经微电解处理后会在水中形成原生态的亚铁或铁离子，具有比普通混凝剂更好的混凝作用，无需再加铁盐等混凝剂，COD去除率高，并且不会对水造成二次污染；
    (5)具有良好的混凝效果，色度、COD去除率高，同量可在很大程度上提高废水的可生化性。
    (6)该方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属；
    (7)对已建成未达标的化工废水处理工程，用该技术作为已建工程废水的预处理，即可确保废水处理后稳定达标排放。也可将生产废水中浓度较高的部分废水单独引出进行微电解处理。
    (8)该技术各单元可作为单独处理方法使用，又可作为生物处理的前处理工艺，利于污泥的沉降和生物挂膜。

    2、新型催化微电解填料

    技术概述
    它由多元金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术生产而成，属新型投加式无板结微电解填料。作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定持久，同时可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。本填料是微电解反应持续作用的重要保证，为当前化工废水的处理带来了新的生机。
    产品关键创新点
    (1)由多元金属熔合多种催化剂通过高温熔炼形成一体化合金，保证“原电池”效应持续高效。不会像物理混合那样出现阴阳极分离，影响原电池反应。
    (2)架构式微孔结构形式，提供了的比表面积和均匀的水气流通道，对废水处理提供了更大的电流密度和更好的催化反应效果。
    (3)活性强，比重轻，不钝化、不板结，反应速率快，长期运行稳定有效。
    (4)针对不同废水调整不同比例的催化成份，提高了反应效率，扩大了对废水处理的应用范围。
    (5)在反应过程中填料所含活性铁做为阳极不断提供电子并溶解进入水中，阴极碳则以极小颗粒的形式随水流出。当使用一定周期后，可通过直接投加的方式实现填料的补充，及时恢复系统的稳定，还地减少了工人的操作强度。
    (6)填料对废水的处理集氧化、还原、电沉积、絮凝、吸附、架桥、卷扫及共沉淀等多功能于一体。
    (7)处理成本低，在大幅度去除有机污染物的同时，提高废水的可生化性。
    (8)配套设施可根据规模和用户要求实现构筑物式和设备化，满足多种需求。
    (9)规格：1cm*3cm（填料形式多样,有颗粒球形、多孔柱形及其他，大小可定制）。
    (10)技术参数：比重：1.0吨/立方米，比表面积：1.2平方米/克，空隙率：65%，物理强度：≧1000kg/cm2。

    3、多相催化氧化处理技术

    该处理技术是环境领域新发展的一种技术，主要采用以羟基自由基为核心的强氧化剂，快速、无选择性、彻底氧化环境中的各种有机污染物。羟基自由基与水中的溶解性有机物反应形成羟基自由基；在催化剂的催化下，羟基自由基对废水中有机物进行氧化分解。该技术对CODcr去除、脱色以及提高废水的可生化性有着显著的效果。其色度、CODcr去除率可达75%-99%。在对化工废水、制药废水等的实际应用中，该技术体现了很好的应用效果。
    适用范围
    主要适用于：硝基苯、硝基酚、硝基甲苯、苯酚、苯胺类污水、苯甲醚污水；分散染料、阳离子染料、弱酸性染料类污水；合成医药、农药类污水；兽药类污水；精细化工类污水;合成树脂类污水；含氰污水；含氟污水；含蒽污水；焦化污水和电镀污水等。
    化工废水深度处理中水回用优化组合工艺

    （1）预处理+UF+RO/NF处理工艺

    （2）MBR+UF/RO/NF处理工艺

    工艺系统优点

    超滤系统优点：采用高分子材料的中空纤维膜，抗耐压、抗污染、使用寿命长；

    占地面积小、自动化程度高、分离能力强、出水水质好,保证后续RO/NF系统的正常运行。

    RO/NF膜处理系统优点：

    RO系统采用抗污染反渗透膜、使用寿命长；

    盐分、有机物、难降解化合物有效截留；

    出水水质适用于所有生产工艺；

    自动化程度高、运行成本低。

    膜-生物反应器工艺（MBR工艺）是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，分离出清水，实现生化反应与清水分离同步进行，省掉二沉池。

    MBR紧凑简洁单元结构特别适合于处理成份复杂、污染物浓度高的印染废水。

    MBR工艺的优点：

    处理效率高、出水水质好、污泥少；

    水力停留时间短、占地面积小；

    易清洗、易更换、运行稳定、运行成本低；

    耐冲击能力强、COD和色度去除效率高。

    应用领域

    高浓度化工废水、氯碱行业废水、农药废水、化工园区及污水处理厂、含磷废水处理、含甲醛废水处理。


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