大型化工厂污水深度处理的一种新策略探究

一、引言

在化工产业蓬勃发展的当下，大型化工厂作为经济增长的重要引擎，在生产过程中会产生大量污水。这些污水成分复杂，包含高浓度有机物、重金属、盐分及难降解物质等，若未经有效处理直接排放，会对土壤、水体等生态环境造成严重且不可逆的破坏，威胁生物多样性和人类健康。同时，随着环保法规的日益严格，对化工污水排放的各项指标，如化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等浓度限值要求愈发苛刻 ，大型化工厂面临巨大环保压力。传统污水深度处理技术在应对复杂污水时，常出现处理效率低、成本高、无法满足新排放标准等问题，难以实现污水的达标排放与资源化利用。因此，探索大型化工厂污水深度处理新策略迫在眉睫，这不仅是企业履行社会责任、实现可持续发展的必要途径，也是推动化工行业绿色转型的关键举措。

二、大型化工厂污水特性及传统处理技术局限

2.1 污水特性

大型化工厂污水成分复杂，高浓度有机物普遍存在，如某些生产有机化工产品的工厂，污水中COD含量常高达数万mg/L，远超生物处理极限。同时，污水中往往含有多种难降解有机物，像苯、酚、醚等，这些物质化学结构稳定，微生物难以将其分解，导致污水可生化性差，B/C比通常低于 0.3。此外，污水中还含有重金属离子，如汞、镉、铅等，毒性强，会对生态环境和人体健康造成极大危害；部分污水盐度也较高，高盐环境会抑制微生物活性，增加处理难度，而且由于生产工艺的周期性和多变性，污水水质、水量波动大，给处理工艺的稳定运行带来挑战[1]。

2.2 传统处理技术局限

传统的物理处理方法，如沉淀、过滤等，主要去除污水中的悬浮物和大颗粒杂质，对于溶解性污染物和难降解有机物去除效果有限。化学处理方法中，常见的芬顿氧化法虽能降解部分有机物，但药剂消耗量大，处理成本高，且会产生大量含铁污泥，造成二次污染；中和法仅能调节污水pH值，无法从根本上解决污染物问题。在生化处理方面，普通活性污泥法难以适应高浓度有机物和有毒有害物质的冲击，处理效率低，容易出现污泥膨胀等问题；厌氧生物处理虽能降解部分有机物并产生沼气实现能源回收，但对水质要求较高，对于成分复杂的化工污水，处理效果不稳定，且后续好氧处理仍需进一步完善才能使水质达标。

三、新策略解析

3.1 预处理强化

在预处理阶段，实施铁碳微电解与高级氧化技术的复合处理，电解质溶液中铁碳组合所形成的众多微型原电池构成了铁碳微电解的化学反应平台，实施电化学反应机制，铁在阳极位置承受腐蚀性破坏，产生亚铁离子团，腐蚀现象伴随电子的散发，碳作为阴极，表面实施还原反应。在当前反应阶段，亚铁离子与后续投放的过氧化氢配合，构建仿芬顿反应体系，增强氧化效力；电极反应释放的氢气和羟基自由基均显现出强劲的氧化属性，将污水中的复杂有机大分子降解为简单的有机小分子，提升污水的生物处理潜力，为后续生物处理阶段提供前提，通过精准控制反应条件，核心调节参数涉及反应时长、pH值及铁碳投加配比，进一步提升处理效果，减少化学药剂投入与污泥生成[2]。

