第21章工业废水处理的工艺系统 21.1概述 21.1.1工业废水的分类 工业企业各行业生产过程中排除的废水，绕称工业废水，其中包括生产 废水、冷却废水和生活污水3种。 为了区分工业废水的种类，了解其性质，认识其危害，研究其处理措 施，通常进行废水的分类，一般有3种分类方法。 ()按行业的产品加工对象分类。如治金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、 金属酸洗废水、纺织印染废水、制革废水、农药废水、化学肥料废水等。 (2)按工业废水中所含主要污染物的性质分类。含无机污染物为主的称为 无机废水，含有机污染物为主的称为有机废水。例如，电镀和矿物加工过程 的废水是无机废水，食品和石油加工过程的废水是有机废水。这种分类方法 比较简单，对考虑处理方法有利。如对易生物降解的有机废水一般采用生物 处理法，对无机废水一般采用物理、化学和物理化学方法处理。不过，在工 业生产过程中，一般废水既含无机物，也含有机物。 (3)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、含酚 废水、含镉废水、含锌废水、含汞废水、含氟废水、含有机磷废水、含放射性 废水等。这种分类方法的优点是突出了废水的主要污染成分，可有针对性地考 虑处理方法或进行回收利用。 除上述分类方法外，还可根据工业废水处理的难易程度和废水的危害性， 将废水中的主要污染物分为3类。 (1)易处理危害小的废水。如生产过程中出现的热排水或冷却水，对其稍 加处理，即可排放或回用。 (②)易生物降解无明显毒性的废水。可采用生物处理法。 (③)难生物降解又有毒性的废水，如含重金属废水，含多氯联苯和有机氯 农药废水等。 上述废水的分类方法只能作为了解污染源时的参考。实际上，一种工业可 以排出几种不同性质的废水，而一种废水又可以含有多种不同的污染物。例 如染料工业，既排出酸性废水，又排出碱性废水。纺织印染废水由于织物和 染料的不同，其中的污染物和浓度往往有很大差别。 21.1.2工业废水对环境的污染 水污染是我国面临的主要环境问题之一。随着我国工业的发展，工业废水
的排放量日益增加，达不到排放标准的工业废水排入水体后，会污染地表水和 地下水。 几乎所有的物质，排入水体后都有产生污染的可能性。各种物质的污染程 度虽有差别，但超过某一浓度后都会产生危害。 (1)含无毒物质的有机废水和无机废水的污染。有些污染物质虽元毒性， 但由于量大或浓度高而对水体产生污染。例如排入水体的有机物，超过允许量 时，水体会出现厌氧腐败现象：大量的无机物流入时，会使水体内盐类浓度增 高，造成渗透压改变，对生物（动植物和微生物）造成不良的影响。 (②)含有毒物质的有机废水和无机废水的污染。例如氰、酚等总性有毒物 质、重金属等慢性有毒物质及致癌物质造成的污染。致毒方式有接触中毒（主 要是神经中毒)、食物中毒、康烂性毒害等。 (3)含有大量不溶性悬浮物废水的污染。例如，纸浆、纤维工业等的纤维 素：选煤、选矿等排放的微细粉尘：陶瓷、采石工业排出的灰砂等。这些物质 沉积水底，有的形成“毒泥”，发生毒害事件的例子很多。如果是有机物，则 会发生腐败，使水体成厌氧状态。这些物质在水中还会阻塞鱼类的腮，导致呼 败困难，并破坏产卵场所。 (4)含油废水产生的污染。油漂浮在水面既有损感观，又会散出令人厌恶 的气味。燃点低的油类还有引起火灾的危险。动植物油脂具有腐败性，消耗水 体中的溶解氧。 (⑤)含高浊度和高色度废水产生的污染。这种污染会引起光通量不足， 影响生物的生长繁殖。 (6)酸性和碱性废水产生的污染。水体的酸碱污染除对生物有危害作用 外，还会损坏设备和器材。 (7)含有多种污染物质废水产生的污染。各种物质之间会产生化学反应， 或在自然光和氧的作用下产生化学反应并生成有害物质。例如，硫化纳和硫酸 产生硫化氢，亚铁氧盐经光分解产生氨等。 (⑧)含有氨、磷等工业废水产生的污染。对湖泊等封闭性水域，由于含氨、 磷物质的废水流入，会使藻类及其他水生生物异常繁殖，使水体产生富营养 化。 所有的工业废水的排放，必须亚格遵守国家、部、行业所规定的标准一 《污水综合排放标准扎毛GB8978-1996),《污水排入城市下水道标准》 (CJ18-1999)等。 21.1.3控制工业污染源的基本途径 控制工业污染源的基本途径是减少废水产出量和降低废水中污染物浓度
现分述如下 1.减少废水产出量 减少废水产出量是减小处理装置规模的前提，必须充分注意，可采取以 下措施： (1)废水进行分流。将工厂所有废水混合后再进行处理往往不是好方法， 一殷都需进行分流。对已采用混合系统的老厂来说，无疑是困难的，但对新建 工厂，必须考虑废水分流的工艺和措施。 (②)节制用水。每生产单位产品或取得单位产值产出的废水量称为单位废 水量。即使在同一行业中，各工厂的单位废水量也相差很大，合理用水的工厂， 其单位废水量低。 (3)改革生产工艺。改革生产工艺是减少废水产出量的重要手段。措施有 更换和改善原材料，改进装置的结构和性能，提高工艺的控制水平，加强装置 设备的维修管理等。若能使某一工段的废水不经处理就用于其他工段，就能有 效地降低废水量。 (4)避免间断排出工业废水。例如电镀工厂更换电镀废液时，常间断地排 出大量高浓度废水，若改为少量均匀排出，或先放入贮液池内再连续均匀排出， 能减少处理装置的规模。 2.降低废水污染物的浓度 通常，生产某一产品产生的污染物量是一定的，若减少排水，就会提高废 水污染物的浓度，但采取各种措施也可以降低废水的浓度。工业废水中污染物 来源有二：一是某些本应成为产品的成分，由于某种原因而进入废水中 如制糖厂的糖分等：二是从原料到产品的生产过程中产生的杂质，如纸浆 废水中含有的木质素等。后者是应废弃的成分，即使减少废水量，污染物质 的总量也不会减少，因此废水中的污染物浓度会增加。对于前者，若能改革 工艺和设备’性能，减少产品的流失，废水的浓度便会降低。一般采取以 下措施降低废水污染物的浓度： ()改苹生产工艺，尽量采用不产生污染的工艺。例如，纺织厂棉纺的上 浆，传统都采用淀粉作浆料，这些淀粉再织成棉布后，由于退浆而变成废水的 成分，因此纺织厂废水中总B0D的30%50%来自淀粉。最好采用不产生B0D 的浆料，如竣甲基纤维素(CC)的效果很好，目前已有厂家使用。但在采用 此项新工艺时，还必须从毒性等方面研究它对环境的影响。其他例子很多，例 如电镀工厂镀锌、镀铜时避免使用氰的方法，已在生产上采用。 (2)改进装置的结构和性能。废水中的污染物质是由产品的成分组成 时，可通过改进装置的结构和性能，来提高产品的收率，降低废水的浓度
以电镀厂为例，可在电镀槽与水洗槽之间设回收槽，减少镀液的排出量， 使废水的浓度大大降低。又如炼油厂，可在各工段设集油槽，防止油类排出， 以减少废水的浓度。 (3)废水进行分流。在通常情况下，避免少量高浓度废水与大量低浓度废 水互相混合，分流后分别处理往往是经济合理的。例如电镀厂含重金属废水， 可先将重金属变成氢氧化物或硫化物等不溶性物质与水分离后再排出。电镀厂 有含氰废水和含铭废水时，通常分别进行处理。适于生物处理的有机废水应避 免含有毒物质和州过高或过低的废水混入。应该指出的是，不是在任何情况 下高浓度废水或有害废水分开处理都是有利的。 (4)废水进行均和。废水的水量和水质都随时间而变动，可设调节池进行 均质。