三废治理工艺及其综合利用

“三废”治理工艺及其综合利用

环境是人类赖以生存与发展的终极物质来源，同时还承受着人类活动所产

生的废弃物的种种作用。造成环境污染的因素很多，其中化学污染物对环境的

污染很大，不容忽视。由于化学反应的复杂性和化工分离方法的多样性，化工

生产过程中会产生废气、废水和废渣等化学污染物，即“三废”。“三废”的形成和排放，不仅是资源的浪费，而且造成了环境污染。

化学工业产生的废气不经处理排入大气会造成大气污染。在大气污染中，

二氧化硫、；硫化氢、氮氧化合物、氨、一氧化碳、氯气、氯化氢和多环芳烃

等物质的危害最大。例如，硫酸生产的吸收过程中，其尾气中仍有二氧化硫和

三氧化硫的酸雾排出；生产丙烯腈过程中产生的副产物乙腈、氢氰酸、乙醛是

有毒的，虽经回收，仍有少量排出；催化剂的制造过程中汞、镉、锰、锌、镍

等金属及其化合物会以粉尘形式排入大气。大气污染使人体健康受到危害、农

作物减产、甚至枯死，给人类的生存造成很大的威胁。

工业上处理有害废气的方法主要有吸收控制法、吸附控制法及化学控制法

等。例如，二氧化硫常采用石灰乳或是苛性钠与纯碱的混合物反应去除，氮氧

化合物可采用碱溶液吸收除去，二氧化碳和氯化氢可用乙醇胺或用水吸收除

去，效果都很好。碳氢化合物的蒸汽、硫化氢等气体可以采用吸附控制法。常

用的吸附剂有活性炭、活性氧化铝、硅胶以及分子筛等。碳氢化合物也常用热

燃烧、催化燃烧和火炬等化学控制法去除。例如在铂催化剂存在下，通入空气

燃烧，将含有丙烯腈和氢氰酸的尾气中的污染物除去，使排放气体达到标准。

水在化工生产中的应用非常普遍，其用量和排放量都比较大。不同的生产

过程废水的性质和排放量不同。废水成分复杂多变，主要包括各种有机物和

汞、镉、鉻等金属及化合物。废水不经处理排放，不仅浪费水资源，而且污染

环境。有效的处理废水，提高水的利用率，对节约和保护淡水资源具有十分重

要的意义。

废水的处理方法很多，一般根据废水的性质、数量以及要求的排放标准，

采用多种方法综合处理。按废水处理的程度，废水处理工艺分为一级处理、二

级处理和三级处理。

一级处理主要是除去粒径较大的悬浮状固体颗粒、胶体和悬浮油类。一级处理工艺过程由筛虑、沉降和浮选等物理过程串联组成。二级处理主要是采用

一些物理化学方法，如萃取、汽提、中和、氧化还原，并采用好氧或厌氧生物

处理法，分离、氧化剂生物降解有机物及部分胶体污染物。二级处理是污水处

理主体部分。

三级处理属于深度处理，进一步除去二级处理未能除去的污染物。常采用的方法有化学沉淀、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等多种。

废渣不仅占用大量的土地而且造成地表水、土壤和大气环境的污染，必须净化处理。化工废渣主要有炉灰渣、电石渣、页岩渣、无机酸渣、含油含碳及

其他可燃性物质、报废的催化剂、活性炭及其他添加剂和污水处理的剩余活性

污泥等。

废渣处理方法主要有化学与生物处理、脱水法、焚烧法和填埋法等。

废渣是二次再生资源，根据废渣的种类、性质，回收其中的有用物质和能量，实现综合利用。例如，从石油化工的固体废弃物中回收有机物、盐类；从

含贵重金属的废催化剂中回收贵重金属；从含酚类废渣中回收酚类化合物；含

有难以回收的可燃性物质的固体废渣，可通过燃烧回收其中的能量；含有土壤

所需元素的废渣处理后可生产土壤改良剂、调节剂等；污水处理厂剩余的活性

污泥，可生产有机肥料；将有用物质回收、有害物质除去之后的废渣，如炉渣、电石渣等可作

为建筑、道路的填充材料。

值得注意的是，对废气、废水与废渣的控制和处理，必须从生产的源头上进行控制和预防。“三废”的控制应按照减少污染源、排放物循环、排放物的治理和排放等四个环节的次序，从产品的开发、工程设计和生产等多方面统筹考虑。

提高化学合成的原子利用率，使原料分子中的原子全部转化为产品，不产生和少产生副产物或废物，是实现废物“零排放”的根本措施。提高化学反应的原子利用率，需要开发新的催化材料、开发新的反应途径和减少合成反应的步骤、开发和采用新的合成原材料。

例如环氧乙烷的合成过程中，乙烯经氧氯化反应生成氯乙醇，再经氢氧化

钙皂化得到环氧乙烷的传统工艺，原子利用率仅为25%；乙烯以银作为催化剂直接氧化生产环氧乙烷的现代化学工艺，原子利用率达到100%；后者原子利用率远高于前者，实现了绿色化工的工艺路线。又如，碳酸二甲酯的生产以前需

要用剧毒性气体——光气（碳酰氯）为原料；近年来，成功开发了以一氧化

碳、甲醇和氧气为原料，以氧化亚铜为催化剂合成碳酸二甲酯的工艺路线，实

现了化工原料的绿色化。此外，加强废料的回收，循环使用或综合利用，也是

减少资源浪费和环境污染的重要措施。

化工生产完成由原料到产品的转化要通过化工工艺来实现。化工工艺即化

工生产技术，指将原料物质经过化学反应转变为产品的方法和过程，其中包括

实现这种转变的全部化学和物理的措施。随着化工生产的发展，各种经验的积

累和各种化学定律的发现和提出，使人们的认识水平提高，产生了化学工艺学

这门学科。

化学工艺学与化学工业是紧密联系、相互依存、相互促进的，化学工业的

发展促进了化学工艺学不断发展和完善，化学工艺学也反过来促进了化学工业

的迅速发展和提高。

化工工艺具有个别生产的特殊性，即生产不同的化工产品要采用不同的化

工工艺。但化学工艺学所涉及的范畴是相同的，一般包括原料的选择和预处

理、生产方法的选择、设备的结构和操作、催化剂的选择和使用、操作条件及

其他物料的影响、流程的组织及生产的控制、产品的规格和副产物的分离与利

用、能量的回收和利用以及不同工艺路线和流程的技术经济评价。

对化工工艺的研究、开发和工业化实施，需要应用化学和物理等基础科学

理论、化学工程原理和方法、相关工程学的知识和技术，通过分析和综合，进

行实践才能获得真知。