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            工業廢水處理技術的研究

              摘要:工業社會發展加快,對環境造成了破壞,近年來人們對于環境的重視程度在逐漸提高。未經處理的工業廢水對水資源良性循環利用會造成很大危害,也正因如此廢水處理技術在改善城市水文環境方面起到了重要作用,也讓我國工業廢水處理水平得到提高。本文對工業廢水處理技術進行了研究,探討了工業廢水的處理原則與工藝流程,并論述了工業廢水處理技術與技術應用,以期能夠建設去污效果好、節約能源與成本的城市污水處理工藝體系。

             關鍵詞:工業廢水;處理技術;膜處理

             引言

            我國目前的工業產業消耗水資源量巨大,隨著工業技術的不斷發展,工業廢水的產生量已經比生活污水的兩倍更多,這也讓我國的水資源短缺情況更加緊張。在工業生產中并非全部要使用淡水資源,也可以回用工業廢水,提高水資源的使用效率,降低對水資源的浪費與消耗。在工業生產中,利用自動化工業回水系統,可以讓工業廢水的價值提升,降低淡水消耗量,提高資源的有效利用水平。

            1工業廢水的分類及特點

              1.1分類

            隨著城市的發展不斷地提速,工業大規模生產導致了各種不合理的水資源利用,使得各種廢水污染的問題頻頻發生,水體遭到污染,水質也不斷的惡化,工業廢水的不合理排放對環境造成了巨大的影響。工業廢水多數是由于工業生產而造成的,不僅包括受到污染的水也包括一些廢棄的液體,都會對環境造成危害。在石油化工工業、酸堿工業、煤炭化學行業、化肥工業等等都會產生化學工業廢水。在印染行業中,加工紡織物與生產廢水的質量比約為一比二百,用水量非常大。在一些燃煤電廠中,脫硫裝置選用的石灰石脫硫等方法會造成很多脫硫廢水,同時在工業廢水中也含有很多重金屬,不僅會對脫硫設備造成腐蝕,也會影響產物質量,這種脫硫廢水如果向外排放也會造成對健康的危害[1]。我國工業廢水處理產業鏈如圖1-1所示。

            圖1-1中國工業廢水處理產業鏈

            937fe47a5eb8fe8b2768e260df55bc78  1.2特點

            工業污水水質不盡相同,具有毒性高、污染物濃度高、重金屬元素多等特點,通常無法用單種工藝技術處理,而且在工廠排出前也會經過一定處理。工業廢水產量大,而且水中包含了工業生產的原料、中間物、產物等等,由于工業企業分布較廣,也讓廢水污染范圍變大,產生了更多的工業廢水[2],2016年~2020年我國工業廢水排放量情況如圖1-2所示。工業廢水的排放方式與排放時間都不固定,不同的排放方式也讓廢水防治的難度提高,另外由于工業廢水種類繁多,污染濃度不盡相同,在進行工業廢水處理時就需要更多的步驟。在工業廢水中有氮、磷、鉀等營養物,容易促成藻類等水生物的生長,大量消耗水中的氧氣,不僅會造成水體富營養化,對水中其他生物的生存也會造成威脅。還有的工業廢水具有一定毒性,有毒物質不易被分解,還會在生物體內富集,甚至還會造成二次污染,受到污染的水也很難在短時間內得到完全凈化與恢復。

