化工廠污水處理中的問題及改進措施

李 凱

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，蘭州 730021）

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的情況下，工業(yè)發(fā)展得到了大幅度提升，為我國的社會建設(shè)和人民生活水平的改善作出了重要的貢獻。尤其是化工行業(yè)作為整個工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的支柱型行業(yè)，既為工業(yè)生產(chǎn)提供原料，還為人們的生活需求提供幫助。在新中國成立之初，百廢待興，當時國家的整體工業(yè)發(fā)展極其落后，化工行業(yè)也不例外。在國家的重視之下進行大力發(fā)展，使得我國的化工行業(yè)從世界倒數(shù)水平逐漸成為世界前列水平。但隨之而來的許多問題也在影響著人們?nèi)粘５纳睢ｋS著化工廠的快速發(fā)展，帶來的一個重要問題就是化工廠本身對于周遭環(huán)境的嚴重破壞。一方面是化工廠的生產(chǎn)需要利用大量的水資源，而這些水資源往往是不可重復(fù)利用的。另一方面，這些水資源在生產(chǎn)使用完畢以后，將會產(chǎn)生大量的污水進行排放。過去幾十年內(nèi)有許多化工廠不遵循污水處理規(guī)定，將未經(jīng)處理的污水直接排出，造成了嚴重的環(huán)境污染。

1 化工廠污水概述

1.1 化工廠污水的主要結(jié)構(gòu)

化工生產(chǎn)的產(chǎn)品主要以塑料和不同的復(fù)合產(chǎn)品為主，中間需要經(jīng)過大量的化學(xué)反應(yīng)，所以從生產(chǎn)到最后的產(chǎn)品出爐都是較為復(fù)雜且危險的工作。無論是其技術(shù)應(yīng)用，或者是本身的產(chǎn)品制造，再到最終的產(chǎn)品運輸?shù)龋诓僮鲿r都需要相關(guān)的人員特別小心。由于這些化工原料成分復(fù)雜，化工廠在利用了大量水資源之后，必將會排出許多的有害污水，其中包含了許多的有害和有毒物質(zhì)。如果不及時處理，將會對整個生態(tài)環(huán)境造成不可彌補的破壞。這些化工原料使用比較復(fù)雜，這也導(dǎo)致其本身存在許多難以降解的物質(zhì)。特別是生化性較差，一些高濃度鹽有機物的物質(zhì)的存在，加大了污水處理的難度。并且隨著化工生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得化工原料從生產(chǎn)到產(chǎn)品都越來越復(fù)雜，出現(xiàn)的副產(chǎn)物也越來越多。而不同產(chǎn)品與化學(xué)原料之間的化學(xué)反應(yīng)都會出現(xiàn)不同的情況。尤其是一些原料反應(yīng)不完全或者是大量的溶劑沒有進行回收的情況，都會增加污染的復(fù)雜程度，就更加不利于化工廠對污水進行處理。

1.2 化工廠污水帶來的危害

盡管化工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品是目前工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中不可缺少的，同時也為人們的生產(chǎn)生活提供了許多必要的產(chǎn)品。但是不可否認的是，其在生產(chǎn)過程中必須消耗大量的純凈水資源，這些水資源在消耗完以后往往是不可重復(fù)利用的，將會進一步產(chǎn)生含有許多雜質(zhì)的污水。而這些雜質(zhì)本身帶有不少難以降解及富含生物性的有害物質(zhì)。隨著我國化工廠整體工藝的快速進步及人們對于化工產(chǎn)品技術(shù)改進要求的不斷提升，整體化工廠的污水排放中的雜質(zhì)越來越復(fù)雜。不同化工廠排出的污水都具有相對鮮明的特點，都與自己本身的產(chǎn)品有關(guān)，而且只有該化工廠具備了處理自己污水的工藝。但即便如此，在過去很長的一段時間內(nèi)，由于缺少污水排放的具體規(guī)范，以及人們環(huán)保意識較差的原因，不少企業(yè)還是在沒有處理污水就直接排放到環(huán)境中。甚至不少化工廠在利用了化學(xué)試劑和化學(xué)手段對污水進行處理以后，還是無法完全處理污水中的氮和磷成分，而這些高含量的氮和磷就直接造成了對周邊生態(tài)環(huán)境的嚴重影響。例如這些污水被排放到河流和土壤中，造成大量的動植物死亡，而這些有害成分在隨著整個生態(tài)環(huán)境循環(huán)后，就進入到人體內(nèi)，將會對人體帶來不可逆的嚴重危害，輕則患病，重則死亡。所以對污水處理本身也是在保護人們自身的身體健康安全。

