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工业废水处理原则及处理方法

来源: 更新日期:2019-01-10 10:31:12

正文

  到目前为止,有多种方法和技术可以处理工业废水,总的来说各有利弊。单纯的生物氧化法出水中含有一定量的难降解有机物,COD值偏高,不能完全达到排放标准。吸附法虽能较好地除去COD,但存在吸附剂的再生和二次污染的问题。催化氧化法虽能降解难以生物降解的有机物,但实际的工业应用中存在运行费用高等问题。
 
  工业废水中的污染物成分五花八门、多种多样,采用一种工艺处理往往不能将废水中所有的污染物去除殆尽。用物化工艺将工业废水处理到排放标准难度很大,而且运行成本较高;工业废水含较多的难降解有机物,可生化性差,而且工业废水的废水水量水质变化大,故直接用生化方法处理工业废水效果不是很理想。
 
  工业废水怎么处理呢?针对工业废水处理的特点,我们认为对其处理宜根据实际废水的水质采取适当的预处理方法,如絮凝、内电解、电解、吸附、光催化氧化等工艺,破坏废水中难降解有机物、改善废水的可生化性;再联用生化方法,如SBR、接触氧工业艺,A/O工艺等,对工业废水进行深度处理。
 
  一、工业废水的分类
 
  第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,含无机污染物为主的为无机废水,含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水,是无机废水;食品或石油加工过程的废水,是有机废水。
 
  第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。
 
  第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。
 
  前两种分类法不涉及废水中所含污染物的主要成分,也不能表明废水的危害性。第三种分类法,明确地指出废水中主要污染物的成分,能表明废水一定的危害性。
 
  此外也有从废水处理的难易度和废水的危害性出发,将废水中主要污染物归纳为三类:第一类为废热,主要来自冷却水,冷却水可以回用;第二类为常规污染物,即无明显毒性而又易于生物降解的物质,包括生物可降解的有机物,可作为生物营养素的化合物,以及悬浮固体等;第三类为有毒污染物,即含有毒性而又不易生物降解的物质,包括重金属、有毒化合物和不易被生物降解的有机化合物等。
 
  实际上,一种工业可以排出几种不同性质的废水,而一种废水又会有不同的污染物和不同的污染效应。例如染料工厂既排出酸性废水,又排出碱性废水。纺织印染废水,由于织物和染料的不同,其中的污染物和污染效应就会有很大差别。即便是一套生产装置排出的废水,也可能同时含有几种污染物。如炼油厂的蒸馏、裂化、焦化、叠合等装置的塔顶油品蒸气凝结水中,含有酚、油、硫化物。在不同的工业企业,虽然产品、原料和加工过程截然不同,也可能排出性质类似的废水。如炼油厂、化工厂和炼焦煤气厂等,可能均有含油、含酚废水排出。
 
  二、工业废水的处理原则
 
  工业废水的有效治理应遵循如下原则:
 
  ①最根本的是改革生产工艺,尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料或产品取代有毒用料或产品。
 
  ②在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中,采用合理的工艺流程和设备,并实行严格的操作和监督,消除漏逸,尽量减少流失量。
 
  ③含有剧毒物质废水,如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流,以便于处理和回收有用物质。
 
  ④一些流量大而污染轻的废水如冷却废水,不宜排入下水道,以免增加城市下水道和废水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。
 
  ⑤成分和性质类似于城市废水的有机废水,如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等,可以排入城市废水系统。应建造大型废水处理厂,包括因地制宜修建的生物氧化塘、废水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。与小型废水处理厂相比,大型废水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用,又因水量和水质稳定,易于保持良好的运行状况和处理效果。
 
  ⑥一些可以生物降解的有毒废水如含酚、氰废水,经厂内处理后,可按容许排放标准排入城市下水道,由废水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。
 
