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化工废水处理技术探究

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[摘要]随着化工行业的发展,工业废水的数量日益增多,成分也日趋复杂,对大量的工业废水如不能很好地处理,势必导致水体的严重污染,危害环境。简述了化工废水对水体的污染状况,并剖析化工废水的特点、来源及处理方法。混凝沉降法是目前最常用的水处理方法,阐述了混凝剂的分类、原理及应用。

[关键词]化工废水;有机物污染物质;难以降解;废水处理技术;混凝沉降法

0引言

随着化工行业的发展,工业废水的数量日益增多,成分也日趋复杂,对大量的工业废水如不能很好地处理,势必导致水体的严重污染,危害环境[1]。化工厂在产品加工过程中会排放出大量的有毒有害、结构复杂和生物难以降解的有机污染物质,处理过程中,存在极大的困难,并且治理成本高、过程复杂,我国工业废水综合治理问题一直未能从根本上得到解决[2]。因此高效、低成本处理化工废水的新工艺、新技术是目前研究的重点内容。

1化工废水概述

在我国工业生产迅速崛起的同时,环境污染成为行业面临的重大难题。我国大部分水源应用在了工业方面,工业废水的排放在污水排放列表中名列前茅。工业废水的排放直接或间接地影响了我国各大江河湖泊的水质,其中化工废水的排放约占全国污水排放量的一半以上。按照污染物的种类来分,化工废水主要分为3大类:有机废水、无机废水和既含有机物又含无机物的废水[3]。这些不同种类的废水却有相同的特征:①水质的成分复杂,含污染物浓度较高。化工废水中出现的最常见的污染物质是溶剂类化合物和有机高分子化合物。这类物质结构复杂,很难降解,增加了废水的COD值。②温度高。化工工艺一般是在高温下进行的,所产生的废水一般温度较高,形成水域热污染。③有毒有刺激性。工业所排放的有机物包括苯类、有机氯、硝基化合物、有机汞、多环芳烃、醛类等致癌物质,无机物含有Hg、Cd、Pb、Gr等重金属离子,这类物质对菌类有抑制作用,对人体有直接危害。④水量、水质变化大。在化工生产过程中,有的是连续生产,也有很多是间歇性生产,不同时间段所排放的废水种类、水量波动比较大。⑤水质含油污量较高。石油化工厂排放的污水加重了含油物质的含量,现很多工业生产排放的污水都有一层油类物质漂浮,加重了水质的污染程度。⑥富含营养化物质。工业废水常常会含有N、P等化合物,会造成水质富营养化,致使鱼类大量死亡,使水质中的微生物及藻类大量繁殖。⑦污染后难恢复。一般被工业废水污染过的生态水域,需要长时间恢复,对于被生物富集的重金属,即使停止污染物排放,仍很难消除污染状态。化工废水的来源主要有以下7种途径:①生产过程产生的废水。这类化工废水一般是由汽提、蒸汽蒸馏、酸(碱)洗等过程排放出来的。②清洗生产设备。化工生产所使用的设备、管道、容器等需要定期定时清洗,其残留的化工物料会随着清洗水排放,形成废水。③生产过程中原料和产品的流失。在化工生产和原料、产品运输等过程中,会有一部分物料、产品损失,再经过风暴雨雪的冲刷,形成废水。④未反应完的原料。在生产过程中,原料由于自身纯度和反应条件的限制,化学反应不完全而产生的废料、废物。对于需要经过几个步骤来完成的工艺,原料的损失会更大。这些未反应完全的原料,被循环或冲刷等过程进入水体,形成废水。⑤副产物的生成。实际生产中,难免会有很多副产品生成,虽然量不是很大,但其成分一般比较复杂,不容易处理,作为废液排放。⑥生产管道、设备等泄露。由于管道或设备密封不严,在化工生产或物料运输过程中,造成泄露,形成废液。⑦冷却水。冷却完物料,排放冷却水时会带走少量物料形成污染;在冷却时,会在水中投加水质稳定剂,形成污染;间接冷却,循环过后冷却水温度升高,形成热污染。

