工业废水的监测及处理方法

由于目前我国的经济发展势头十分迅猛,而我国的工业生产又长期以来是处于低产出、低效率、高消耗、高投入,资源的浪费极为严重,工业用水量及废水的排放量日益增加。

这样就导致了我国生态环境日益恶化、水环境污染十分严重，水资源匮乏危机日益突出。

为极大地缓解水资源的短缺状况，工业废水处理技术的研究也日益受到人们的密切关注。

因此,加强工业废水处理方法及发展趋势的探讨就显得尤为重要。

本文就工业废水处理监测及处理方法进行了深入的探讨,具有一定的参考价值。

关键词: 工业废水处理方法污泥处置监测
引言 (1)
1 工业废水的含义 (1)
2 工业废水的分类及特点 (1)
2.1工业废水的分类 (1)
2.2工业废水的特点 (2)
3 工业废水的处理 (2)
3.1物理法 (3)
3.2化学法 (4)
3.3物理化学法 (4)
3.4生物法 (5)
4 工业废水污泥的处理及处置方法 (6)
4.1污水污泥的处理 (6)
4.2污水污泥的处置 (10)
5 工业废水的监测 (11)
6 工业废水处理行业发展趋势 (12)
7 结论 (13)
8 致谢辞 (14)
工业废水是污染我国水环境危害性最大的来源,对工业废水污染进行防治是影响自然资源可持续利用和可持续保存、国民经济的可持续性发展的一个较为重要的因素。

所以,我国一直都把防治工业污染作为环境保护的重中之重,同时也采取了很多行之有效的策略和对策,希望能够缓解工业废水对环境的深度污染。

但由于目前我国的经济发展势头十分迅猛,而我国的工业生产又长期以来是处于低产出、低效率、高消耗、高投入,资源的浪费极为严重,废水和污染物的排放量极大,这样就导致了我国生态环境日益恶化、水环境污染十分的严重。

因此,加强工业废水处理方法及发展趋势的探讨就显得尤为重要。

1.工业废水的含义
工业废水是指各行业生产过程中所产生和排出的废水。

它可分为生产污水（包括生活污水）和生产废水两大类。

（1）生产污水是指在生产过程中所形成的，被有机或无机生产废料所污染的废水（包括温度过高而能够造成热污染的工业废水）。

（2）生产废水是指在生产过程中形成的，但未直接参与生产工艺、只起辅助作用，未被污染物污染或污染很轻的水，有的只是温度稍上升（诸如冷却水等）。

2.工业废水的分类及特点
2.1工业废水的分类
为了更进一步了解了工业废水的性质,认识其危害性,研究其处理措施,通常工业废水有3种分类方法:
第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，含无机污染物为主的为无机废水，含有机污染物为主的为有机废水。

