1、工業廢水處理設備工業廢水是指工業生產過程中產生的廢水、 污水和廢液, 其中含有隨水流失的工業生產用料、 中間產物和產 品以及生產過程中產生的污染物。工業廢水具有排放量大,污染范圍廣,排放方式復雜;污染物種類繁多,濃 度波動幅度大;污染物質毒性強,危害大,污染物排放后遷移變化規律差異大;恢復比較困難等特點。工業廢水的水量取決于用水情況。冶金、造紙、石油工業、電力等工業用水量大,廢水量也大,如有的煉鋼 廠煉 1噸鋼出廢水 200250噸。但各工廠的實際外排廢水量還同水的循環使用率有關。例如循環率高的鋼鐵 廠,煉 1噸鋼外排廢水量只有 2噸左右。工業污水水質復雜, 不能用單一流程處理, 一般采用多種

2、方法的組合工藝。 工業廢水處理途徑一般有三種情 況:一是工業污水單獨處理后排放,二是工業污水排入城市污水處理廠一同處理,三是工業污水預處理后進入 城市污水處理廠。管網需要進一步完善的地區的企業需要自行處理后達標排放。污水處理對于排污企業來講是 很陌生的,他們對于什么廢水,采用什么工藝處理并不了解,所以他們會選擇將污水的問題交給環保企業來處 理。那去哪兒找環保企業,這些企業的實力、資質怎么樣?污水處理的成本等又成為了排污企業的問題。很多 排污單位痛下決心花巨資建設污水處理站, 但建成后卻發現污水處理成本太高, 導致造價昂貴的設施成為擺設。近年來, 不斷有新的方法和技術用于處理工業廢水, 但各有利

3、弊。 單純的生物氧化法出水中含有一定量的難 降解有機物, COD 值偏高,不能完全達到排放標準。吸附法雖能較好地除去 COD ,但存在吸附劑的再生和二 次污染的問題。催化氧化法雖能降解難以生物降解的有機物,但實際的工業應用中存在運行費用高等問題。尤其現在的工業廢水中的污染物是多種多樣的,往往用一種工藝是不能將廢水中所有的污染物去除殆盡的。 用物化工藝將工業廢水處理到排放標準難度很大,而且運行成本較高;工業廢水含較多的難降解有機物,可生 化性差,而且工業廢水的廢水水量水質變化大,故直接用生化方法處理工業廢水效果不是很理想。針對工業廢水處理的特點, 我們認為對其處理宜根據實際廢水的水質采取適當的預

4、處理方法, 如絮凝、 內電 解、電解、吸附、光催化氧化等工藝,破壞廢水中難降解有機物、改善廢水的可生化性;再聯用生化方法,如 SBR 、接觸氧工業藝, A/O工藝等,對工業廢水進行深度處理。一、工業廢水的分類及原則第一種是按工業廢水中所含主要污染物的化學性質分類, 含無機污染物為主的為無機廢水, 含有機污染物為 主的為有機廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過程的廢水,是無機廢水;食品或石油加工過程的廢水,是有機廢 水。第二種是按工業企業的產品和加工對象分類,如冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學 肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農藥廢水、電站廢水等。第三種是按廢水中所含污

5、染物的主要成分分類,如酸性廢水、堿性廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎘廢水、 含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。前兩種分類法不涉及廢水中所含污染物的主要成分, 也不能表明廢水的危害性。 第三種分類法, 明確地指出 廢水中主要污染物的成分,能表明廢水一定的危害性。此外也有從廢水處理的難易度和廢水的危害性出發, 將廢水中主要污染物歸納為三類:第一類為廢熱, 主要 來自冷卻水,冷卻水可以回用;第二類為常規污染物,即無明顯毒性而又易于生物降解的物質,包括生物可降 解的有機物,可作為生物營養素的化合物,以及懸浮固體等;第三類為有毒污染物,即含有毒性而又不易生物 降