2化工废水主要处理技术

我国化工种类繁多,化工产品达万种之多,故化工废水的污染物质也是多种多样的。我国目前研究的处理废水的方法,主要有以下几大类:①物理法。物理法是废水处理中最简单的一种方法。主要包括沉淀法、过滤法、调节法、气浮法等。一般用于处理废水中的悬浮物及部分胶体。物理法运行成本较低,设备简单,效果稳定,管理方便,但是只能对废水进行初步预处理,对于可溶性污染物质没有净化作用。②化学法。化学法主要包括酸碱中和法、电解法、化学氧化还原法、化学沉淀法等。化学法是水处理中常用的一种方法,它利用一些化学反应,对污染物进行分解、反应、沉淀等,使其对水体的危害降低。③物理化学法。物理化学法比较常用的是萃取法、混凝沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。是先采用物理的方式沉降一些悬浮物小颗粒、胶体类物质,再采用化学的方法消除一些可溶性污染物质。该方法是物理法和化学法的有机结合,对水处理的效果非常明显。④生物处理技术。生物法是利用微生物降解作用进行水处理的一种效率高、成本低的废水处理方法,但是它对处理的水质要求比较高,故一般与其他预处理技术联合使用。

3常用水处理方法———混凝沉降法

混凝沉降法是目前最常使用的化工废水处理方法,在很多领域都有广泛的应用。混凝剂的选择直接决定了混凝效果的好坏,从而影响到水处理的效果。现阶段最常用的混凝剂主要是铝盐、铁盐等无机混凝剂[4]。混凝剂的种类多种多样,按照混凝剂的作用机制大致可分为3类:絮凝剂、凝聚剂和助凝剂[5]。按照混凝剂的化学性质划分,可分为无机混凝剂、有机混凝剂和微生物混凝剂。目前应用最广的是高分子混凝剂,包含有聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁等。高分子混凝剂比传统的无机混凝剂分子量大,用量少,且电中和能力强,它的多核结构使其具有明显的吸附作用。因此,高分子无机混凝剂的研究一直是水处理的重点课题。混凝法主要有4种作用机理:①双电层压缩。在废水中加入盐类电解质,压缩双电层,使得分子间的静电排斥作用减少,两胶体间距缩短,吸引力增大。当加入的药剂量达到一定数值时,微粒的动能就能超过静电斥能,使得离子在碰撞时就会发生凝聚、沉降[6]。②化学-架桥作用。化学-架桥作用是指混凝剂中的粒子与胶体粒子通过相互桥连作用发生碰撞时,形成胶粒-聚合物-胶粒式的化学架桥,这样就形成了絮凝体。③吸附-电中和。吸附电中和是胶粒表面电荷对异价粒子的吸附作用使其脱稳,从而发生絮凝作用。④网捕或卷扫式。当金属氧化物或金属盐作为絮凝剂时,随着加入量的增加形成沉淀,这些沉淀对水中污染物进行网捕、卷扫从而混凝沉降。在实际应用中,这4种机理一般会同时使用,只是不同水质使用的机理有主次之分。混凝剂用于处理化工废水已经有很长一段时间,现已成为工业废水处理的重要环节。混凝剂最常用于去除废水中的固体、胶体颗粒物,降低废水色度等指标,也对重金属离子及微生物有一定的消除作用。混凝剂可以自成水质预处理系统,也可以与其他处理系统组合,一起发挥去除水质中有毒有害物质的功效,为水质改善作出最大的贡献。

[参考文献]

[1]梁桂玲.化工废水污染状况及主要处理对策探析[J].资源环境与节能减灾,2009(10):122-123.

[2]丁春生,李达钱.化工废水处理技术与发展[J].浙江工业大学学报,2005,33(6):647-651.

[3]吴志超,顾国维,何义亮,等.高浓度有机废水厌氧膜生物工艺处理的中式研究[J].环境科学学报,2001,21(1):34-38.

[4]王锐刚,王亮梅.煤矸石制备聚合氯化铝及其废水处理研究[J].水处理技术,2013,39(3):48-50.

[5]毕可军,王瑞,闫杰栋,等.煤化工废水除油技术探讨[J].化肥设计,2015,53(6):5-8.

[6]郑怀礼,陆兰英,范伟等.聚合氯化铝的制备及在微污染水处理中的应用[J].化学研究与应用,2012,24(4):662-629.

作者:马莉 单位:阳煤集团

化工废水处理技术探究责任编辑:张雨    阅读:人次