例如电镀废水与矿物加工过程的废水，是无机废水；食品或石油加工过程的废水，是有机废水。

第二种是按工业企业的产品与加工对象分类，如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。

第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水与放射性废水等。

2.2工业废水的特点
由于工业的迅速发展，工业废水的水量及水质污染量很大，它是最重要的污染源，具有以下几个特点：
(1) 排放量大，污染范围广，排放方式复杂。

工业生产用水量大，相当一部分生产用水中都携带原料、中间产物、副产物及终产物等排出厂外。

工业企业遍布全国各地，污染范围广，不少产品在使用中又会产生新的污染。

如全世界化肥施用量约5亿t，农药200多万吨，使遍及全世界广大地区的地表水和地下水都受到不同程度的污染。

工业废水的排放方式复杂，有间歇排放，有连续排放，有规律排放和无规律排放等，给污染的防治造成很大困难。

(2) 污染物种类繁多，浓度波动幅度大。

由于工业产品品种繁多，生产工艺也各不相同，因此，工业生产过程中排出的污染物也数不胜数，不同污染物性质有很大差异，浓度也相差甚远。

(3) 污染物质毒性强，危害大。

被酸碱类污染的废水有刺激性、腐蚀性，而有机含氧化合物如醛、酮、醚等则有还原性，能消耗水中的溶解氧，使水缺氧而导致水生生物死亡。

工业废水中含有大量的氮、磷、钾等营养物，可促使藻类大量生长耗去水中溶解氧，造成水体富营养化污染。

工业废水中悬浮物含量很高，可达3000mg/L，为生活废水的10倍。

(4) 污染物排放后迁移变化规律差异大。

工业废水中所含各种污染物的性质差别很大，有些还有较强毒性，较大的蓄积性及较高的稳定性。

一旦排放，迁移变化规律很不相同，有的沉积水底，有的挥发转入大气，有的富集于生物体内，有的则分解转化为其他物质，甚至造成二次污染，使污染物具有更大的危险性。

(5) 恢复比较困难。

水体一旦受到污染，即使减少或停止污染物的排放，要恢复到原来状态仍需要相当长的时间。

3.工业废水的处理
工业废水处理按其作用原理,可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法
四类。

物理法有调节、过滤、沉淀、浮力浮上法等；化学法有混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法等；物理化学法有吸附法、离子交换法、膜分离法、气提法、萃取法等；生物法有好氧生物处理和厌氧生物处理。

3.1物理法
物理法是通过物理或机械作用分离或回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的废水处理方法，其处理过程不改变污染物质的化学性质。

物理法废水处理技术通常有调节、筛滤、过滤、沉淀、气浮、离心分离、磁分离等。

3.1.1调节
工业废水的水量和水质随生产过程而变化,为使废水处理系统在最佳工艺条件下运行,需进行水质、水量调节。

3.1.2沉淀(重力)分离
利用废水中的悬浮物和水密度不同的原理,借助重力沉降作用,使悬浮物从水中分离出来。

3.1.3筛滤、过滤
通过格栅、滤网、滤布或滤料的拦截作用和凝聚作用去除污水中的悬浮物质和油类。

3.1.4气浮法
气浮法的基本原理是利用外力将空气吹入水中，使水中产生大量微小气泡，使其作为载体，粘附污水中的污染微粒，形成比重小于水的浮体，浮到水面，实现固液分离，从而分离出污水中的污染物质。

气浮法与沉淀法相比较，各具特色。

气浮法对于那些很难用沉淀法去除的污染物质具有很好的去除效果。

气浮法的浮渣含水率低，比沉淀池污泥体积少2-10倍左右，但气浮法电耗较大。

一般来说，选用气浮法还是沉淀法要根据污水中的污染物质的物理性质决定。

对于比重小于或接近1的漂浮或悬浮物质，宜选用气浮法。

对于比重大于1的易沉的物质，宜选用沉淀法。

当使用单独一种方法效果不明显时，也可以考虑将沉淀与气浮相结合使用。

气浮法分为4大类。

①分散空气气浮法，又可分为转子碎气法、微孔布气法。

②电解气浮法。

③生化气浮法，可分为生物产气气浮法、化学产气气浮法。

④溶解空气气浮法，可分为真空气浮法、压力溶气气浮法。

压力溶气气浮法又可分为全溶气式、部分溶气式及部分回流溶气式。

3.2化学法
化学法是通过加入化学物质,使其与废水中的污染物质发生化学反应来分离、去除、回收废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理方法。

化学法废水处理技术通常有混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法等。

3.2.1混凝法
污水中存在以胶体形式运动的污染物质，这些污染物质一般有带电荷，不同胶体颗粒之间存在电荷之间产生的吸引和排斥作用，导致污水性质较稳定。

混凝法就是向污水中投入带相反电荷的混凝剂，改变污水中胶体颗粒的电荷相互平衡，使互相凝聚，产生沉降。

在混凝过程中需要投加混凝剂，当污水温度较低、浊度低、色度高时，为了保证获得良好的混凝效果，需要投加助凝剂。

常用的混凝剂有硫酸铝、铁盐，如硫酸亚铁、三氯化铁等。

常用的助凝剂有水解聚丙烯酰胺、活化硅酸和骨胶等。

3.2.2中和法
利用酸碱中和原理,处理酸性或碱性废水。

向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠、石灰石等,使废水变为中性;以粒状石灰石、大理石或白云石作为滤料,进行过滤中和；对碱性废水可吹入含有CO2的烟道气进行中和,也可用其它酸性物质进行中和；酸、碱废水混合中和等。

3.2.3氧化还原法
在污水中，存在着溶解状态的有机和无机污染物，去除这些污染物的化学方法之一是氧化还原法。

氧化还原法是利用氧化剂和还原剂在污水中发生得失电子的化学反应，使污染物质转化成为无害的物质。

常用的氧化剂有空气、纯氧、漂白粉、氯气、臭氧等，常用的还原剂有铁屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等。

