水與廢水物化處理的原理與工藝

【學(xué)員問題】工業(yè)廢水處理的工藝原理與技術(shù)？

【解答】廢水的分類：

①根據(jù)廢水來源：分為生活污水和工業(yè)廢水；

②根據(jù)廢水中主要成分：有機廢水、無機廢水、綜合廢水；

③根據(jù)廢水中的酸堿性：酸性廢水、堿性廢水、中性廢水。

④根據(jù)產(chǎn)生廢水的工業(yè)部門或生產(chǎn)工藝：液晶顯示、電子行業(yè)半導(dǎo)體、線路板、焦化、造紙、電鍍、化工、印染、食品、農(nóng)藥及冷卻廢水。

廢水中主要污染物質(zhì)：

①固體污染物；②有機污染物；③油類污染物；④有毒污染物（無機化學(xué)毒物、有機化學(xué)毒物、放射性物質(zhì)）；⑤生物污染物；⑥酸堿污染物；⑦營養(yǎng)物質(zhì)污染物；⑧感官污染物；⑨熱污染。

廢水處理方法及各自特點：物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法。

①物理處理法：通過物理作用分離，回收廢水中不溶解的懸浮狀態(tài)污染物的方法，可分為重力分離法、離心分離法及篩濾截留法。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮等，相應(yīng)的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等。離心分離法有離心分離機和水旋分離器等。篩濾截留法有柵篩截留和過濾兩種處理單元，設(shè)備有格柵和篩網(wǎng)、砂濾池和微孔濾機等。以熱交換原理為基礎(chǔ)的處理方法有蒸發(fā)、結(jié)晶等。

②化學(xué)處理法：通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、中和、氧化還原等；以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元（物理化學(xué)處理法）有萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透（膜分離技術(shù)）等。

③生物處理法：通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體以及懸浮狀態(tài)的有機污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的方法。根據(jù)微生物的不同，分為好氧生物處理（活性污泥法和生物膜法）和厭氧生物處理（消化池處理高濃度有機廢水和污泥）。

城市廢水處理的典型流程及各部分的作用：

①一級處理：主要處理對象是較大的懸浮物。截流于沉淀池的污泥可進行污泥消化或其他處理，出水可排放于水體或用于污水灌溉。

②二級處理：對出水水質(zhì)要求更高時，再進行生物化學(xué)法處理，主要處理對象是有機物，進一步降低懸浮物含量。

③三級處理和高級處理：出水水質(zhì)更高時，在二級處理后進行三級處理。主要對象是營養(yǎng)物質(zhì)（N、P）及其他溶解物質(zhì)和微量雜質(zhì)，采用的方法有吸附、吹脫和超濾。有時目的不是為了排放，而是為了直接回用，處理對象還包括去除廢水中的細(xì)小懸浮物，難生物降解的有機物，微生物和鹽分等，采用的方法可能有吸附、離子交換、反滲透、消毒等。三級處理前必須有一、二級處理，強調(diào)順序性，而高級處理強調(diào)處理深度。

設(shè)備特點：

1、處理工藝以生物處理工藝為主，結(jié)合吸附過濾，消毒殺菌等工藝，處理能力高，適用范圍廣，出水效果好；

2、采用一體化結(jié)構(gòu)，整套設(shè)備可埋入地表以下，地表可作綠化或其他用地，不需建房及采暖保溫；也可設(shè)置在室內(nèi)；

3、運行噪聲低，對周圍環(huán)境無影響；

4、凈化程度高，污泥產(chǎn)生量少；

5、除臭方式采用常規(guī)高空排放，另配有土壤脫臭措施，無異味產(chǎn)生；

6、整個設(shè)備處理系統(tǒng)配有全自動控制系統(tǒng)和設(shè)備故障報警系統(tǒng)，運行安全可靠，操作簡便，無需專人職守，只需適時進行設(shè)備維護和保養(yǎng)。

控制廢水污染的含義及基本原則：

我國為保護環(huán)境，進行水污染防治立法，制定一系列環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、排放標(biāo)準(zhǔn)和其他法律規(guī)定，建立了一整套監(jiān)督管理體制，加強水污染的監(jiān)督管理，以實現(xiàn)廢水污染控制目標(biāo)。其目的就是防止污染環(huán)境，保護水體的使用價值。

廢水污染控制的含義包括兩個方面：研究廢水對自然水體的污染規(guī)律，以便采取措施，維護水體自然凈化能力；控制廢水水質(zhì)，使它不至于對環(huán)境造成污染。因此污水在排放前應(yīng)根據(jù)具體情況給予適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

控制廢水污染的基本原則是：完善生產(chǎn)制度和管理，防止跑冒滴漏，杜絕生產(chǎn)上的浪費；利用清潔生產(chǎn)，節(jié)約資源能源；綜合利用，減少污染負(fù)荷；加強治理，達(dá)標(biāo)排放；合理規(guī)劃，提高接納水體的自凈力。

