孫旭陽(yáng)，褚建益

（朗境環(huán)?？萍加邢薰荆憬?杭州 310000）

0 引言

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)出大量廢水和廢液，隨著我國(guó)工業(yè)企業(yè)的數(shù)量上升，工業(yè)產(chǎn)品類型眾多。排出的廢水量也在增加，如果不經(jīng)處理就排放到河流中，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，不僅影響水資源，還會(huì)逐漸腐蝕土壤，制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不利于人們的身體健康。因此，踐行零排放理念十分重要。

1 零排放理念概述

1.1 零排放理念的概念

《工業(yè)用水節(jié)水術(shù)語(yǔ)》中對(duì)“零排放”理念有明確規(guī)定，即企業(yè)或其他主體單位生產(chǎn)用水要達(dá)到零廢水或廢液外排。20 世紀(jì)70 年代美國(guó)弗洛里達(dá)州蓋恩斯維市的一個(gè)發(fā)電廠首次實(shí)現(xiàn)了“工業(yè)零排放”，為工業(yè)和社會(huì)的和諧發(fā)展提供參考方向。如今我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)期，為盡快解決工業(yè)和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，零排放理念開始深入工業(yè)廢水處理工作當(dāng)中。零排放是指工業(yè)廢水和廢液經(jīng)過(guò)處理后，污染物無(wú)限減少，直至能源排放為零的污水處理活動(dòng)。零排放理念不僅是要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的污染進(jìn)行處理，還要將另一部分處理不掉的能源充分利用起來(lái)，讓不可再生資源的排放量為零。工業(yè)廢水中含有大量氰化物、硫化物、油污，還有其他雜環(huán)化合物，除了部分物質(zhì)可以被微生物降解外，其他重金屬元素對(duì)環(huán)境可造成嚴(yán)重污染。

1.2 零排放理念的意義

水是人類賴以生存的自然資源，如今城市化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)建設(shè)規(guī)模增加，水污染問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)峻。不同工業(yè)廢水也會(huì)帶來(lái)不同的污染問(wèn)題，例如，石化企業(yè)排放的油污水和含鹽污水會(huì)導(dǎo)致管線堵塞、腐蝕設(shè)備，不利于整個(gè)污水處理系統(tǒng)的運(yùn)作，工業(yè)煉油廢水排放情況如圖1 所示。因此，采用必要的污水處理技術(shù)能夠有效減少工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，保護(hù)水環(huán)境。零排放理念并非單指某一樣技術(shù)，而是要求企業(yè)通過(guò)合理規(guī)劃，科學(xué)分析水中污染物分布情況，集成多種技術(shù)來(lái)控制水質(zhì)平衡和鹽量平衡。因此，深入貫徹零排放理念，有利于工業(yè)生產(chǎn)達(dá)成減排目標(biāo)，保護(hù)水體健康，降低對(duì)地下水的污染，減少整體工業(yè)用水量，有效緩解目前水資源短缺問(wèn)題，固化高毒、高鹽物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)資源的循環(huán)利用。

2 零排放理念下的工業(yè)廢水處理技術(shù)

2.1 SBR 生化技術(shù)

SBR 生化技術(shù)也稱間歇活性污泥法或處理脫氨污水處理技術(shù)，是近幾年全球大力推廣的工業(yè)廢水處理技術(shù)，該技術(shù)使用了單一反應(yīng)器，按照進(jìn)氣—曝光—沉淀—出水的順序來(lái)完成污水處理。SBR 技術(shù)應(yīng)用時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性高、無(wú)須二次沉淀池、耐沖擊、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。能夠做到持續(xù)進(jìn)水、持續(xù)反應(yīng)。SBR 技術(shù)發(fā)展初期主要應(yīng)用于制革廢水的處理中。SBR 生化系統(tǒng)中的機(jī)械格柵和沉砂池能夠有效降解制革廢水中的粗大廢料，經(jīng)過(guò)沉淀后，廢料會(huì)進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi)完成均質(zhì)處理，處理后的液體再引入一級(jí)氣浮池中去除懸浮物，最后流入提升泵內(nèi)脫去硫化物。經(jīng)過(guò)SBR 生化技術(shù)處理后的工業(yè)廢水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。如今我國(guó)水污染防治計(jì)劃正在深入實(shí)施，SBR 生化技術(shù)擁有良好發(fā)展前景[1]。

