工業廢水污染物全過程控制，是指在生產原料使用、廢水產生、污染物回收、廢水預處理、廢水深度處理整個過程中採取高效措施實現減排。全過程控制技術體系可以綜合採用原輔料優選、生產工藝最佳化升級、生產管理改善、廢水資源化利用、廢水預處理和端處理手段，最終實現減排。
基本介紹
- 中文名：工藝廢水污染物
- 學科：氣象環境
- 危害：污染環境
- 治理：物理、化學等
簡介,工藝廢水污染物種類,廢水處理的方法,廢水萃取處理法,廢水離子交換處理法,電泳廢水的治理,工廠解決方案,源頭控制污染物減排,原輔料優選,生產工藝最佳化升級,強化運行管理,過程控制污染物減排,廢水污染物資源化利用,
簡介
煉化一體工業廢水全過程控制著眼於廢水中污染物的源頭產生、過程排放、末端治理全過程。源頭推行清潔生產，最佳化生產工藝，優選原輔材料，強化運行管理; 過程回收廢水中可利用物質，變廢為寶，實現環境效益與經濟效益雙贏，對症下藥有針對性地預處理有毒有害污染物減輕對末端治理的衝擊; 末端“污污分治”處理具有不同性質的煉油廢水與化工廢水，確保污水處理廠出水穩定達標，同時減少投資成本。對於新建煉化一體企業建議按照“清污分流、污污分流、分質處理、廢水回用”的原則設定排水系統，進行分類處理。與企業用水系統進行綜合考慮，將回用水作為重要水源，在企業內部形成新鮮水用量、廢水排放量最小化的水系統。
工藝廢水污染物種類
廢水是煤在高溫乾餾、煤氣淨化以及副產品回收和精製過程中產生的一類典型工業廢水，除含有大量氮化物、氰化物、硫氰化物、氟化物等無機污染物外，還有高濃度的酚類、吡啶、喹啉、多環芳烴等有機污染物[1-5]。受原煤性質、煉焦工藝、化工產品回收方式和季節等因素的影響，在焦炭煉製、煤氣淨化及化工產品回收過程中焦化廢水的水質成分有顯著差異，總體性質表現為氨氮、酚類及油分濃度高，有毒及抑制性物質多，對環境構成嚴重污染，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業廢水。2009年我國焦化廢水排放量約為270 Mt，占全國工業廢水總排放量的0.99%。
廢水處理的方法
（1）物理處理法。有分離法、過濾法、離心分離法等。廢水的物理處理法，主要是用於去除懸浮物、膠狀物等物質；而採用蒸髮結晶和高磁分離法，主要是用於去除膠狀物、懸浮物和可溶性鹽類以及各種金屬離子。若投加磁鐵粉和凝聚劑，還能去除其他非金屬雜質。
①中和法。將廢水進行酸鹼中和，調整溶液的酸鹼度（pH值），使其呈中性或接近中性，或適宜於下一步處理的pH值範圍。
酸性廢水中和採用的中和劑有廢鹼、石灰、電石渣、石灰石、白雲石等。鹼性廢水中和採用的中和劑有廢酸、煙道氣體中的二氧化硫、二氧化碳等。對於一個工廠或一個工業區，有條件時應儘量採用酸性廢水和鹼性廢水互相中和，以廢治廢、降低成本。
②凝聚法。在廢水中加入適當的凝聚劑，使廢水中的膠粒互相碰撞而凝聚成較大的粒子，從溶液中分離開來。其中包括一系列物理化學和膠體化學的複雜過程。
A、電荷作用。採用氯化鋁作為凝聚劑時，廢水的鹼性太高，可加入酸性白土作助凝劑；若廢水的鹼性不高時，可採用石灰乳作為助凝劑。鹼式氯化鋁水解後，生成帶正電荷的物質，廢水中的膠體雜質帶負電荷，鹼式氯化鋁的加入就可吸附中和膠體物質的帶電離子，使得膠體電位降低，當電位降低到一定程度時，各個微粒就會因碰撞、吸附而凝聚沉澱下來。
B、化學作用。凝聚劑中的金屬離子和膠體雜質的特性官能團形成配位鍵結合而凝聚。