            圖1-22016-2020年中國工業廢水排放量及增速

            7bbf41b67a1e52e19c40c4e5978ff0e7  2工業廢水的處理原則與工藝流程

              2.1工業廢水的處理原則

            首先,選擇工業廢水處理工藝必須要滿足廢水處理的需求與規定,選用成熟合理的廢水處理工藝,也要與當地工業生產的特點相吻合,結合實際情況與預估發展情況,確定廢水處理方法的工程特性,選用合理的技術。在正式投入使用之前,必須進行生產試驗,確保多種設計參數能夠正常投入使用[3]。廢水處理工藝的技術指標也需要保證先進行,充分考慮國家國情,作為城市一項基本設施建設,廢水處理工程規模較大,前期投入較高,持續時間長,因此必須保證廢水處理方法能夠長時間使用,并隨著工業發展進行不斷優化,始終保持與工業生產水平齊頭并進,避免出現頻繁更迭現象??紤]到工業企業運行與管理的實際水平,運行管理相對簡單,設備易于控制操作,這些方面都能夠有效降低人為操作失誤等不良現象出現。同時也要注意設備質量問題,降低維護與檢修概率,一些操作步驟可以使用自動化技術,讓廢水處理更加規范化與標準化[4]。工業廢水處理廠的選址建設必須要重視,廠區和周圍環境應當做到和諧自然,對廢水處理廠內設備運行產生的噪音與異味等做好治理與管控。廠區內道路設置與綠化設置也要滿足生產運輸需求,避免出現二次污染,也避免廢水處理廠對周圍環境帶來不利影響。在生產實踐中,一定要結合周圍環境實際情況,因地制宜,選用合適方式,滿足環境保護原則。經濟節能原則要求工業廢水處理工程具有較低成本造價與運行費用,廢水處理所需配套設施占地面積也要盡量減小。在不同廢水處理工藝之間,主要對其成本造價和占地方面進行比較,結合廢水處理標準,采用步驟簡化的處理工藝能夠有效降低工程占地面積和成本造價。此外也要考慮廢水水處理廠在運行中需要的材料成本,例如運行時耗電量、廢水處理時需要的化學藥物等等,盡量降低運行費用沒能夠有效提高廢水處理的經濟適用性。

             2.2工業廢水的處理工藝流程

            工業廢水的種類繁多,其中含有的有害物質也不盡相同,對于工業廢水的處理方式也必須根據工業廢水的特性決定,工業廢水處理工藝的選擇直接關系到建設和運行成本的多少、處理效果的質量、占地面積的大小、管理的方便性等。因此,在污水處理廠的設計中,必須對工藝流程進行比較,確定最佳方案。首先需要根據出水水質要求明確工業廢水的處理級別,為了防止水體富營養化,在一級處理后還要做好二級強化處理,加強除磷脫氮效果??梢岳霉芫W收集工業廢水,經管粗網格流入調節,這一步能夠使水中的一些膠體與懸浮固體排除,使水質更加平衡。利用活性污泥法與生物膜法,能夠讓工業廢水得到有效解決,消除了生物脫氮與化學需氧。在缺氧池與好氧池中的填料能夠保障優勢種的繁殖生長,促進有機化合物不斷溶解,氨氮元素的硝化與反硝化過程也具有較高的反應性?;钚晕勰喾ㄅc生物膜法能夠提高生化反應的分離效果,并加強有機化合物的溶解效率,提高水質脫氮的效果。為了更好的解決不同種類工業廢水的處理,相關工作人員應當結合當地實際情況與經濟條件,選用合適的配套設備以及后期的運行維護管理方式,提升工業廢水,處理的工作效果,加強生態環境保護。

            一級處理也被稱為物理處理,處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構筑物,簡易流程如圖2-1所示。粗格柵的主要功能是對進入廢水的大體積物體進行阻隔,粗格柵兩側設有超聲波液體計數器[5]。超聲波天平上的傳感器被傳送到清洗機,以確定清洗機是在運行還是停止,細格柵的目標是從粗格柵中去除廢水中的小廢物。初沉池在設置時需要充分考慮廢水水質特征以及后續處理工藝,這樣才能夠保證后續對氮磷等物質的有效去除。一級處理較為簡單,成本較低,但是對污染物質的去除能力有限,還需要后續處理,因此單獨使用較少,通常會和二次處理配合使用,以達到更好處理效果。