2.2 反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)常用于含油廢水和印染廢水的處理當(dāng)中。我國(guó)工業(yè)油田在生產(chǎn)和開采過(guò)程中會(huì)使用到鋼鐵冷壓乳化液和鋼鐵金屬切削清洗液。這也造成此類廢水中油脂含量高，生化需氧量高。如果使用傳統(tǒng)的電解法或化學(xué)法，很難對(duì)含油廢水進(jìn)行物質(zhì)分離。使用反滲透膜技術(shù)可以有效去除油脂，經(jīng)過(guò)膜處理后，乳化油濃縮液中的油脂可以被循環(huán)利用。印染廢水則具有鹽度高、重鉻酸鹽高、成分多樣、色度大等特點(diǎn)。生物處理技術(shù)對(duì)需氧量和重鉻酸鹽比例在40%內(nèi)的廢水無(wú)法發(fā)揮作用。因此，可以使用反滲透技術(shù)，在反滲透裝置中將進(jìn)水壓力控制在0.8MPa～1.2MPa，溫度控制在15～40℃，然后把經(jīng)過(guò)活性炭吸附后的印染廢水引入裝置中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)印染廢水色度的100%去除，印染廢水的生化需氧量可去除91%，脫鹽率能達(dá)到97%。而且反滲透膜經(jīng)過(guò)鹽酸清洗后，可循環(huán)使用，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。

除此之外，將反滲透膜技術(shù)和納濾技術(shù)組合使用，能夠高效去除工業(yè)廢水中的高分子磷、病原體以及氮化物，提高污水處理效率。納濾和反滲透雙膜組合使用還可以實(shí)現(xiàn)高鹽廢液的零污染處理。通過(guò)調(diào)整納濾和反滲透雙膜中的濃度配比、溫度和進(jìn)水壓力，能有效分離氯化鈉、硫酸鈉等物質(zhì)，高純度氯化鈉的回收率可達(dá)到96.5%，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。

2.3 厭氧生物技術(shù)

2.3.1 厭氧氨氧化技術(shù)

厭氧生物技術(shù)通常應(yīng)用于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理過(guò)程中，使用該技術(shù)處理工業(yè)廢水要經(jīng)過(guò)水解酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷3 個(gè)階段。水解酸化過(guò)程中，細(xì)菌會(huì)通過(guò)細(xì)胞外酶作用把污水中的大分子有機(jī)物溶解，使其結(jié)構(gòu)更小，方便后期處理。有機(jī)物分解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量酸類、醇類物質(zhì)，如果有機(jī)物含氮量高，還會(huì)產(chǎn)生氮?dú)?，?jīng)過(guò)電離形成碳酸氫銨。產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷能夠提高工業(yè)廢水的回收利用率，有效處理廢水中的有機(jī)物。厭氧氨氧化技術(shù)能耗較低，耗氧量少，厭氧生物不會(huì)因繁殖產(chǎn)生絮狀物，降低工業(yè)污泥的產(chǎn)量，避免因淤泥過(guò)多堵塞管道情況的發(fā)生。在處理工業(yè)污水時(shí)，雖然使用活性炭可以有效吸附有機(jī)物中的氮，但是無(wú)機(jī)含氮物無(wú)法徹底去除，如果要使用傳統(tǒng)的AO 技術(shù)，需要充足的氧氣支撐，成本較高，無(wú)法滿足工業(yè)污水處理經(jīng)濟(jì)性的要求。而厭氧微生物菌可以直接和亞硝酸鹽反應(yīng)，不需要氧元素就能達(dá)到脫氮效果，處理效果高，成本低，能滿足零污染理念下的工業(yè)污水處理要求[2]。