控制廢水污染的基本途徑：

對廢水治理工程來說，主要任務(wù)是降低廢水的污染程度。其基本途徑可從減少污染因子量的產(chǎn)生和減少污染因子量的排放兩個方面進行控制。

1、減少污染因子量的產(chǎn)生：

廢水中的污染物是原料加工形成產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程的產(chǎn)物。廢水污染控制問題，首先要從利用先進的環(huán)保生產(chǎn)工藝和合理組織生產(chǎn)過程做起，提高原料的轉(zhuǎn)化率，盡量減少污染因子的產(chǎn)生。這方面的措施有：加強生產(chǎn)管理，改變生產(chǎn)程序，變更生產(chǎn)原料、工作介質(zhì)或產(chǎn)品類型。如實現(xiàn)水的循環(huán)，以污染少的酶法代替化學(xué)法生產(chǎn)產(chǎn)品，在生產(chǎn)中降低化學(xué)品的用量和用比較容易處理的化學(xué)品代替較難處理的化學(xué)品等。

例如，目前正在廣泛研究中的紡織清潔生產(chǎn)用酶，在棉織物進行精煉的工藝中，果膠質(zhì)及其他一些雜質(zhì)又是主要的處理對象。在傳統(tǒng)工藝中，一般使用氫氧化鈉的強堿溶液在高溫下，有時甚至在超過水沸點情況下，對退漿后的棉織物進行處理，以除去其表面的非纖維素成分。傳統(tǒng)堿精煉工藝中除了要加入大量強堿，還用加入潤濕劑、螯合劑、還原劑和軟化劑，并且由于堿精煉殘液具有很高的pH值，需要加入硫酸和二氧化碳進行中和。無論是用硫酸還是二氧化碳都會增加排出廢水的鹽濃度，使廢水具有較高的COD/BOD.用酶法可以降低水的用量、減少污染。

為盡量使廢水少產(chǎn)生或不產(chǎn)生，應(yīng)盡量重復(fù)使用廢水。在一般情況下，廢水再利用的必要條件是要做適當(dāng)?shù)奶幚恚?，洗煤廢水和軋鋼廢水，經(jīng)澄清、冷卻降溫后，均可循環(huán)使用。啤酒廢水經(jīng)過生物化學(xué)處理后可作為洗滌用水。在國外，廢水的重復(fù)使用已作為一項解決環(huán)境污染和用水資源缺乏的重要途徑，加強生產(chǎn)管理可杜絕人為造成的許多廢水污染問題，例如不合理地用水沖洗地面并使污水任意溢流，原輔材料的拋灑并隨沖洗水進入下水道。因此，加強生產(chǎn)管理也能減少廢水的污染危害程度。

2、減少污染因子量的排放：

一方面，可通過綜合利用減少污染因子量的排放。雖然在原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品時，可通過改革生產(chǎn)工藝減少污水量及其中的污染物含量，但必然會有一定量的污水排出，因此，應(yīng)該進行綜合利用，變廢為寶，工業(yè)廢水的污染物質(zhì)，都是在生產(chǎn)過程中進入水中的原材料、半成品、成品、工作介質(zhì)和能源物質(zhì)。排放這類物質(zhì)將污染環(huán)境，造成危害；反之若加以回收，便可變廢為寶，化害為利，成為有用的物質(zhì)，既防止了污染危害及創(chuàng)造了財富。如發(fā)酵甘油廢水處理中先加入強酵母菌體蛋白的回收作為飼料蛋白，可取得很好的經(jīng)濟效益，并減少了污水和污染物的濃度?；厥绽玫耐緩绞謴V闊，各行各業(yè)都有很大潛力挖掘。

另一方面，采用經(jīng)濟合理、工藝先進的水處理技術(shù)。為達(dá)到預(yù)期水處理效果設(shè)計廢水處理站時，往往需要幾種單元組合起來。如何組合要從技術(shù)和經(jīng)濟合理來考慮，這是一個比較復(fù)雜的問題，不存在千篇一律通用的模式。利用生物技術(shù)處理有機廢水是比較節(jié)能經(jīng)濟合理的方法，尤其是厭氧生物技術(shù)不僅處理效率高、節(jié)能，而且還能產(chǎn)能?？偟膩碚f，選擇廢水處理技術(shù)應(yīng)根據(jù)具體污水的水質(zhì)水量、排放和回收要求以及各廠的地形地勢、自然氣候條件、可能使用的面積、基建投資條件全面分析研究，選擇最佳方案。

總之，不論采用何種措施，用水單位最終總會或多或少地排出部分廢水。因此，采用各種水質(zhì)控制措施，提高接納水體的自凈能力，也是防止廢水污染的重要環(huán)節(jié)。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

