现代城市工业废水的处理技术与利用

摘要：近年来，我国各地区的工业均得到了快速的发展，并且逐渐成为区域内经济发展的重要增长点，但是随之而来的水污染问题也是不容忽视的，不但严重破坏了区域内的生态环境，而且对于城市居民生活饮用水的供给也造成了不同程度的阻碍。本文对工业废水处理方法及利用进行分析，仅供同行参考。

关键词：现代城市；工业废水；处理技术；利用

Abstract: in recent years, the industry of our country are obtained fast development, and to become a regional economic development of the important growth point, but any water pollution problem is not allow to ignore, not only the serious destruction of the region ecological environment, but also to urban life drinking water supplies also caused the different degree of obstacles. In this paper, the industrial wastewater treatment methods and use to carry on the analysis, the same field for reference only.

Key words: the modern city; Industrial wastewater; Processing technology; use

中图分类号：X703文献标识码：A 文章编号：

前言

由于现代科学技术突飞猛进、经济快速发展和人口剧增,对水的需求量越来越大,造成世界范围内水资源短缺;同时随着工业与城规模的发展,大量工业和生活废水肆意排入水体,造成水体污染,水质恶化。水污染加剧了水资源的短缺,威胁着人类的生存与发展,成为全球共同面对与关心的问题。经过对城市水资源现状的调查分析和供需水量预测,水资源紧缺已成为城市经济和社会发展的重要制约因素,将严重影响城市经济的可持续发展。根据目前城市的实际情况及其水资源存在的主要问题,在解决其水资源的具体对策上,废水处理和回用是解决水资源缺乏最有效的措施。

一、工业废水的分类

1．1 按性质和成分的分类

(1)按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，含无机污染物为主的，为无机废水；含有机污染物为主的，为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水，是无机废水；食品或石油加工过程的废水，是有机废水。

(2)按工业企业的产品和加工对象分类，如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。

(3)按废水中所含污染物的主要成分分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。

前两种分类法，不涉及废水中所含污染物的主要成分，也不能表明废水的危害性。第三种分类法，明确地指出废水中主要污染物的成分，能表明废水一定的危害性。

1．2 按污染物归纳的分类

此外也有从废水处理的难易度和废水的危害性出发，将废水中主要污染物归纳为三类：

(1)第一类为废热，主要来自冷却水，冷却水可以回用；

(2)第二类为常规污染物，即无明显毒性而又易于生物降解的物质，包括生物可降解的有机物，可作为生物营养素的化合物，以及悬浮固体等；

(3)第三类为有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物质，包括重金属、有毒化合物和不易被生物降解的有机化合物等。

二、治理的原则

工业废水的有效治理，应遵循如下原则：

(1)最根本的是改革生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料或产品取代有毒用料或产品。

(2)在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。

(3)含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水，应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。

(4)一些流量大而污染轻的废水，如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。

(5)成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排人城市污水系统。应建造大型污水处理厂，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。与小型污水处理厂相比，大型污水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用，又因水量和水质稳定，易于保持良好的运行状况和处理效果。

(6)一些可以生物降解的有毒废水如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。

(7)含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。

三、现代城市化工废水的处理

3．1 化工废水的基本特征

化工废水的基本特征是：

水质成分复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；

废水中污染物含量高，这是由于原料反应不完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水体系所引起的；

有毒有害物质多，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；

生物难降解物质多，B／C比低，可生化性差；废水色度高。

3．2 处理技术探析

(1)膜技术处理法。膜分离法常用的有微滤、纳滤、超滤和反渗透等技术。由于膜技术在处理过程中不引人其他杂质，可以实现大分子和小分子物质的分离，因此常用于各种大分子原料的回收，如利用超滤技术回收印染废水的聚乙烯醇浆料等。目前限制膜技术工程应用推广的主要难点，是膜的造价高、寿命短、易受污染和结垢堵塞等。随着膜生产技术的快速发展，膜技术将在废水处理领域得到越来越多的应用。

(2)电催化氧化法。电催化高级氧化(AEOP)法是最近发展起来的处理有毒难生物降解污染物的新型有效技术。在常温常压下，通过有催化活性的电极反应，直接或问接产生羟基自由基，从而使难生物降解的有机物转化为可生物降解的有机物，或使难生物降解的有机物“燃烧”而生成CO2和H2O。该方法因具有处理效率高、操作简便、与环境兼容等优点，引起了研究者的广泛注意。但长期以来，受电极材料的限制，该工艺降解有机物的电流效率低，能耗高，难以实现工业化。目前，国内外研究的重点是探索催化活性高、综合性能好的电极材料。

(3)臭氧氧化法。臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。

臭氧的强氧化性，可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。

(4)磁分离技术。磁分离技术是近年来发展的一种新型的利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离的水处理技术。对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术，可使它们具有磁性。磁分离技术应用于废水处理有3种方法：

直接磁分离法、问接磁分离法和微生物一磁分离法。

目前研究的磁性化技术，主要包括磁性团聚技术、铁盐共沉技术、铁粉法、铁氧体法等，具有代表性的磁分离设备，是圆盘磁分离器和高梯度磁过滤器。目前磁分离技术还处于实验室研究阶段，还不能应用于实际工程实践。

(5)铁炭微电解处理技术。铁炭微电解法是利用Fe／C原电池反应原理，对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。铁炭微电解法，是电化学的氧化还原、电化学电对对絮体的电富集作用、以及电化学反应产物的凝聚、新生絮体的吸附和床层过滤等作用的综合效应，其中主要是氧化还原和电附集及凝聚作用。