6、解的物質,包括重金屬、有毒化合物和不易被生物降解的有機化合物等。實際上, 一種工業可以排出幾種不同性質的廢水, 而一種廢水又會有不同的污染物和不同的污染效應。 例如 染料工廠既排出酸性廢水,又排出堿性廢水。紡織印染廢水,由于織物和染料的不同,其中的污染物和污染效 應就會有很大差別。即便是一套生產裝置排出的廢水,也可能同時含有幾種污染物。如煉油廠的蒸餾、裂化、 焦化、疊合等裝置的塔頂油品蒸氣凝結水中,含有酚、油、硫化物。在不同的工業企業,雖然產品、原料和加 工過程截然不同,也可能排出性質類似的廢水。如煉油廠、化工廠和煉焦煤氣廠等,可能均有含油、含酚廢水 排出。工業廢水的處理原則工業廢水的有效治理

7、應遵循如下原則:最根本的是改革生產工藝, 盡可能在生產過程中杜絕有毒有害廢水 的產生。如以無毒用料或產品取代有毒用料或產品。在使用有毒原料以及產生有毒的中間產物和產品的生產過程中, 采用合理的工藝流程和設備, 并實行嚴格 的操作和監督,消除漏逸,盡量減少流失量。含有劇毒物質廢水,如含有一些重金屬、放射性物質、高濃度酚、氰等廢水應與其他廢水分流,以便于處 理和回收有用物質。一些流量大而污染輕的廢水如冷卻廢水, 不宜排入下水道, 以免增加城市下水道和污水處理廠的負荷。 這 類廢水應在廠內經適當處理后循環使用。成分和性質類似于城市污水的有機廢水, 如造紙廢水、 制糖廢水、 食品加工廢水等, 可以排入

8、城市污水系 統。 應建造大型污水處理廠, 包括因地制宜修建的生物氧化塘、 污水庫、 土地處理系統等簡易可行的處理設施。 與小型污水處理廠相比,大型污水處理廠既能顯著降低基本建設和運行費用,又因水量和水質穩定,易于保持 良好的運行狀況和處理效果。一些可以生物降解的有毒廢水如含酚、 氰廢水, 經廠內處理后, 可按容許排放標準排入城市下水道, 由污水處理廠進一步進行生物氧化降解處理。含有難以生物降解的有毒污染物廢水,不應排入城市下水道和輸往污水處理廠,而應進行單獨處理。 二、工業廢水處理中的技術應用2. 1 活性炭活性炭可分為粉末狀和顆粒狀,是一種經特殊處理的炭,具有無數細/J,?L 隙,表面積巨大

9、,每克活性炭 的表面積為 500l 500 m 。粉末狀的活性炭吸附能力強,制備容易,價格較低,但再生困難,一般不能重復使 用;顆粒狀的活性炭價格較貴,但可再生后重復使用,并且使用時的勞動條件較好,操作管理方便。因此,水 處理中較多采用顆粒狀活性炭 3。工業廢水處理中,活性炭主要應用在以下幾個方面。2. 1. 1 處理含氰廢水在工業生產中,金銀的濕法提取、化學纖維的生產、煉焦、合成氨、電鍍、煤氣生產等行業均要使用氰化物 或副產氰化物,生產過程中必然要排放一定數量的含氰廢水。活性炭用于凈化廢水已有相當長的歷史,應用于 含氰廢水處理的文獻報道也越來越多 。2. 1. 2 處理含甲醇廢水活性炭可以吸

10、附甲醇, 但吸附能力不強, 只適宜于處理甲醇含量低的廢水。 工程運行結果表明, 活性炭用于 處理低甲醇含量的廢水, 可將混合液的 COD 從 40 mg/L 降至 12 mg/L 以下, 對甲醇的去除率可達 93. 16% 100% ,處理后可滿足回用鍋爐脫鹽水系統進水的水質要求 。2. 1. 3 處理含酚廢水含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠和煉油化工廠。實驗證明:活性炭對苯酚的吸附性能好, 但溫度升高不利于吸附,會使吸附容量減小,但升高溫度可使達到吸附平衡的時間縮短。活性炭用于處理含酚 廢水時,其用量和吸附時間存在最佳值,在酸性和中性條件下,去除率變化不大,但強堿性條件下,苯酚去

