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化工厂废水处理论文

摘要：

化工业的发展，随着我国经济的发展，占据了国民经济中的主要地位。

众多石油化工、煤化工企业在发展过程中，其污水的排放问题一直都是人们关注的重点。

化工污水中酸碱性含量高，成分复杂，如果不经过处理直接排放入江河湖海中，对水资源污染十分严重。

水源流经的土地也会造成一定的腐蚀和二次污染，极大程度的影响到了人们生产、生活质量。

而目前污水处理技术上还存在一定的困难，本文主要对我国化工污水处理技术进行分析和探讨。

关键词：

化工废水废水处理技术

引言：

化工业是经济结构的重点行业，是为其他产业发展提供原料的基础性行业，是现代化社会和现代化生产的标志行业，对于

经济建设和社会发展有着不可替代的价值。

在化工生产中会产

生大量的废水，如果不进行处理将会给环境、生态和健康带来严

重影响，特别是在社会快速发展的今天，化工业生产规模扩大化

的趋势日趋明显，如何形成避免废水的污染和危害就显得更为

迫切和重要。

化工污水处理难度大，不仅浓度高，而且难以溶解。

比如说石油化工生产过程中会产生一定量的污水，这些污水直接排入水体中会造成污染，给人们生活和生产带来不便。

石油化工污水中常含有烃类化合物、苯、酚、硫类化合物、汽油、原油等，这些污染物有的毒性很强，进入水体中会对人们的生命造成危害，因此在石油化工废水排入水体之前必须对其进行处理，直到其达到污水处理标准之后才能排入水体中。

化工废水的特点

（1）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；  

（2）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；  

（3）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；

（4）生物难降解物质多，B比C低，可生化性差；  

 （5）废水色度高。

化工废水处理技术

现如今典型的就是化学法、物理法和生物处理技术。

化学法：

在化工污水处理上使用的化学处理法，一般是指利用化学反应将污水中的污染物进行分解、分离以及中和等。

这些化学反应主要是氧化还原、中和法以及絮凝等方法。

针对污水中的不同成分进行不同的化学反应，分解污水中的污染物。

中和法主要是应用在处理酸、碱含量过大的污水中，特别是针对化学药剂制作过程中的排水、清洗原料、成品罐、煤气化用水以及化学锅炉水等，都比较适合用化学中和法对污水进行处理。

调节污水中的酸碱度，将化工企业酸碱过高的废水进行中和，或者是在过滤中添加药物进行中和。

氧化还原法在污水处理上主要利用了化学物质特性中的氧化和还原的性质，将污水中有毒的物质转换成含毒量较轻或者是无毒的物质，使得反应后的污水对环境没有毒害作用。

其中氧化还原法主要有臭氧还原法、湿式空气氧化的技术、声化法等方法。

（湿式空气氧化的技术在高温高压密封的环境下，利用空气中的氧气，氧化掉污水中的硫化物质。

并且在高温高压下，硫化物质的氧化效果更佳明显。

但是由于在运作过程中，设备的投资比较大，所以工作运行的费用较高，也就制约了这种技术在实际工作中的广泛运用。

【1】

臭氧氧化法不产生污泥和二次污染,臭氧发生器简单紧凑,占地少,容易实现自动化控制;但不适合处理大流量废水,设备费用及处理成本较高。

Chang等【2】用臭氧进行丙烯腈、苯乙烯废水的预处理,效果明显,在后续的生化处理中,COD去除率明显提高。

在深度处理中,一般将臭氧氧化和生物活性炭吸附联用,臭氧在氧化有机物的同时迅速分解为氧,使活性炭床处于富氧状态,使活性炭得到再生,提高其使用周期;同时能增强活性炭表面好氧微生物的活性,提高降解吸附有机物的能力,不但能有效去除有机物,还能改变有机物生色基团的结构,强化活性炭的脱色能力。

絮凝法是污水处理技术上最重要的方法，下面主要介绍絮凝法絮凝法主要向污水中加入一定量的混凝剂，破坏污水中化学物质的状态。

能够有效地去除掉污水中的有机物、污染物，在处理过程中，主要利用混凝剂与硫化物质中胶体颗粒相互作用产生化学反应，混凝剂的成分主要以铝盐和铁盐为主，成本相对湿式空气氧化的技术较低，处理效果也十分良好。