  ⑦含有难以生物降解的有毒污染物废水,不应排入城市下水道和输往废水处理厂,而应进行单独处理。
 
  三、工业废水处理中的技术应用
 
  1.膜技术
 
  近年来,膜技术发展迅速,在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、废水回用及海水淡化等领域得到了较为广泛的应用,各类工程对膜技术及其装备的需求量更是急速增加。目前已经熟和不断研发出来的微滤、超滤、反渗透、纳滤、渗析、电渗析、气体分离、渗透汽化、无机膜等技术正在广泛用于石油、化工、环保、能源、电子等行业中,并产生了明显的经济和社会效益,将对21世纪的工业技术改造起着重要的战略作用。同时,国家和政府相关部门的高度支持和重视也给膜行业的发展带来了前所未有的机遇u。微滤的分离目的是溶液脱粒子和气体脱粒子,截留粒径为0.02—10m的粒子,是所有膜过程中应用最普遍且总销售额最大的一项技术,主要用于制药行业的过滤除菌和高纯水的制备。
 
  超滤(包括纳滤)的分离目的是溶液脱大分子、大分子溶液脱小分子、大分子分级,截留粒径为1.0—20nm的粒子。超滤技术可用于回收电泳涂漆废水中的涂料,现已广泛用于世界各地的电泳涂漆自动化流水线上。日本等国一些造纸厂的工业废液也已采用超滤技术进行处理。在采矿及冶金工业中,超滤技术的应用正日益受到重视,采用该技术处理酸性矿物排出液,其渗透液可环使用,浓缩液可回收有用物质。同时,电子工业集成电路生产和医药工业用水过程也已开始广泛应用超滤技术。纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术,在废水处理方面,用纳滤膜对木材制浆碱萃取阶段所形成的废液进行脱色,脱色率可达98%以上。还可用纳滤膜从酸性溶液中分离金属硫酸盐和硝酸盐,其中对硫酸镍的截留率可达95%。
 
  反渗透分离的目的是溶剂脱溶质、含小分子溶质溶液的浓缩,截留粒径为0.1—1nm的小分子溶质。反渗透技术已成为海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备及物料预浓缩的最经济手段,而且随着性能优良的反渗透膜及膜组件的工业化,反渗透技术的应用范围已从最初的脱盐放到电子、化工、医药、食品、饮料、冶金和环保等领域。现正在开发反渗透技术在化工和石油化工中的应用,如:工艺用水的生产和再利用;废液处理;水、有机液体的分离;电镀漂洗水再利用和金属回收等。食品工业正用反渗透技术开发奶品加工、糖液浓缩、果汁和乳品加工、废水处理、低度酒和啤酒的生产。
 
  电渗析技术目前已发展成为一个大规模的化工单元过程,广泛用于苦咸水脱盐,是电渗析技术应用最早且至今仍最大的应用领域,前景极好。锅炉及工业过程用初级纯水的制备是电渗析技术应用的第二大领域。近年来,我国废水、废水排放量以每年1.8×10。kt的速度增长,全国工业废水和生活废水每天的排放量近1.64×10kt,其中约80%未经处理而直接排人水域。因而,我国环保水处理方面对膜应用的需求量将很大,这一领域将成为水处理工业增长潜力最大的领域。
 
  2活性炭
 
  活性炭可分为粉末状和颗粒状,是一种经特殊处理的炭,具有无数细/J,?L隙,表面积巨大,每克活性炭的表面积为500~l500m。粉末状的活性炭吸附能力强,制备容易,价格较低,但再生困难,一般不能重复使用;颗粒状的活性炭价格较贵,但可再生后重复使用,并且使用时的劳动条件较好,操作管理方便。因此,水处理中较多采用颗粒状活性炭。
 