            9da9f8c1784e159508d4bfa0eca03122  一級處理只能讓廢水中體積較大的污染物去除,所以還需要進行二次處理,工業園區經常產生各種工業廢水,如果將廢水混合集中處理,不同廢水都會發生理化反應,這必然會增加工業廢水處理的難度和成本,因此有必要根據不同工業廢水的水質特點,采取有針對性的處理技術[6]。采用前端分類采集處理方法。生物處理可以將廢水中存在的懸浮污染物與可溶解行有機物得到降解,二級生物處理方式多種多樣,根據不同工藝特點可分為四類,分別為活性污泥法、生物塘法、生物膜法和土地處理法。三級處理主要以二級廢水的水質情況為基礎,各種深度處理技術合理組合,形成深度處理工藝。濃縮污泥中的污染物,包括一級處理區產生的一級污泥、二級處理區產生的剩余污泥和三級處理產生的化學污泥,污泥中含有大量的有機物和病原菌,容易產生腐敗和異味,易造成二次污染。正因如此污泥必須減量并妥善處置[7]。污泥處理和處置的成功與否對廢水處理廠有著重要的影響,如果污泥未經處理,在排放時與經過處理的廢水混合,反而會帶來新的污染。污泥處理的目的是脫水、防止二次污染、減少體積和便于運輸,利用濃縮、高溫焚燒、脫水等方式減少污泥中含水量,并根據處理結果決定污泥是否可以再次利用。

            3工業廢水處理技術與技術應用

              3.1工業廢水處理技術

            在工業廢水處理技術中,當前生物膜技術擁有廣闊的發展前景,生物膜技術融合了膜分離技術、好氧厭氧生物技術的優點,這種新興技術也能夠一定程度上提高工業廢水的處理效果。膜生物反應器主要包括缺氧池、曝氣區與膜分離池,其中最重要的是曝氣區,提高浸放膜組件的使用功能,能夠有效提高技術水平。主要環節各功能作用如下:粗格柵位于進水系統中,主要目的是為了篩除水中的體積較大的垃圾。超聲波液位計安裝在粗格柵的兩側,超聲波液位差上的傳感器能夠將信息傳給清污機,然后由清污機根據情況決定是否進行或停止工作。進水泵主要由兩臺潛水泵組成。進水泵房液位傳感器將采集到的液位信息送至PLC從而控制潛水泵的開關。細格柵的作用是將通過粗格柵的污水進行處理,將污水中相對較小的雜質進行清理。細格柵兩側也會進行超聲波液位差計的安裝,超聲波液位差計上的感應器會將信息傳給清污機,清污機會自行判斷是否繼續工作或停止。除沙池的分離機運行和后續處理的曝氣機會同時進行運行,一同處理沉砂池中的顆粒。曝氣機此環節對于污水處理尤為重要,缺氧池系統控制量大,控制過程較為復雜,缺氧池會對廢水進行生化處理,廢水進入池內,在曝氣裝置的支撐下連續循環,后續流出后在經過二沉池進行沉淀處理。曝氣機在此過程中具有重要的作用,也是廢水處理中最耗能的設備,廢水處理廠配有溶解氧檢測儀和變頻器,自動控制曝氣機的運行。污泥回流泵主要的作用是處理曝氣池中的污泥。PLC通過根據自身的程序設置來進行回流泵的控制,從而科學地控制污水以及污泥的比例,從而有效地進行污水以及污泥的處理。刮泥機是沉淀池的核心設備。主要用于氧化溝系統處理后的污水的物理沉淀工作,最終使污泥和水分離。經過濃縮處理后的污泥,還有較高的含水率,一般會達到95%~97%,還要進行后續的降低含水量工作,當污泥含水量降到85%以下時,就會達到污泥干化標準。一般污泥脫水會應用真空過濾法,這是使用較為普遍的機械脫水法。有處理量大、可連續進行、操作穩定等優點。

