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精细化工废水预处理工艺研究进展

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：朱其亮宋佳杨丽芬边鹏胡凯

[导读] 摘要：化工工业废水成分复杂，污染物含量高，处理难度大。

        江苏瑞恒新材料科技有限公司江苏连云港 222000
        摘要：化工工业废水成分复杂，污染物含量高，处理难度大。论述了化工工业废水处理的物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术的工艺与研究进展。发展化工园区，强化废水预处理，大力培养环保科技人才，推进清洁生产，改进生产设备，是实现化工企业可持续发展的重要途径
        关键词：精细化工；废水处理；物化预处理；可生化性研究
        引言
        近年来随着我国农业和工业的迅速发展，人民的生活中涉及到精细化工用品的使用也愈发频繁。随着社会需求的不断提高，精细化工企业近年来也不断发展，而我国新兴的精细化工企业在“十二五”的推动下快速涌现，现有企业也逐步推进产业结构优化升级改造，实现了产品精细化率稳步提升和产业集中度提高。
        由于精细化工生产过程中产品的多样性和精细性，其生产废水具有成分复杂、色度大、毒性较强、盐分较高以及成分不易鉴别等因素，从而导致其可生化性较低，直接进入生化系统容易导致生化系统崩溃。因此，在精细化工废水预处理阶段，不仅要有效的去除废水中的污染物，还要进一步提高废水的可生化性，以便后续废水的生化降解。近年来，精细化工废水的处理技术在不断的摸索与创新中前行，在众多精细化工废水处理研究中多采用物化处理工艺对高浓度有机废水预处理后，再进行后续的生化处理。
        一、单一物化预处理工艺
        （一）电催化氧化法
        电催化氧化作为工业废水处理领域的一种有效的方法，能够通过自动化的方法有效降解和氧化机化合物。电催化氧化的优点是使用了清洁的试剂-电子，处理过程中不需要添加化学物质，因此不产生二次污染。采用TiO2/碳电催化膜为阳极，不锈钢网为阴极的电催化膜反应器处理含酚废水。以苯酚和浓度为15g/L的电解质（Na2SO4）混合制备合成苯酚废水为原料。采用FESEM、XPS、循环伏安法（CV）和高效液相色谱（HPLC）对电催化膜、苯酚浓度和降解中间体进行了表征和分析。结果表明，反应器处理2.0mM含酚废水2h后，苯酚的去除率约为99.4%，TOC的去除率约为86.3%。采用新型多孔管电极电催化反应器对含5-氟-2-甲氧基嘧啶的实际抗癌药物废水进行处理。通过单因素实验研究运行参数对反应器性能的影响，研究结果表明，最优条件是流量的0.31L/min，pH值5.0，电流密度5mAcm-2。此时废水中COD和5-氟-2-甲氧基嘧啶去除率分别为84.1%和100%。同时废水的BOD5/COD值和EC50，48h分别从0.14和16.4%提高到0.53和51.2%，可生化性明显提高。综上，采用电催化氧化法对精细化工废水处理，不仅能有效去除废水中的特征污染物，同时也可以提高废水的可生化性。
        （二）铁碳微电解法
        铁碳微电解，又称内电解、零价铁法，是一种有效的难降解有机污染物预处理技术。其基本原理是利用铁屑内部含有的铁和炭形成微原电池，从而将难降解有机物还原成易降解有机物。对铁碳微电解法处理三嗪浓缩废水的参数选择问题进行了研究。研究结果表明，采用铁屑和颗粒活性炭进行内部微电解，当含铁量/含气量/废水体积比为3：2：490，喷雾比（空气流量与废水体积之比）为：2：490min-1时，废水中的COD去除率高达60.5%，同时废水的可生化性也较大幅度提高，为后续的生化系统的运行提供了保证。
        综上所述，采用物化预处理工艺可以明显提高废水的可生化性，降低废水的毒性，避免浓度过高或者毒性过强的废水进入生化系统，从而导致生化系统不正常运行及出水指标过高等问题。
        二、组合物化预处理工艺
        随着国家对废水排放标准提高，单一的废水预处理技术已经逐渐满足不了精细化工企业的生产要求。针对水质复杂、有机负荷高、难降解物质多的精细化工废水，现阶段一般采用组合工艺对该类进行物化预处理。

