工業廢水處理新技術與新方法的研究

王奕珺

摘要：隨著新技術、納米材料的發展，廢水中含有大量難降解和難以處理的有機污染物，其中無機物占比較大。目前我國對工業污水進行深度治理主要是通過一級或二級生化工藝去除有機物。本文針對國內外工業廢水處理現狀提出一種新型高效化污泥—生物膜法（曝氣）和活性炭吸附相結合綜合利用技術來實現水質凈化效果;并在此基礎上結合國外先進經驗探索了該新方法在我國的應用前景，為進一步提高污水處理效率提供參考依據及借鑒意義[1]。

關鍵詞：廢水概況;處理方法;工程應用

一、引言

隨著經濟的快速發展，人們對環境造成了一定程度上破壞，水資源短缺，水污染等問題也日益嚴重。在這個背景下環境保護和節約用水成為當前社會重要任務。新技術、新方法被廣泛應用到污水處理過程中去出污泥化是目前廢水中常用的一種工藝流程之一——自動化處理廢水已經得到廣泛運用。通過利用微生物將各種有機污染物轉化為無機物來進行有效回收并加以綜合利用來對水資源進行再使用，從而達到減少資源消耗及環境污染問題的目的[2]。

二、 我國工業廢水概況

（一）我國工業廢水的污染狀況

1、我國工業廢水的污染成分主要是有機物質（如有機物、無機物及粉煤灰，以及其他固體廢棄材料）和生物降解性污泥。 目前處理方法比較簡單。但是由于技術設備落后，設備老化嚴重等原因導致了大量污水進入水體后造成二次污染;同時也對環境有一定影響：一方面使水中重金屬離子含量升高從而引起水生生態系統失衡而產生危害人體健康的物質積累在水里形成沉淀物、降低水質惡化的趨勢加劇[1]。

2、我國工業廢水污染的主要來源有：企業生產過程中產生大量污水，其中大部分是生活污水中含有有機物、粉塵等有害物質;這些污染物通過地表徑流進入江河造成水體富營養化;工廠排放的廢氣和固體廢棄物直接排入河流，導致環境受到嚴重影響;在處理后仍未達到國家制定標準要求時將對周圍居民及水生物帶來危害;工業廢水經城市排水管道排出污水，會引起地下水水質惡化、水資源污染等問題[2]。

3、我國工業廢水污染主要有兩個方面的原因：一方面是由于經濟發展，生活水平提高，導致了大量化肥、農藥和地膜殘留等非點源污染物進入水體而造成水質惡化;另一方面是因為企業生產規模小排放量大，在20世紀90年代后我國開始引進一些國外先進技術來處理污水。但是這些設備都需要經過很長時間才能達到國家制定標準要求的達標率指標才能夠使用到實際應用中去[1]。

（二）我國工業廢水處理存在的問題

1、我國工業廢水處理中存在的問題有： 沒有建立統一完善的污水回用系統，大部分企業對污泥和生活垃圾都不進行直接處置，而采用焚燒、填埋等方法將其作為生產原料，這就造成了資源浪費，同時也使得環境受到嚴重污染。處理工藝落后且運行管理體制不夠健全;我國目前大多數工業廢水都是經過化糞池后排入附近河道中或滲入地下水的污水廠[2]。

2、對廢水的處理不夠合理，我國目前的工業污水大多是通過直接排入到附近水域，在這種情況下，水體中存在大量未被開發利用或尚未產生污染，而這些未經充分考慮就排放出會造成環境問題。因此我們要從源頭開始進行控制，首先應先建立完善相關法律法規來規范企業行為;其次就是加強環保執法力度和監督制度管理廢水處理設施建設的同時也應該對污水廠污染物回收與利用工作作出規定并制定相應標準[1]。

3、我國對工業廢水的處理和控制技術還不完善。目前，我國工業污水排放標準較低，大部分是在原污入湖，而水質較差。雖然有一些污染物被去除或利用后直接排進水體中去了但是由于缺乏相應地措施、設備等原因導致這些污染問題仍然存在于生活飲用水水源里;其次就是處理工藝落后使得大量有機物不能得到有效的凈化與吸收從而造成二次廢水和部分有毒有害物質的產生以及對環境生態平衡破壞等問題[2]。

（三）我國工業廢水產生的原因

1、廢水中有機物的存在是產生工業廢水產生污染因素之一，主要有：含有無機鹽、有機物和金屬離子等多種有害物質。這些污染物會使水體中原有水質發生變化，甚至導致水中藻類瘋長;在處理過程中會釋放出大量有毒氣體;污水治理成本高、技術要求復雜（包括投資與運行費用較高等特點）由于我國大部分地區的工業廢水排放標準不統一且缺乏相應配套設施[1]。

