水与废水物化处理的原理与工艺

【学员问题】工业废水处理的工艺原理与技术？

【解答】废水的分类：

①根据废水来源：分为生活污水和工业废水；

②根据废水中主要成分：有机废水、无机废水、综合废水；

③根据废水中的酸碱性：酸性废水、碱性废水、中性废水。

④根据产生废水的工业部门或生产工艺：液晶显示、电子行业半导体、线路板、焦化、造纸、电镀、化工、印染、食品、农药及冷却废水。

废水中主要污染物质：

①固体污染物；②有机污染物；③油类污染物；④有毒污染物（无机化学毒物、有机化学毒物、放射性物质）；⑤生物污染物；⑥酸碱污染物；⑦营养物质污染物；⑧感官污染物；⑨热污染。

废水处理方法及各自特点：物理处理法、化学处理法、生物处理法。

①物理处理法：通过物理作用分离，回收废水中不溶解的悬浮状态污染物的方法，可分为重力分离法、离心分离法及筛滤截留法。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮等，相应的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，设备有格栅和筛网、砂滤池和微孔滤机等。以热交换原理为基础的处理方法有蒸发、结晶等。

②化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的方法。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等；以传质作用为基础的处理单元（物理化学处理法）有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透（膜分离技术）等。

③生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。根据微生物的不同，分为好氧生物处理（活性污泥法和生物膜法）和厌氧生物处理（消化池处理高浓度有机废水和污泥）。

城市废水处理的典型流程及各部分的作用：

①一级处理：主要处理对象是较大的悬浮物。截流于沉淀池的污泥可进行污泥消化或其他处理，出水可排放于水体或用于污水灌溉。

②二级处理：对出水水质要求更高时，再进行生物化学法处理，主要处理对象是有机物，进一步降低悬浮物含量。

③三级处理和高级处理：出水水质更高时，在二级处理后进行三级处理。主要对象是营养物质（N、P）及其他溶解物质和微量杂质，采用的方法有吸附、吹脱和超滤。有时目的不是为了排放，而是为了直接回用，处理对象还包括去除废水中的细小悬浮物，难生物降解的有机物，微生物和盐分等，采用的方法可能有吸附、离子交换、反渗透、消毒等。三级处理前必须有一、二级处理，强调顺序性，而高级处理强调处理深度。

设备特点：

1、处理工艺以生物处理工艺为主，结合吸附过滤，消毒杀菌等工艺，处理能力高，适用范围广，出水效果好；

2、采用一体化结构，整套设备可埋入地表以下，地表可作绿化或其他用地，不需建房及采暖保温；也可设置在室内；

3、运行噪声低，对周围环境无影响；

4、净化程度高，污泥产生量少；

5、除臭方式采用常规高空排放，另配有土壤脱臭措施，无异味产生；

6、整个设备处理系统配有全自动控制系统和设备故障报警系统，运行安全可靠，操作简便，无需专人职守，只需适时进行设备维护和保养。

控制废水污染的含义及基本原则：

我国为保护环境，进行水污染防治立法，制定一系列环境标准、排放标准和其他法律规定，建立了一整套监督管理体制，加强水污染的监督管理，以实现废水污染控制目标。其目的就是防止污染环境，保护水体的使用价值。

废水污染控制的含义包括两个方面：研究废水对自然水体的污染规律，以便采取措施，维护水体自然净化能力；控制废水水质，使它不至于对环境造成污染。因此污水在排放前应根据具体情况给予适当的处理。

控制废水污染的基本原则是：完善生产制度和管理，防止跑冒滴漏，杜绝生产上的浪费；利用清洁生产，节约资源能源；综合利用，减少污染负荷；加强治理，达标排放；合理规划，提高接纳水体的自净力。

控制废水污染的基本途径：

对废水治理工程来说，主要任务是降低废水的污染程度。其基本途径可从减少污染因子量的产生和减少污染因子量的排放两个方面进行控制。

1、减少污染因子量的产生：

废水中的污染物是原料加工形成产品的生产工艺过程的产物。废水污染控制问题，首先要从利用先进的环保生产工艺和合理组织生产过程做起，提高原料的转化率，尽量减少污染因子的产生。这方面的措施有：加强生产管理，改变生产程序，变更生产原料、工作介质或产品类型。如实现水的循环，以污染少的酶法代替化学法生产产品，在生产中降低化学品的用量和用比较容易处理的化学品代替较难处理的化学品等。

例如，目前正在广泛研究中的纺织清洁生产用酶，在棉织物进行精炼的工艺中，果胶质及其他一些杂质又是主要的处理对象。在传统工艺中，一般使用氢氧化钠的强碱溶液在高温下，有时甚至在超过水沸点情况下，对退浆后的棉织物进行处理，以除去其表面的非纤维素成分。传统碱精炼工艺中除了要加入大量强碱，还用加入润湿剂、螯合剂、还原剂和软化剂，并且由于碱精炼残液具有很高的pH值，需要加入硫酸和二氧化碳进行中和。无论是用硫酸还是二氧化碳都会增加排出废水的盐浓度，使废水具有较高的COD/BOD.用酶法可以降低水的用量、减少污染。

