康彦顺
新疆中泰创新技术研究院有限责任公司 新疆乌鲁木齐市830000
摘要：目前应用最多的工业废水零排放技术主要为双膜法和蒸发结晶组合的工艺技术，产生的回用水主要用于循环水补水，固体盐作为危废处置，如何提高废水的回收率，减少蒸发结晶设备的投资，是实现零排放技术的关键。
本文以某公司工业污水处理站为研究对象，从污水原料分析、方案设计、处理技术发展及自动化设计等多维度技术研究，不仅在实际应用中取得良好的效果，并为小型加工企业提供可参考的污水处理解决方案。
关键词：工业废水;零排放;膜浓缩;蒸发;自动化控制
引言
与城市污水处理不同，化工类工业废水处理难度较大，一旦发生污水泄漏或者肆意乱排，将对环境做成巨大的危害[1]。化工废水通常表现为高有机物、高含盐和高硬度的特点，根据化工行业的差别，污染成分有很大的变化，但对于化工类废水处理的技术，通常包括化学预处理、生化处理、膜浓缩处理及蒸发技术相结合，根据废水的性质将废水绝大部分回收利用，少量浓水做到零排放。随着工业自动化系统不断完善和革命，工业废水处理过程中将由人工操作转向完全自动化操作，废水处理的风险因素大大降低，这也是智能化污水处理站的发展方向[2]。
1工业废水主要来源与特点
根据不同的分类方法，工业废水被划分成不同种类。根据化工行业的不同，可以将废水分为石油化工、精细化工、煤化工等化工废水。如果根据工业企业的不同加工对象或产品，可分为造纸废水、冶金废水、金属酸洗废水以及化肥废水等。如果根据废水中污染物的主要成分，可将其划分为碱性废水、酸性废水、含酚废水、含硫废水以及含氰废水等[3,4]。
具体到生产过程中，某个化工企业可排放多种不同性质的废水，即一个厂区排放的废水可能具有不同的污染物类型和污染物浓度[3]。即使是一套工业设备的废水也会含有多种污染物，如炼油厂蒸馏、焦化等设备的蒸汽冷凝液中含有酚、油、硫化物等有害物质[4]。工业废水处理站是集中处理工业厂区废水的主要场所，其废水中污染物含量非常复杂，通过自动化监测设备，实现有效及时对水质监测，对废水处理站安全稳定运行提供保障。
化工废水主要来源于生产装置排放废水、厂区生活污水、循环水排污及电厂脱硫废水等。废水中含有大量的有机物和无机盐，有机物通常为有毒有害物质，如苯、并、芘等芳香化合物等，废水通常还表现为水中硬度较高，悬浮物及重金属含量高、酸碱变化大，TDS含量高、水质不稳定，如若未经处理或处理不达标排放，均会对生态环境造成破坏。
2污水处理系统方案设计
2.1化学预处理法
为了减少对生化系统的影响，化工废水首先经过化学预处理。对于高含酚、氨氮的废水，首先需要酚氨回收，通过蒸馏、萃取技术去除大部分酚、氨类有毒物质；对于高硬度、碱度和浊度的化工废水，通过加药软化和絮凝沉淀，去除大部分硬度和悬浮物；对于其他难生化处理的污染物，需要做预处理，包括臭氧催化氧化、电化学氧化、湿式氧化等[5]。
臭氧催化氧化是臭氧和双氧水做氧化剂，可快速氧化还原态的污染物，但处理成本高，且对一些卤代烃物质的氧化效果欠佳。电化学氧化是利用电化学反应的氧化性对废水中有机物进行直接或间接氧化分解。该技术中主要氧化剂是利用电极产生自由基电子，反应条件温和，无二次污染，并具有杀菌作用，在染料及造纸等产业中应用广泛。但该技术需支付高额操作费，且能耗较大。湿式氧化法最早兴起于20世纪50年代，在高温(150～350℃)和高压(0.5～20MPa)条件下，以空气或纯氧为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为CO2和水等无机物或小分子有机物的过程。能耗低，但催化剂失活及设备管线腐蚀问题较严重，投资运行成本高。
2.2生化处理单元
经过化学预处理之后，可生化性较好，一般采用厌氧-好氧组合的处理工艺，对水中的有机物和氨氮做进一步处理，经过二沉池沉淀之后基本达到排入市政污水管网的标准，但化工企业通常为用水大户，为了节能减排，需要将这部分工业废水回用，减少新水的用量。