2、廢水排放標準低，由于我國水資源總量豐富，但是人均水量與發達國家相比還存在著很大的差距，所以工業生產中產生了大量的污水。其中有很多是沒有達到國家要求標準而直接排入水體。例如：在生活用水方面主要表現在用自來水進行洗滌、沖廁等;還有一些企業使用的是含有機物如粉塵顆粒和氮氧化物等排放不達標造成水質污染嚴重超標水甚至出現黑沉淀現象導致二次污染問題[1]。

3、我國廢水處理技術落后的原因，中國在改革開放后，工業發展迅速，經濟水平提高，人民生活質量改善。但是隨著人們環保意識和環境標準要求越來越高，導致污水排放不達標、水質惡化等現象出現;同時由于缺乏相應的設備以及工藝流程不夠完善使得大量生產產生污染物質而無法實現回收利用與再循環使用;另外一些企業為了追求利益忽視了對廢水處理的資金投入力度以及管理制度不健全，致使工業廢水中含有較多難以降解有機物，造成二次污染問題嚴重[2]。

三、廢水處理新方法的研究

（一）新方法的原理

1、在新技術的基礎上，工業廢水處理中常用方法有： 活性氧化法是一種以氧化劑和脫氧劑為載體進行反應，利用其強還原性可將水中主要污染物轉化成無害物質。此法具有以下幾方面優點：第一、對環境污染小;第二、可以實現資源節約型與二次循環再生產;第三，工藝技術相對簡單易行且穩定可靠，但也存在一定的缺點，在工業廢水處理中活性氧化法有很大局限性[1]。

2、新方法的原理是將傳統技術與最新工藝相結合。在舊工業廢水處理過程中，采用活性炭吸附法、電絮凝和混凝沉淀等方式去除水中懸浮物，但其機理仍然是以顆粒狀有機物為載體進行聚合反應。但是由于物質具有一定分子量結構不同及相對分子質量大小相差較大等原因使得這些因素很難達到最佳平衡狀態[2]。

（二）混凝劑對新方法的影響

1、混凝劑是一種在水中具有很強的分散作用，能夠形成較大水凝體并與其他物質共同存在，使懸浮顆粒和膠粒相互聚集而沉降下來。其主要功能有：降低有機污染物濃度;由于絮凝效果好、比表面積大等優點被廣泛使用;提高溶質離子度（即離子強度）;減少吸附及固化時間（pH值、電耗子常數的選擇）;改變混凝劑表面特性或形成化學鍵[1]。

2、混凝劑對新方法的影響主要體現在：在處理過的廢水中，有大量懸浮物、膠狀物質會被吸附，這些顆粒之間相互聯系形成絮凝體;而大粒徑較大且比較復雜的是無機微細材料。由于有機和無機粒子存在于其中，所以當它們與污染物結合后就產生了化學凝聚。混凝劑對新方法中的絮凝效果具有重要影響：在處理過氧化廢水過程中是不可或缺的成分之一[2]。

四、試驗材料與方法

（一）實驗材料及裝置

1、實驗所用到的材料為PPP/聚丙烯復合膜，此工藝是在混合溶劑中加入高濃度有機試劑，然后將其均勻分散于其中。本試驗選用了兩種不同類型的樹脂作為反應體系，分別采用了三種規格型號：1號和2號混泥土、3T型塑料箱泥以及5t型黃漿料進行實驗研究;用PE管為原料制作泡沫泡罩樣品及試樣板來對泡沫泡蓋性能測試分析[1]。

2、本實驗所使用的處理裝置主要是PET塑料板，通過對其進行預熱，使其在溫度為40℃，含水率為50%左右的狀態下保溫。橡膠布，橡膠布一般由聚乙烯、環氧乙烷和苯丙烯等組成。實驗前首先要把材料帶上打磨子用玻璃棒做實心筒狀結構;然后將泡沫覆蓋塑料板表面并壓緊蓋好墊木使其可以接觸到塑料膜[2]。

（二）接種污泥

1、接種污泥的方法：先用自來水沖洗出水中殘留有機物，再用去離子水稀釋至倍數值，然后在加入適量蒸餾水進行攪拌后再放入培養皿中。菌種鑒定法，將培養基和用具按要求放置好并做好標簽標記工作待菌體完全成熟以后即可開始接種細菌、真菌等微生物制品;接種時要注意不能污染環境空氣與藥品和其他雜物以免被氧化分解;同時要防止操作過程可能出現的外界干擾[1]。

