化工废水处理及重金属离子去除的方法

化工废水是指化工厂生产产品过程中所生产的废水，如生产乙烯、聚乙烯、橡胶、聚酯、甲醇、乙二醇、油品罐区、空分空压站等装置的含油废水，经过生化处理后，一般可达到国家二级排放标准，现由于水资源的短缺，需将达到排放标准的水再经过进一步深度处理后，达到工业补水的要求并回用。
化工厂作为用水大户，年新鲜水用量一般为几百万立方米，水的重复利用率低，同时外排污水几百万立方米，不仅浪费大量水资源，也造成环境污染，并且水资源的短缺已对这些工业用水大户的生产造成威胁。为保持企业的可持续发展及减少水资源的浪费，降低生产成本，提高企业经济效益和社会效益。需对化工废水进行深度处理（三级处理），作为循环水的补水或动力脱盐水的补水，实现污水回用。
由于水中杂质主要为悬浮颗粒和细毛纤维，利用机械过滤原理，采用微孔过滤技术将杂质去除。由PLC或时间继电器控制过滤器设备工作状况，实现自动反冲洗、自动运行，提升水泵提供过滤器所需水头，出水直接引入生产系统。
一、化工废水主要特征
1、化工废水成分复杂，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；
2、该废水中含有大量污染物物质，主要是由于原料反应不完全和原料或生产中使用大量溶剂造成的。
3、有毒有害物质多，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；
4、生物难降解物质多，B比C低，可生化性差；
二、废水性质
化工产品生产过程中产生的废水表现为：排放量大、毒性大、有机物浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物含量高、治理难度大,但同时废水中也含有许多可利用的资源，而膜技术作为高新技术在化工领域的生产加工、节能降耗和清洁生产等方面发挥着重要。
三、化工废水预处理物化工艺
3.1催化微电解处理技术
微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，该工艺用于高盐、难降解、高色度废水的处理不但能大幅度地降低cod和色度，还可大大提高废水的可生化性。该技术是在不通电的情况下，利用微电解设备中填充的微电解填料产生“原电池”效应对废水进行处理。当通水后，在设备内会形成无数的电位差达1.2V的“原电池”。“原电池”以废水做电解质，通过放电形成电流对废水进行电解氧化和还原处理，以达到降解有机污染物的目的。
该工艺具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、处理时间短、操作维护方便、电力消耗低等优点，可广泛应用于工业废水的预处理和深度处理中。
3.2多相催化氧化处理技术
该处理技术是环境领域新发展的一种技术，主要采用以羟基自由基为核心的强氧化剂，快速、无选择性、彻底氧化环境中的各种有机污染物。羟基自由基与水中的溶解性有机物反应形成羟基自由基；在催化剂的催化下，羟基自由基对废水中有机物进行氧化分解。该技术对CODcr去除、脱色以及提高废水的可生化性有着显著的效果。其色度、CODcr去除率可达75%-99%。在对农药废水、化工废水、制药废水的实际应用中，该技术体现了很好的应用效果。
四、化工废水处理方法
4.1化学方法处理
化学方法是利用化学反应的作用以去除水中的有机物、无机物杂质。主要有化学混凝法、化学氧化法、电化学氧化法等。化学混凝法作用对象主要是水中微小悬浮物和胶体物质，通过投加化学药剂产生的凝聚和絮凝作用，使胶体脱稳形成沉淀而去除。混凝法不但可以去除废水中的粒径为1～10mm的细小悬浮颗粒，而且还能去除色度，微生物以及有机物等。该方法受pH值、水温、水质、水量等变化影响大，对某些可溶性好的有机、无机物质去除率低；化学氧化法通常是以氧化剂对化工废水中的有机污染物进行氧化去除的方法。废水经过化学氧化还原，可使废水中所含的有机和无机的有毒物质转变成无毒或毒性较小的物质，从而达到废水净化的目的。
4.2物理处理法
化工废水常用的物理法包括过滤法、重力沉淀法和气浮法等。过滤法是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质，主要是降低水中的悬浮物，在化工废水的过滤处理中，常用扳框过滤机和微孔过滤机，微孔管由聚乙烯制成，孔径大小可以进行调节，调换较方便；重力沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，在重力场的作用下自然沉降作用，以达到固液分离的一种过程；气浮法是通过生成吸附微小气泡附裹携带悬浮颗粒而带出水面的方法。这三种物理方法工艺简单，管理方便，但不能适用于可溶性废水成分的去除，具有很大的局限性。
4.3光催化氧化技术
光催化氧化技术利用光激发氧化将O₂、H₂O₂等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H₂O₂、uv-O₂等工艺，可以用于处理污水中CHCl₃、CCl₄、多氯联苯等难降解物质。另外，在有紫外光的Feton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H₂O₂分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。
一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe^2＋或Fe^3＋及H₂O₂为介质，通过光助-芬顿(photo－Fenton）反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光；多相光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子空穴作用，产生•OH等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化，最终生成CO₂、H₂O及其它离子如NO^3－、PO4^3－、SO₄^2-、Cl^－等。与无催化剂的光化学降解相比，光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。
4.4磁分离法
磁分离法，是通过向化工废水中投加磁种和混凝剂，利用磁种的剩磁，在混凝剂同时作用下，使颗粒相互吸引而聚结长大，加速悬浮物的分离，然后用磁分离器除去有机污染物，国外高梯度磁分离技术已从实验室走向应用。
磁分离技术应用于废水处理有三种方法:直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。利用磁技术处理废水主要利用污染物的凝聚性和对污染物的加种性。凝聚性是指具有铁磁性或顺磁性的污染物,在磁场作用下由于磁力作用凝聚成表面直径增大的粒子而后除去。加种性是指借助于外加磁性种子以增强弱顺磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分离法除去；或借助外加微生物来吸附废水中顺磁性离子，再用磁分离法除去离子态顺磁性污染物。
4.5吸附法
含重金属化工废水水质复杂，成分不易控制，其中含有的镍、锌、铜、镉、铬等重金属离子毒性较大，有些属于致癌的剧毒物质，对人类危害极大。
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海普团队针对特定重金属离子的特点，利用螯合树脂吸附材料的特种功能基团与重金属离子形成络合物的特性，实现重金属离子的回收和利用。此类树脂吸附材料，对重金属离子具有较高的选择性，处理后的废水能够达标排放。具有材料吸附容量大，运行成本低，易于再生，使用寿命长；设备运行成本低，维护费用低，操作简单等技术优势，吸附处理技术广泛应用于有色金属生产、电镀、采矿、石化催化等过程中产生的废水治理，工艺流程如下： 4.5.1技术优势
1、能够满足环保要求，达标排放（镍含量≤0.1ppm，铜含量≤0.5ppm）；
2、材料吸附容量大，运行成本低，易于再生，使用寿命长；
3、设备运行成本低，维护费用低，操作简单。
4.5.2应用案列
对某石化企业实施含镍废水治理与资源化，实现了柠檬酸回用，镍浓缩回收，每年回收价值500万元左右。 五、结语
化工废水的处理是化工行业发展的一大难题，对于国家经济社会的发展也具有十分重要的意义。仅仅靠着上述的一些基本的处理方法还远远不够，在化工生产过程中，要使废水的排放量大大减低，从源头上减少污染。同时，我们也要努力探索废水处理的新工艺，来推动废水处理技术的发展。