为尽量使废水少产生或不产生，应尽量重复使用废水。在一般情况下，废水再利用的必要条件是要做适当的处理，例如，洗煤废水和轧钢废水，经澄清、冷却降温后，均可循环使用。啤酒废水经过生物化学处理后可作为洗涤用水。在国外，废水的重复使用已作为一项解决环境污染和用水资源缺乏的重要途径，加强生产管理可杜绝人为造成的许多废水污染问题，例如不合理地用水冲洗地面并使污水任意溢流，原辅材料的抛洒并随冲洗水进入下水道。因此，加强生产管理也能减少废水的污染危害程度。

2、减少污染因子量的排放：

一方面，可通过综合利用减少污染因子量的排放。虽然在原料转化为产品时，可通过改革生产工艺减少污水量及其中的污染物含量，但必然会有一定量的污水排出，因此，应该进行综合利用，变废为宝，工业废水的污染物质，都是在生产过程中进入水中的原材料、半成品、成品、工作介质和能源物质。排放这类物质将污染环境，造成危害；反之若加以回收，便可变废为宝，化害为利，成为有用的物质，既防止了污染危害及创造了财富。如发酵甘油废水处理中先加入强酵母菌体蛋白的回收作为饲料蛋白，可取得很好的经济效益，并减少了污水和污染物的浓度。回收利用的途径十分广阔，各行各业都有很大潜力挖掘。

另一方面，采用经济合理、工艺先进的水处理技术。为达到预期水处理效果设计废水处理站时，往往需要几种单元组合起来。如何组合要从技术和经济合理来考虑，这是一个比较复杂的问题，不存在千篇一律通用的模式。利用生物技术处理有机废水是比较节能经济合理的方法，尤其是厌氧生物技术不仅处理效率高、节能，而且还能产能。总的来说，选择废水处理技术应根据具体污水的水质水量、排放和回收要求以及各厂的地形地势、自然气候条件、可能使用的面积、基建投资条件全面分析研究，选择最佳方案。

总之，不论采用何种措施，用水单位最终总会或多或少地排出部分废水。因此，采用各种水质控制措施，提高接纳水体的自净能力，也是防止废水污染的重要环节。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

废水的分类：

①根据废水来源：分为生活污水和工业废水；

②根据废水中主要成分：有机废水、无机废水、综合废水；

③根据废水中的酸碱性：酸性废水、碱性废水、中性废水。

④根据产生废水的工业部门或生产工艺：液晶显示、电子行业半导体、线路板、焦化、造纸、电镀、化工、印染、食品、农药及冷却废水。

废水中主要污染物质：

①固体污染物；②有机污染物；③油类污染物；④有毒污染物（无机化学毒物、有机化学毒物、放射性物质）；⑤生物污染物；⑥酸碱污染物；⑦营养物质污染物；⑧感官污染物；⑨热污染。

废水处理方法及各自特点：物理处理法、化学处理法、生物处理法。

①物理处理法：通过物理作用分离，回收废水中不溶解的悬浮状态污染物的方法，可分为重力分离法、离心分离法及筛滤截留法。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮等，相应的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，设备有格栅和筛、砂滤池和微孔滤机等。以热交换原理为基础的处理方法有蒸发、结晶等。

②化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的方法。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等；以传质作用为基础的处理单元（物理化学处理法）有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透（膜分离技术）等。

③生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。根据微生物的不同，分为好氧生物处理（活性污泥法和生物膜法）和厌氧生物处理（消化池处理高浓度有机废水和污泥）。

城市废水处理的典型流程及各部分的作用：

①一级处理：主要处理对象是较大的悬浮物。截流于沉淀池的污泥可进行污泥消化或其他处理，出水可排放于水体或用于污水灌溉。

②二级处理：对出水水质要求更高时，再进行生物化学法处理，主要处理对象是有机物，进一步降低悬浮物含量。

③三级处理和高级处理：出水水质更高时，在二级处理后进行三级处理。主要对象是营养物质（N、P）及其他溶解物质和微量杂质，采用的方法有吸附、吹脱和超滤。有时目的不是为了排放，而是为了直接回用，处理对象还包括去除废水中的细小悬浮物，难生物降解的有机物，微生物和盐分等，采用的方法可能有吸附、离子交换、反渗透、消毒等。三级处理前必须有一、二级处理，强调顺序性，而高级处理强调处理深度。

