淺談化學工藝在廢水處理中的應用

徐鵬

摘 ? 要：為了在廢水處理中更好地應用化學工藝，先詳細分析了不同劃分標準下的廢水種類，接著闡述了在廢水處理中應用化學工藝時應嚴格遵循依據廢水特征、分類處理、分離3項原則。最后，就化學工藝在廢水處理中的具體應用進行了分析，詳細分析了用于氨氮廢水處理的A/O工藝、Bardenpho工藝、BABE工藝，用于丙二醇廢水處理的電化學技術，用于油氣廢水處理的聲化學技術，用于硫化物、氰化物處理的吹脫法以及用于電鍍廢水處理的微波化學技術。

關鍵詞：化學工藝;廢水處理;應用

廢水處理逐漸成為人們熱議的話題，主要原因有：（1）廢水會造成嚴重的土壤污染、水體污染。（2）通過廢水處理、二次利用可緩解我國水資源緊缺的問題。就常見的廢水處理技術來說，以化學工藝為基礎的廢水處理技術效果最好，不但處理效率高，而且廢水轉化率高。最重要的是，不會產生污染物，也不會出現二次污染[1-2]。因此，研究機構及相關企業應當繼續加強化學工藝在廢水處理中的應用研究。

1 ? ?廢水種類

依據不同的分類標準，可將廢水分為不同的種類。（1）依據廢水所含污染物的化學性質，可將廢水分為無機廢水、有機廢水。例如，礦物加工產生的廢水屬于無機廢水，食品加工產生的廢水屬于有機廢水，印染產生的廢水則屬于混合廢水。（2）依據產品加工對象，可將廢水分為造紙廢水、制革廢水、電站廢水、冶金廢水等。（3）依據廢水所含污染物成分屬性，可將廢水分為酸性廢水、堿性廢水、放射性廢水、含汞廢水等。

2 ? ?化學工藝在廢水處理中的應用原則

在廢水處理中應用化學工藝時，應遵循以下原則：（1）依據廢水特征原則。即在充分了解廢水成分組成、質量濃度等特征的基礎上，應用有針對性的化學工藝，確保廢水處理效果。（2）分類處理原則。即先對廢水進行全面分析，然后依據廢水處理需求、污染物特征進行廢水的分類。這樣就可規范、有序地進行廢水處理，保證廢水處理效果。尤其是可以減少化學藥劑的浪費，保證廢水質量。（3）廢水分離原則。因為廢水組成成分多，不能采取單一的處理方法，所以，在實際處理中要先對廢水進行物理分離，以免不同成分之間相互影響。需要注意的是，廢水處理并非是簡單的液體分離，而是廢水存放、排放管道的分離。這樣既能減少廢水的滲漏，也能防止工業廢水、生活廢水混流，切實保證廢水處理效果。

3 ? ?化學工藝在廢水處理中的應用

3.1 ?應用于氨氮廢水處理

工業廢水中最常見的成分是氨氣、氮氣。例如，焦化廠、石油化工廠等產生的廢水，其主要成分就是氨氣、氮氣。這種廢水具有污染性大、毒性大的特點。若不科學處理，勢必會造成嚴重的環境污染，甚至給人們的身體造成危害。

對于這類工業廢水，可采用以下化學工藝：（1）厭氧好氧（Anoxic/Oxic，A/O）工藝。即在缺氧條件下，將污水中的懸浮污染物、可溶性有機物水解成有機酸，并使大分子轉化為小分子、不溶有機物轉換為可溶有機物。然后，對其進行好氧處理。即在好氧池中對缺氧水解產物進行氧化，進而對在缺氧條件下已經氨化的蛋白質、脂肪進行硝化處理，生成硝酸根離子。接著，在缺氧條件下，對硝酸根離子進行反硝化處理，實現碳、氮、氧的循環，最終完成污水凈化。該工藝的特點是簡單、高效，但是脫氨效果并不好。（2）Bardenpho工藝。相比于A/O工藝，該工藝多一個缺氧段、好氧段，且各段都是相互獨立的。具體是讓混合液進入第一好氧池之后，再使其回流到第一厭氧池，第二好氧池中的混合液則不回流。這樣，第一厭氧池中的反硝化脫氮效率會比較高，第二厭氧池中的反硝化效率會比較低，但其脫氮效率會有所提高。如果再向第二厭氧池中引入水，就可進一步提升反硝化速率。（3）側流富集/主流強化硝化（Enrichment of Nitrifying Bacteria in Side Stream / Enhancement of Nitrification Capacity in Main Stream，BABE）工藝。即在A/O工藝的基礎上使一部分回流污泥流入BABE間歇曝氣池。這樣就可對濃縮的上層液、污泥脫水濾液進行硝化處理。當其再進行A/O工藝主流程時，反硝化脫氮效果就會明顯提升。