3.2 多元生化协同

构筑厌氧-缺氧-好氧（A2/O）与膜生物反应器（MBR）融合的多级生物化学处理体系，在A2/O工艺中，在厌氧处理阶段，借助厌氧微生物的分解作用，将污水中的大分子有机物质分解为小分子有机酸，同时实现磷的释放；缺氧环境中，反硝化微生物利用污水有机质作为碳源进行生物转化，硝态氮还原为氮气实体，实现氮素脱除成效；好氧微生物于好氧阶段对污水有机成分进行氧化，分解为二氧化碳及水，也同步达成氨氮的硝化目标。MBR工艺实现了膜分离技术与生物处理技术的结合，利用膜的高效截留作用，实现微生物在反应器内的全面截留，实现了水力与污泥停留时间的分离策略，污泥浓度显著上升，优化了系统对污染物的去除性能，有效阻挡污泥膨胀等问题的扩散，使出水水质更加稳定，达到更高级别的排放要求，在实际运行中，以污水水质及处理需求为基准，对A2/O各环节的水力停留期、溶解氧含量及MBR膜通量等关键指标进行优化，实现系统的高效与稳定运作。

3.3 深度净化创新

深度处理环节，采用离子交换与反渗透双膜技术整合方案，离子交换树脂对特定污水离子实施专属性吸附，彻底消除污水中的重金属与硬度离子等有害成分，显著降低污水中的盐分及毒性成分，半透膜原理被反渗透技术所采纳，借助压力推动，水分子得以透过半透膜，而盐分及杂质则被有效阻隔，实现水分与污染物间的分离，显著降低污水中的化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等污染物的浓度级别，实现水质处理至更高等级，实现中水回用与排放标准一致，实施反渗透浓水的深度处理与资源回收，采用蒸发结晶技术对盐分进行回收，显著降低了反渗透浓水排放对环境的潜在危害，实现了资源利用的极致水平[3]。

四、应用案例分析

某大型化工厂主要生产有机化工产品，污水排放量为 2000m³/d ，污水中COD浓度高达 15000mg/L ，B/C比为 0.2，含有苯、酚等难降解有机物以及铜、镍等重金属离子，盐分含量也较高。该厂采用上述新策略进行污水深度处理。

预处理阶段，铁碳微电解与高级氧化技术联用后，COD去除率达到 40% ，B/C比提升至 0.35，难降解有机物得到初步分解，污水可生化性显著提高。多元生化协同处理阶段，A2/O与MBR相结合的工艺使COD进一步降至 500mg/L 以下，氨氮去除率达到 95% 以上，总磷去除率达到 90% 以上，有效去除了污水中的有机物和氮、磷等营养物质。深度净化阶段，离子交换与反渗透双膜技术集成后，出水COD稳定在 50mg/L以下，氨氮、总磷等指标均达到国家一级A排放标准，重金属离子浓度也远低于排放标准限值。处理后的水部分回用于生产工艺，实现了水资源的循环利用，每年可节约新鲜水用量 50 万m³ ，同时，通过蒸发结晶回收了部分盐分，产生了一定的经济效益。从运行成本来看，新策略在药剂消耗、能源消耗等方面相较于传统处理技术降低了 30% 左右，具有良好的经济可行性。

五、结束语

本文提出的大型化工厂污水深度处理新策略，通过预处理强化、多元生化协同及深度净化创新，有效克服了传统处理技术的局限，在提升污水净化效果、降低处理成本和实现资源回收利用等方面表现出色。实际应用案例也充分验证了该策略的可行性和优越性。然而，随着化工行业的不断发展和环保要求的持续提高，污水深度处理技术仍需不断创新和完善。未来，应进一步加强对新型处理技术和材料的研发，推动新策略在更多企业中的应用和推广，助力化工行业实现绿色可持续发展，为生态环境保护做出更大贡献。

参考文献

[1] 翟 浩 志 , 赵 文 承 . 化 工 厂 污 水 处 理 环 保 问 题 与 解 决 策 略 [J]. 清 洗 世界,2024,40(08):120-122.

[2]郑朝椅. 精细化工厂废水处理工艺技术[J].化纤与纺织技术,2024,53(06):71-73.

[3]王小英,许建华,樊俊义,等. 某化工厂工业废水处理现状与解决对策研究[J].山西化工,2024,44(05):270-272.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2024.05.100.