化工废水处理方法

化工废水因涉及农药、化肥、石油化工、医药、染料等多个领域，具有成分复杂（含有机物、重金属、盐类、有毒物质等）、水质波动大、可生化性差、毒性强等特点，处理难度较高。其处理方法需根据废水特性（如污染物类型、浓度、毒性）和排放标准，采用预处理→主体处理→深度处理的组合工艺，必要时结合资源化技术。以下是常见处理方法及技术路线：

一、预处理：降低毒性，改善可生化性

目标：去除悬浮物、调节水质水量、分解有毒物质（如氰化物、酚类）、降低盐度或提高可生化性（B/C 比）。

调节池

作用：均衡水质水量，避免冲击负荷影响后续工艺。

设计：设搅拌装置防止悬浮物沉淀，停留时间 8-24 小时。

物理处理

隔油 / 气浮：适用：含油废水（如石油化工废水），通过隔油池去除浮油，气浮法去除乳化油。

设备：平流式隔油池、溶气气浮（DAF）。

过滤：介质：砂滤、袋式过滤，去除悬浮物（SS）和胶体。

应用：预处理高 SS 废水（如化工生产清洗水）。

化学处理

中和法：目的：调节 pH 至中性（如酸性废水投加石灰，碱性废水投加硫酸）。

化学氧化：适用：降解高毒性物质（如氰化物、硫化物、酚类）。

方法：氯氧化：次氯酸钠氧化氰化物（两级反应：CN⁻→CNO⁻→CO₂+N₂）。

Fenton 氧化：H₂O₂+Fe²⁺生成羟基自由基（・OH），氧化难降解有机物（如农药残留）。

臭氧氧化：臭氧分解大分子有机物，提高 B/C 比（如印染化工废水）。

混凝沉淀 / 絮凝：药剂：PAC（除悬浮物、胶体）、PAM（助凝）、铁盐（除磷、重金属）。

作用：去除色度、部分有机物和重金属离子（如 Cu²⁺、Ni²⁺）。

氧化技术（AOPs）

原理：通过强氧化剂（・OH、O₃等）彻底分解难降解有机物（如多环芳烃、抗生素）。

工艺：臭氧 / UV 联合：增强臭氧分解效率，适用于高色度废水。

湿式氧化（WAO）/ 超临界水氧化（SCWO）：高温高压下氧化有机物，适合高浓度难降解废水（如农药母液）。

二、主体处理：降解有机物与氮磷

（一）生物处理法

适用条件：废水可生化性较好（B/C＞0.3），或经预处理提高可生化性后。

厌氧生物处理

原理：在无氧条件下，利用厌氧微生物（产酸菌、产甲烷菌）分解有机物，生成沼气（CH₄）。

工艺：UASB（升流式厌氧污泥床）：适合高浓度有机废水（如酒精、发酵废水），容积负荷高。

厌氧滤池（AF）：微生物附着在填料上，抗冲击负荷强。

优点：能耗低、污泥产量少、可回收能源；缺点：对毒性物质敏感，需控制温度（中温 30-35℃或高温 50-55℃）。

好氧生物处理

传统活性污泥法改良：AO/A²O 工艺：脱氮除磷（如化工废水中的氨氮、磷酸盐）。

SBR 及其变种（如 CASS 工艺）：间歇运行，耐水质波动，适合中小型项目。

生物膜法：生物接触氧化法：填料挂膜，污泥产量低，适合低浓度废水。

曝气生物滤池（BAF）：集生物降解与过滤于一体，出水水质较好。

MBR（膜生物反应器）：优势：膜分离提高污泥浓度（MLSS 可达 8-12g/L），出水悬浮物近零，适合用地紧张场景。

厌氧 - 好氧联合工艺

典型流程：预处理→UASB（厌氧）→接触氧化（好氧）→二沉池，适用于高浓度有机废水（如制药化工废水）。

（二）物理化学法（非生物处理）

适用场景：可生化性差（B/C＜0.2）、毒性高或含盐量高的废水。

膜分离技术