试验表明,采用复合絮凝剂的处理效果优于只使用单一絮凝剂。

李德豪等【3】采用无机高分子絮凝剂（PLTF）、铁基絮凝剂（TJ）和有机高分子絮凝剂（OPF）的复合使用进行炼油污水气浮絮凝工业试验,处理效果好。

从复合絮凝剂的作用机理出发,有机絮凝剂和无机絮凝剂不能同时在同一地点投加。

物理法：

物理处理法主要就是利用物理作用，分离污水中的废弃物质，在物理作用中最常见的方法就是吸附法和分离法。

2.1吸附

吸附，指的就是利用固体物质的多孔性，使废水中的污染物附着在其表面而得以去除的方法。

常用的吸附剂为活性炭、可有效去除COD、污水色度和臭味等，但其处理成本较高，而且容易造成二次污染。

在石化污水处理中，吸附常与絮凝和臭氧氧化联用。

季凌等【4】进行的活性炭吸附处理回用污水的实验表明,活性炭吸附对COD、总固体的去除有一定效果,COD的去除率可达56.3%,但对电导率、Cl-和总硬度的去除作用不大。

2.2膜分离

膜分离有滤波、超滤、反渗透和纳滤等不同的方法，无论哪种方法，都能有效地去除废水中的臭味i、色度，去除有机物、多种离子和微生物，出水水质稳定可靠。

李航宇等【5】采用以超滤膜加反渗透膜的双膜.法进行石油化工废水再生利用的中试研究,系统运行稳定,处理效果好,超滤系统产水率为90%,出水SDI低于3,油类低于1mg/L,但对电导率的去除作用不明显;反渗透产水率大于75%,脱盐率大于99%,出水水质满足石油化工生产要求。

2.3气浮法

气浮，指的是利用高度分散的微小气泡，作为载体粘附污水中的悬浮物，使之随气泡浮升到水面而加以分离，分离对象为疏水性细微固体悬浮物以及石化油。

在石化污水处理中，气浮常置于隔油、絮凝之后。

比如，将涡凹气浮（CAF）系统放置于隔油池后处理含有石化污水，进水含油约为200mg/L，出水含油低于10mg/L，去除率达到95%。

试验证明气浮处理污水的效果是可靠的。

【6】

生物处理法

在化工企业的污水处理方法中，生物处理法的运用最为广泛、方法多样以及污水处理质量最高。

生物处理主要就是利用微生物对污水中的化学物质进行降解，实现对化工企业污水排放的净化。

根据污水中的胶状物质和微生物，运用不同的生物法进行分解。

好氧生物处理法和厌氧生物处理法的不同之处，在于污水中的含氧量多少进行选择。

好氧生物的处理，污水含氧量充足，使细菌能够在污水中不断地生长以此来吸收废水中的有机物。

而厌氧生物处理技术，则是在缺氧的环境中，分解有机物的新技术。

同时在分解过程中产生大量的甲烷气体能够回收再利用，是化工企业针对污水处理上最为环保的技术。

厌氧生物处理法

厌氧消化是指在无分子氧参与的条件下，通过多种微生物的协同作用，把有机物最终分解为甲烷和CO2的产物的过程。

随着现代高速厌氧反应器的大规模开发和应用，各种厌氧工艺的成功应用层出不穷。

王庆伟【7】使用厌氧升流式流化床反应器（UpflowBlanketFilter，简称UBF）处理高浓度垃圾渗滤液，加入阳离子PAM和颗粒污泥的生成，能大大缩短启动周期和提高有机物去除率。

黄玉等【8】研究了在中温条件下，以内循环反应器（InternalCirculation，简称IC）处理精对苯二甲酸（PTA）废水，实验结果证实了IC反应器具有高效处理PTA废水的可行性。

潘杨等【9】采用厌氧折流板反应器（AnaerobicBaffledReactor，简称ABR）处理农药废水，研究了温度、进水负荷及回流比对ABR的影响。

3.1.1　升流式厌氧污泥床

　　升流式厌氧污泥床（UASB）反应器内污泥浓度高、有机负荷高、水力停留时间短、运行费用低和操作简便,但反应器启动过程耗时长,对颗粒污泥的培养条件要求严格,常用于高浓度有机废水的处理。