廢水的分類：

①根據(jù)廢水來源：分為生活污水和工業(yè)廢水；

②根據(jù)廢水中主要成分：有機廢水、無機廢水、綜合廢水；

③根據(jù)廢水中的酸堿性：酸性廢水、堿性廢水、中性廢水。

④根據(jù)產(chǎn)生廢水的工業(yè)部門或生產(chǎn)工藝：液晶顯示、電子行業(yè)半導(dǎo)體、線路板、焦化、造紙、電鍍、化工、印染、食品、農(nóng)藥及冷卻廢水。

廢水中主要污染物質(zhì)：

①固體污染物；②有機污染物；③油類污染物；④有毒污染物（無機化學(xué)毒物、有機化學(xué)毒物、放射性物質(zhì)）；⑤生物污染物；⑥酸堿污染物；⑦營養(yǎng)物質(zhì)污染物；⑧感官污染物；⑨熱污染。

廢水處理方法及各自特點：物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法。

①物理處理法：通過物理作用分離，回收廢水中不溶解的懸浮狀態(tài)污染物的方法，可分為重力分離法、離心分離法及篩濾截留法。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮等，相應(yīng)的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等。離心分離法有離心分離機和水旋分離器等。篩濾截留法有柵篩截留和過濾兩種處理單元，設(shè)備有格柵和篩、砂濾池和微孔濾機等。以熱交換原理為基礎(chǔ)的處理方法有蒸發(fā)、結(jié)晶等。

②化學(xué)處理法：通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、中和、氧化還原等；以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元（物理化學(xué)處理法）有萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透（膜分離技術(shù)）等。

③生物處理法：通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體以及懸浮狀態(tài)的有機污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的方法。根據(jù)微生物的不同，分為好氧生物處理（活性污泥法和生物膜法）和厭氧生物處理（消化池處理高濃度有機廢水和污泥）。

城市廢水處理的典型流程及各部分的作用：

①一級處理：主要處理對象是較大的懸浮物。截流于沉淀池的污泥可進行污泥消化或其他處理，出水可排放于水體或用于污水灌溉。

②二級處理：對出水水質(zhì)要求更高時，再進行生物化學(xué)法處理，主要處理對象是有機物，進一步降低懸浮物含量。

③三級處理和高級處理：出水水質(zhì)更高時，在二級處理后進行三級處理。主要對象是營養(yǎng)物質(zhì)（N、P）及其他溶解物質(zhì)和微量雜質(zhì)，采用的方法有吸附、吹脫和超濾。有時目的不是為了排放，而是為了直接回用，處理對象還包括去除廢水中的細(xì)小懸浮物，難生物降解的有機物，微生物和鹽分等，采用的方法可能有吸附、離子交換、反滲透、消毒等。三級處理前必須有一、二級處理，強調(diào)順序性，而高級處理強調(diào)處理深度。

設(shè)備特點：

1、處理工藝以生物處理工藝為主，結(jié)合吸附過濾，消毒殺菌等工藝，處理能力高，適用范圍廣，出水效果好；

2、采用一體化結(jié)構(gòu)，整套設(shè)備可埋入地表以下，地表可作綠化或其他用地，不需建房及采暖保溫；也可設(shè)置在室內(nèi)；

3、運行噪聲低，對周圍環(huán)境無影響；

4、凈化程度高，污泥產(chǎn)生量少；

5、除臭方式采用常規(guī)高空排放，另配有土壤脫臭措施，無異味產(chǎn)生；

6、整個設(shè)備處理系統(tǒng)配有全自動控制系統(tǒng)和設(shè)備故障報警系統(tǒng)，運行安全可靠，操作簡便，無需專人職守，只需適時進行設(shè)備維護和保養(yǎng)。

控制廢水污染的含義及基本原則：

我國為保護環(huán)境，進行水污染防治立法，制定一系列環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、排放標(biāo)準(zhǔn)和其他法律規(guī)定，建立了一整套監(jiān)督管理體制，加強水污染的監(jiān)督管理，以實現(xiàn)廢水污染控制目標(biāo)。其目的就是防止污染環(huán)境，保護水體的使用價值。

廢水污染控制的含義包括兩個方面：研究廢水對自然水體的污染規(guī)律，以便采取措施，維護水體自然凈化能力；控制廢水水質(zhì)，使它不至于對環(huán)境造成污染。因此污水在排放前應(yīng)根據(jù)具體情況給予適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

控制廢水污染的基本原則是：完善生產(chǎn)制度和管理，防止跑冒滴漏，杜絕生產(chǎn)上的浪費；利用清潔生產(chǎn)，節(jié)約資源能源；綜合利用，減少污染負(fù)荷；加強治理，達(dá)標(biāo)排放；合理規(guī)劃，提高接納水體的自凈力。