11、除 率急劇下降,堿性越強,吸附效果越差。2. 1. 4 處理含汞廢水活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能,但吸附能力有限,只適宜于處理汞含量低的廢水,如果是處理汞含 量較高的廢水,可先用化學沉淀法處理 (處理后含汞約 1 mg /L ,高時可達 23mg /L ,然后再用活性炭作進 一步處理。2. 1. 5 處理含鉻廢水鉻是電鍍中用量較大的一種金屬原料,廢水中,六價鉻隨 pH 的不同分別以不同的形式存在。因此,利用活 性炭處理含鉻廢水的過程是活性炭對溶液中 Cr( 的物理吸附、化學吸附、化學還原等綜合作用的結果。活性炭處理含鉻廢水,吸附性能穩定,處理效率高,操作費用低,經濟效益明顯引。隨著科學技術

12、的進步和廢水處理的特殊要求,活性炭的研究已從本身的孑 L 結構和比表面積逐步發展到研 究表面官能團對活性炭吸附性能的影響。人們發現,活性炭不僅有吸附特性,而且還表現出了催化特性,由此 而發展起來的催化氧化法現在也日益受到重視,其研究也在不斷深入。2. 2 微波能常規廢水處理法存在以下共同缺點: 工藝流程長, 廢水處理過程中物化反應進程緩, 廢水處理設施龐大, 占地面積大; 廢水只能集中處理,對于城市廢水而言,地下排污管網工程龐大,廢水處理工程總投資巨大; 處理后的水質不穩定, 對難降解的可溶性有機物、 磷、 氮等營養性物質處理不徹底, 對某些工業廢水如造紙 廢液等處理困難且運行費用高。而把微波

13、場對單相流和多相流物化反應的強烈催化作用、穿透作用、選擇性供 能及其殺滅微生物的功能用于廢水處理,可以克服常規廢水處理法存在的諸多缺點,并且處理工程小型化、分 散化,可省掉城市建設中現行廢水處理工程長距離埋設龐大排污管網的巨大費用,堵住污染源頭,從根本上消 除因人類的生活和生產活動給江河湖泊造成的污染。需特別指出的是微波對殺滅藍藻的特殊作用,藍藻在微波 場中只需 30S 即由微細粒匯聚成大顆粒,經過沉降與水分離,與此同時,水中的富營養物也得到了降解。廢水 經微波能處理后可 100% 回用, 實現水的可持續利用, 使人類水環境步人良性循環, 為解決 2l 世紀人類將面臨 的世界性“水荒”做貢獻。

14、隨著物質文明建設的不斷發展,淡水資源的需求量越來越大,產生的廢水量也越來 越大,意味著對廢水處理任務及處理深度的要求也必然加大,這就要求廢水處理技術不斷吸納創新,而微波處 理技術將是廢水處理技術上的一場革命。到目前為止, 微波能污水處理技術已應了昆明盤龍江水、 大觀河水、 滇池水、 翠湖水等生活污水與日用化工 廠廢水、造紙廢水 (含紙漿廢水、木漿廢水、草漿廢水 、焦化廠 (上海 廢水、化纖廠 (北京 廢水、玉米制酒精 (吉 林 廢水、制革廠 (河北 、印染廠、造紙廠、強酸性礦山廢水 (江西 、電廠 (內蒙古 廢水、黃河水、繅絲廠 (遼寧 廢水、制糖酒精廢醪液 (云南 等的處理,其技術的可行性和

15、廣泛適應性已得到了驗證。2. 3 高級氧化法高濃度的有機廢水對我國寶貴的水資源造了巨大破壞, 然而現有的生物處理方法對可生化性差、 相對分子質 量從幾千到幾萬的物質處理較困難,而高級氧化法 (Advanced Oxidation Process,簡稱 AOPs 可將其直接礦化或 通過氧化提高污染物的可生化性,同時還在環境類激素等微量有害化學物質的處理方面具有很大的優勢,能夠 使絕大部分有機物完全礦化或分解,具有很好的應用前景。常見的高級氧化技術主要包括空氣濕式氧化法、催化濕式氧化法、臨界水氧化法、光化學氧化法等。 2. 3. 1 濕式空氣氧化法濕式空氣氧化法是以空氣為氧化劑, 將水中的溶解性物

