化学工程废水处理技术及回用策略探讨

引言

近年来，虽然我国在化学工程废水处理与回用领域取得了一定进展，但仍面临诸多挑战。部分企业采用的传统处理技术难以满足日益严格的排放标准，处理效率低、能耗高；废水回用过程中存在水质不稳定、处理成本高、技术适用性差等问题。此外，企业对废水回用的重视程度不足，缺乏有效的政策引导和激励机制。因此，深入研究化学工程废水处理技术及回用策略，对推动化学工程行业可持续发展、缓解水资源短缺具有重要的现实意义。

1 化学工程废水的来源与特性分析

1.1 化学工程废水的主要来源

化工生产过程：在石油化工、精细化工、制药等生产过程中，化学反应、分离提纯、洗涤等工序会产生大量废水。例如，石油炼制过程中产生的含油废水、制药企业合成反应后的母液废水等。

设备清洗与冷却：化工设备在生产前后的清洗过程会产生清洗废水，其中可能含有残留的化学原料、中间产物和产品；化工生产中的冷却系统会产生冷却废水，部分冷却废水含有缓蚀剂、阻垢剂等化学物质。

厂区生活污水：化学工程企业厂区内的生活污水，如员工宿舍、食堂、卫生间等产生的污水，虽然其污染物浓度相对较低，但与生产废水混合后，也会增加整体废水处理的难度。

1.2 化学工程废水的特性

成分复杂：化学工程废水往往含有多种有机污染物（如酚类、苯类、醛类）、无机污染物（如重金属离子、酸碱物质）以及难降解物质（如多环芳烃、有机氯化物）。不同行业、不同生产工艺产生的废水成分差异显著，增加了处理难度。

污染物浓度高：部分化学工程废水的 COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、氨氮等污染物浓度远超排放标准，如制药废水的 COD 浓度可达数万 mg/L ，对生态环境具有极强的破坏性。

水质水量波动大：受生产工艺、生产周期等因素影响，化学工程废水的水质和水量会出现较大波动。

毒性强：废水中含有的重金属（如汞、镉、铅）、有毒有机物（如氰化物、苯胺）等物质，具有较强的毒性和生物累积性，不仅会对水生生物造成危害，还可能通过食物链传递威胁人体健康。

2 化学工程废水处理技术分析

2.1 传统废水处理技术

2.1.1 物理处理技术

沉淀法：利用重力作用，使废水中的悬浮颗粒沉淀下来，实现固液分离。该方法适用于去除废水中粒径较大的悬浮物，如化工废水中的泥沙、废渣等。通过设置沉淀池、隔油池等设施，可有效降低废水的浊度和悬浮物含量。

过滤法：采用滤网、滤布、砂滤等过滤介质，截留废水中的悬浮颗粒和胶体物质。常见的过滤设备有板框压滤机、袋式过滤器等。过滤法常作为废水预处理或深度处理的手段，进一步提高出水水质。

气浮法：通过向废水中通入空气或其他气体，产生微小气泡，使废水中的悬浮颗粒或油滴附着在气泡上，随气泡上浮至水面形成浮渣，然后进行分离去除。气浮法适用于处理含油废水、乳化液废水等。

2.1.2 化学处理技术

中和法：针对酸性或碱性废水，通过投加碱性或酸性药剂，调节废水的 pH 值至中性。例如，向酸性废水中投加石灰、氢氧化钠等碱性药剂，向碱性废水中投加硫酸、盐酸等酸性药剂，使废水达到排放标准或满足后续处理要求。

混凝法：向废水中投加混凝剂（如聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等），使废水中的胶体颗粒和微小悬浮物凝聚成较大的絮体，然后通过沉淀或气浮进行分离。混凝法可有效去除废水中的有机物、重金属离子等污染物，提高废水的可生化性。