3.2.4化学沉淀法
向废水中投加可溶性化学药剂(即沉淀剂),与水中呈离子状态的无机污染物起化学反应,生成不溶于水或难溶于水的化合物,析出沉淀,使废水得到净化。

化学沉淀法多用于去除废水中的重金属离子,如汞、铬、铅、锌等。

化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体沉淀法。

3.3物理化学法
物理化学法是利用传质原理处理或回收利用废水的技术方法。

常见方法包括:吸附法、离子交换法、膜分离法、汽提法、吹脱法、萃取法、蒸发法、结晶法等。

3.3.1吸附
将废水通过多孔性固体吸附剂,使废水中溶解性有机或无机污染物吸附到吸附剂上的废水处理技术。

常用的吸附剂有活性炭、活性氧化铝、沸石、硅藻土、硅胶、分子筛等,其中以活性炭使用最为广泛。

吸附树脂亦称高分子吸附剂,是一类高度交联的高分子聚合物,具有较大的比表面积和优良的孔结构。

对于低浓度有机废水的处理,多采用活性炭吸附;对于高浓度有机废水的处理,宜选用大孔吸附树脂,从废水中吸附有机溶质,实现有机溶质的富集与分离。

吸附树脂处理有机废水,与普通活性炭相比,具有适用范围宽、吸附效果好、脱附再生容易、树脂性能稳定等许多优点。

近年来,我国南开大学等单位先后研制成功数十种新型吸附树脂,其中H系列和NKA系列吸附树脂的性能达到国际水平。

南开大学、南京大学、成都科技大学、江苏石油化工学院等单位与石化企业协作,应用树脂吸附法处理了数十种高浓度有机废水,取得了很好的效果,先后建成了数十套工业处理装置并投入正常运行。

3.3.2离子交换
离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。

在工业废水处理中,主要用以回收贵重金属离子,也可用于放射性废水和有机废水的处理。

离子交换剂分为无机和有机两大类。

无机离子交换剂包括天然沸石和合成沸石等。

有机离子交换剂包括磺化煤、离子交换树脂和离子交换纤维等。

后二者具有良好的理化性能和丰富的离子交换基团,对水溶液中的各种离子有较大的交换吸附容量,故在废水处理中使用较为广泛。

3.3.3萃取
利用溶质在水中和溶剂中溶解度的不同,使废水中的溶质转溶入另一与水不互溶的溶剂中,然后使溶剂与废水分层分离,既可使废水得到净化。

在萃取过程中使用的溶剂称为萃取剂,萃取后的溶剂成为萃取液(相) ,废水称为萃余液。

3.4生物法
生物处理法就是利用微生物的新陈代谢功能,通过微生物的吸附、降解废水中的有机污染物,将废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等
污染物质,转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。

生物处理法通常又分为好氧生物处理(如活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘和土地处理法等)和厌氧生物处理(如厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法)两种方法。

3.4.1生物膜法
生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。

生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物等组成的生态系统，主要用于去除废水中呈溶解的和胶体状有机污染物。

根据不同的理装置，又分为生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化池法、流化床生物膜法、悬浮颖粒生物膜法等。

它广泛应用于石油、印染、造纸、农药、食品等工业废水的处理。

它具有不存在污泥膨胀问题；对废水水质、水量的变化有较好的适应性；剩余污泥量少等优点。

3.4.2厌氧消化法
厌氧消化池是厌氧生物处理的一种方法。

厌氧生物处理过程也可称为厌氧消
化，其反应过程是在厌氧的条件下，多种微生物分解有机物。

生成CH
4和CO
2
的
过程。

3.4.3生物稳定塘
使废水在自然或经人工改造或人工修造的池塘内缓慢流动、贮存,通过微生物等的代谢活动,降解废水中的有机污染物,从而使废水得到净化。

生物塘按功能的不同可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘等。

4.工业废水污泥的处理及处置方法
作为污水处理的终端产物，污泥也是制约污水处理的一个重要因素，污泥的处理也显得尤为重要。

4.1污水污泥的处理
工业废水污泥的处理、处置是大中型城市必须面对的问题,相对于城市污水厂产生的污泥而言,工业废水污泥通常具有以下特点:成分复杂；有毒有害物质含量较高；来源分散；产量较大。