            活性污泥發配套裝置包括曝氣池與沉淀池,經過以及處理的工業廢水與回流污泥共同排進曝氣池,活性污泥充分混合在工業廢水中,利用氧化反應使得微生物將廢水中含有的有生物分解,分解過程結束后將廢水與活性污泥排入沉淀池。刮泥機在沉淀池當中起到了重要的作用,對氧化溝處理的廢水進行物理沉淀,然后將污泥與清水分離,控制好污泥回收泵。污泥回流的實現方法如下:首先,利用超聲波差分測量裝置對污泥池水位進行檢測和實現[5]。如果液位低于低液位,則啟動泥漿泵,設定時間后停止。如果液體值低于低液值且高于高液值,則啟動污泥泵[8]?;钚晕勰嗯c水分離后,回流至曝氣池再次利用,經過凈化處理的城清水將排出。

            氧化溝處理方法,這種方法對有機物的去除效率較高,在脫氧脫磷方面具有較明顯效果,并且具有相對簡便的處理設備,管理也并不復雜,具有高效簡單的特點。氧化溝方法通常無需設置初沉池與污泥消化池,處理步驟與傳統活性污泥法相比更簡化,這也讓操作難度大大降低。對于一些規模較小的廢水處理廠來說,較低的技術與管理水平需求更容易得到滿足。氧化溝方法所需設備無需進口,國產設備質量完全符合技術要求,價格方面也具有優勢,同時也是對國有產業的支持,在最初基礎設施建設方面能夠有效降低成本。

            A2/O工藝、SBR法、氧化溝活性污泥法,這三種常用方法各有優缺點。第一種技術工藝在厭氧條件下,回流污泥中攜帶的硝酸鹽氨會對厭氧狀態下磷的釋放產生抑制作用,第二個技術工藝過程中的磷釋放呈間歇性,所有流程都是間歇的,在工藝進行的過程中,每個區段都按時間順序進行控制。為了應對連續的水流,至少要交替設置兩個水箱來維持水流。第三種技術工藝氧化溝活性污泥的占地面積均大于常規生物處理工藝,但是,通常沒有初沉池和污泥厭氧消化系統,因此節省了建筑物之間的距離,不會導致處理廠總面積增加,在投資成本上占有較大的優勢。只需要一個單元,使一個池子同時用作曝氣池和二沉池,該工藝管理也相對簡單,用地少,也不用進行大量的投資,在中小規模的工業廢水處理上占據著較大的優勢。

            進行工業廢水處理時,也會用到化學物理綜合技術,例如離子交換法、萃取法等等,離子交換法會使用一些包含有游離離子的交換劑,這些后加入的游離離子可以與廢水中原有例子相結合,起到清除有害離子的功能,這也讓離子交換法適用于處理有機廢水、萃取法則是使用萃取劑去溶解一些有機污染物,根據污染物在水中的不同溶解度,在不同溶解點提取污染物,起到凈化作用。膜分離法使用了半滲透膜,半滲透膜可以去除工業廢水中的一些有害分子,起到凈化有機廢水的作用[9]。

              3.2工業廢水處理中的技術應用

            我國目前的工業產業小號水資源量巨大,隨著工業技術的不斷發展,工業廢水的產生量已經比生活污水的兩倍更多,這也讓我國的水資源短缺情況更加緊張。在工業生產中并非全部要使用淡水資源,也可以回用工業廢水,提高水資源的使用效率,降低對水資源的浪費與消耗。在工業生產中,利用自動化工業回水系統,可以讓工業廢水的價值提升,降低淡水消耗量,提高資源的有效利用水平。