1.3 化工廠污水處理特點

化工廠污水處理特點是由化工廠生產(chǎn)特點所決定的。由于化工廠生產(chǎn)本身的產(chǎn)品都是以技術(shù)程度較高、較為復(fù)雜的產(chǎn)品為主，所以在經(jīng)過大量的化學(xué)反應(yīng)以后，消耗的水資源將變成富含不同雜質(zhì)、難以降解的污水，再加上其生產(chǎn)過程中的大量化學(xué)反應(yīng)和不同試劑的使用，從生產(chǎn)到產(chǎn)品的制成，整個過程污染性都是較為嚴重的，并且作業(yè)環(huán)境也充斥著一定的危險。由于不同化工廠都有專門對應(yīng)的生產(chǎn)產(chǎn)品，所以其生產(chǎn)的污水成分也較為復(fù)雜。甚至在整個化工廠中不同的生產(chǎn)工序所排出的污染廢水也有著較大的區(qū)別。但從整體來看，這些污水都具備了一個特點，就是濃度高、副產(chǎn)物多。這些特點往往是在污水處理過程中最為棘手，也是最難以應(yīng)付的。同時化工廠生產(chǎn)需求的不斷加大，也讓我國社會經(jīng)濟建設(shè)面臨另一個難題，就是對于純凈水資源的需求在不斷加大。當前我國北方已經(jīng)呈現(xiàn)出水資源匱乏的狀態(tài)，盡管南水北調(diào)工程在一定情況下有效緩解了這一問題，但隨之而來的情況是我國不少南方城市已經(jīng)出現(xiàn)了地下水位枯竭，土層下降的情況，這顯然不利于我國整體社會的可持續(xù)發(fā)展。因此從長遠發(fā)展的要求來看，為了化工產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展，就要求化工廠在污水處理過程中既要減少對于水資源的消耗，又要盡可能地處理污水中含有的難降解物質(zhì)和副產(chǎn)物等，從而減輕對周邊環(huán)境的影響。

2 化工廠污水處理的重要意義

2.1 降低能源消耗

自21世紀以來，節(jié)能減排成為世界各國發(fā)展面臨的首要課題。一方面是隨著世界人口的快速增長，世界各國的能源消耗與日俱增，尤其是發(fā)達國家和發(fā)展中國家的工業(yè)化進程持續(xù)推進，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是其他行業(yè)的發(fā)展，都無比依賴能源的消耗，能源消耗的快速增加對于各國的發(fā)展而言都是一個巨大的負擔(dān)。尤其是水資源的消耗。水資源是各行業(yè)都離不開的重要資源，而伴隨著人口的快速增長，相對應(yīng)的水資源的消耗也是與日倍增。而優(yōu)化廢水治理是減少水資源消耗的一個重要手段。通過對污水的有效處理，一方面可以減少污水處理過程中對凈水資源的消耗，另一方面可以在一定程度上加強對水資源的循環(huán)利用，是建立可持續(xù)發(fā)展社會的重要途徑。尤其對于我國而言，在南水北調(diào)工程實施以后，我國南方地區(qū)的地下水位已經(jīng)出現(xiàn)干涸及地層下降的現(xiàn)象，對于我國總體發(fā)展而言是不利的，因此利用污水處理技術(shù)手段來減少水資源的消耗，提高對污水的循環(huán)使用，能夠?qū)λY源的消耗減少到最低，同時也能夠最大程度減少污水的污染，可謂一舉兩得。