2.3.2 厭氧設(shè)備安裝

安裝厭氧設(shè)備之前，技術(shù)人員應(yīng)確定工業(yè)廢水具體處理要求和廢水處理流程，確保厭氧技術(shù)的應(yīng)用可滿足工廠的去污需求。安裝設(shè)備前，應(yīng)在工業(yè)污水中投放水解菌群，然后沉淀和過(guò)濾掉難以分解的有機(jī)物。提高下一步厭氧生物技術(shù)的使用效率。在使用厭氧生物技術(shù)時(shí)，要根據(jù)工業(yè)種類選擇對(duì)應(yīng)的化學(xué)藥劑，合理規(guī)劃藥劑投放量。在發(fā)生厭氧反應(yīng)后，技術(shù)人員應(yīng)將工業(yè)污水引入?yún)捬醴磻?yīng)池，保證良好處理效果。由于溫度、濕度、pH 都會(huì)對(duì)厭氧技術(shù)的使用效果產(chǎn)生影響，所以安裝厭氧設(shè)備時(shí)，要保持良好的厭氧環(huán)境，確保厭氧生物技術(shù)的可操作性。不同厭氧微生物對(duì)溫度的要求也不同，例如，甲烷在55～60℃的環(huán)境內(nèi)，甲烷菌厭氧消化率較高，有機(jī)物處理效果較好。通常來(lái)說(shuō)，30～50℃的環(huán)境中厭氧微生物較活躍，pH 為5.0 能為厭氧菌群提供良好生存條件。但是特殊厭氧微生物除外，因此技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整pH，提高厭氧微生物的消化率。

安裝潛水曝氣機(jī)能夠提高厭氧環(huán)境中的微生物、有機(jī)物、氧氣循環(huán)流動(dòng)效率，通過(guò)潛水曝氣機(jī)的攪拌、混合，有機(jī)物和氧氣充分接觸，確保工業(yè)廢水凈化效果。工業(yè)污水處理時(shí)常用的潛水曝氣機(jī)包括離心曝氣機(jī)、射流曝氣機(jī)。射流曝氣機(jī)就是利用噴嘴高速射出的水流形成負(fù)壓，吸入空氣，然后再將空氣與廢水混合。離心曝氣機(jī)則是利用葉輪的旋轉(zhuǎn)形成離心力，在排水時(shí)產(chǎn)生低壓真空區(qū)，吸入空氣，將廢水與空氣混合，增加污水與空氣的接觸，實(shí)現(xiàn)厭氧曝氣的效果。厭氧生物技術(shù)對(duì)含氮有機(jī)物濃度較高的工業(yè)廢水有良好的凈化效果，可以有效降低工業(yè)污水的排放。

2.4 納濾膜技術(shù)

納濾技術(shù)當(dāng)前在我國(guó)工業(yè)廢水處理中應(yīng)用范圍較廣，由于自身具有特殊的傳質(zhì)分離屬性，所以納濾膜對(duì)工業(yè)廢水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都有良好的適應(yīng)性，包括廢水處理后的排放、廢水二次利用、物質(zhì)回收等。納濾膜主要應(yīng)用于重金屬加工或電鍍生產(chǎn)中的廢水處理，此類廢水內(nèi)含有大量鉛、銅、鉻、鎳離子。如果使用傳統(tǒng)的鹽后沉淀技術(shù)，很難徹底解決金屬?gòu)U水污染問(wèn)題。但是使用納濾膜技術(shù)可以有效過(guò)濾廢水中的各種金屬離子。例如把乙二胺四乙酸二鈉當(dāng)成納濾絡(luò)合劑，結(jié)合響應(yīng)曲面法，能有效處理煤化產(chǎn)業(yè)中的高鹽廢水?？刂七M(jìn)料泵頻率在12Hz，重金屬和乙二胺四乙酸二鈉pH 為3.05、兩者質(zhì)量比為3.5:1 時(shí)。DL2540 納濾膜能回收工業(yè)廢水中78%的重金屬離子。然后將含有重金屬離子的混合液pH 調(diào)節(jié)到12 時(shí)。重金屬離子沉淀后，剩余液體回流，高鹽廢水即完成深度處理[3]。

2.5 物理污水處理技術(shù)

