化工废水治理及清洁生产

一、化工废水的来源及性质

化工废水是从每一种化工产品生产过程中排放出来的废水（包括工艺废水、冷却水、废弃洗涤水、设备及场地冲洗水等）。不同行业、不同企业、不同原料、不同的生产方式和不同类型的设备、生产管理的好与坏，操作水平的高与低都对废水的产生数量和污染物的种类及浓度有很大的影响。

（一）化工废水的主要来源

（1）化工生产的原料和产品在生产、包装、运输、堆放的过程中因一部分物料流失又经雨水或用水冲刷而形成的废水。

（2）化学反应不完全而产生的废料。由于反应条件和原料纯度的影响，任何反应都有一个转化率的问题。一般的反应转化率只能达到70%～80%。未反应的原料虽然可以经分离或提纯后再使用，但在循环使用过程中，由于杂质越积越多，积累到一定程度，就会妨碍反应的正常进行，如发生催化剂中毒现象。这种残余的浓度低且成分不纯的物料常常以废水形式排放出来。

（3）化学反应中副反应生成的废水。化工生产中，在进行主反应的同时，经常伴随着一些副反应，产生了副产物。这些副产物一般可回收利用。在某些情况下，如数量不大，成分比较复杂，分离比较困难，分离效率也不高，回收经济不合算等，常不回收利用而作为废水排放。

（4）冷却水。化工生产常在高温下进行，因此，需要对成品或半成品进行冷却。采用水冷时，就排放冷却水。若采用冷却水与反应物

料直接接触的直接冷却方式，则不可避免地排出含有物料的废水。

（5）一些特定生产过程排放的废水。如：焦炭生产的水力割焦排水，蒸汽喷射泵的排出废水，蒸馏和气提的排水与高沸残液，酸洗或碱洗过程排放的废水，溶剂处理中排放的废溶剂，机泵冷却水和水封排水等。

（二）化工废水的分类

化学工业废水按成分可分三大类：第一类为含有有机物的废水，主要来自基本有机原料、合成材料（含合成塑料、合成橡胶、合成纤维）、农药、染料等行业排出的废水；第二类为含无机物的废水，如无机盐、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及纯碱等行业排出的废水；第三类为既含有有机物又含有无机物的废水，如氯碱、感光材料、涂料等行业。如果按废水中所含主要污染物分则有含氰废水、含酚废水、含硫废水、含氟废水、含铬废水、含有机磷化合物废水、含有机物废水等。

（三）化工废水的性质特点

化学工业在经济建设中处于十分重要的地位。然而，它又是造成环境污染的主要工业系统之一。化工废水污染有如下特点。

（1）废水排放量大化工生产中需要进行化学反应，化学反应要在一定的温度、压力及催化剂等条件下进行。因此，在生产过程中工艺用水及冷却水用量很大，故废水排放量大。废水排放量约占全国工业废水总量的30%左右，居各工业系统之首。

（2）污染物种类多水体中的烷烃、烯烃、卤代烃、醇、酚、醚、酮及硝基化合物等有机物和无机物，大多是化学工业生产过程中或一

些行业应用化工产品的过程中所排放的。

（3）污染物毒性大，不易生物降解所排放的许多有机物和无机物中不少是直接危害人体的毒物。许多有机化合物十分稳定，不易被氧化，不易为生物所降解。许多沉淀的无机化合物和金属有机物可通过食物链进入人体，对健康极为有害，甚至在某些生物体内不断富集。

（4）废水中有害污染物较多全国化工废水中主要有害污染物年排放总量为215万吨左右，其中主要有害污染物如废水中氰化物的排放量占总氰化物排放量的一半，而汞的排放量则占全国排放总量的2/3。六价铬的排放量占全国总排放量的12%（1986年）。

（5）化工废水的水量和水质视其原料路线、生产工艺方法及生产规模不同而有很大差异一种化工产品的生产，随着所用原料的不同，采用生产工艺路线的不同，或生产规模的不同，所排放废水的水量及水质也不相同。以乙醛生产为例，根据生产所采用三种不同原料路线和三种不同生产工艺方法，其排放废水的水质和水量也各异。

（6）污染范围广化学工业厂点多，遍及整个城市及郊区，甚至农村地区。由于化工具有行业多，厂点多、品种多、生产方法多及原料和能源消耗多等特点造成污染面广。

二、化工废水主要处理技术

（一）化工废水的处理方法

废水处理过程是将废水中所含有的各种污染物与水分离或加以分解，使其净化的过程。废水处理法大体可分为：物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。

1. 化学方法处理化工废水

废水化学处理法是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等；以传质作用为基础的处理单元有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗吸和反渗透等。有废水臭氧化处理法、废水电解处理法、废水化学沉淀处理法、废水混凝处理法、废水氧化处理法、废水中和处理法等。与生物处理法相比，能较迅速、有效地去除更多的污染物，可作为生物处理后的三级处理措施。此法还具有设备容易操作、容易实现自动检测和控制、便于回收利用等优点。化学处理法能有效地去除废水中多种剧毒和高毒污染物。

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1O～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。常用的有空气氧化，氯氧化和臭氧化法。空气氧化因其氧化能力弱，主要用于含还

原性较强物质的废水处理，Cl是普通使用的氧化剂，主要用在含酚、含氰等有机废水的处理上，用臭氧处理废水，氧化能力强，无二次污染。臭氧氧化法、氯氧化法，其水处理效果好，但是能耗大，成本高，不适合处理水量大和浓度相对低的化工废水；电化学氧化法是在电解槽中，废水中的有机污染物在电极上由于发生氧化还原反应而去除，废水中污染物在电解槽的阳极失去电子被氧化外，水中的Cl-，OH-等也可在阳极放电而生成Cl2和氧而间接地氧化破坏污染物。实际上，为了强化阳极的氧化作用，减少电解槽的内阻，往往在废水电解槽中加一些氯化钠，进行所谓的电氯化，NaCl投加后在阳极可生成氯和次氯酸根，对水中的无机物和有机物也有较强的氧化作用。近年来在电氧化和电还原方面发现了一些新型电极材料，取得了一定成效，但仍存在能耗大、成本高，及存在副反应等问题。

2. 物理处理法处理化工废水

废水物理处理法是通过物理作用分离和去除废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物（包括油膜、油珠）的方法。处理过程中，污染物的化学性质不发生变化。方法有：①重力分离法，其处理单元有沉淀、上浮（气浮）等，使用的处理设备是沉淀池、沉砂池、隔油池、气浮池及其附属装置等。②离心分离法，其本身是一种处理单元，使用设备有离心分离机、水旋分离器等。③筛滤截留法，有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用格栅、筛网，后者使用砂滤池、微孔滤机等。此外，还有废水蒸发处理法、废水气液交换处理法、废水高梯度磁分离处理法、废水吸附处理法等。物理处理法的优点：设备大都较简单，