工业废水零排放工艺中有机物去除方法研究进展

1 工业废水零排放工艺中有机物去除的特点

1.1 有机物成分复杂

工业废水来源广泛，涵盖化工、制药、印染等众多行业。不同行业产生的废水中有机物种类繁多，包括各种烃类、醇类、醛类、酮类、酯类以及高分子聚合物等。这些有机物的分子结构和化学性质差异极大，有的具有较强的溶解性，有的则难溶于水；有的具有生物毒性，会抑制微生物的生长和代谢，给有机物的去除带来了巨大挑战。例如，在制药废水处理中，废水中可能含有多种抗生素和中间体，这些物质不仅化学性质稳定，而且对微生物具有较强的抑制作用，常规的生物处理方法往往难以有效去除。

1.2 去除难度大

工业废水中的有机物通常具有较高的浓度和较强的稳定性。一些有机物，如多环芳烃、卤代烃等，其化学键能较高，难以被常规的物理、化学或生物方法分解。此外，废水中可能存在的其他物质，如重金属离子、悬浮物等，会对有机物的去除产生干扰。例如，重金属离子可能会与有机物形成络合物，增加有机物的稳定性，降低其可生物降解性；悬浮物会阻碍氧化剂与有机物的接触，影响氧化处理效果。因此，在工业废水零排放工艺中，需要采用多种处理方法相结合的方式，才能有效去除有机物。

1.3 处理成本高

由于工业废水中有机物去除难度大，需要采用较为复杂和先进的处理技术，这导致处理成本相对较高。例如，高级氧化技术，如芬顿氧化、臭氧氧化等，需要消耗大量的化学药剂，并且设备投资和运行成本也较高；膜分离技术，如反渗透、纳滤等，虽然能够有效去除有机物，但膜的使用寿命较短，需要定期更换，增加了处理成本。此外，为了实现工业废水零排放，还需要对处理后的废水进行进一步的浓缩和结晶处理，这也会增加处理成本。因此，在选择有机物去除工艺时，需要综合考虑处理效果和成本因素。

1.4 对环境影响大

如果工业废水中的有机物不能得到有效去除，直接排放到环境中，会对水体、土壤和大气等造成严重的污染。有机物在水体中会消耗大量的溶解氧，导致水体缺氧，影响水生生物的生存和繁殖；一些有机物还具有生物富集性，会通过食物链传递，对人类健康造成潜在威胁。此外，工业废水处理过程中产生的污泥和废渣等固体废弃物，如果处理不当，也会对环境造成二次污染。因此，在工业废水零排放工艺中，不仅要注重有机物的去除效果，还要考虑处理过程对环境的影响，采用环保、可持续的处理技术。

2 工业废水零排放工艺中有机物去除的方法

2.1 物理吸附法

物理吸附法是一种常见且有效的去除工业废水中有机物的手段。它主要利用具有高比表面积和丰富孔隙结构的吸附剂，如活性炭、分子筛等，通过分子间作用力将废水中的有机物吸附到吸附剂表面。活性炭因其发达的孔隙结构和巨大的比表面积，能够对多种有机物表现出良好的吸附性能。例如，在处理含有酚类、苯类等有机物的工业废水时，活性炭可以快速地将这些有机物吸附，从而降低废水中有机物的浓度。然而，物理吸附法也存在一定的局限性，当吸附剂达到饱和后，其吸附能力会显著下降，需要对吸附剂进行再生处理或更换。再生过程通常需要消耗一定的能源和化学试剂，这在一定程度上增加了处理成本。