工业企业的废水污泥处理、处置现状主要分布在食品、纺织印染、冶金钢铁、机械制造、化工、电力六大行业中（见图1）。

图1工业企业行业分布
目前,企业采用的废水污泥处理技术有:机械脱水(包括板框压滤脱水、带式压滤脱水、离心脱水)、重力浓缩、消化+自然干化和自然干化(见图2),具体处理效果见表1。

图2工业废水污泥处理技术
表1 不同处理技术的处理效果
可见,大部分企业采用板框压滤脱水方式,这主要是由于板框压滤机结构简单、操作容易、运行稳定、故障少、过滤推动力大、所得泥饼含水率低，而且对物料适应性强，适用于各种污泥。

使用板框压滤机脱水的大都使用人工板框压滤机,不但劳动强度大,而且周期长、效率低。

大部分企业对污泥处理不够重视,板框压滤机比较陈旧,运行不稳定,不能达到最好的脱水效果。

有部分乡镇小企业的
设备较落后,脱水后污泥含水率很高,不仅污泥脱水机房、堆放场地卫生状况较差,也给污泥运输带来很大困难。

4.1.1污泥脱水
从污水处理厂排出的污泥由于含水量高，体积庞大，且易腐败发臭，不利于运输和处置，所以常常需要进行脱水，这样可以降低污泥的含水率，减小污泥的体积，降低运输成本。

脱水后污泥可利用物质的含量会有所增加(如农用的肥分、焚烧的热值等)，且利于污泥的后续处置和利用。

常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。

自然干燥是利用自然力量(如太阳能)将污泥脱水干化。

传统上常用的是污泥干化床。

该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。

最近利用芦苇等沼生植物进行脱水引起人们的关注。

该方法可将干燥不需要电能也不需化学物质，是一种可持续过程。

其缺点是占地面积大，可引起地下水污染。

机械脱水是目前世界各国普遍采用的方法。

常用的脱水机械有真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机。

近年来，转筒离心机和带式压滤机得到迅速发展，作为污泥脱水的柱要机种在世界各国得到广泛应用。

Banerjee等发展了一种新的节能活性污泥脱水系统，在该系统中，污泥被一个热表面(200℃左右)脉冲短暂压缩，在热表面和污泥之中产生的蒸汽又可以使污泥中的一部分水以液体形式脱出，利用这种方法可使城市污泥脱水率提高10％～15％，使污泥的干燥、焚烧或填埋费用有较大的降低。

在污泥进行机械脱水前，通常需要加入一定量的调理剂以改变污泥的脱水性能。

因为，城市污水污泥含有大量的微生物机体，含水率高，其与水的亲和力很强，使污泥脱水非常困难。

所谓调理就是破坏污泥的胶态结构，减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。

污泥调理工艺，包括洗涤药、加热加压调理和冷冻融化调理等。

过去主要采用铁盐洗涤和以石灰、铁盐为主要添加剂的加药法，尤其加药法功效可靠、操作方便，应用较广。

近年来后两种方法开始受到重视，特别是以污泥作为肥料再利用时，使用冷冻融化调理可以保护泥中有用成分不被分解。

Latifoglu等发现飞灰可降低污泥凝聚时的特定阻力和压缩时的协同因素，可作为一种有用的调理剂。

顾国维等针对污泥的特性，尝试用溶菌酶破坏菌胶团的结构，以改善污泥的性能，试验结果表明可显著加快脱水速率，但由于溶菌酶生产成本高,目前还不能推广应用。

随着生物技术的发展，用新的基因工程技术生产溶菌酶，降低成本，
或者用基因工程菌破坏菌胶团的结构，促进污泥脱水，将具有一定的现实意义。

4.1.2污泥浓缩
污水处理过程中排出的污泥含水率都很高，体积都很大，初次沉淀污泥含水率界于95%-97%，剩余活性污泥达99%以上。

污泥中所含的水分大致可以分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；颗粒间的毛细水，约占20%；污泥颗粒的吸附水和颗粒内部水，约占10%。