16、質 (包括無機物和有機物 通過氧化反應轉化為無害的 新物質,或者轉化為容易從水中分離排除的形態 (氣體或固體 ,從而達到處理的目的。通常情況下氧氣在水中 的溶解度非常低 1 atm、 20時氧氣在水中溶解度約 9 mg/L 左右 ,因而在常溫常壓下,這種氧化反應速度很 慢,尤其是高濃度的污染物,利用空氣中的氧氣進行的氧化反應就更慢,需要借助各種輔助手段促進反應的進 行 (通常需要借助高溫、高壓和催化劑的作用 。一般來說,在 200300 oC、 100 200atm 條件下,氧氣在水中的溶解度會增大,幾乎所有污染物都能被氧化成二氧化碳和水。濕式空氣氧化法的關鍵在于產生足夠的自由基 供給氧化反應

17、。 雖然該法可以降解幾乎所有的有機物, 但由于反應條件苛刻, 對設備的要求很高 (要耐高溫高壓 , 燃料消耗大,因而不適合大水量廢水的處理。2. 3. 2 催化濕式氧化法催化濕式氧化法 (Catalytic Wet OxidationProcess, CWOP 是一種工業廢水的高級處理方法 (屬于物理化學方 法 。 它是依據廢水中的有機物在高溫高壓下進行催化燃燒的原理來凈化處理高濃度有機廢水的, 其最顯著的特 點是以羥基自由基為主要氧化劑與有機物發生反應,反應中生成的有機自由基可以繼續參加·OH 的鏈式反應, 或者通過生成有機過氧化物自由基后進一步發生氧化分解反應直至降解為最終產物

18、CO 和 H 0,從而達到氧化 分解有機物的目的。2. 3. 3 超臨界水氧化法超臨界水氧化技術得益于水的超臨界性能。在 374. 3 c 【 =和 22 MPa 狀態下,水的物理性能尤其是溶解性 能與常溫下截然不同,這種狀態被成為超臨界狀態。在超臨界狀態下,水如同高密度的氣體一樣對有機物有很 高的溶解能力,與輕的有機氣體以及 CO 等能完全互溶,但無機化合物尤其是鹽類難溶于其中。另外,超臨界 水具有較高的擴散系數和較低的粘度。上述這些超臨界性能加上較高的溫度和壓力使水成為有機質氧化反應的 理想介質,使氧化還原反應完全能在均相中進行,不存在界面傳質阻力,而界面傳質阻力往往是濕式氧化法的 控制步

19、驟。超 I 臨界氧化技術與其他處理技術相比,具有明顯的優點:(1效率高,處理徹底,有毒物質的清除率高達 99. 99% 以上;(2反應速度快,停留時間短 (<1min,反應器結構簡單,體積小;(3適應范圍廣,適用于各種有毒廢水廢物的處理;(4無二次污染,不需進一步處理,且無機鹽可從水中分離出來,處理后的廢水可完全回收利用;(5當有機物含量超過 10%時,不需額外供熱,實現熱量自給。但超 I 臨界水氧化的高溫高壓操作條件無疑 對設備材料提出了嚴格的要求,實際進行工程設計時須注意一些工程方面的因素, 如腐蝕、 鹽的沉淀、 催化劑的使用和熱量傳遞等, 技術的應用上還存在一些 有待解決的問題。但

