化学工艺在废水处理中的应用

李长建，刘 帅，杨得宇，王云龙，孙 鹏

（中建七局第四建筑有限公司，陕西 西安 710000）

近年来随着改革开放带来的经济发展和城镇化建设，我国居民生活水平有了明显的改善，伴随城镇化进程不断推进，随之而来的问题就是由于许多城市的污水和排水设施不够完善，导致当地的水污染情况严重。一方面，城市的生活废水中含有大量的氮、磷有机物，会造成水体的富营养化。水体的富营养化会使水中的藻类植物过度生长，使得水中的生物缺氧导致死亡。另一方面，当这些富营养化的水被再次利用时也会因为水体富营养化促进储水设备中的微生物繁殖，造成微生物腐蚀，导致堵塞输水管道和储水设备，还会影响热效率[1～4]。随着目前废水造成环境污染问题的不断加剧，我国也出台了相应的政策和措施来解决环境污染问题。化学工艺技术处理废水因其成本低，效率高和不会对环境造成二次污染等优点已成为目前比较常用的废水处理技术[5～8]。

1.1 废水的概念

废水包括生活污水、工业废水和初雨径流入排水管渠等其它无用水，一般指经过一定技术处理后不能再循环利用或者一级污染后制纯处理难度达不到一定标准的水[9]。废水中有害的化学成分不经过人工处理直接排放到自然界的水体之中，不会自动的降解，对水质和水中的生物都会造成毁灭性灾害。而且人类饮用被污水污染的水质，也会造成各种各样的疾病。所以必须将废水通过人工处理，达到对环境没有污染的标准之后排出。

1.2 废水的来源

废水的来源主要包含三个方面，第一个是生活废水。目前我们还能随处可见不经过人工处理的生活废水随意排放的情况。第二个主要来源是工业废水。改革开放之后，我国的工业水平有了质的飞跃，目前已经成为世界上首屈一指的工业制造大国[10]。随之而来的问题就是在工业化进程不断发展的同时，工业废水大量产生对环境造成了较大的污染，所以工业废水是我国目前废水的最大来源[11]。第三个来源是实验室废水，由于我国科学技术的不断进步，在不断科研探索的同时也需要大量的水资源，同时也会产生大量的实验废水，这也是我国目前废水的主要来源之一。如果不能对上述三个来源的废水进行合适的处理，使其达到不污染环境的水平，那么我国的可持续发展战略将受到影响。

化学工艺技术是目前很常见且高效的废水处理技术，尤其是在水质净化上，该技术要比其他废水处理工艺效果好。在利用化学工艺技术处理废水时，要遵循以下原则[12]。

2.1 现有条件原则

现有条件原则指的是在处理废水时，首先分清废水的主要来源，是生活废水、工业废水还是实验室废水。其次要了解废水的化学性质，对废水处理选择合适的化学处理工艺，在保证废水处理效率的同时，还要尽量降低处理成本，从而可以达到提高水资源利用率的目的。

2.2 优化分类原则

不同来源废水的化学成分和化学性质也不同，要针对废水中不同性质的化学物质采用不同的处理方式，避免废水中的污染物与化学处理技术使用的药品反应产生有害的物质，对水质造成二次污染。而且，许多化学工艺在处理废水时化学反应还伴随着能量的变化，可能会对处理废水的设备造成损害，严重时会造成爆炸。因此在选用化学工艺技术处理废水的时候，要对污水进行优化分类，可以先在实验室进行实验验证，将其中互相反应的化学物质先分离，再进行合理的处理。

2.3 废水分离原则

在处理废水的过程之中，需要将废水中的各种组成成分进行分离，将废水中污染环境的化学成分和废水中的纯水进行分离，从而提高废水处理的效率，降低有害物质对水资源的污染。比如在生活污水的处理过程中，要将废水处理中各个环节的污水处理管道分离，防止废水的交叉污染，同时还可以大幅度地减少废水的渗透，提高了水资源的循环利用率和废水处理效率。

化学工艺技术在废水处理中的核心原则就是在废水中添加一定量的化学物质，使得添加的化学物质和废水中原有成分发生一系列的化学反应，例如氧化还原反应、酸碱中和反应或者是化学沉积反应，最终将废水中的有害物质消耗殆尽以达到净化水资源的目的。目前常见的化学工艺技术主要有化学热力理论法、化学混凝法、化学中和氧化法、A2/O(厌氧-好氧)法等，下面将详细地介绍四种化学技术废水处理方法。

3.1 化学热力理论法在废水处理中的应用

化学热力理论法是通过废水的“自凝”过程，对废水进行净化处理，可以最大限度地利用废水[13]。具体的操作方法是让废水中的高能量污染物发生“自凝”反应，使得污染物从高能量状态转变为低能量状态，其中能量降低的部分通过热量的形式进行释放，降低废水中有害物质的浓度，使得废水经过化学热力理论法处理之后可以达到“凝聚”状态，从而可以轻松地分离出清洁的水资源。李德荣[14]等通过化学热力理论法，经过废水的“自凝”过程有效地提高了废水处理的效率，降低了废水处理的成本。