            工業廢水的污染物種類不同,不同生產工業也會產生不同的有害物質,為了對癥下藥,提高工業廢水的處理效果與效率,就必須要結合工業的生產特點,利用合適的方式作出針對性處理。例如在食品生產工業中,往往是利用農副產品進行物理加工,或者是一些酵母發酵方式,這些食品加工工業使用的原材料十分廣泛,加工生產出來的產品也具有復雜的類型品種,所以會產生水質有很大差別的工業廢水。通常食品加工產業中排出的工業廢水種,含有很多固態物質與懸浮物粒,如果皮、碎肉、油脂等等,這些物質也會使很多病原體大量繁殖。食物工業廢水的毒性較小,而有機物懸浮物含量很高,如果排放前沒有經過處理,不僅會讓,生態環境中的水體富營養化也會使各種病原體危害到水中,原有的生物造成一些魚類與水生動物死亡。這種廢水污染對水質有著非常大的影響,同時也會使水中出現有機物堆積而產生的臭味,十分不利于環境保護。

            某園區工業污水處理廠作為電子園區較大的從工廠,與許多工業廠一樣,面臨著水質水量波動而帶來的工藝調整需要。在工業廢水的處理過程中,要將多種處理方式與措施工藝相結合,這樣才能夠處理多種廢水,所以也要提高對工業廢水處理的力度,對新設備也要提高推廣力度,升級技術與工藝的水平,滿足各種新型工業生產的廢水處理要求,從而提升工業廢水的利用效果。除此之外,也要根據當前已有的工業廢水處理問題現狀等,積極研究更好的就解決方案,對工業廢水的排放做好監督與管理,避免工業廢水的不合理排放[10]。完善的工業廢水檢測系統也能夠讓生產企業及時了解工業廢水的情況,實時掌握廢水的處理效果,促使廢水經過合格處理后發到排放的要求標準。例如冬季氣溫偏低,反硝化菌的活躍度也會受到影響,因此可以補充COD有機原水來作為額外補充的碳源,促進硝化反應,保障廢水處理效果。夏季氣溫偏高,硝化細菌反應比較活躍,因此可以減少補充碳源,也能夠保持脫氮需求。

            我國工業廢水處理技術得到了飛速發展與創新,當前使用的生物膜工業廢水處理技術較為常見,這一技術可以利用自動化系統檢測工業廢水的水質情況,然后根據廢水的種類以及受污染程度,選定合適的凈化方案與參數。利用膜處理的專業性能,降低對材料的成本消耗與使用消耗,目前這些技術可以讓石化廢水在農業方面得到再利用。我國對工業廢水雖然已經有了規?;幚?,也將自動化系用運用在廢水處理中,但是處理水平還需要進一步提高,深度自動化仍然是需要著重發展的前進方向。

             結論

            可持續發展觀念的不斷普及讓環保標準逐步提高,做好工業廢水處理工作,能夠推動生態的保護力度,對處理技術不斷創新,處理設施不斷優化,能夠更好處理負責類型的工業廢水,也能夠有效減輕高污染廢水的危害程度。在處理廢水的時候也要做好廢水情況調查,根據不同濃度、不同污染物質、不同排放量等情況,選擇合適的工業廢水處理方案,提高工業廢水的處理效率。當前的膜技術與生物處理技術也要繼續深入研究,加大對工業廢水處理的投入力度。讓工業廢水得到更好的處理與再利用,減輕城市水資源短缺的危機。

            參考文獻

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            [9]張少統.厭氧生物技術在工業廢水處理中的應用[J].當代化工研究,20 20(08):111-112.

            [10]駱兆飛,許學軍.工業廢水處理中反滲透技術的應用研究[J].中國標準化,2017(12):181-182.

            致謝

            美好的學習時光轉眼即逝,我的學校生活即將畢業。在論文完成的時候,我想要對所有幫助過我的人,致以最真摯的感謝與祝福。首先,我要感謝學校對我的培養,我在這濃厚的學習氛圍中度過了充滿回憶的生活。其次,我要對每一位對我做出指導的老師,表示真心地感謝,正因為有你們的存在,我才能夠在學習中不斷收獲。最后還要感謝我的同學和朋友們,你們對我的照顧與幫助,是我終生難忘的快樂記憶。祝所有人都能夠在今后的歲月里生活幸福,身體安康,感謝你們!

            工業廢水處理技術的研究

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