2.2 優(yōu)化化工廠污水處理條件

由于城市化進程的快速推進，城市污水混雜了居民污水、工業(yè)廢水，以及雨水污水等多種污染水源，那么多種污染水源的混合夾雜著不同的污染雜質(zhì)，對于污水處理就提出了較高的要求。現(xiàn)階段來說，東南沿海城市由于城市經(jīng)濟發(fā)展實力較強，所以有著較好的污水處理技術(shù)手段和機械設(shè)備能力，而對于中西部城市和偏遠農(nóng)村地區(qū)而言，其對于污水的處理無論是技術(shù)手段還是機械設(shè)備等都較弱。因此污水復(fù)雜化的本身也是對污水處理能力技術(shù)要求不斷更新?lián)Q代的一個重要原因。化工廠作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要領(lǐng)域，生產(chǎn)不能停止，如果因為處理污水停止生產(chǎn)就是得不償失，但如果不能有效處理化工廠污水，那么就意味著對污水處理成本的增加，對于化工廠的發(fā)展無疑是一大阻力。而高額的成本往往也會讓企業(yè)管理者不愿繼續(xù)堅持，處理污水反而會阻礙化工廠的進一步發(fā)展。因此研究好污水才能優(yōu)化的控制方法，在一定程度上能夠幫助化工廠減少污水處理成本，優(yōu)化污水處理手段，提高污水處理效率。

3 化工廠污水處理面臨的問題

3.1 資源大規(guī)模浪費

化工廠污水處理面臨最重要的問題就是資源的大規(guī)模浪費，為了盡可能地降解物質(zhì)，處理復(fù)雜的副產(chǎn)物，需要耗費大量的化學(xué)試劑，但不少工作人員為了省事只是將化學(xué)試劑直接導(dǎo)入污水而沒有事先進行調(diào)試和處理，導(dǎo)致效果不佳，試劑浪費。

3.2 污水處理技術(shù)缺陷

在我國化工行業(yè)快速發(fā)展的背景下，無論是化工技術(shù)本身還是化學(xué)產(chǎn)品都越來越復(fù)雜，但是化學(xué)污水處理技術(shù)卻沒能及時地跟上，這樣就導(dǎo)致污水處理效果無法達到預(yù)期，甚至不少化工廠為了降低成本圖省事直接進行排放。

3.3 污水處理成本的提高

最初的污水處理成本原本不高，但隨著化學(xué)產(chǎn)品復(fù)雜性的提高，相關(guān)副產(chǎn)物的增加，污水處理越來越困難，消耗的水資源和各種化學(xué)試劑也在增加。現(xiàn)在每噸污水處理已經(jīng)達到幾十甚至上百元。這對于大中型企業(yè)和龍頭企業(yè)而言影響不大，但對于本就處在發(fā)展初期或苦苦掙扎的企業(yè)來說就是無形的巨大壓力，直接影響了企業(yè)關(guān)于污水排放的決策。

4 化工廠污水處理方法

4.1 污水生物脫氮法

化工廠污水處理過程中，由于用水量較大，用水過程中經(jīng)過多環(huán)節(jié)的反復(fù)污染，污水中本身的雜質(zhì)較多使得水體富營養(yǎng)化且含有較多難以降解的物質(zhì)，一直以來是一個難以解決的突出問題，怎樣將污廢水中去除氮和磷是污水處理廠面臨的一個主要課題。如果水體的富營養(yǎng)化沒有及時得到處理，那么排出的污水將對周遭的環(huán)境帶來較大的威脅。尤其是動植物甚至是人類飲用了被富營養(yǎng)化污水污染過的水源后，都會對機體造成不可逆的危害。當前我國已經(jīng)有對水體富營養(yǎng)化較為豐富的處理經(jīng)驗，通常使用生物處理方法，也就是借助于生物化學(xué)反應(yīng)來達到污水脫硫除脫氮、除磷的目的。從實踐經(jīng)驗來看，生物處理方法在一定程度上運用成本不高，處理時間較快，是當前技術(shù)發(fā)展的不二選擇。某些城市的水體富營養(yǎng)化存在較為復(fù)雜的情況，需要考慮污水中存在的不同類型來選擇合適的生物及對應(yīng)的反應(yīng)池來進行處理。化工廠污水中有著不溶于水體的氮，可以考慮利用沉淀過濾的方式來將這一類氮進行處理，這樣一方面能夠減少生物反應(yīng)池處理氮的消耗，也能夠強化污水處理，最終效果可謂是一舉兩得。

4.2 反硝化除磷技術(shù)