铁屑浸没在含大量电解质的废水中时，形成无数个微小的原电池，在铁屑中加入焦炭后，铁屑与焦炭粒接触进一步形成大原电池，使铁屑在受到微原电池腐蚀的基础上，又受到大原电池的腐蚀，从而加快了电化学反应的进行。此法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等诸多优点，并使用废铁屑为原料，也不需消耗电力资源，具有“以废治废”的意义。目前铁炭微电解技术，己经广泛应用于印染、农药／制药、重金属、石油化工及油分等废水以及垃圾渗滤液处理，取得了良好的效果。

(6)固定化微生物技术。常规生物方法处理难降解有机废水效率低，主要是因为能有效分解氧化此类废水中难降解有机物的微生物的世代期较长，而难以在常规的生物处理构筑物中大量存留。固定化微生物技术，是生物工程领域中的一项新技术，国内外在20世纪8O年代开始应用这种具有独特优点的新技术，来处理有毒难降解工业废水，并取得了成果。

所谓固定化微生物技术，就是利用褐藻酸钙等天然凝胶及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等高分子材料作为载体，有目的地筛选一些特殊的优势菌种，将其固定在载体上。该技术将细胞固定后，提高了反应器内微生物数量，从而提高了处理效率，同时可使反应器小型化，易于固液分离，是很有潜力的技术。固定化微生物技术在废水处理中的应用，取得了很大的进展，进一步开发新型性能优良的固定化载体，使这项技术实用化和工业化，应是今后研究的重点。

(7)废水循环利用。将高浓度的焦化废水脱酚，净化除去固体沉淀和轻质焦油后，送往焦炉熄焦，实现酚水闭路循环，从而减少了排污，降低了运行等费用。

四、现代城市工业废水回用规划

4.1 回用方式

废水回用的方式大致可分为两种,即分散回用和相对集中回用。分散回用是指在单个或某几个建筑物(如宾馆、综合楼、工厂等) 中设置中水系统,将自身排出的废水经处理后再回用。相对集中回用是指以全市为区域,利用城市废水处理厂处理后的出水,再作适当深度处理,送入城市中水管网,分配到各个用户。分散回用最大的优点是可根据不同的回用对象,不同的水质要求,确定灵活的处理工艺,节约费用;另外,就地回用可以大大节约输水管线。而集中回用,主要是可提高规模效益,便于宏观管理。目前,国内一些试用过中水的城市,北京、青岛、大连、广州、深圳等地基本上是以单个建筑物设置中水回用系统为主。采取两种方法相结合的方式,中水系统从服务范围可分为以下三类:

1) 建筑中水系统,是在大型建筑物或建筑群中建立的中水系统。建筑中水系统多收集杂排水,处理站一般设在裙房或地下室,中水作为厕、洗车、道路保洁、绿化等使用。

2) 区域中水系统,是在建筑小区或院校、机关大院内建立的中水系统。小区中水可采用多种原水类型(就近污水处理厂出水、工业相对洁净排水、小区内杂排水、生活废水、雨水等)。针对雨水系统,通过建筑屋面、绿地、路面、运动场地、停车场等对雨水进行收集。对于屋面雨水可以采用以下处理工艺流程:屋面雨水滤网初期雨水弃流景观水面。而当对水质有较高的要求时,应增加如下的深度处理措施:混凝、混凝过滤、浮选、生物工艺、深度过滤。此外,回用雨水应设有消毒工艺,最常见的为氯化消毒。这样处理工艺流程就变为:屋面雨水滤网初期雨水弃流蓄水池自然沉淀混凝过滤消毒供水调节池。对于路面径流,因其水质较之屋面雨水更差,应进行实地雨水水质调研,在上述工艺流程的基础上增加相应的深度处理以达到城市杂用水水质标准。同时,可以考虑通过绿地植被对雨水水质进行净化。

3) 城市中水系统,我国称废水回用系统,是在整个城市规划区内建立的废水回用系统。城市废水回用系统以生活废水为原水,经过废水处理,再进行深度处理,回用于城市工业冷却、城市河湖补水和城市清洁道路绿化等用水。

以上三种类型,第一种和第二种即为分散回用方式,第三种属于相对集中回用方式。

4.2 分散回用规划

单独循环方式是指在单体建筑物中建立废水处理和回用设施,将单体建筑物产生的一部分废水处理后作为中水进行循环利用。这种方式不需要在建筑物外建立污水管道,容易实施,但其处理费用较高。如在小区内、工厂内等,均可以采取这种回用方式。随着经济的不断发展,城市面积的不断扩大,小区或工厂废水排放也随之增加,利用大型废水管道截流至城市废水处理厂集中处理的要求也越来越高。而建立大型废水管道截流工程投资大、工期长。现有的市政管网大部分还远远没有达到这种截流要求。因此,现有的住宅生活小区或工厂自建生活废水站,处理生活废水达标后,排放至市政管网或回用是解决现有废水排放和废水资源回收最行之有效的手段。

4.3 集中回用规划

城市中水系统主要由各个废水处理厂构成,每个废水处理厂根据所在地区、废水来源等方式的不同,处理后得到的中水可以有不同的用途。另外, 污水处理厂的处理工艺将直接影响回用水水质。不同的污水处理厂, 废水再生回用的处理工艺流程除受回用水水质标准影响外,还主要受处理规模、各污水厂的出水水质等影响。因此,其处理程度和再生水用户的不同,回用工艺流程一般也不相同。