工业废水深度处理与回用技术的应用研究

摘要：随着工业化进程的加速，工业废水排放量不断增加，对环境造成了巨大压力。深度处理与回用技术成为实现工业废水资源化利用、减少环境污染的关键手段。本文综述了工业废水深度处理与回用技术的现状，重点探讨了物理、化学和生物处理技术的原理、优缺点，旨在为工业废水处理与回用提供理论支持和技术参考。

关键词：工业废水；深度处理；回用技术

一、工业废水深度处理技术

（一）物理处理技术

1. 膜分离技术

膜分离技术利用半透膜的孔径特性，在压力或浓度差的作用下，实现废水中污染物与水的分离。该技术涵盖微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。微滤和超滤主要用于去除悬浮物、胶体及大分子有机物；纳滤和反渗透则针对溶解性盐类、小分子有机物和重金属离子。膜分离技术分离效率高、操作简单、设备紧凑，但膜污染和堵塞是常见问题，需定期清洗或更换膜组件。例如，某电子厂采用超滤与反渗透组合工艺处理废水，先通过超滤去除大部分悬浮物和胶体，再利用反渗透去除溶解性盐类和有机物，最终出水水质达到回用标准，用于清洗和冷却，回用率超过70%。

2. 吸附技术

吸附技术通过吸附剂表面的物理化学作用，将废水中的污染物吸附在其表面。常用的吸附剂包括活性炭、沸石和硅藻土。活性炭比表面积大、孔隙结构丰富，对有机物和重金属离子吸附性能优异，但成本高且再生困难。沸石是一种天然多孔矿物，具有离子交换和吸附能力，对氨氮和重金属离子去除效果显著，且价格较低。硅藻土兼具吸附和过滤性能，可用于去除悬浮物和部分有机物。例如，某印染厂采用活性炭吸附工艺深度处理废水，出水色度去除率超过90%，化学需氧量（COD）去除率超过60%，满足回用要求。

3. 离子交换技术

离子交换技术通过离子交换树脂上的可交换离子与废水中的离子发生交换反应，去除有害离子。离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，分别用于去除废水中的阳离子（如钠、钙、镁）和阴离子（如氯离子、硫酸根、硝酸根）。该技术选择性高、处理效果好，但树脂再生需消耗大量酸碱试剂，且再生废液需进一步处理。例如，某电镀厂采用离子交换技术去除废水中的重金属离子（如铜、锌、镍），出水重金属离子浓度低于国家排放标准，同时回收部分重金属，实现资源再利用。

（二）化学处理技术

1. 高级氧化技术

高级氧化技术通过生成羟基自由基（·OH）来分解废水中的有机物，将其转化为二氧化碳和水等无害物质。芬顿氧化利用过氧化氢和亚铁离子在酸性条件下反应生成羟基自由基，反应迅速且操作简便，但需严格控制条件以避免铁泥过多。臭氧氧化依靠臭氧的强氧化性，高效分解有机物且无二次污染，但臭氧制备成本较高。光催化氧化利用半导体材料在光照下产生光生载流子，生成羟基自由基，反应条件温和且无二次污染，但光催化剂的性能仍需优化。例如，某制药厂采用臭氧与生物活性炭组合工艺处理废水，臭氧先分解难降解有机物，提升废水可生化性，再通过生物活性炭去除有机物和色度，出水达到回用标准，可用于车间清洗和绿化。

2. 化学沉淀技术

化学沉淀技术通过向废水中添加化学药剂，使重金属离子或溶解性盐类形成沉淀，从而去除污染物。常用的沉淀剂有氢氧化钠、氢氧化钙和硫化钠。氢氧化钠和氢氧化钙主要用于沉淀铜、锌、铅等重金属离子，硫化钠则用于沉淀汞、镉等重金属离子。该技术操作简单、成本低，但沉淀物处理需妥善安排，以防止二次污染。例如，某钢铁厂采用氢氧化钙沉淀法处理废水，成功去除重金属离子，出水浓度低于国家排放标准，同时回收部分重金属，实现资源再利用。