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从而削弱废水中有毒有机物对微生物的抑制能力，提高废水的可生化性，节省废水处理成本。
        （一）铁炭微电解法和芬顿氧化组合工艺
        铁炭微电解具有应用范围广、操作成分低等优点，但同时微电解的出水中往往含有Fe2+离子容易造成二次污染，此时，在微电解的出水中加入H2O2，发生芬顿反应产生羟基自由基，能够达到降解有机废水的目的。因此可以将微电解和芬顿氧化串联使用，不仅可以在很大程度上减少废水中的污染物，还能降低处理的成本。
        （二）铁炭微电解和电催化氧化组合工艺
        单一铁炭微电解处理高浓精细化工废水时，铁屑的表面经过长时间浸泡容易产生一层氧化膜，从而使得铁炭微电解处理效果不佳，此时可以引入电催化氧化，进一步去除废水中的COD并提高废水的可生化性。通过单因素和正交实验对铁炭微电解和电催化氧化的组合工艺进行工艺条件的筛选，研究表明当铁炭量为80g/L、槽间电压为20V、反应时间为60min、电解质用量为1g/L以及pH=2时，化工清洗废液COD去除率达58%左右。因此，采用铁炭微电解和电催化氧化组合工艺可以明显改善水质，将高浓度的有机废水处理成为低浓废水，使其能在生化系统进一步处理，从而达到达标排放的目的。
        综上所述，采用组合物化预处理可以避免部分单一预处理所来来的二次污染以及长时间运行处理效率不佳等问题，并且能够进一步去除废水中大分子有机污染物，提高废水的可生化性，使得物化出水满足生化系统运行要求。
        三、化工废水污染防治对策及建议
        （一）培养环保科技人才，大力普及科技成果应用
        要加强化工废水治理技术人才的建设，化工厂与高校建立互动交流方式，与高校联合定向培养，夯实环保科技人才的专业理论知识，化工厂建立废水治理科研技术团队，集结厂内专业技能精湛的技术人才对科技项目进行重点攻关，并将环保科技成果应用于厂区废水治理。
        （二）推进清洁生产，改进生产设备
        对化工废水的处理属于污染防治环节的末端处理化工厂可通过改进生产工艺和设备升级改造，推进清洁生产，提高化工原料利用率，降低能耗，减少污染物的排出。
        四、现状与展望
        在全球的新形势下，人们的生产生活越来越离不开精细化工用品，但同时也面临着精细化工产品生产所带来的的废水污染问题。由于精细化工多使用化学合成技术，因此精细化工废水存在毒性强、COD浓度高及色度较大等特点，直接采用生化处理易造成生化系统崩溃，从而导致处理效果不佳，影响出水水质。目前，国外已普遍通过物化的方法对精细化工废水进行预处理，去除大分子有机污染物，提高废水可生化性，使得废水能够进一步通过生化处理达到排放标准。而在我国随着国家和社会对环保问题的不断重视，对于化工废水的排放标准一再提高，企业面临着对污水站提标改造的问题。单一的物化预处理系统已较难满足现有的排放标准，因此需要使用组合物化处理工艺对原水进一步处理，去除特征污染物，提高其可生化性，为后续的生化系统正常运行打下坚实的基础。
        结束语
        化工工业废水成分复杂，污染物含量高，处理难度大。废水中常含有溶剂类物质、环状结构的化合物以及卤素化合物、硝基化合物等，难降解生物物质多，可生化性较差，而且废水的色度高。化工工业废水高效处理是生态文明建设的重要任务，介绍化工工业废水处理的工艺与研究进展，提出废水污染防治的对策与建议。
        参考文献：
        [1]高级氧化技术处理难降解有机废水的研发趋势及实用化进展[J].成少安.化工学报.2017（05）
        [2]铁碳微电解处理含硝基苯废水[J].余丽胜.化工学报.2015（03）