2.3膜处理单元
通过生化处理之后的工业废水，COD一般在100~200mg/L，悬浮物含量在50mg/L左右，通常经过多介质进一步过滤，去除SS和胶体类物质，超滤膜去除剩余的胶体和微生物，最后进入反渗透膜浓缩，回用水用于循环水补水，浓水在经过下一级高压反渗透浓缩，进一步提高回用水的量，浓水进入蒸发处理，整体提升回收率至90%以上，剩下10%左右的浓水做蒸发处理[6]。
2.4蒸发结晶处理单元
综合考虑节能、回收再利用率及自动化程度，蒸发器选用带有机械式蒸汽再压缩技术MVR((Mechanical Vapor Recompression)的蒸发器。与原液接触的过流部位需选用抗腐蚀、抗高温的特殊材料，特殊材料主要有316L、2205和钛合金等[7]。钛合金主要应用于具有强酸或强碱等高腐蚀的化工材料进行蒸发，并且价格昂贵。某化工厂废水浓液pH值7~9，腐蚀性较强，所以蒸发器过流部位材料在2205和316L上选择。为比较两种材质的性能，将2205和316L两种材料同时进行加温耐腐蚀试验，实验温度70℃，浸泡时长160个小时，通过试验结果表明，两者表面附着絮凝物，可擦拭去除，切片表面完好无腐蚀，但2205具有更高的耐腐蚀性能，由此考虑蒸发器过流部位材料选用2205。
3处理技术发展趋势
随着化学工业技术的不断发展，工业废水处理技术进步显著，新型化学工业废水处理技术得到了重点关注，并取得了一定成绩。磁分离技术、低温等离子体技术及超声波氧化技术得到了重点研究与应用，但仍在实验室研究阶段。磁分离技术，能够有效改善污泥沉降性能，发挥其磁性，将磁化泥顺利吸附起来，实现对其有效回收及应用，常用的磁种是四氧化三铁。低温等离子处理技术则是通过放电产生等离子体和活性粒子，使废水中的有机物分子链发生反应，该技术还不成熟，能耗较大。
4自动化系统设计
根据生产工艺对装置控制的要求，对装置从污水进厂到达标合格水出厂的全过程监控，提高全厂自动化水平，改善工人劳动强度，降低生产成本，保证产品质量，提高生产效率，并确保装置能够安全、高效、长周期稳定运行，使生产效益最大化[2]。从工程的实际情况及工艺要求出发，一般采用IPC（Industrial Personal Computer）+PLC（Programmable Logic Controller）组建集散型控制系统，用于污水处理装置工艺生产的监控和管理。为实现污水处理装置重要工艺参数的自动监控，IPC和PLC应具有先进可靠的硬件和软件，又有成熟、有效的高级应用软件包，可满足企业生产、控制、优化管理的需要。
结语
如今，社会各界越来越关注工业废水处理的安全稳定运行，因为其污水处理站安全运行在一定程度上影响了企业的长期发展。污水处理站日常工作中，由于主体生产装置的运行变化，会产生不同工况下的各种废水进入污水处理系统，导致污水处理系统超负荷运行甚至崩溃，在污水处理站自动化程度方面要求能实时检测进水的水质变化，产生不合格的事故水时切入事故设施中。因此，有必要深入研究这些不同状态下污水处理站的安全运行因素，这对污水处理厂实际工作效率提升具有非常积极的作用。
参考文献
[1] 罗欣欣,薛科创,成琳.煤化工废水处理技术的研究进展[J].化学工程师,2020,34(06):66-68.
[2] 岳小翔.水厂自动化控制系统设计的论述[J].应用能源技术,2014(11):30-33.
[3]徐曼,李栗莹.混合化工废水处理的工艺研究[J].当代化工研究,2020(15):109-110.
[4] 江云.石油化工废水的处理技术及有效运用[J].化工管理,2020(22):57-58.
[5] 徐金龙.化工厂废水污染及废水处理流程探讨[J].建材与装饰,2017(34):118-119.
[6] 贺利飞.化工废水处理中膜技术的运用及相关问题阐述［J］.化工管理，2016(024):149－149.
[7] 潘志钢,马倩.试析新型煤化工废水零排放技术问题和对策[J].化工管理,2019(29):117.