  3微波能
 
  常规废水处理法存在以下共同缺点:①工艺流程长,废水处理过程中物化反应进程缓,废水处理设施庞大,占地面积大;②废水只能集中处理,对于城市废水而言,地下排污管网工程庞大,废水处理工程总投资巨大;③处理后的水质不稳定,对难降解的可溶性有机物、磷、氮等营养性物质处理不彻底,对某些工业废水如造纸废液等处理困难且运行费用高。而把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能用于废水处理,可以克服常规废水处理法存在的诸多缺点,并且处理工程小型化、分散化,可省掉城市建设中现行废水处理工程长距离埋设庞大排污管网的巨大费用,堵住污染源头,从根本上消除因人类的生活和生产活动给江河湖泊造成的污染。需特别指出的是微波对杀灭蓝藻的特殊作用,蓝藻在微波场中只需30S即由微细粒汇聚成大颗粒,经过沉降与水分离,与此同时,水中的富营养物也得到了降解。废水经微波能处理后可100%回用,实现水的可持续利用,使人类水环境步人良性循环,为解决2l世纪人类将面临的世界性“水荒”做贡献。随着物质文明建设的不断发展,淡水资源的需求量越来越大,产生的废水量也越来越大,意味着对废水处理任务及处理深度的要求也必然加大,这就要求废水处理技术不断吸纳创新,而微波处理技术将是废水处理技术上的一场革命。
 
  到目前为止,微波能废水处理技术已应了昆明盘龙江水、大观河水、滇池水、翠湖水等生活废水与日用化工厂废水、造纸废水(含纸浆废水、木浆废水、草浆废水)、焦化厂(上海)废水、化纤厂(北京)废水、玉米制酒精(吉林)废水、制革厂(河北)、印染厂、造纸厂、强酸性矿山废水(江西)、电厂(内蒙古)废水、黄河水、缫丝厂(辽宁)废水、制糖酒精废醪液(云南)等的处理,其技术的可行性和广泛适应性已得到了验证。
 
  4高级氧化法
 
  高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造了巨大破坏,然而现有的生物处理方法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难,而高级氧化法(AdvancedOxidationProcess,简称AOPs)可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性,同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势,能够使绝大部分有机物完全矿化或分解,具有很好的应用前景。
 
  常见的高级氧化技术主要包括空气湿式氧化法、催化湿式氧化法、临界水氧化法、光化学氧化法等。
 
  四、针对工业废水怎么处理问题,列出典型的几种工业废水处理技术
 
  (一)电镀废水
 
  电镀生产工艺有很多种,由于电镀工艺不同,所产生的废水也各不相同,一般电镀企业所排出的废水包括有酸、碱等前处理废水,氰化镀铜的含氰废水、含铜废水、含镍废水、含铬废水等重金属废水。此外还有多种电镀废液产生。
 
  对于含不同类型污染物的电镀废水有不同的处理方法,分别介绍如下:
 
  1.含氰废水
 
  目前处理含氰废水比较成熟的技术是采用碱性氯化法处理,必须注意含氰废水要与其它废水严格分流,避免混入镍、铁等金属离子,否则处理困难。
 
  该法的原理是废水在碱性条件下,采用氯系氧化剂将氰化物破坏而除去的方法,处理过程分为两个阶段,第一阶段是将氰氧化为氰酸盐,对氰破坏不彻底,叫做不完全氧化阶段,第二阶段是将氰酸盐进一步氧化分解成二氧化碳和水,叫完全氧化阶段。
 
  反应条件控制:
 
  一级氧化破氰:pH值10~11;理论投药量:简单氰化物CN-:Cl2=1:2.73,复合氰化物CN-:Cl2=1:3.42。用ORP仪控制反应终点为300~350mv,反应时间10~15分钟。
 
  二级氧化破氰:pH值7~8(用H2SO4回调);理论投药量:简单氰化物CN-:Cl2=1:4.09,复合氰化物CN-:Cl2=1:4.09。用ORP仪控制反应终点为600~700mv;反应时间10~30分钟。反应出水余氯浓度控制在3~5mg/1。
 