虽然不能降低污染物总，但可均和浓度。在某种情况下，经均质后的废 水可达到排放标准。 (⑤)回收有用物质。这是降低废水污染物浓度的最好方法。例如从电镀废 水中回收铬酸，从纸浆蒸煮废液中回收药品等。 (6)排出系统的控制。当废水的浓度超过规定值时，能立即停止污染物发 生源工序的生产或预先发出警报。 21.1.4废水处理方法及选择 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。 选择废水处理方法前，必须了解废水中污染物的形态。一般污染物在废水 中处于悬浮、胶体或溶解状态。通常根据粒径的大小来划分。悬浮物粒径为 1~100如，胶休粒径为1-1μm。一般来说，处理的污染物是悬浮物，而胶体 和溶解物则较难处理。悬浮物可通过沉淀、过滤等与水分离，而胶体和溶解物 则必须利用特殊的物质使之凝聚或通过化学反应使其粒径增大到悬浮物的程 度，或利用微生物或特殊的膜等将其分解或分离。 废水处理方法的确定，可参考已有的相同工厂的工艺流程。如元资料可参 考时，可通过实验确定，简述如下： (1)有机废水 1)含悬浮物时，用滤纸过滤，若滤液中的BOD,、COD均在要求值以 下，这种废水可采取物理处理方法，在去除悬浮物的同时，也能将BOD。、 COD一并去除。 2)若滤液中的BOD、COD高于要求值，则需考虑采用生物处理方法
好氧生物处理法去除废水中的BOD和C0D,由于工艺成熟，效率高日 稳定，所以获得十分广泛的应用，但由于需供氧，故耗电较高。为了节能并 回收沼气，常采用厌氧法去除BOD,和COD,特别是处理高浓度BOD,和COD 废水比较适用(BOD,>1000mg/L)。现在已将厌氧法用于低BOD.、C0D废水的 处理，亦获得成功。但是，从去除效率看，BOD去除率不一定高，COD去除率 反而高些。这是由于难降解的COD,经厌氧处理后转化为容易生物降解的COD, 使高分子有机物转化为低分子有机物。对于某些工业废水也存在此种现象。如 仅用好氧生物处理法处理焦化厂含盼废水，出水C0D往往保持在400~500 gL,很难继续降低。如果采用厌氧作为第一级，再串以第二级好氧法，就 可使出水C0D下降到100~150mg/L。因此，厌氧法常常用于含难降解C0D 工业废水的处理。 2)若经生物处理后COD不能降低到排放标准时，就要考虑采用深度处 理。 (2)无机废水 1)含悬浮物时，需进行沉淀实验，若在常规的静止时间内达到排放标 准时，这种废水可采用自然沉淀法处理。 2)若在规定的静止时间内达不到要求值时，则需进行混凝沉淀实验。 3)当悬浮物去除后，废水中仍含有有害物质时，可考虑采用调节州 值、化学沉淀、氧化还原等化学方法。 4)对上述方法仍不能去除的溶解性物质，可考虑采用吸附、离子交换等 深度处理方法。 (3)含油废水 首先做静置上浮实验分离浮油，再进行分离乳化油的实验。 21.2常用工业废水处理工艺系统 21.2.1含油及石油化工废水 1.含油废水的来源及污染特征 含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加 工等工业企业. 含油废水的含油量及其特征，随工业种类不同而异，同一种工艺也因生 产工艺流程、设备和操作条件等不同而相差较大。 废水中所含的油类，除重焦油的相对密度可达1.1以上外，其余的相对 密度都小于10 油类在水中存在的形式可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油四类
