工业废水处理技术进展及其环境影响评估

引言

随着工业的快速发展，工业废水排放量日益增加，其复杂性和毒性也对环境造成了严重威胁。如何高效、经济且环境友好地处理工业废水，已成为全球关注的热点问题。工业废水处理技术的不断进步，为解决这一问题提供了有力支撑，然而，不同处理技术在实际应用中会产生不同的环境影响。因此，全面评估工业废水处理技术的环境影响，对于优化工艺选择、推动技术革新、实现工业废水处理与环境保护的协调发展具有重要意义。

一、工业废水处理技术进展

（一）物理处理技术

物理处理技术是工业废水处理的第一个步骤，主要通过物理手段去除废水中的悬浮物、油类和漂浮物等。常用的物理处理技术包括筛滤、沉淀和气浮等。筛滤技术利用筛网的拦截作用去除废水中的较大悬浮物和漂浮物；沉淀技术则通过重力作用使悬浮物沉降到底部，从而实现固液分离；气浮技术则是向废水中通入空气，使废水中的油脂和细小悬浮物附着在空气泡上浮至水面，形成浮渣而去除。近年来，膜分离技术作为一种新兴的物理处理技术，在工业废水处理中得到了广泛应用。膜分离技术利用膜的选择性透过性，可以有效地去除废水中的微粒、有机物和无机离子等污染物，具有处理效率高、占地面积小等优点。随着膜材料的不断发展和膜分离工艺的不断完善，膜分离技术必将在工业废水处理领域发挥越来越重要的作用。

（二）化学处理技术

化学处理技术是通过化学反应去除废水中的溶解性污染物或将其转化为无害物质的方法。常见的化学处理技术包括中和、化学沉淀和氧化还原等。中和法主要用于处理酸性或碱性废水，通过加入碱性或酸性物质调节废水的pH 值至中性；化学沉淀法则是向废水中投加化学药剂，使废水中的重金属离子、磷酸盐等污染物生成难溶的沉淀物而去除；氧化还原法则是利用氧化剂或还原剂将废水中的有毒有害物质氧化或还原为无害或低毒物质。近年来，高级氧化技术作为一种高效、环保的化学处理技术，受到了广泛关注。高级氧化技术能够产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH），可以无选择性地氧化降解废水中的各种有机污染物，甚至可以将它们彻底矿化为二氧化碳和水。高级氧化技术包括Fenton 氧化、光催化氧化、臭氧氧化等，在处理难降解有机废水方面具有显著优势。

（三）生物处理技术

生物处理技术是利用微生物的代谢作用去除废水中有机物和某些无机物的过程，具有处理效率高、运行成本低、无二次污染等优点。根据微生物代谢过程中对氧的需求不同，生物处理技术可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物降解废水中的有机物，最终转化为二氧化碳和水。常见的工艺包括活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法通过悬浮生长的微生物降解有机物，而生物膜法则是利用附着生长的微生物进行净化。厌氧生物处理是在无氧条件下，利用厌氧微生物将废水中的有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体。近年来，生物强化技术和基因工程菌的应用为生物处理技术的发展注入了新的活力。生物强化技术通过投加高效降解菌或营养物，提高生物处理系统的处理效率和稳定性；基因工程菌的应用则可以构建具有特定降解功能的工程菌株，用于处理特定类型的工业废水。

（四）组合处理技术

由于单一的处理技术往往难以达到理想的处理效果，实际工程中常采用多种处理技术联合使用的组合处理技术。组合处理技术能够充分发挥各种处理技术的优势，取长补短，提高处理效率，降低处理成本，并减少二次污染。常见的组合方式包括物理化学联合处理、化学生物联合处理和物理生物联合处理等。物理化学联合处理例如先通过混凝沉淀去除废水中的悬浮物和胶体，再通过吸附或离子交换去除溶解性污染物；化学生物联合处理例如先通过化学沉淀去除重金属离子，再通过生物处理降解有机物；物理生物联合处理例如先通过膜分离技术进行预处理，再通过生物处理进行深度净化。随着工业废水处理技术的不断发展，新的组合处理技术不断涌现，例如将膜分离技术与生物反应器相结合的膜生物反应器（MBR）技术，能够有效地提高处理效率，减少污泥产生量，并实现水资源的回用。组合处理技术已成为工业废水处理领域的研究热点和发展方向。