类型：超滤（UF）：截留大分子有机物、胶体（如乳化油）。

纳滤（NF）：分离小分子有机物、二价盐（如硫酸钠），实现盐分与有机物的初步分离。

反渗透（RO）：去除溶解性盐类和小分子有机物，出水可回用（需预处理防止膜污染）。

挑战：膜易受污染，需定期清洗或更换，高盐废水需结合预处理（如软化）。

蒸发浓缩

适用：高含盐废水（如化工母液、农药废水），盐分浓度＞10000mg/L 时优先考虑。

工艺：多效蒸发（MEE）：利用蒸汽余热，降低能耗。

机械蒸汽再压缩（MVR）：通过压缩机循环利用蒸汽，节能效果显著。

产物：冷凝水可进一步处理，结晶盐需鉴别是否为危废（如含重金属盐需安全处置）。

吸附法

吸附剂：活性炭：吸附有机物（如苯系物、酚类）、色度，常用于深度处理。

树脂吸附：大孔吸附树脂针对性去除特定污染物（如废水中的苯胺、硝基苯），可再生重复使用。

粉煤灰 / 膨润土：低成本吸附悬浮物和重金属，适合预处理。

三、深度处理：确保达标或回用

目标：去除残留有机物（COD＜50mg/L）、色度、重金属、盐分等，满足《污水综合排放标准》（GB8978）或回用要求。

氧化技术（续）

臭氧催化氧化：在催化剂（如 TiO₂、活性炭）作用下增强氧化效率，降低 COD 和色度。

电化学氧化：通过电极反应产生强氧化剂（如 ClO⁻、・OH），适用于低浓度难降解废水。

离子交换

用途：去除重金属离子（如 Cu²⁺、Zn²⁺）、氨氮（如沸石吸附）。

树脂类型：阳离子交换树脂（除金属离子）、阴离子交换树脂（除磷酸盐、硫酸盐）。

催化还原

案例：硝基苯废水通过铁碳微电解（Fe-C）还原为苯胺，再经生物处理降解。

四、污泥与副产物处理

化工废水处理过程中产生的污泥和浓缩液含有毒有害物质，需分类处置：

污泥稳定化厌氧消化：降低有机物含量，减少污泥体积，同时产沼气（需排除重金属影响）。

化学稳定化：投加重金属螯合剂（如 DTCR）固定重金属，满足填埋标准。

危废处置焚烧：热值高的污泥（如含油污泥）经焚烧减量化，需配套废气处理（如布袋除尘 + 活性炭吸附）。

安全填埋：重金属超标的污泥经稳定化后送入危废填埋场。

资源回收盐类结晶：蒸发浓缩产生的盐分，若为可利用资源（如 NaCl、Na₂SO₄），经提纯后回用或出售。

五、典型化工废水处理案例

石油化工废水

特点：含油、酚类、硫化物，可生化性中等。

工艺：

格栅→调节池→气浮（除油）→A²O（脱氮除磷）→臭氧氧化→BAF→RO（回用）。

农药废水

特点：高毒性（含农药残留、有机磷）、低 B/C 比。

工艺：

预处理（Fenton 氧化破环解毒）→UASB（厌氧降解大分子）→MBR（截留微生物）→活性炭吸附→达标排放。

煤化工废水

特点：高氨氮、含酚类、氰化物，盐分高。

工艺：

蒸氨（回收氨）→A²O（脱氮）→臭氧催化氧化（除酚类）→蒸发结晶（除盐）→冷凝水回用。

六、发展趋势

分质处理与资源化清污分流：高浓度废水单独处理，低浓度废水合并处理，降低整体成本。

资源回收：从废水中提取有用物质（如农药废水中的贵金属催化剂、废酸回收）。

低能耗与智能化太阳能驱动的小型处理设备，适用于偏远化工园区。

物联网（IoT）监控系统实时调节工艺参数，优化处理效率。

新型组合工艺厌氧氨氧化（Anammox）：针对高氨氮废水，减少曝气能耗和碳源需求。

膜 - 生物反应器与氧化集成（如 MBR + 臭氧），实现 “零排放” 目标。