  处理后的含氰废水混入电镀综合废水里一起进行处理。
 
  2.含铬废水
 
  含六价铬废水一般采用铬还原法进行处理,该法原理是在酸性条件下,投加还原剂硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等,将六价铬还原成三价铬,然后投加氢氧化钠、氢氧化钙、石灰等调pH值,使其生成三价铬氢氧化物沉淀从废水中分离。
 
  还原反应条件控制:
 
  加硫酸调整pH值在2.5~3,投加还原剂进行反应,反应终点以ORP仪控制在300~330mv,具体需通过调试确定,反应时间约为15-20分钟。搅拌可采用机械搅拌、压缩空气搅拌或水力搅拌。
 
  混凝反应控制条件:
 
  PH值:7~9,反应时间:15~20分钟。
 
  3.多成分重金属废水
 
  多成分重金属废水是由含铜、镍、锌等非络合物的重金属废水以及酸、碱前处理废水所组成。此类废水处理方法相对简单,一般采用碱性条件下生成氢氧化物沉淀的工艺进行处理。
 
  处理工艺流程如下:
 
  多成分重金属废水→调节池→快混池→慢混池→斜管沉淀池→过滤→pH回调池→排放
 
  反应条件一般控制在pH值9~10,具体最佳pH条件由调试时确定。反应时间快混池为20~30分钟,慢混池10~20分钟。搅拌方式以机械搅拌最好,也可用空气搅拌。
 
  4.多种电镀废水综合处理
 
  当一个电镀厂含有多种电镀废水,如含氰废水、含六价铬废水、含酸碱、重金属铜、镍、锌等综合废水,一般采取废水分流处理的方法,首先含氰废水、含铬废水应从生产线单独分流收集后,分别按照上述对应的方法对含氰、含铬废水进行处理,处理后的废水混入综合废水中与其一起采用混凝沉淀方法进行后续处理。
 
  处理工艺流程如下:
 
  含氰废水→调节池→一级破氰池→二级破氰池→综合废水池
 
  含铬废水→调节池→铬还原池→综合废水池
 
  综合废水→综合废水池→快混池→慢混池→斜管沉淀池→中间池→过滤器→pH回调池→排放
 
  (二)线路板废水
 
  生产线路板的企业在对线路板进行磨板、蚀刻、电镀、孔金属化、显影、脱膜等的工序过程中会产生线路板废水。线路板废水主要包括以下几种:
 
  化学沉铜、蚀刻工序产生的络合、螯合含铜废水,此类废水pH值在9~10,Cu2+浓度可达100~200mg/l。
 
  电镀、磨板、刷板前清洗工序产生的大量酸性重金属废水(非络合铜废水),含退Sn/Pb废水,pH值在3~4,Cu2+小于100mg/l,Sn2+小于10mg/l及微量的Pb2+等重金属。
 
  干膜、脱膜、显影、脱油墨、丝网清洗等工序产生较高浓度的有机油墨废液,COD浓度一般在3000~4000mg/l。
 
  针对线路板废水的不同特点,在处理时必须对不同的废水进行分流,采取不同的方法进行处理。
 
  1络合含铜废水(铜氨络合废水)
 
  此类废水中重金属Cu2+与氨形成了较稳定的络合物,采用一般的氢氧化物混凝反应的方法不能形成氢氧化铜沉淀,必须先破坏络合物结构,再进行混凝沉淀。一般采用硫化法进行处理,硫化法是指用硫化物中的S2-与铜氨络合离子中的Cu2+生成CuS沉淀,使铜从废水中分离,而过量的S2-用铁盐使其生产FeS沉淀去除。
 
  反应条件的控制要根据各厂水质的不同在调试中确定。一般在加硫化物等破络剂之前将pH值调到中性或偏碱性,防止硫化氢的生成,也有的将pH值调到略偏酸性。硫化物的投药量根据废水中铜氨络离子的量来确定,一般投放过量的药。在破络池安装ORP仪测定,当电位达到-300mv(经验值)认为硫化物过量,反应完全。对过量的硫化物采用投加亚铁盐的方法去除,亚铁的投加量根据调试确定,通过流量计定量加入。破络池反应时间为15~20分钟,混凝反应池反应时间为15~20分钟。
 