物理廢水處理技術(shù)對(duì)工業(yè)廢水的成分不會(huì)產(chǎn)生影響，不改變廢水中污染物的生化性質(zhì)。一般物理廢水處理適用在化學(xué)廢水處理和生物廢水處理之前。常見的物理處理技術(shù)包含吸附、沉淀、撇脂、膜技術(shù)等等。物理廢水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有成本低、操作簡(jiǎn)單、過(guò)程靈活。能夠適應(yīng)多種工業(yè)生產(chǎn)廢水，產(chǎn)出的固體廢物量遠(yuǎn)低于其他技術(shù)。使用物理污水處理技術(shù)之前，要做好污水預(yù)處理，常見預(yù)處理技術(shù)包括沉淀、篩除、撇脂、吸附等。篩除是發(fā)展歷史最長(zhǎng)的處理方法，可去除污水中的大型固體物和浮動(dòng)生物。沉降技術(shù)可分為自然沉降和混凝沉降。沉淀池可以沉淀剩余的固體顆粒，保證處理系統(tǒng)不發(fā)生堵塞。常見沉淀池類型有平流式沉淀池、豎流式沉淀池、輻流式沉淀池?；炷恋硎峭ㄟ^(guò)向污水投放混凝劑，讓細(xì)小顆粒形成膠團(tuán)，然后沉降在池底。撇脂也是一種常見的污水預(yù)處理方法，是對(duì)污水中油脂、脂肪類物質(zhì)進(jìn)行去除，如果不去除油脂，油脂進(jìn)入化學(xué)處理階段，會(huì)堵塞管道，降低污水處理效果。吸附是去除固體污染物表面的可溶性分子的物理去污方法，工業(yè)廢水處理過(guò)程中常用的吸附物質(zhì)包括活性炭、硅膠、樹脂、硅藻土等等。其中活性炭應(yīng)用范圍最廣泛，活性炭箱吸附原理如圖2 所示，活性炭箱具有吸附效果好、原料成本低廉等優(yōu)勢(shì)。但是活性炭易碎，需要工作人員及時(shí)置換。

圖2 活性炭箱吸附原理

2.6 氧化處理技術(shù)

2.6.1 臭氧氧化

臭氧氧化處理技術(shù)就是將臭氧作為強(qiáng)氧化劑，與工業(yè)廢水中的多種有機(jī)物、無(wú)機(jī)物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。臭氧在催化反應(yīng)過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，也沒(méi)有副作用，具有環(huán)保、健康、能耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。使用臭氧氧化技術(shù)，能夠增強(qiáng)工業(yè)污水中有機(jī)物的降解效果。需要注意的是，臭氧作為催化劑使用時(shí)，其半衰期較短，當(dāng)濃度高于25%時(shí)，效率就會(huì)降低，并具有威脅性。污水中如果含有較多顆粒物質(zhì)，臭氧消耗速度會(huì)加快。因此要做好工業(yè)污水的物理預(yù)處理。經(jīng)過(guò)臭氧氧化后的有機(jī)物礦化率較低，因此臭氧氧化技術(shù)具有良好發(fā)展前景。

2.6.2 芬頓氧化

氧化處理過(guò)程中，亞鐵離子和過(guò)氧化氫會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成羥基自由基。芬頓氧化法可以有效降低工業(yè)污水中有機(jī)化合物的毒性，但是芬頓氧化法的應(yīng)用效果受pH 的影響。而且氧化過(guò)程中產(chǎn)生的鐵離子無(wú)法二次使用，容易產(chǎn)生大量污泥。因此，想要發(fā)揮芬頓氧化的去污作用，可以配合使用催化劑，取代不飽和中心鐵復(fù)合材料。芬頓氧化技術(shù)對(duì)環(huán)境污染小，能降低污水中銅、鉻、鋁等重金屬分子的含量[4]。

2.6.3 光分解法

光分解法也是一種常見的化學(xué)氧化方法，電磁輻射分解成為水分子的過(guò)程中會(huì)成為自由基，光分解就是羥基自由基形成的過(guò)程。紫外線光分解能夠去除廢水的顏色。光分解法不需要使用其他催化劑或氧化劑，減少了化學(xué)產(chǎn)品的使用，降低污水處理成本。但是光分解法應(yīng)用也具有局限性，比如一些具有光敏劑性質(zhì)的有機(jī)物會(huì)導(dǎo)致鹵水更加渾濁，影響紫外線的輻射透過(guò)率，降低光分解的效率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于零排放理念開展的工業(yè)廢水處理工作已經(jīng)是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。為保證生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢水的廢液排出，相關(guān)工作人員應(yīng)做好技術(shù)研發(fā)工作。根據(jù)廢水中的物質(zhì)組成情況和物質(zhì)含量來(lái)制定科學(xué)的廢水處理方案，做到不可再生資源的“零排放”，將資源充分地回收利用，提高經(jīng)濟(jì)效益。