凌文华等【10】将其用于己内酰胺生产废水的预处理,COD去除效果好,但出水可生化性并不理想。

且在处理过程中,要严格控制反应条件,进水负荷波动控制在15%以内,进水SO2-4应低于1000mg/L,进水pH在5.5～6.5,反应温度在30～38℃。

为消除S2-对厌氧污泥产生不利影响,可在进水中加入适量的FeCl3。

3.1.2厌氧附着膜膨胀床

厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）反应器是种新型高效的厌氧消化工艺,其床层在一定的膨胀率（10%～20%）下运行,使反应器内的传质条件得到改善;且载体粒径小,能为微生物的附着生长提供巨大的表面积,使反应器内保持较高的微生物浓度。

庄黎宁等【11】考察了不同温度和水力停留时间（HRT）下的运行特性,结果表明,处理石化废水的效果好,在一定的温度范围内,升高温度能提高反应器的有机负荷和去除效果。

3.1.3厌氧固定膜反应器

　　厌氧固定膜反应器中装有固定填料,能截留和附着大量的厌氧微生物,在其作用下,进水中的有机物转化为甲烷和二氧化碳等得以去除,具有微生物停留时间长、抗冲击负荷能力强和运行管理方便等优点。

Patel等【12】用单室和多室厌氧固定膜反应器处理未中和的酸性石油化工废水,在有机负荷为20.4kg/（m3·d）时,多室反应器COD去除率达95%,产甲烷量为0.38m3/（m3·d）。

在pH为2.5、有机负荷为21.7kg/（m3·d）,HRT2.5d时,单室反应器COD去除率达95%,产甲烷量为0.45m3/（m3·d）。

另外,他们还用上升流厌氧固定膜反应器进行类似研究,分析了有机负荷和温度对反应的影响【13】。

好氧生物处理法

好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。

微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。

王德河等【14】介绍了大连某苹果有限公司采用以序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor，简称SBR法）为主体的生化处理工艺，运行结果表明，COD、BOD、SS的去除率分别达到了95%、98%和95%，并达到了排放标准。

Scholz等【15】研究了膜生物反应器，由生物反应器与超滤膜单元相联接，油去除率可达99.99%，COD和TOC去除率分别为97%、98%。

使用生物法处理废水，具有能耗少、处理效率高、二次污染少、成本底、出水水质好、污泥沉降性能好等优点，但对水质要求高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点【16】。

3.2.1序批式间歇活性污泥法

　　序批式间歇活性污泥法（SBR）工艺流程简单、污染物去除效果好、占地面积小、运行操作灵活及便于自控运行,但不适合处理大量废水,对控制管理要求较高。

彭永臻等【17】采用由两个相同SBR串联构成的两段SBR工艺系统处理石油化工废水,Ⅰ段以降解乙酸为主,Ⅱ段以降解芳香族化合物为主,废水量平均为1400m3/d,COD为400～1500mg/L,BOD为200～650mg/L,HRT为8h,COD去除率可达到91%。