3.2 ?應用于丙二醇廢水處理

對丙二醇屬于有機溶劑這類廢水進行處理時，大多采用活性炭吸附法、電化學方法。其中，活性炭吸附法是指應用活性炭強制吸附有機溶劑。該方法屬于物理處理法。

電化學方法是指在特定反應器中，借助電極反應引發的化學反應、電離反應，使廢水中的丙二醇轉化、分解。這種方法具有所需設備簡單、維護方便、避免二次污染等特點。最重要的是，它不會受到丙二醇毒性的影響。既可將它作為預處理方法，也可作為主要處理技術。常用的電化學處理方法包括兩種：（1）電絮凝法。即借助直流電，使鐵、鋁陽極失去電子生成鋁離子、鐵離子，當其被水解后就會生成氫氧化鐵、氫氧化亞鐵等絮凝物。這些絮凝物就可吸附污染物，并在直流電作用下發生氧化還原反應，從而將毒性物質轉化成為低毒物質。（2）電化學氧化法，即使廢水直接或間接在電極上發生化學反應。其中，間接電解還可分為可逆和不可逆的反應。例如，加入氯酸鹽、過氧化氫等物質時，其間接電解就是不可逆的。針對丙二醇，主要采用電化學氧化法，即加入氧化劑，使其發生不可逆的間接電解反應，生成丙二酸，然后，向其中加入堿性物質進行中和。這樣就可去除污水中的丙二醇，提升廢水排放標準。

3.3 ?應用于油氣廢水處理

在油氣廢水處理中，可應用聲化學工藝。該工藝能有效去除污水中的有害物質，尤其是能去除有機污染濃度高且難以降解的油氣廢水。該工藝不僅可以單獨使用，也可與其他工藝混合使用。

聲化學技術的原理是借助超聲波空化效應帶來的高溫、高壓，加速化學反應，提高污染物轉化成效。所謂空化效應，是指在超聲波周期性的波動下，液體介質不斷收縮、舒張形成空化氣泡。氣泡會增大、崩潰，并形成瞬時高壓、高溫，使廢水污染物得以消除。相比于其他處理技術，聲化學處理技術的廢水處理效率較高，但其所需的冷卻系統比較復雜，會增加廢水處理成本。另外，從本質上來看，聲化學處理廢水的過程與有機物高溫焚燒過程類似，但該技術能夠進行污染物的富集處理且不會受到有機物本身特征的影響，可以保持較高的廢水處理效率。在油氣廢水處理中，可以利用聲化學技術使廢水處理在聲波頻率為16～100 MHz狀態下進行。這樣液體就會形成自由基，并使廢水污染物受到氧化破壞，超聲波形成空化效應，然后油氣廢水中的污染物就會被消除。

3.4 ?應用于硫化物、氰化物處理

硫化物、氰化物也是廢水中常見的有害物質。對于這類廢水，大多采用吹脫法進行處理。這一方法具有簡單、高效、可避免二次污染等特點。需要注意的是，在應用這一方法時還需利用堿性或酸性試劑，徹底消除污水中的有害物質，并使有害物質沉淀，從而達到去除雜質的目的。

吹脫法的基本原理是以空氣為介質，使廢水、水中溶解氣體發生反應，繼而使水溶性揮發物質的液相轉變為氣相，最后，進行吹脫分離。吹脫分離包括天然吹脫、人工吹脫兩種方式。例如，在處理廢水中的硫化鈉、氰化鈉時，可使其在酸性條件下，轉化成為硫化氫、氰化氫，然后，進行曝氣吹脫，從而使其以氣體的形式被脫除掉。一般情況下，選擇吹脫池、吹脫塔進行吹脫。吹脫池可分為強化石吹脫池和鼓氣式吹脫池，前者是向池中引入壓縮空氣強化吹脫，后者是在底部安裝曝氣管。吹脫塔也可分為填料塔、篩板塔兩種。填料塔是借助一定高度的填料層，使液體從塔頂噴入，氣體從底部流入，完成傳質。篩板塔是指在塔內放置帶孔踏板，并使水從上到下噴入，空氣從下往上進入。另外，為了保證能徹底去除污水中的硫化物、氰化物，還可采用以下3種方法進行后續處理：（1）用堿性溶液進行吸收。例如，利用NaOH溶液，可將H2S、氰化氫轉化為NaS、氰化鈉。然后，進行蒸發、結晶就可完成處理。（2）應用活性炭吸附這些物質。（3）燃燒，使揮發物質燃燒后轉變為其他物質。例如，將H2S燃燒，使其生成H2SO4。

3.5 應用于電鍍廢水處理

電鍍廢水含有大量的活性劑、助劑，這些物質本身就帶有高分子有機污染物。所以，其處理難度相對較大。微波化學處理技術是指借助微波使電鍍廢水中的污染物發生物理反應、化學反應，使其轉變為氣體或不溶于水的物質。這樣再進行處理就可去除其中的污染物。另外，也可向其中加入一定量的添加劑，使電鍍廢水的污染物能夠與添加劑結合，形成絮凝體并沉淀下來，從而達到將污染物與水分離的目的。顯然，將其應用到電鍍廢水處理中，可以迅速去除其中的污染物，完成廢水處理。另外，該技術還具有工藝流程短、成本低、調試周期短、占地面積小等特點，可以有效降低企業的廢水處理成本，節約土地資源，保證廢水處理效果。總之，微波廢水處理技術具有其他廢水處理方法無法比擬的優點，非常適用于電鍍廢水處理。

4 ? ?結語

在廢水處理中應用化學工藝，既可以高效處理不同種類的廢水，也可以保證廢水處理效果，實現廢水的凈化。尤其是可以降低廢水處理成本，提升企業的經濟效益。

[參考文獻]

[1]白 尹，白新偉.化學工藝在廢水處理中的應用[J].化工管理，2019（32）：72-73.

[2]王洪楊.工業廢水處理工藝的研究與應用[J].化工設計通訊，2019，45（1）：225-226.