  2油墨废水
 
  脱膜和脱油墨的废水由于水量较小,一般采用间歇处理,利用有机油墨在酸性条件下,从废水中分离出来生产悬浮物的性质而去除,经过预处理后的油墨废水,可混入综合废水中与其一起进行后续处理,如水量大可单独采用生化法进行处理。
 
  当废水量少时,反应池内的油墨颗粒物在气泡上浮力的作用下浮出水面形成浮渣,可以用人工方法撇去;当水量大时,可用板框压滤机脱水,也可在撇渣后进行生化处理,进一步去除COD。
 
  3线路板综合废水
 
  此类废水主要包括含酸碱、Cu2+、Sn2+、Pb2+等重金属的综合废水,其处理方法与电镀综合废水相同,采用氢氧化物混凝沉淀法处理。
 
  4多种线路板废水综合处理
 
  当一个线路板厂含有以上几种线路板废水时,应将铜氨络合废水、油墨废水、综合重金属废水分流收集,油墨废水进行预处理后,混入综合废水中与其一起进行后续处理,铜氨络合废水单独处理后进入综合废水处理系统。
 
  处理工艺流程如下:
 
  铜氨络合废水→调节池→破络反应池→混凝反应池→斜管沉淀池→中间水池
 
  有机油墨废水→酸化除渣池→排入综合废水池
 
  综合废水→综合废水池→快混池→慢混池→斜管沉淀池→中间池→过滤器→pH回调池→排放
 
  (三)表面处理废水
 
  1.磨光、抛光废水
 
  在对零件进行磨光与抛光过程中,由于磨料及抛光剂等存在,废水中主要污染物为COD、BOD、SS
 
  一般可参考以下处理工艺流程进行处理:
 
  废水→调节池→混凝反应池→沉淀池→水解酸化池→好氧池→二沉池→过滤→排放
 
  2.除油脱脂废水
 
  常见的脱脂工艺有:有机溶剂脱脂、化学脱脂、电化学脱脂、超声波脱脂。除有机溶剂脱脂外,其它脱脂工艺中由于含碱性物质、表面活性剂、缓蚀剂等组成的脱脂剂,废水中主要的污染物为pH、SS、COD、BOD、石油类、色度等。
 
  一般可以参考以下处理工艺进行处理:
 
  废水→隔油池→调节池→气浮设备→厌氧或水解酸化→好氧生化→沉淀→过滤或吸附→排放
 
  该类废水一般含有乳化油,在进行气浮前应投加CaCl2破乳剂,将乳化油破除,有利于用气浮设备去除。当废水中COD浓度高时,可先采用厌氧生化处理,如不高,则可只采用好氧生化处理。
 
  3.酸洗磷化废水
 
  酸洗废水主要在对钢铁零件的酸洗除锈过程中产生,废水pH一般为2-3,还有高浓度的Fe2+,SS浓度也高。
 
  可参考以下处理工艺进行处理:
 
  废水→调节池→中和池→曝气氧化池→混凝反应池→沉淀池→过滤池→pH回调池→排放
 
  磷化废水又叫皮膜废水,指铁件在含锰、铁、锌等磷酸盐溶液中经过化学处理,表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜,作为喷涂底层,防止铁件生锈。该类废水中的主要污染物为:pH、SS、PO43-、COD、Zn2+等。
 
  可参考以下处理工艺进行处理:
 
  废水→调节池→一级混凝反应池→沉淀池→二级混凝反应池→二沉池→过滤池→排放
 
  4.铝的阳极氧化废水
 
  铝的阳极氧化废水所含污染物主要为pH、COD、PO43-、SS等,因此可采用磷化废水处理工艺对阳极氧化废水来进行处理。