20、由于其本身具有突出優勢,因而如今在有害廢水處理方面已越來越受到重視,是一項有著 廣闊發展前景的技術。2. 3. 4 光化學氧化法光化學反應是在光的作用下進行化學反應,采用臭氧或過氧化氫作為氧化劑,在紫外線的照射下使污染物 氧化分解,從而實現污水的處理。污水處理，就到中國污水處理工程網！ 光化學氧化系統主要有 UVH 0 系統、UVO，系統和 UVO3H202 系統 J。以 uvH2 O2 系統為例， 該系統主要用于濃度在 106 級的低濃度廢水的處理，而不適用于高強度污染廢水的處理。能將污染物徹底無 害化，對有機物的去除能力比單獨用過氧化氫或紫外線更強，是一種更經濟的選擇，能夠在短期內裝配在不

21、同 的地點。但它不適合處理土壤，因為紫外線不能穿透土壤粒子。光容易被沉淀堵塞，降 uV 的穿透率，因而使 用中需控制污水的 pH 值，防止氧化過程的金屬鹽沉淀堵塞光的穿透。 用該方法去除飲用水中三鹵甲烷的試驗研究表明， 在去除三氯甲烷的同時可減少飲用水中的 總有機碳含量， 使水質進一步提高。 利用 uvH 0 系統處理受四鹵甲烷污染的地下水試驗表明， 其去除率可達 97 一 99% ， 3% 而費用與活性炭處理相當。在 UVH 0 系統中，每一分子 H 0 可產生兩分子羥基，不僅能有效去除水中的有 機污染物，而且不會造成二次污染，也不需作后續處理。 24 膜技術 近年來，膜技術發展迅速，在電力

22、、冶金、石油石化、醫藥、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等領域 得到了較為廣泛的應用，各類工程對膜技術及其裝備的需求量更是急速增加。目前已經熟和不斷研發出來的微 濾、超濾、反滲透、納濾、滲析、電滲析、氣體分離、滲透汽化、無機膜等技術正在廣泛用于石油、化工、環 保、 能源、 電子等行業中， 并產生了明顯的經濟和社會效益， 將對 21 世紀的工業技術改造起著重要的戰略作用。 同時，國家和政府相關部門的高度支持和重視也給膜行業的發展帶來了前所未有的機遇 u 。微濾的分離目的是 溶液脫粒子和氣體脫粒子，截留粒徑為 00210 m 的粒子，是所有膜過程中應用最普遍且總銷售額最大的一 項技術，主要用于制

23、藥行業的過濾除菌和高純水的制備。 超濾(包括納濾的分離目的是溶液脫大分子、大分子溶液脫小分子、大分子分級，截留粒徑為 1020 nm 的粒子。超濾技術可用于回收電泳涂漆廢水中的涂料，現已廣泛用于世界各地的電泳涂漆自動化流水線上。日 本等國一些造紙廠的工業廢液也已采用超濾技術進行處理。在采礦及冶金工業中，超濾技術的應用正日益受到 重視，采用該技術處理酸性礦物排出液，其滲透液可環使用，濃縮液可回收有用物質。同時，電子工業集成電 路生產和醫藥工業用水過程也已開始廣泛應用超濾技術。納濾是在反滲透基礎上發展起來的新型分離技術，在 廢水處理方面，用納濾膜對木材制漿堿萃取階段所形成的廢液進行脫色，脫色率可達

24、 98%以上。還可用納濾膜 從酸性溶液中分離金屬硫酸鹽和硝酸鹽，其中對硫酸鎳的截留率可達 95%。 反滲透分離的目的是溶劑脫溶質、含小分子溶質溶液的濃縮，截留粒徑為 011 nm 的小分子溶質。反滲 透技術已成為海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備及物料預濃縮的最經濟手段，而且隨著性能優良的反滲透 膜及膜組件的工業化，反滲透技術的應用范圍已從最初的脫鹽放到電子、化工、醫藥、食品、飲料、冶金和環 保等領域。現正在開發反滲透技術在化工和石油化工中的應用，如：工藝用水的生產和再利用；廢液處理；水、 有機液體的分離；電鍍漂洗水再利用和金屬回收等。食品工業正用反滲透技術開發奶品加工、糖液濃縮、果汁 和乳品加工、廢水處理、低度酒和啤酒的生產。 電滲析技