(1)浮油这种油珠粒径较大，一般大于100μm,易浮于水面，形成油膜 或油层。 (2)分散油油珠粒径一般为10~100μm，以微小油殊悬浮于水中，不稳 定，静止一定时间后往往形成浮油。 (3)乳化油油味粒径小于10μm,一般为0.1-2μm。往往因为水中含有 表面活性剂使油珠形成稳定的乳化液。 (4)溶解油油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几纳米，是溶于水的油 微粒。 2.石油化工废水的特点 石油化工废水有下列特点： (1)废水量大 除了在生产过程中所产生的废水外，还有冷却水及其他用水。国外年产35 万t乙烯及其衍生物的工厂每天排出的废水量为1.6×10m。 (②)废水组分复杂 石油化工产品繁多，反应过程和单元操作复杂，废水性质复杂多变。 (3)有机物特别是短类及其衍生物含量高 有机物含量高表现为废水中的C0D和BOD高。 (4)含有多种重金属 这主要由于生产中使用多种金属催化剂所致。例如辽阳石油化纤总厂在生 产过程中使用的催化剂达45种，其中金属及其金属化合物达36种之多。 表21-1为一些典型石油化工生产污水特征。 3.含油及石油化工废水处理工艺系统 石油化工废水基本上是有机废水，同厂废水可集中处理。个别装置的含油 或催化剂废水，应予以就地回收或分离，然后与其他废水一起处理（处理 流程见图21-1)。 →废油 装 含油水隔袖施 一气浮 :生化池 无油皮水质落一一沉池 污泥处理 脱水污泥 图211含油及石油化工废水处理工艺流程
21.2.2制浆造纸工业废水 造纸工业是耗水大户，我国造纸工业由于技术、装备落后，吨产品耗水 量达400m以上，比国际先进水平高2~8倍，亟待改进。制浆造纸厂水污染 主要来自于化学制浆过程。 1 在空 通鞋 1星 9 损程 1导 鞋 1 营盖的适皇号图1黑 18 程 用中 制 1 1 星1 堂 1 益功 由于制浆厂废液中的有机污染物难以用生物降解，而且其高色度也不易 处理，处理费用十分昂贵。因此，应尽量在生产过程中采取防治措施，使污
染最大限度地减少或消灭在工艺过程之中，即推广采用清洁生产技术。对各 过程的废水实施各项治理和综合利用措施。 美国造纸工业主要的厂内防治措施是：提高黑液提取率及回收利用率：封 闭筛浆系统：汽提及回用污冷凝液：建立纸机纤维回收和白水气浮回收系统及 减少跑、冒、滴、漏等等。瑞典造纸工业的厂内防治措施也大致相同。这些措 施都是我国应该学习的，也是能够做到的。对于我国大多数小型草浆造纸厂， 虽然回收利用制浆液的经济效益较差，但应认识到这是防治污染的重要手段 必须认真对待。 我国化学浆占总浆产量的80%，其中烧碱及硫酸盐制浆占70%以上。采用 碱回收工程，可以回收烧碱及硫酸盐法制浆废液中的碱和热能。先进国家中碱 回收车间已成了碱法制浆厂不可缺少的一部分，已做到碱基本自给（每吨浆 只需补充几十公斤芒硝)，能源自给而有余并可消除有机污染90%以上。同 样，酸法制浆厂也可通过酸回收或制浆废液的综合利用来降低污染。 对所排放的不能达到《污水综合排放标准》的混合污水，还要做进一步的 处理，使之达到排放标准。 制浆造纸工业废水中的污染物来自所用的纤维原料，不论木材或草类原 料，利用生产化学浆的主要组分纤维素含量一般都不超过50%，其他组分有 木素、半纤维素、无机物、可抽提物、多糖类等都混入了废液之中。制浆造纸 过程排放的主要污染物有： ()悬浮物：造纸工业中所称的悬浮物包括可沉降悬浮物和不沉降悬浮 物两种，主要是纤维和纤维细料（即破碎的纤维碎片和杂细胞）。 (②)易生物降解有机物：在制浆和漂白过程中溶出的原料组分，一般是 易于生物降解的，其中包括低分子量的半纤维素、甲醇、醋酸、蚁酸、糖类等。 (3)难生物降解有机物：制浆造纸厂排水中的难生物降解有机物主要来 源于纤维原料中所含的木素和大分子碳水化合物。浆厂难生物降解的物质通常 是带色的。表21-2是某些制浆厂废水总需氧量(TOD)与COD和B0D的关 系。 某些浆厂废水总需氧量(TOD)与COD和BOD5的关系 表212 浆种 () 未源使酸盐棠（已沉淀 875 0.92 未漂硫酸盐浆（已生化 40 30m 漂白硫酸：紫（已沉淀） 0.17 0 0.% 260 0.38