该方法还可克服普通SBR法的葡萄糖效应、缩短反应时间、提高反应效率。

试验表明,两段SBR法集SBR法和AB法的优点于一体,并可省去污泥回流,Ⅰ段反应器还可按厌氧条件运行。

3.2.2高效好氧生物反应器

　　高效好氧生物反应器（HCR）融合了高速射流曝气、物相强化传递和紊流剪切等技术,具有深井曝气和污泥流化床的特点,是第三代生物反应器。

已有学者利用其进行处理石油化工废水的中试研究,结果表明,HCR启动速度快,氧的利用率高,抗冲击负荷能力强,去除效果稳定可靠,BOD去除率可达75%～85%。

但由于HRT短,氨氮的去除率不高,且由于石油化工废水的特殊性,反应器内的污泥易发生非丝状菌膨胀,污泥沉降性能较差。

与普通活性污泥法相比,HCR工艺能耗较高,但在较短的HRT下,BOD去除率较高,适合作为预处理工艺。

【18-20】

我们参考了我的家乡方大集团所属方大化工污水处理车间的相关情况，该污水车间的生产运行管理是负责对公司各生产装置排放的污水和部分生活污水的处理。

指从接纳原污水至净化处理后排出“达标”污水全过程的运行管理。

该公司是生产氯碱和有机化工产品的综合性化工企业，现有烧碱、聚氯乙烯、环氧丙烷、聚醚、丙二醇、氯苯环己酮、三氯乙烯等十几套生产装置。

一产品包括：

经污水处理装置净化处理后达标排放的污水。

COD≤240mg/lSS≤150mg/lPH值6-9。

二．原料、中间物料及副产物性质和规格

原料性质和规格：

性质：

全公司各生产装置排放的污水和部分生活污水。

规格：

COD≤1000mg/lSS≤300mg/lPH值6-9CaCl2≤24000mg/l污水水可生化性BOD5/COD≥0.35

中间物料种类、性质和规格：

种类

尿素

磷酸氢二钠

盐酸

硫酸

氯化氢

聚铁

性质

固体（为微生物生长繁殖提供N源）

固体（为微生物生长繁殖提供P源）

液体（中和碱性进水）

液体（中和碱性进水）

气体（溶于水形成盐酸，中和碱性进水）

液体（铁盐类无机高分子絮凝剂，用于出水净化处理

技术

含氮量

Na2HPO4

含Fe3+

规格

46%

96%

31%

70%以上

≥99%

11.9%

三．生产方法和基本原理

1.生产方法

本装置的生产方法主要采用以活性污泥A/O法串生物膜为主体的二级生物处理，其生产方法包括物理方法、化学方法、物理方法和生物化学方法。

其中物理方法包括水质、水量的均衡调节，重力分离、过滤；化学方法包括中和、混凝；生物化学方法为好氧生物处理法，又分为活性污泥法和接触氧化法。

在上述方法中，起决定作用的处理单元为活性污泥法和接触氧化法。

2.污水处理的基本原理

污水处理的方法有物理法、化学法、物理化学法、生物化学法、对于工业废水特别是化工综合废水主要以生物化学法处理为主，生物化学法一般分为厌氧生物法和好氧生物法两大类，好氧生物处理法又分为活性污泥法，生物接触氧化法等，本污水处理装置主要采用的活性污泥A/O法串生物接触氧化法为主体的二级生物处理工艺。

机理叙述如下：

微生物的新陈代谢

微生物同所有生物一样，在生命活动过程中，从外界摄取营养，提供生命活动所需能量，合成新的生物机体，生长繁殖、排泄废物、这种过程称之为新陈代谢，新陈代谢大体分为二类：

A、分解代谢；物质分解及提供能量的代谢，又称异化作用。

微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧条件下，对一部分有机物进行氧化分解以获得合成新细胞所需的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定物质。

有机物＋O2CO2+H2O

B、合成代谢：

消耗能量合成生物体的代谢，又称同化作用。

微生物以污水中各种有机物为营养，在有氧条件下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质（原生质）。

活性污泥法及其作用机理。

活性污泥通常是指经过专门培训的好氧微生物群体。

活性污泥法是使活性污泥在一定条件下（空气、营养、温度、PH值等）和污水充分接触，吸附和分解废水中有机污染物，从而使污水净化的方法。

活性污泥净化废水过程几个阶段的特点：

A、吸附和吸收：

粘附和附聚及吸附和吸收，是一个快速的初期去除过程，该过程有机物的去除率是相当高的。

10~30min，废水中的BOD5可下降80~90%

B、有机物的分解与合成，废水中的有机物于曝气池内在微生物的代谢作用下，其中一部分形成CO2和H2O，等无机物，另一部分则被合成为新的活性污泥，从废水中分离出去，使废水得到净化。

废水中有机物微生物氧化生成物＋能量

氧气细胞组织

a.有机物的氧化

CxHyOz＋（x＋y/2－z/2）O2xCO2＋y/2H2O＋能量

B．原生质的合成

n（CxHyOz）＋NH3＋（nx＋1/4ny＋1/2z－5）＋能量C5H7NO2＋（nx－5）CO2＋1/2（ny－4）

生物接触氧化法及其作用机理

生物接触氧化法，就是在池内设置填料，让已经充氧的污水全部浸没填料，填料上长满生物膜，采用曝气方式为微生物提供所需的氧量，在生物膜上微生物作用下，污水得以净化，可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法，他具有两者优点。