设备特点：

1、处理工艺以生物处理工艺为主，结合吸附过滤，消毒杀菌等工艺，处理能力高，适用范围广，出水效果好；

2、采用一体化结构，整套设备可埋入地表以下，地表可作绿化或其他用地，不需建房及采暖保温；也可设置在室内；

3、运行噪声低，对周围环境无影响；

4、净化程度高，污泥产生量少；

5、除臭方式采用常规高空排放，另配有土壤脱臭措施，无异味产生；

6、整个设备处理系统配有全自动控制系统和设备故障报警系统，运行安全可靠，操作简便，无需专人职守，只需适时进行设备维护和保养。

控制废水污染的含义及基本原则：

我国为保护环境，进行水污染防治立法，制定一系列环境标准、排放标准和其他法律规定，建立了一整套监督管理体制，加强水污染的监督管理，以实现废水污染控制目标。其目的就是防止污染环境，保护水体的使用价值。

废水污染控制的含义包括两个方面：研究废水对自然水体的污染规律，以便采取措施，维护水体自然净化能力；控制废水水质，使它不至于对环境造成污染。因此污水在排放前应根据具体情况给予适当的处理。

控制废水污染的基本原则是：完善生产制度和管理，防止跑冒滴漏，杜绝生产上的浪费；利用清洁生产，节约资源能源；综合利用，减少污染负荷；加强治理，达标排放；合理规划，提高接纳水体的自净力。

控制废水污染的基本途径：

对废水治理工程来说，主要任务是降低废水的污染程度。其基本途径可从减少污染因子量的产生和减少污染因子量的排放两个方面进行控制。

1、减少污染因子量的产生：

废水中的污染物是原料加工形成产品的生产工艺过程的产物。废水污染控制问题，首先要从利用先进的环保生产工艺和合理组织生产过程做起，提高原料的转化率，尽量减少污染因子的产生。这方面的措施有：加强生产管理，改变生产程序，变更生产原料、工作介质或产品类型。如实现水的循环，以污染少的酶法代替化学法生产产品，在生产中降低化学品的用量和用比较容易处理的化学品代替较难处理的化学品等。

例如，目前正在广泛研究中的纺织清洁生产用酶，在棉织物进行精炼的工艺中，果胶质及其他一些杂质又是主要的处理对象。在传统工艺中，一般使用氢氧化钠的强碱溶液在高温下，有时甚至在超过水沸点情况下，对退浆后的棉织物进行处理，以除去其表面的非纤维素成分。传统碱精炼工艺中除了要加入大量强碱，还用加入润湿剂、螯合剂、还原剂和软化剂，并且由于碱精炼残液具有很高的pH值，需要加入硫酸和二氧化碳进行中和。无论是用硫酸还是二氧化碳都会增加排出废水的盐浓度，使废水具有较高的COD/BOD。用酶法可以降低水的用量、减少污染。

为尽量使废水少产生或不产生，应尽量重复使用废水。在一般情况下，废水再利用的必要条件是要做适当的处理，例如，洗煤废水和轧钢废水，经澄清、冷却降温后，均可循环使用。啤酒废水经过生物化学处理后可作为洗涤用水。在国外，废水的重复使用已作为一项解决环境污染和用水资源缺乏的重要途径，加强生产管理可杜绝人为造成的许多废水污染问题，例如不合理地用水冲洗地面并使污水任意溢流，原辅材料的抛洒并随冲洗水进入下水道。因此，加强生产管理也能减少废水的污染危害程度。

2、减少污染因子量的排放：

一方面，可通过综合利用减少污染因子量的排放。虽然在原料转化为产品时，可通过改革生产工艺减少污水量及其中的污染物含量，但必然会有一定量的污水排出，因此，应该进行综合利用，变废为宝，工业废水的污染物质，都是在生产过程中进入水中的原材料、半成品、成品、工作介质和能源物质。排放这类物质将污染环境，造成危害；反之若加以回收，便可变废为宝，化害为利，成为有用的物质，既防止了污染危害及创造了财富。如发酵甘油废水处理中先加入强酵母菌体蛋白的回收作为饲料蛋白，可取得很好的经济效益，并减少了污水和污染物的浓度。回收利用的途径十分广阔，各行各业都有很大潜力挖掘。

另一方面，采用经济合理、工艺先进的水处理技术。为达到预期水处理效果设计废水处理站时，往往需要几种单元组合起来。如何组合要从技术和经济合理来考虑，这是一个比较复杂的问题，不存在千篇一律通用的模式。利用生物技术处理有机废水是比较节能经济合理的方法，尤其是厌氧生物技术不仅处理效率高、节能，而且还能产能。总的来说，选择废水处理技术应根据具体污水的水质水量、排放和回收要求以及各厂的地形地势、自然气候条件、可能使用的面积、基建投资条件全面分析研究，选择最佳方案。

总之，不论采用何种措施，用水单位最终总会或多或少地排出部分废水。因此，采用各种水质控制措施，提高接纳水体的自净能力，也是防止废水污染的重要环节。