化工生产在推动经济发展的同时,也带来棘手的环境问题。其排放的废水常含有大量有毒、有害且结构复杂的有机污染物,这些物质难被微生物降解,导致处理难度大、成本高、工艺复杂。许多化工企业即便投入巨额资金,仍难以让废水达标排放。不过,随着技术发展,多样化的处理方法为解决这一难题提供了方向。
化工废水处理方法主要分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四大类,每种方法都有独特的原理和作用。
物理法是废水处理的 “排头兵”,常作为预处理环节。它主要通过沉淀、过滤、上浮、调节等手段,去除废水中的悬浮物和部分胶体。以沉淀为例,利用污染物与水的密度差异,让其在重力作用下沉降到水底,从而实现固液分离;过滤则借助滤网、滤布等介质,拦截较大颗粒的杂质;调节池能平衡废水的水量和水质,避免后续处理系统因水质剧烈波动而受影响。
化学法在化工废水处理中发挥着关键作用。酸碱中和法通过添加酸或碱,调节废水的酸碱度,使其达到合适范围;电解法利用电流作用,使废水中的污染物在电极表面发生氧化还原反应,转化为无害物质;化学氧化还原法则是借助强氧化剂或还原剂,打破污染物的分子结构,将其降解为小分子。例如,向废水中投加强氧化剂,能将难降解的有机污染物氧化分解。化学沉淀法通过添加特定化学药剂,与废水中的金属离子或其他污染物反应,生成难溶性沉淀物,进而从废水中分离出去。
物理化学法融合了物理法和化学法的优势,在化工废水处理中应用广泛。萃取法利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的差异,将污染物从废水中转移到萃取剂中;混凝沉淀法先投加混凝剂,使微小颗粒凝聚成较大絮体,再通过沉淀实现分离;离子交换法借助离子交换树脂,与废水中的离子进行交换,去除重金属等污染物;膜分离法利用特殊的半透膜,根据分子大小、电荷等差异,选择性地截留或透过某些物质,实现污染物分离;吸附法依靠活性炭、分子筛等吸附剂的巨大比表面积,吸附废水中的有机污染物和重金属。
生物法凭借显著的处理效果、较低的成本以及环保特性,成为化工废水处理的重要选择。它利用微生物的新陈代谢,将废水中的有机物转化为二氧化碳、水等无害物质。常见的生物处理技术包括好氧处理和厌氧处理。好氧处理需要充足的氧气供应,微生物在有氧环境下快速分解有机物;厌氧处理则在无氧条件下,依靠厌氧微生物逐步降解有机物,过程中还会产生沼气,实现资源回收。
在实际处理中,一个完整的化工废水处理系统往往是多种方法的组合。
通常以物理法、化学法和物理化学法作为预处理,降低污染物浓度,改善废水可生化性;再通过厌氧生物处理和好氧生物处理进行生化处理;最后进行深度处理,确保出水达标。
以某化工废水处理项目为例,预处理阶段采用 “格栅 + 调节池 + 微电解 + 混凝沉淀” 工艺。格栅能拦截废水中较大的固体杂物;调节池起到均化水质水量的作用。微电解工艺利用铁碳原电池原理,铁屑和活性炭组成无数微小原电池,发生四种净化反应:铁碳层可过滤废水;铁屑和活性炭吸附污染物;反应产生的氢气起到气浮作用,使部分杂质上浮分离;铁离子参与氧化还原反应,降解有机物。最后通过混凝沉淀,进一步去除水中的悬浮物和胶体。
生化处理阶段采用 “水解酸化池 + UASB 反应器 + 多段接触氧化池”。
水解酸化池将厌氧过程控制在水解发酵阶段,把大分子污染物降解为小分子,提高废水可生化性;UASB 反应器作为完整的厌氧处理单元,利用底部高浓度污泥层中的厌氧微生物,将有机物降解为二氧化碳和甲烷,大量去除有机物;多段接触氧化池则采用生物接触氧化法,池内填充填料,布满生物膜。充氧后的废水流经填料,与生物膜充分接触,微生物迅速分解其中的有机物,实现高效净化。
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