污泥浓缩可以降低污泥的含水率，实现污泥的减容化，污泥浓缩效率的高低、浓缩效果的好坏直接影响污泥处理成本乃至整个污水处理厂的运行成本。

污泥浓缩主要是降低污泥中的空隙水，污泥浓缩采用的是物理处理方法，主要包括重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法等。

4.1.3污泥消化
（1）污泥好氧消化污泥的好氧处理是在延时曝气活性污泥的基础上发展起来的。

好氧消化池内的微生物生长处于内源代谢期。

通过该法处理，使污泥中
的有机物被最终转化为CO
2和H
2
O等。

好样处理需供应充足的空气，保证污泥有
溶解氧至少1-2mg/L，并由足够的搅拌使泥中颗粒保持悬浮状态。

污泥的含水率需大于95%左右，否则难于搅拌起来。

污泥好氧处理系统的设计根据经验数据或反应动力学进行，消化时间根据试验确定。

（2）污泥厌氧消化污泥厌氧消化即在无氧条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解污泥中的有机污染物是污泥中有机物最终狂化成一些无机物和气体消化后污泥体积显著减小呈黑色粒状结构易拓水性质稳定，污泥厌氧消化的好处在于，一方面具有较高的产气率。

另一方面污泥经消化后的含水率有较大的降低。

从而大大降低了污泥的储存。

运输费用。

厌氧消化一般是在密闭的消化槽内。

在30摄氏度在贮停30分左右。

主要是通过微生物的作用是有机物分解，最终生成以甲烷为主的沼气，沼气热量可到达5000到6000kcal/m3，可作为燃料，又可作为动力资源，还可作为中药化工染料。

在日本从1980年就开始吧消化所产生的沼气用于发电系统。

这种利用途径无论是在运行管理还是在经济效益方面都有广阔的前景。

但是在目前的污泥厌氧消化处理中，大约只有一半的有机物化为甲烷气体。

如何提高污泥消化整体水平，提高产气率与能源回收率，并尽量减少污泥体积，成为该领域的研究重点目前的研究主要有，利用各种前处理来改善污泥的厌氧消化性能；探索高效可靠的新型污泥厌氧处理工艺；此外应用生物技术来进一步提高污泥的产气量也已引起研究者的重视。

（3）两相厌氧消化两相厌氧氧消化是近年发展起来的一种宵放毯室的折绍污泥处理工艺。

它将产酸和产甲烷相分别在不同的生长环境内进行，形成各自的相对优势。

以便提高整个消化过程的处理效率、反应速度及稳定性。

4.2污水污泥的处置
污泥的处理途径很多，土地利用、卫生填埋、污泥焚烧和水体消纳（排入江河湖海的方法），是许多国家常用的方法，这些方法的选择，因国家情况的不同而有很大的差异：一般的来说，各国对于污泥处理方式的选择，是根据本国的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素而决定的，而且会随着公众认识高和兴趣的改变而反生变化。

4.2.1土地利用
污泥的土地利用是一种积极的，有效而安全的污泥处理方式。

污水污泥的土地利用，在我国已经有超过20年的历史，自80年代初，第一座城市污水处理厂天津纪庄子污水处理厂，建成投产后，污泥既由附近郊区农民用于农田。

其后北京高碑店等污水处理厂的污泥也均用于农田。

随着城市污水污泥产生量和污水处理厂的逐渐增多，我国已经开始将污水处理厂污泥用于城市绿化及林地改造。

在国外，污泥及其堆肥做肥源土地利用，已有60多年的历史，城市污泥土地比例最高的是荷兰，占55%；其次是丹麦、法国和英国，占45%，美国占25%。

4.2.2土地填埋
污泥的土地填埋始于20世纪60年代，是在传统填埋的基础上，从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，以严格的管理制度和科学的工程操作来加以实施的污泥处理方法。

到目前为止，这种方法以发展成为一向比较成熟的污泥处置技术。

该技术的基本方式是城市淤泥经过简单的灭菌处理后，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。

它的好处是处理成本低、不需要高温脱水（自然干化），既解决了污泥出路问题，又可以增加城市建设用地，故成为大多数西方国家主要的污泥处置方法之一。

4.2.3污泥焚烧
焚烧优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到无菌化和减量化，其产物为无菌、无臭的无机残渣，含水率为零，且在恶劣的天气条件下，不需存储设备。

近年来焚烧法由于采用了合理的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自持，并能够越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污。