工业废水处理

工业废水处理

水在工业中用于工艺需求、冷却、蒸汽产生、抑尘和许多其他用途。工业废水是水用于上述目的后产生的水性废弃物。工业废水是水以外的物质溶解或悬浮在水中的结果。

工业废水处理包括用于处理因在上述活动中使用水而以某种方式受到污染的水的机制和过程。处理的目的是去除废水中溶解和悬浮的物质，使处理后的水可以安全地排放到环境中，或者可以在同一过程中回收利用，也可以在不同的过程中使用。

废水的成分

工业废水含有以下需要适当处理的成分。

• 悬浮固体 - 这些是肉眼可见的污染物，通常可以使用普通滤纸从水中滤除。虽然没有硬性定义，但悬浮固体的大小往往大于 1-2 微米。如果让水静置而不干扰它，随着时间的推移，悬浮固体会沉淀到容器底部。
• 溶解的固体 - 这些是肉眼看不到的污染物，无法通过过滤从水中去除。溶解的固体被定义为尺寸通常小于 0.45 微米的材料。溶解的固体是正常可溶的物质或反溶的物质。通常可溶的物质是那些随着温度升高变得更易溶解的物质。逆溶性物质通常被称为“硬度”离子，通常仅限于水处理中的钙盐、镁盐、锶盐和钡盐。随着温度升高，这些材料的溶解度降低。这些材料会在锅炉或热交换器管的热表面上形成水垢。
• 胶体固体 - 这些固体不够小，不能被视为溶解，但又不够大，不能被视为悬浮固体。一般胶体物质在水中会呈现雾状，肉眼看不到明显的颗粒。胶体材料通常在~0.45 到~2.0 微米的尺寸范围内。胶体固体不会从水中沉淀出来，因为它们非常小，以至于它们受离子表面电荷的影响很大。水中的胶体悬浮液被称为稳定的悬浮液。
• 颜色 - 它是一种胶体悬浮液。为未处理的地表水提供颜色的有机分子只是属于较小胶体尺寸范围的大分子。在水中，这些大分子会带上离子表面电荷，使它们稳定下来，不会沉降。
• 生物需氧量 (BOD) 和化学需氧量 (COD) - BOD 衡量细菌在有机物分解过程中消耗的氧气量。废水中具有安全的 BOD 水平对于生产优质废水至关重要。如果 BOD 水平太高，则水可能面临进一步污染的风险，干扰处理过程并影响最终产品。有几个因素会导致高 BOD 水平，例如废水中存在的硝酸盐和磷酸盐、水温等。每个因素都会影响水中的植物生命，例如藻类，反过来也会影响在废水处理过程中帮助分解水污染物的生物。最优质的废水处理将发生在支持这些细菌生命的环境中，同时保持受控数量，以免促进细菌快速分解，从而产生更高的 BOD 水平。与 BOD 相似的是 COD。 COD 测量水在分解和氧化过程中消耗的氧气量，特别是有机物质的分解和无机物质或化学品的氧化。 COD 是一种通常用于工业废水的应用。

废水处理技术

工业废水处理技术通常分为以下四类，即（i）化学技术、（ii）物理技术、（iii）生物技术和（iv）膜技术。

化学技术——工业废水的主要化学技术如下。

• 中和 - 将废水的碱度和酸度调整为 pH 值为 7 的中性值。
• 沉淀 - 沉淀是向废水中添加化学物质以改变污染物的化学成分，使新形成的化合物在沉淀过程中沉淀下来。沉淀通常用于从废水中去除重金属，这些重金属通常以氢氧化物的形式沉淀。但需要对废水进行预处理，去除干扰重金属沉淀的物质。
• 混凝 - 使用化学品使污染物凝聚并随后在沉淀过程中沉淀出来。混凝用于净化含有胶体和悬浮固体的废水。二氧化硅或聚电解质有助于形成快速沉降的材料。含有乳化油的废物可以通过混凝法进行澄清。该工艺对废水的脱色非常有效，但对降低 COD（化学氧化需求）效果较差。
• 吸附 - 吸附是使用一种化学物质，它会导致某些污染物粘附在该化学物质的表面，以便随后去除。活性炭或合成活性表面用于吸附。
• 离子交换 - 离子交换过程通常用于去除废水中不需要的阴离子和阳离子。阳离子与氢或钠交换，阴离子与氢氧根离子交换。离子交换树脂由带有连接官能团的有机或无机网络结构组成。废水处理中使用的离子交换树脂多为有机化合物聚合而成的合成树脂。

物理技术——工业废水的主要物理技术如下。

• 筛选 - 使用过滤装置从废水中去除粗固体。
• 澄清和沉淀 - 废水澄清和沉淀是工业废水处理厂中常见且必不可少的过程。澄清器由水箱或水池组成，可将废水保持一段时间，使悬浮在水中的固体或其他物质沉淀到底部。
• 浮选 - 浮选是在注入废水的小气泡/气泡的帮助下进行的。空气/气泡会导致废水中的污染物颗粒上升到表面以便随后去除。浮选工艺通常用于油分离。游离油浮到油箱表面，然后撇去。
• 气提 - 使用气流从废水中去除挥发性和半挥发性有机化合物。

生物技术——生物处理是一种比其他废水处理方法更自然的废水处理过程。微生物以废水中存在的复杂物质为食，并将它们转化为更简单的物质，从​​而为水的进一步处理做好准备。生物技术的主要目标是降低 BOD 水平。工业废水的主要生物技术如下。

• 空气活性污泥法——这是一个好氧过程，细菌消耗废水中的有机物、氮和氧并生长新的细菌。通过吹入废水的空气的混合作用，细菌悬浮在曝气池中。
• 高纯度活性污泥工艺——这是一种好氧工艺，类似于空气活性污泥工艺，只是将纯氧代替空气注入废水中。
• 曝气池/泻湖工艺——这是一种类似于空气活性污泥工艺的好氧工艺。在此过程中，机械曝气器用于将空气注入废水中，或对废水和空气进行剧烈搅拌，以便将氧气转移到废水中。
• 滴流过滤工艺 - 这是一种固定膜好氧工艺，其中使用含有高表面积与体积比的介质的罐。废水在水箱顶部排放，并沿介质滴流（渗透）。细菌利用废水中的有机物和氮在培养基上生长。一个典型的滴滤过程如图 1 所示。
• 旋转生物工艺——这是一种类似于滴滤工艺的固定膜好氧工艺，不同之处在于介质水平支撑在废水池中。细菌在其上生长的介质不断旋转，使其在废水和空气中交替出现。
• 氧化沟工艺——该工艺类似于活性污泥工艺。氧气沟在物理上是环形的，并配有机械曝气装置。

图1典型的滴滤过程

膜技术——在处理工业废水时，膜技术变得越来越重要。借助这些技术，可以去除颗粒、胶体和大分子，从而对废水进行消毒。膜技术通常根据分离物种的大小范围进行分类。

工业废水的主要膜技术如下。

• 反渗透 - 反渗透过程用于分离溶解的盐和少量有机物。
• 纳滤 - 此过程用于选择性地去除水的矿物质或浓缩有机溶液。该工艺用于分离抗生素。
• 超滤 - 该工艺用于分离乳液、胶体、大分子或蛋白质。
• 微过滤 - 该过程用于分离小颗粒、大胶体和微生物细胞。






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