化工廠污水中存在較大一部分需要處理的化學(xué)成分就是磷。反硝化除磷方法是利用細菌攝取磷酸鹽的方法來完成硝酸氮向氮氣轉(zhuǎn)化的這一過程，而細菌的使用能夠最大程度實現(xiàn)對污水的有效處理，并且降低能源的消耗，減少對周邊環(huán)境的影響。其原理就是在富氧環(huán)境下因為環(huán)境中缺少化學(xué)需氧量的影響，使得基質(zhì)成分轉(zhuǎn)化，那么磷酸鹽在被細菌大量攝取的過程中，其內(nèi)部就會出現(xiàn)聚磷酸鹽成分。而在這一過程中，細菌由于攝取了大量的磷酸鹽得到了補充，就會出現(xiàn)增殖的情況。一般來說，藻類細胞中含有較多的聚磷酸鹽成分，在厭氧的情況下，能夠轉(zhuǎn)化水中基質(zhì)，將原有機制化合物進行轉(zhuǎn)變。同時將磷酸鹽成分排出于細胞體外。通過這一系列化學(xué)反應(yīng)后，將污水中富含的磷逐漸聚集在細菌中，細菌再通過不斷的繁殖反復(fù)的吸收污水中的磷，經(jīng)過如此反復(fù)循環(huán)的操作以后，再將污水中剩余的污泥進行排放，最終降低污水磷的含量。在美國等發(fā)達國家已經(jīng)研究出一系列較為有效的處理技術(shù)，我國的一些研究機構(gòu)也創(chuàng)造了除磷工藝并投入使用，從結(jié)果來看，對磷的去除率最高能達到90%以上，達到實現(xiàn)在污水中除磷的效果。

4.3 提高電氣節(jié)能優(yōu)化控制

污水處理控制的過程中，除了需要消耗大量的凈水資源，對于電氣能源的需求也是相對較大的，因此，為了實現(xiàn)我國社會建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，做好電氣節(jié)能優(yōu)化工作是非常有必要的。尤其是近些年我國的電能受煤炭減產(chǎn)的影響，不少地區(qū)甚至出現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用電斷電的情況。為此在全國范圍內(nèi)進行電力調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，需要各個城市節(jié)約電能使用，保證電能長期穩(wěn)定的運用。所以從電器的優(yōu)化控制工作的角度入手，一方面要做好相關(guān)的電路維修管理工作，盡可能的減少短路、閉路的突發(fā)事故。另一方面，平常巡檢工作中要關(guān)注電纜線路的損耗，在鋪設(shè)電纜線路時，應(yīng)當以質(zhì)量好管線優(yōu)先使用，這樣可以減少維修的費用，也可以避免因為電路質(zhì)量不合格而帶來的意外事故造成的額外支出。在污水處理工作中，一個良好的變壓器能夠有效保證污水處理過程穩(wěn)定運行。這是因為污水處理廠需要全天進行運作，同時其工作量較大，需要耗費的電能較多，對于供電有著更為嚴格的要求，因此從配件的角度來看，要降低電能損耗，不要鋪設(shè)過多的供電線路，避免線路出現(xiàn)意外。此外，選擇合理的輸電材料也是非常有必要的，能夠減少電流輸送過程中的電阻，從而降低電能的使用。由于污水處理環(huán)境中多種元素的作用，容易對電路進行腐蝕，而銅制線纜的電阻力相對較低，同時具有較高的反腐蝕性，因此目前污水處理廠中的電路主要還是以銅制線纜為主。從實際結(jié)果來看，只有從方方面面都做好電器節(jié)能優(yōu)化工作，才能避免污水處理工作中產(chǎn)生意外事故，才能真正做到降低額外支出，節(jié)約電能使用，保證污水處理工作順暢運行。

5 結(jié)束語

化工廠的污水與生活污水、農(nóng)村污水等有著較大區(qū)別，就是其危害性更大，尤其是這些污水在進入了水體或土壤中，進而進入到人類生存的整個循環(huán)中，對于人體將會造成極大的傷害。目前國家已經(jīng)意識到化工廠排出污水的危害性，開始加強對于化工廠污水的管理工作，且污水排放工作得到了重視，將通過合適的改進措施來完善目前化工廠污水排放問題，從而解決污水對周邊環(huán)境的污染問題。