续表 0 膜白蓝酸盐浆（已生化》 410 290 0.71 6 生皮前板（已沉淀） 140 1300 0.93 480 0.34 牛皮箱板（已化学处理 109 310 0.55 14 008 牛度箱板（已化学处理及生化 未票纸板（白水】 630 0.2 20 037 纸板（已生化》 180 140 0.7832 0.18 (4)毒性物质：制浆排放的污染物中有许多有毒物质，主要有：黑液 中含有的松香酸和不饱和脂肪酸：污冷凝液含有的对鱼类特别有毒的成分硫化 氢、甲基硫、甲疏谜：漂白碱抽提废水中的多种氯代有机化合物，其中剧毒的 二嗯英已引起广泛的注意。 (⑤)酸碱物质：制浆废水中酸碱物质可明显改变接受水体的pH,碱法制 浆废水p为9-10：漂白废水的pH变化很大，可低于2，可高于12：而 某些酸法浆厂的废水p1则低至1.2-2.0。 (6)色度：制浆废水中所含残余木素是高度带色物质。 1.制浆过程废水水质、水量及其处置 制浆方法不同，所产生的污染及污染水平亦不同。制浆率愈低，排出废 弃物愈多，因而污染负荷愈高。表213汇总了不同制浆方法所产生的污染物 及相应的治理措施 主要制来方法排放的污染物及可能采取的污染治理措施 表213 制浆方法 产生的主要污染物 主婴治理指馆 1.碱法：石灰注 o木花经样整四 烧碱法 色整的四、o0 物货孩化恩收老物化处现、南性 硫酸盐法 电楼双吧6性曲先 同上，酸液中和或踪合利用 包是开在尘am 悬学物物化处理、色度雷深度处理
续表 制方法 产生的主要污染物 主婴治理给能 亚硫酸氢盐法 色是保 碱性亚硫酸盐法 回 出子化学机法： 度液可与植酸盐法交又同收，单生产难 地寶不能园收，商求时市性物新生化 悬浮物、物化处理高要求时生化处理 同上 同上路多 同上 2.碱法制浆工艺的废水特征及回收与综合利用硫酸盐法和碱法都属于碱 法制浆。碱法制浆就是用碱性药剂处理植物纤维原料，将原料中的木素溶出， 尽可能地保留纤维素与不同程度地保留半纤维素。烧碱法蒸煮所用的化学药剂 主要成分是NaOH。硫酸盐法主要为NaOH+NaS。 碱法制浆液因其色黑，故称黑液，B0D,负荷250-350kg/t浆，占全 厂B0心负荷的90%。一般情况，每生产1t化学浆大约需要2t纤维原料利 半吨无机化学品，将有1.5t左右的原材料要进入制浆废液，这部分有用资 源必须进行回收。 目前最常用的黑液回收法是碱回收和木素回收。采用木素回收，每吨浆大 约可回收250-350kg碱木素：碱回收工艺回收的是黑液中的碱和热能，可在 造纸厂内部全部消化，环境、经济效益显著。如佳木斯造纸厂碱回收率93%，仅 此一项年利税达1.3亿元，黑液B0D负荷降低95%。因此，碱回收是首选 方案 常规碱回收方法为燃烧法。黑液在燃烧前，须经多段蒸发。黑液中一些易 挥发性的物质随着蒸汽逸出，冷凝后排出。排出的BOD负荷中约有30%组分 是有毒性的，如酚及取代酚，硫化氢及还原性有机硫化物，这些污染物的臭味 很大，也是浆厂臭气的来源。另外，蒸煮器放锅时也会排出大量蒸汽，冷凝液 中也含有类似的易挥发性污染物。因此这两股废水往往合并处理，分别称为蒸 煮污冷凝液。 浆料经提取黑液之后，还需进一步洗涤、筛选。根据黑液提取率的不同， 洗涤一筛选废水的污染负荷变化较大，主要污染物及组成类同于黑液。这种