2.2 生物处理法

生物处理法是利用微生物的代谢作用来分解工业废水中的有机物。根据微生物的生存环境和代谢方式，可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是在有氧条件下，好氧微生物将有机物分解为二氧化碳和水等无机物。常见的好氧生物处理工艺有活性污泥法、生物膜法等。活性污泥法通过向废水中曝气，使活性污泥中的微生物与有机物充分接触，从而实现有机物的降解。生物膜法则是让微生物附着在载体表面形成生物膜，当废水流经生物膜时，有机物被微生物分解。厌氧生物处理则是在无氧条件下，厌氧微生物将有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体。厌氧生物处理具有能耗低、能产生可利用的沼气等优点，但处理时间相对较长，对水质和环境条件的要求较为苛刻。生物处理法具有处理效果好、成本相对较低等优点，但对废水的水质和温度等条件较为敏感，需要严格控制运行参数。

2.3 化学氧化法

化学氧化法是通过向废水中投加氧化剂，利用氧化剂的强氧化性将有机物氧化分解为小分子物质或无机物。常见的氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。臭氧具有强氧化性，能够快速分解多种有机物，且反应后不会产生二次污染。在处理含有难降解有机物的工业废水时，臭氧氧化法表现出了良好的效果。过氧化氢在催化剂的高效作用下，能够生成具有显著强氧化性的羟基自由基，从而对废水中的有机污染物实施有效的氧化分解。化学氧化法作为一项重要的污水处理技术，具有反应速率快、处理效能高等突出优势，但同时也应当清醒认识到，部分氧化剂存在成本较高的现实问题，且个别氧化剂可能对生态环境产生一定负面影响。基于此，在具体实践过程中，必须严格遵循科学决策原则，根据废水水质特征及处理标准要求，审慎选择适宜的氧化剂种类和工艺参数，确保实现经济效益与生态效益的有机统一。

2.4 膜分离法

膜分离法作为一项先进的水处理技术，是通过科学构建具有选择透过性的特殊膜材料，以压力差、浓度差等物理化学作用力为驱动力，实现废水中不同组分的精准选择性透过，从而达到有机物高效分离与去除的技术目标。当前主要应用的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等系列工艺。其中，微滤与超滤技术主要针对废水中的大分子有机物、胶体及悬浮颗粒等污染物开展有效截留。根据技术参数标准，微滤膜的孔径范围通常控制在0.1-10 微米之间，超滤膜则达到 0.001-0.1 微米的更精细孔径。这些技术工艺能够显著去除废水中的悬浮物、细菌等有害物质，为废水处理达标排放提供可靠的初级净化保障。纳滤和反渗透则能进一步去除废水中的小分子有机物和溶解性盐类。纳滤膜对相对分子质量在 200-1000 的有机物有较好的截留效果，而反渗透膜几乎可以截留所有的有机物和无机物，使废水达到较高的净化程度。膜分离法具有分离效率高、操作简单、无相变等优点。然而，膜分离过程中容易出现膜污染问题，导致膜通量下降和分离性能降低。为了保证膜的正常运行，需要定期对膜进行清洗和维护，这增加了运行成本和操作的复杂性。

3 结语

工业废水零排放工艺中有机物去除方法的研究已取得显著进展，但仍面临诸多挑战。未来的研究应着重于开发更为高效、经济且环保的处理技术，以应对复杂多样的有机污染物。同时，应加强多种方法的联合应用研究，充分发挥各技术的优势，实现处理效果的最大化。此外，随着新材料和新技术的不断涌现，如纳米材料、光电催化等，这些新兴技术有望为有机物去除提供新的解决方案。在实际工程应用中，还需进一步优化工艺参数，提高系统的稳定性和适应性，以满足不同行业废水处理的需求。总之，推动工业废水零排放技术的发展，不仅有助于环境保护，也为实现可持续发展目标提供了重要支撑。

参考文献

[1] 王倩煜 . 工业废水零排放工艺中有机物去除方法研究进展[J]. 云南化工，2024，51（12）：24-28.

[2] 王怡灵，黄强，郑进文，吴晨凯，黄俊杰，王郢蔓 . 高盐工业废水的零排放工艺探究 [J]. 化学工程师，2022，36（11）：47-50.