控制廢水污染的基本途徑：

對廢水治理工程來說，主要任務(wù)是降低廢水的污染程度。其基本途徑可從減少污染因子量的產(chǎn)生和減少污染因子量的排放兩個方面進行控制。

1、減少污染因子量的產(chǎn)生：

廢水中的污染物是原料加工形成產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程的產(chǎn)物。廢水污染控制問題，首先要從利用先進的環(huán)保生產(chǎn)工藝和合理組織生產(chǎn)過程做起，提高原料的轉(zhuǎn)化率，盡量減少污染因子的產(chǎn)生。這方面的措施有：加強生產(chǎn)管理，改變生產(chǎn)程序，變更生產(chǎn)原料、工作介質(zhì)或產(chǎn)品類型。如實現(xiàn)水的循環(huán)，以污染少的酶法代替化學(xué)法生產(chǎn)產(chǎn)品，在生產(chǎn)中降低化學(xué)品的用量和用比較容易處理的化學(xué)品代替較難處理的化學(xué)品等。

例如，目前正在廣泛研究中的紡織清潔生產(chǎn)用酶，在棉織物進行精煉的工藝中，果膠質(zhì)及其他一些雜質(zhì)又是主要的處理對象。在傳統(tǒng)工藝中，一般使用氫氧化鈉的強堿溶液在高溫下，有時甚至在超過水沸點情況下，對退漿后的棉織物進行處理，以除去其表面的非纖維素成分。傳統(tǒng)堿精煉工藝中除了要加入大量強堿，還用加入潤濕劑、螯合劑、還原劑和軟化劑，并且由于堿精煉殘液具有很高的pH值，需要加入硫酸和二氧化碳進行中和。無論是用硫酸還是二氧化碳都會增加排出廢水的鹽濃度，使廢水具有較高的COD/BOD。用酶法可以降低水的用量、減少污染。

為盡量使廢水少產(chǎn)生或不產(chǎn)生，應(yīng)盡量重復(fù)使用廢水。在一般情況下，廢水再利用的必要條件是要做適當(dāng)?shù)奶幚恚?，洗煤廢水和軋鋼廢水，經(jīng)澄清、冷卻降溫后，均可循環(huán)使用。啤酒廢水經(jīng)過生物化學(xué)處理后可作為洗滌用水。在國外，廢水的重復(fù)使用已作為一項解決環(huán)境污染和用水資源缺乏的重要途徑，加強生產(chǎn)管理可杜絕人為造成的許多廢水污染問題，例如不合理地用水沖洗地面并使污水任意溢流，原輔材料的拋灑并隨沖洗水進入下水道。因此，加強生產(chǎn)管理也能減少廢水的污染危害程度。

2、減少污染因子量的排放：

一方面，可通過綜合利用減少污染因子量的排放。雖然在原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品時，可通過改革生產(chǎn)工藝減少污水量及其中的污染物含量，但必然會有一定量的污水排出，因此，應(yīng)該進行綜合利用，變廢為寶，工業(yè)廢水的污染物質(zhì)，都是在生產(chǎn)過程中進入水中的原材料、半成品、成品、工作介質(zhì)和能源物質(zhì)。排放這類物質(zhì)將污染環(huán)境，造成危害；反之若加以回收，便可變廢為寶，化害為利，成為有用的物質(zhì)，既防止了污染危害及創(chuàng)造了財富。如發(fā)酵甘油廢水處理中先加入強酵母菌體蛋白的回收作為飼料蛋白，可取得很好的經(jīng)濟效益，并減少了污水和污染物的濃度。回收利用的途徑十分廣闊，各行各業(yè)都有很大潛力挖掘。

另一方面，采用經(jīng)濟合理、工藝先進的水處理技術(shù)。為達(dá)到預(yù)期水處理效果設(shè)計廢水處理站時，往往需要幾種單元組合起來。如何組合要從技術(shù)和經(jīng)濟合理來考慮，這是一個比較復(fù)雜的問題，不存在千篇一律通用的模式。利用生物技術(shù)處理有機廢水是比較節(jié)能經(jīng)濟合理的方法，尤其是厭氧生物技術(shù)不僅處理效率高、節(jié)能，而且還能產(chǎn)能?？偟膩碚f，選擇廢水處理技術(shù)應(yīng)根據(jù)具體污水的水質(zhì)水量、排放和回收要求以及各廠的地形地勢、自然氣候條件、可能使用的面積、基建投資條件全面分析研究，選擇最佳方案。

總之，不論采用何種措施，用水單位最終總會或多或少地排出部分廢水。因此，采用各種水質(zhì)控制措施，提高接納水體的自凈能力，也是防止廢水污染的重要環(huán)節(jié)。