二、工业废水处理技术的环境影响评估

（一）评估方法与指标体系

环境影响评估是预测和评价工业废水处理技术对周围环境可能产生的影响的重要手段。常用的评估方法包括生命周期评价（LCA）、环境影响评价（EIA）和风险评价等。生命周期评价是一种“从摇篮到坟墓”的评估方法，它考虑了产品或技术在整个生命周期内，即从原材料获取、生产、使用到最终处置的各个阶段对环境的影响。环境影响评价则侧重于评估项目建设对周围环境的影响，包括有利和不利影响。风险评价则主要评估工业废水处理过程中可能产生的风险及其对环境和人类健康的潜在危害。评估指标体系通常包括资源消耗、能源消耗、污染物排放、生态影响和人体健康影响等方面。例如，资源消耗指标可以包括水耗、能耗和原材料消耗等；污染物排放指标可以包括COD、BOD、氨氮、重金属等污染物的排放量；生态影响指标可以包括对水体生态、土壤生态和生物多样性的影响；人体健康影响指标可以包括对周边居民健康的影响。

（二）各类处理技术的环境影响分析

不同的工业废水处理技术对环境的影响存在显著差异。物理处理技术通常具有较低的运行成本和较好的处理效果，但其对能源的消耗和对固体废弃物的产生不容忽视。例如，沉淀池需要定期清理污泥，而气浮工艺需要消耗大量的能源。化学处理技术虽然能够有效地去除废水中的溶解性污染物，但化学药剂的投加可能会导致二次污染，并对人体健康和生态环境造成潜在风险。例如，中和反应产生的盐类物质会增加废水中的盐度，而化学沉淀产生的污泥需要进行妥善处理。生物处理技术通常被认为是一种环境友好的处理方法，但其对环境的影响也取决于具体的工艺参数和运行条件。例如，好氧生物处理需要消耗大量的氧气，并产生大量的剩余污泥；厌氧生物处理虽然可以产生沼气等可再生能源，但其对温度和 p H 值等环境条件的要求较为严格。

（三）案例分析

以某化工厂的废水处理项目为例，该厂采用“物化+生化+深度处理”的组合工艺处理生产过程中产生的废水。首先，通过格栅和调节池进行预处理，去除废水中的大块漂浮物和悬浮物，并调节废水的水质和水量；然后，通过混凝沉淀和气浮工艺去除废水中的大部分COD、BOD 和悬浮物；接着，通过A/O 生物接触氧化工艺进一步降解废水中的有机物，并实现脱氮除磷；最后，通过活性炭吸附和臭氧氧化进行深度处理，确保出水水质达到排放标准。通过对该项目的环境影响评估发现，该组合工艺能够有效地去除废水中的污染物，出水水质稳定达标。然而，该工艺也存在一些环境问题，例如混凝沉淀产生的污泥需要进行脱水处理，A/O 生物接触氧化池需要定期反冲洗，活性炭吸附饱和后需要更换，臭氧氧化产生的臭氧尾气需要进行处理。

结论

工业废水处理技术近年来取得了显著进展，物理、化学、生物及组合处理技术各具特点，并在实际应用中不断优化。环境影响评估表明，各类技术均有其潜在的环境影响，需结合生命周期评价等方法进行全面分析。通过典型案例分析可见，合理的组合工艺能高效处理工业废水，但需关注污泥处理、能耗及恶臭气体等问题。未来应进一步研发高效、低耗、环境友好的新型处理技术，并优化现有工艺，加强资源化利用，以实现工业废水处理的经济、社会和环境效益最大化，促进可持续发展。

参考文献：

[1]宋晓晓，张晓臣，金玉，等. 石墨工业废水处理技术研究进展 [J].化学工程师， 2024， 38 （12）： 63-66.

[2]丁晓阔. 现代煤化工废水处理技术研究及应用分析 [J]. 天津化工， 2023， 37 （03）： 14-16.

[3]薄娜娜，延晓惠，程连明，等. 纺织工业废水处理技术应用及研究进展 [J]. 纺织报告， 2023， 42 （04）： 25-27.