接触氧化法工艺特征

a.水力条件好，再有充沛的氧量和有机物，它非常适于微生物栖息增殖，生物膜上的生物及其丰富，除细菌外，球衣菌类的丝状菌也得以大量生长，而生物膜上还能够增殖多种种属的原生动物和后生生物，能够形成稳定的生态系统。

b.填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，有利于维护生物膜的净化功能，能够提高充氧能力和氧的利用率，保持高浓度的生物量。

生物膜的立体结构形成了一个密集的生物网，污水通过其中，能够有效提高净化效果。

c.接触氧化法在运行上的主要优点:

抗冲击负荷的能力强，污泥产生量少，不会产生污泥膨胀，保证出水水质，不需污泥回流，易于管理。

分为四个工序

a预处理工序

工作任务：

本工序的任务是将9#复线输送来的工业废水经格栅滤出较大的机械杂质，经酸碱调节PH后，再经初沉池进行泥水分离，污泥送至浓缩池，上清液经匀质后，进入下一工序。

工作原理：

利用格栅网滤除较大悬浮杂质，并根据来水的PH值加酸或加碱控制进水PH值6-9范围内，在初沉池内污水内污水在重力作用下，自由沉降，进行液固分离，上清液在匀质池中水质均匀混合，并进行进一步PH调节。

b生化处理工序

工作任务：

本工序的任务是由二座鼓风机站分别向曝气池和氧化池输送空气。

污水在曝气池和氧化池内利用微生物降解污水中溶解和呈胶体状态的有机污染物，使污水得以净化，净化后的污水经二沉池和絮凝沉淀池进行固液分离，上清液达标排放，污泥送至浓缩池。

工作原理：

前工序输送过来的污水，在曝气池内进行生化处理，污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物，经过活性污泥的吸附，活性污泥微生物将这些有机物作为营养，在有氧的条件下，将其中一部分合成新的细胞物质（原生质），对另一部分有机物则进行分解代谢，即氧化分解，以获得合成新细胞所需的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定物质，在合成代谢中所产生而未被内源呼吸所氧化的细胞物质作为净增微生物（剩余污泥）被排除。

c加药工序

工作任务：

本工序的任务是为保障生化处理工序的稳定运行，提供必需的条件：

（1）为调节来水PH值向水中投加HCI、H2SO4、氯化氢，以保证进水PH维持在6-9

（2）向曝气池投加尿素，磷酸氢二钠和FeSO4，按BOD5：

N:

P=100：

5:

1比例投加

（3）向絮凝沉淀池投加聚铁。

工作原理：

为保证微生物降解作用的正常发挥，必需保保证微生物生存繁衍的必需条件调控污水的PH值和提供必需的N、P和生化促进剂。

d污泥处理工序

工作任务：

本岗位的任务是将含水率99%左右的泥浆，通过浓缩池使其含水率达97%左右，然后，用板框式压滤机过滤。

使滤饼含水率小于或等于40%

工作原理：

利用板框式压滤机来达到污泥脱水的目的。

四．生产工艺流程叙述

来自厂区的生产和生活污水经9#明渠进入提升泵站，由泵提升至初沉池去除大部分悬浮物，初沉池出水在正常情况下进入2个匀质调节池，污水在匀质调节池内混合均匀后，进入曝气池，在曝气池投加复合营养盐，曝气池进水与二沉池的回流污泥混合曝气，在部分的可降解有机物在微生物的作用下被去除，曝气池出水进入二沉池进行固液分离之后，经污水提升泵提升至接触氧化池，在接触氧化池中，污水中残余的有机污染物进一步被降解，接触氧化池出水进入絮凝沉淀池沉淀后，上清液达标排放。

初沉池的污泥，二沉池的剩余污泥，絮凝沉淀池的污泥、浮渣经泵提升至浓缩池浓缩后，送至板框式压滤机脱水，形成含水率小于或等于40%的滤饼，然后装车外运至指定地点。

五．副产物及废物处理

副产物：

CO2和H2O。

无害化。

废物处理：

污泥处理工序处理后滤饼运至指定地点。

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