（三）生物处理技术

1. 生物膜法

生物膜法通过微生物附着在填料表面形成的生物膜，对废水中的有机物进行降解和转化，从而去除污染物。常见的工艺包括生物滤池、生物转盘和生物接触氧化。生物滤池利用填料表面的生物膜降解有机物，处理效果好且运行稳定，但需定期反冲洗以防止堵塞。生物转盘依靠转盘表面的生物膜降解有机物，能耗低且运行稳定，但占地面积较大。生物接触氧化则结合生物膜与曝气供氧，处理效果好、抗冲击负荷能力强。例如，某食品加工厂采用生物接触氧化工艺深度处理废水，出水化学需氧量（COD）去除率超80%，氨氮去除率超90%，满足回用要求。

2. 活性污泥法

活性污泥法利用悬浮在废水中的活性污泥降解有机物。常见工艺有普通活性污泥法、氧化沟法和序批式活性污泥法（SBR）。普通活性污泥法处理效果好但占地面积大，对冲击负荷适应性差。氧化沟法改良了传统工艺，抗冲击负荷能力强，但占地面积仍较大。SBR法则是一种间歇式工艺，处理效果好、占地面积小，但需精确控制曝气和沉淀时间。例如，某工业园区污水处理厂采用SBR工艺处理园区废水，出水水质达到国家一级A标准，部分回用于绿化和道路喷洒。

二、工业废水回用技术

（一）工业生产回用

工业生产回用对水质要求较高，需要根据不同的生产工艺和设备要求，对废水进行深度处理。例如，在冷却循环水系统中，需要控制废水中的硬度、碱度、氯离子浓度等指标，以防止结垢和腐蚀；在锅炉补给水系统中，需要控制废水中的溶解性盐类、硅含量等指标，以保证锅炉的安全运行。常用的处理工艺包括离子交换、反渗透、EDI（电去离子）等。例如，在某化工厂冷却循环水系统中，采用离子交换-反渗透组合工艺，对废水进行深度处理，出水水质满足冷却循环水系统的要求，回用率达到80%以上，大大节约了新鲜水资源。

（二）城市杂用回用

城市杂用回用包括城市绿化、道路喷洒、冲厕等。这些用途对水质要求相对较低，但仍需确保水质安全，避免对人体健康和环境造成不良影响。通常采用的处理工艺包括混凝沉淀、过滤、消毒等。例如，在某城市的再生水利用项目中，通过混凝沉淀去除废水中的悬浮物和部分有机物，再经过砂滤和活性炭过滤进一步净化水质，最后采用紫外线消毒，确保再生水符合城市杂用水水质标准。该再生水被广泛用于城市绿化灌溉和道路喷洒，有效减少了城市对新鲜水资源的依赖，同时降低了污水处理成本。

（三）景观补水回用

景观补水是工业废水回用的重要方向之一。通过深度处理后的再生水可以用于湖泊、河流、湿地等景观水体的补充，改善城市生态环境。景观补水对水质的要求介于工业回用和城市杂用之间，需要确保再生水无色、无味、无有害物质，同时避免对水生生态系统造成负面影响。常用的处理工艺包括生物处理、膜分离、深度氧化等。例如，在某城市公园的景观湖补水项目中，采用生物接触氧化-超滤-反渗透组合工艺，将工业废水深度处理后用于景观湖补水，不仅改善了景观湖的水质，还提升了周边生态环境质量，成为城市生态建设的亮点。

结语

工业废水深度处理与回用技术是实现工业可持续发展、缓解水资源短缺的重要途径。通过物理、化学、生物等多种处理技术的综合应用，可以有效去除废水中的污染物，实现水资源的循环利用。然而，技术应用中仍面临成本、水质稳定性、公众认知等挑战。未来需要进一步加强技术创新与集成，完善政策支持与标准体系，提高公众参与度和认知水平，推动工业废水深度处理与回用技术的广泛应用，为保护水资源和环境、促进经济社会可持续发展做出更大贡献。

参考文献：

[1]卢宇飞，何艳明.钢铁工业废水深度处理回用技术研究[J].云南冶金，2010，39（4）：4.

[2]马昕，安东子，寇彦德，等.煤化工废水分类深度处理及回用技术的研究与应用[J].给水排水，2016，42（11）：5.