2、污泥是廢水處理的重要部分，對污水進行有效利用和回收有很大影響。由于污泥中有機物含量較高、含固量較大等特點，因此在實際應用中需要采用接種分離法來去除活性炭顆粒以及一些有機污染物。將含有一定濃度細菌且具有較強的耐受性菌株放在培養皿內;然后把接種后的濾液倒入到洗滌槽中進行消毒處理并密封存放;最后用無毒試劑對其清洗并放入離心機里[2]。

（三）計算軟件

在計算機上進行數據處理是計算方法的一個重要組成部分，而運算軟件則為我們提供了非常方便快捷、高效準確地解決復雜問題的能力。所以說，如果想實現對廢水和污水處理廠中實際產生污泥量以及水質狀況等方面全面了解與分析就必須要運用到運算程序。計算機網絡化：把傳統人工操作方式轉化成自動化過程稱為模擬處理過程;將其轉變成為計算機自動運行系統或應用軟件的技術步驟叫做虛擬化、智能控制及遠程通訊[1]。

五、廢水處理新技術的工程應用

（一）水質

1、工業廢水的水質特點是由于化學、物理和生物等因素。在處理過程中，如果沒有對污染物進行有效分離，就會導致無法達到排放標準，進而影響到后續的治理工作。生化需氧量高：對于含氮磷化肥與氨態氮混合后所產生出來的是屬于有機物污染物質;含有無機鹽類物質和有機化合物的廢水也是如此.所以工業污水必須經過一定時間才能進入處理廠對其進行預凈化過程，從而去除污染物[2]。

2、工業廢水是一種重要的水質污染，其主要成分有各種懸浮物、有機物和鹽類，在處理過程中由于受到環境條件等方面影響會造成二次污染。 懸浮污染物：工業污水中有許多固體物質存在于水中，其中含有大量難生物降解的有機質或無機雜質以及一些重金屬離子;而這些有害物質若長期處于污濁狀態下還會導致水體變渾濁甚至惡化到原來清澈的水文特征、使水質發生改變從而危害人類健康及生態環境[1]。

（二）污水廠

1、污水處理廠的主要任務是對污水中含有較多濃度、高含水污染物進行有效去除。廢舊工業廢氣治理，在城市生活中，由于污水和雨水經管道滲入，使得污水流過流經沉淀池時造成二次污染;而當水質達到一定值后再將其排放到江河湖海等河流里會使水體受到嚴重的影響;因此對這些城市環境產生巨大危害也是不可忽視的問題之一了[2]。

2、廢水處理廠的建立，根據實際情況和需要，在該廠建立一個獨立的污水處理系統，用于對原水中污染物進行去除。該公司是一家小型工業企業，污水治理項目包括：水氮、氨氮以及有機物去除率達到了標準要求;污泥濃縮池及脫水設備等設施齊全完善合理有效地解決了生產生活中產生大量次外排廢水產生的問題[1]。

（三）建議

1、在混凝沉淀池的下部應設置生物膜，以提高其強度，增強廢水中懸浮物和油類物質的去除能力。污泥濃縮后排入到絮凝池中，由于污泥水較高時含有大量細菌、灰塵等有害成分會對周圍環境造成污染;因此要將含磷藥劑投加到混合液當中去處理污水就成了一個很好地解決方法，不僅可以提高澄清度還能減少廢水中懸浮物的含量[2]。

2、新技術：在處理工業廢水的過程中，應采用先進、成熟和高效方法，比如，可以通過微濾等新型設備來進行過濾。應用新材料：目前我國對生物降解有很多研究方法如利用高分子聚合物或無機物作為吸附劑吸附污染物;也有人使用活性炭或者納米填料將其與污水中有機物質結合從而達到去除污染水體效果的一種技術;還有就是在處理工業廢水時還應考慮到污泥和生活垃圾等有機物[1]。

六、結論

隨著新技術和新方法的發展，人們對于污水處理中所使用到的新型高效水劑有了更加深入了解，對其進行研究也在不斷加深。本文通過分析國內外工業廢水中常用生物膜法、混凝沉淀以及活性炭吸附等幾種工藝來對工業廢水進行深度處理;同時還介紹了目前我國在這方面應用最廣泛且成功運用最多最為成熟有效地生物吸附技術和傳統方法—電化學法兩種方式的基本原理及其優缺點;最后總結并指出了今后污水綜合利用所面臨問題[2]。

參考文獻

[1]楊書銘，黃長盾.紡織印染工業廢水治理技術[M].化學工業出版社，2002.

[2]鄒家慶，工業廢水處理技術[M].化學工業出版社，2003.8.