3.2 吹脱法在废水处理中的应用

吹脱法的原理是利用空气通过废水时与废水中溶解气体发生氧化反应,使得废水中溶解性挥发物质由液相转入气相,然后将气态的有害物质从废水中转移，并进一步吹脱分离的水处理方法[15]。经过吹脱法处理的气态物质可以转移到空气之中，再通过空气中的雨水对其进行净化。吹脱法一般可以分为天然吹脱(自然放置)和人工吹脱(吹脱塔、吹脱池)两种。刘瑞等[16]通过吹脱法处理工业废水中的氢化氰、丙烯腈、硫化物和氯化物等易挥发性溶解物质。经过吹脱法处理后的废水达到了国家排放标准。吹脱法处理废水最大的优点就是操作方法简单，处理成本低，所以在工业废水处理中得到了大力推进并被广泛应用。

3.3 化学沉淀法在废水处理中的应用

当废水中含有氨或是氮元素的时候，通常会用到化学沉淀法对其进行净化处理。在石油化工行业中的产生的工业废水一般含有大量的氨氮元素，在农药生产行业中也会产生含有氨氮元素的废水，会造成水体的富营养化，水中的藻类及其他有害微生物会大量的繁殖，污染城镇居民的生活饮用水，同时还会严重影响水中的溶解氧浓度，造成水中生物的大量死亡，影响生物多样性[17]。同时废水中的氨在硝化细菌的作用下氧化为亚硝酸盐及硝酸盐，饮用水中的硝酸盐会诱发婴儿的高铁血红蛋白症，而亚硝酸盐水解后生成的亚硝胺具有强烈的致癌性，对人类的健康造成极大的威胁。所以必须采用化学沉淀法来处理废水中的氨氮元素。在实际的处理操作中，在含有氨氮的废水中加入可以与氨氮反应的化学试剂，使得废水中的氨氮元素发生化学沉淀反应在废水中析出，然后通过过滤的方法将沉淀物与废水分离[18]。吴丽丽等[19]通过化学沉淀法对某自来水厂的氨氮废水进行了处理，实际处理时对试剂进行了合理的选择，使得试剂可以和氨氮物质发生反应出现沉淀现象，实现减少废水内氨氮含量的作用，让废水达到排放的标准。化学沉淀法在工业处理氨氮废水中十分常见，但是在使用的过程中要特别注意化学试剂的用量，过少的化学试剂不能完全沉淀废水中的氨氮元素，达不到净化废水的目的，过量的化学试剂会加大处理成本，同时造成二次污染。所以使用化学沉淀法时一定要精确计算化学试剂的用量。

3.4 生物法在废水处理中的应用

废水处理中的生物法指的是通过细菌或者霉菌等微生物的代谢，消耗废水中的有害物质，同时还可以吸附废水中的杂质，这样就既可以达到处理废水的目的，又可以净化水质。常见的生物法处理废水有生物膜法、厌氧法和活性污泥法。其中A2/O(厌氧-好氧)污水处理技术可以实现同步的脱氮除磷效果[20]。在废水处理实际工作环境中，污水首先进入厌氧池和回流的污泥反应，厌氧菌分解反应污水中的大分子有机物，同时回流污泥带来的聚磷菌开始工作并释放出磷。在缺氧反应池中，反硝化细菌将污水中的有机物作为碳源，给回流的混合溶液带来足够的硝酸根离子和亚硝酸根离子，并还原为无污染的清洁氮气释放到空气中。整个A2/O 处理技术的反应过程简单，可控性强，总水力停留时间也短。三种反应池的轮流运行限制了丝状菌的生长，控制了污泥的膨胀效果。张海娥等[21]通过A2/O 处理技术处理了某污水厂的含氮磷废水。其A2/O 工艺运行之中不需要额外的填料，相对于其他物化处理技术成本较低，减少了污水处理厂的工程投入。当将A2/O 处理技术中回流工艺调整为外回流体积的30%～65%的时候，二沉池混合硝化液回曝气沉砂池的比例可以达到15%～35%，氨氮的去除率也可以到达60%以上，出水的品质达到了国家一级A的标准。

目前，我国正处于经济高速发展的阶段，随着污水处理技术的进步，将会在源头上解决环境污染的问题。在今后的发展中，我们还要不断地完善关于废水处理的相关法律法规，强化人们的环保意识。继续完善化学处理废水工艺，使得废水处理技术更高效、经济和稳定。

猜你喜欢沉淀法工业废水工艺技术硝酸银沉淀法去除高盐工业废水中卤化物对COD测定的干扰环境卫生工程(2021年5期)2021-11-20水处理工艺技术在工业废水处理中的应用研究皮革制作与环保科技(2020年14期)2020-03-17浅谈以煤为原料的氨合成工艺技术及发展趋势中国化肥信息(2019年1期)2019-04-03薄煤层综掘工艺技术研究与应用山东工业技术(2016年15期)2016-12-01制氢工艺技术比较当代化工研究(2016年5期)2016-03-20湿法磷酸化学沉淀法除镁工艺当代化工研究(2016年2期)2016-03-20工业废水中重金属的去除技术研究进展中国资源综合利用(2016年11期)2016-01-22混凝沉淀法处理含铅矿坑涌水化工进展(2015年6期)2015-11-13采用碳化-沉淀法制备纤维状纳米Mg（OH）2的研究无机化学学报(2014年5期)2014-02-28北京工业废水排放将出新标准城市道桥与防洪(2013年5期)2013-03-11

推荐访问:废水处理 化学 工艺