氧化还原法：利用氧化剂（如臭氧、过氧化氢、氯气等）或还原剂（如铁粉、亚硫酸盐等），将废水中的有毒有害物质氧化或还原为无害物质。

2.1.3 生物处理技术

好氧生物处理：在有氧条件下，利用好氧微生物的代谢作用，将废水中的有机物分解为二氧化碳和水。常见的好氧生物处理工艺有活性污泥法、生物膜法等。活性污泥法通过曝气使微生物与废水充分接触，进行有机物降解；生物膜法则是使微生物附着在填料表面形成生物膜，对废水进行净化。

厌氧生物处理：在无氧条件下，利用厌氧微生物的代谢作用，将废水中的有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体。厌氧生物处理适用于处理高浓度有机废水，如食品加工废水、酿酒废水等。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有能耗低、污泥产量少等优点，但处理时间较长，出水水质需进一步处理。

2.2 新型废水处理技术

膜分离技术：利用半透膜的选择透过性，对废水中的物质进行分离和浓缩。常见的膜分离技术有反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）等。反渗透膜可截留几乎所有的溶解性盐分和有机物，常用于废水的深度处理和回用；超滤膜可去除废水中的大分子有机物、胶体和微生物。膜分离技术具有分离效率高、操作简单、占地面积小等优点，但存在膜污染、运行成本高等问题。

高级氧化技术：通过产生具有强氧化性的羟基自由基（・OH），将废水中的有机物彻底氧化分解为二氧化碳和水。常见的高级氧化技术有芬顿氧化法、臭氧 - 紫外线联合氧化法、光催化氧化法等。芬顿氧化法是利用亚铁离子和过氧化氢反应产生羟基自由基，对废水中的有机物进行降解；光催化氧化法则是在光照条件下，利用半导体催化剂（如二氧化钛）产生羟基自由基，实现有机物的氧化分解。高级氧化技术适用于处理难降解有机废水，但存在处理成本高、催化剂回收困难等问题。

电化学处理技术：通过电极反应，使废水中的污染物发生氧化还原反应，从而实现污染物的去除。电化学处理技术包括电凝聚法、电氧化法、电吸附法等。电凝聚法是利用电解产生的金属离子形成絮凝体，对废水中的污染物进行吸附和沉淀；电氧化法是通过阳极氧化作用，将废水中的有机物氧化分解。电化学处理技术具有处理效率高、无二次污染等优点，但存在能耗高、电极寿命短等问题。

3 化学工程废水回用策略探讨

3.1 政策支持与引导

政府应加强对化学工程废水回用的政策支持，制定相关法规和标准，明确废水回用的目标和要求。

3.2 技术创新与优化

研发高效处理技术：鼓励科研机构和企业开展化学工程废水处理与回用技术研发，重点攻克难降解有机物处理、膜污染控制、低成本高效处理工艺等关键技术难题。

优化组合处理工艺：根据不同化学工程废水的特性，采用多种处理技术的组合工艺，实现废水的高效处理和回用。例如，将预处理（沉淀、过滤）、生物处理（好氧 - 厌氧联合处理）、深度处理（膜分离、高级氧化）等工艺相结合，形成一套完整的废水处理与回用体系，提高出水水质和回用率。

3.3 经济成本控制

降低建设成本：在废水回用项目建设过程中，合理选择处理工艺和设备，优化工程设计，降低建设投资。

降低运行成本：加强废水回用系统的运行管理，提高设备运行效率，降低能耗和药剂消耗。

结束语

未来，需要政府、企业、科研机构等多方共同努力，加强政策引导和监管，加大技术研发投入，创新处理工艺和技术，降低废水处理与回用成本。同时，加强宣传教育，提高全社会对废水回用的认识和参与度，推动化学工程废水处理与回用技术的不断发展和应用，实现化学工程行业的绿色、可持续发展。

参考文献

[1]王晨晨.煤化工废水处理与回用技术研究[J].城市建设理论研究：电子版, 2016(14):4.DOI:10.3969/j.issn.2095-2104.2016.14.682.