C、機械作用。通過機械攪拌、離心碰撞，使顆粒互相結合而增大，顆粒重力增加而沉澱、凝聚。膠體溶液中的微粒是處於兩種方向相反的作用之下，一種是重力，另外一種是擴散力。後一種力是由質點微粒的布朗運動而引起，這個力使質點由濃度高的部分向濃度低的部分移動，當兩力達到相等時就會達到平衡狀態，無法沉澱。當外加機械力時，就會使平衡破壞，從而使粒子下沉。通過這種作用，達到廢水淨化的目的。
③氧化還原法。在氧化還原反應中，參加反應的物質會改變其原有的特性，在水質控制和處理技術中用它來淨化水質。
A、藥劑法。在廢水中加入適當的氧化劑或還原劑，使之與水中的無機物雜質進行反應，重點用於工廠的工業廢水的處理。例如，氰化物用氯氧化；六價鉻用亞鐵鹽還原為三價鉻等。
B、過濾法。將顆粒狀的氧化劑或還原劑材料填充成層，形成濾池，使待處理的廢水透過濾層，水中雜質即進行氧化還原反應。例如，使汞還原而留在濾層中而自廢水中除去。
C、暴氣法。通過暴氣，使廢水不斷溶解空氣中的氧，使物質得到氧化。例如，廢水中的二價鐵離子，經暴氣後，可氧化為三價鐵離子；高濃度的硫化銨石油廢水，經加熱及暴氣，硫化物可氧化為硫代硫酸鹽或硫而除去。
（3）物理化學法。用此法處理廢水有離子交換、電滲析、反滲透、氣浮分離、汽提、吹脫、吸附、萃取等方法。物理化學法主要用於分離廢水中的溶解物質，回收有用的物質成分，使廢水得到深度處理。
①離子交換法。離子交換法是利用離子交換劑上的離子和廢水中的離子進行交換，而除去廢水中的有害離子的方法。離子交換法的特點主要是吸附離子化的物質，並進行等當量的離子交換。採用離子交換來處理廢水，廣泛用於回收廢水中的金屬離子，如金、銀、鉑、汞、鉻、鎘、鋅、銅等。除此之外，在淨化放射性廢水方面也有套用。
②吸附法。固體表面分子、原子或離子同液體表面一樣，表面存在剩餘的表面自由能，同樣具有自動降低這種能量的趨勢。固體表面會自動降低自由能的趨勢往往表現為對氣體或液體中某種物質的吸附作用。固體表面也就是由固體和氣體或固體與液體組成的，在此相同界面上常會出現氣體組分或溶質組分濃度升高的現象，這就是固體表面的吸附作用。利用吸附劑（活性炭、活化煤、腐植酸、硅藻土、白陶土、矽膠、活性鋁、分子篩等）可除去廢水中的酚、染料、農藥、有機物、各種重金屬離子等，還可吸附廢氣中的有害毒物，吸附法在三廢治理中是一種很有前途的處理方法。
（4）生物處理法：也稱生化法，是利用微生物群的新陳代謝過程，使廢水中的複雜有機物氧化分解成二氧化碳、甲烷和水。生物法的種類很多，按生物法的基本類型可分為四大類，即自然氧化法、生物濾池氧化法、活性污泥法、厭氧發酵法。
廢水萃取處理法
廢水萃取處理法是利用萃取劑，通過萃取作用使廢水淨化的方法。根據一種溶劑對不同物質具有不同溶解度這一性質，可將溶於廢水中的某些污染物完全或部分分離出來。向廢水中投加不溶於水或難溶於水的溶劑（萃取劑），使溶解於廢水中的某些污染物（被萃取物）經萃取劑和廢水兩液相間界面轉入萃取劑中。
萃取操作按處理物的物態可分固——液萃取、液——液萃取兩類。工業廢水的萃取處理屬於後者，其操作流程：
①混合，即使廢水和萃取劑最大限度地接觸；
②分離，即使輕、重液層完全分離；
③萃取劑再生，即萃取後，分離出被萃取物，回收萃取劑，重複使用。
萃取劑的選擇應滿足：
①對被萃取物的溶解度大，而對水的溶解度小；
②與被萃取物的比重、沸點有足夠差別；③具有化學穩定性，不與被萃取物起化學反應；
④易於回收和再生；
⑤價格低廉，來源充足。此法常用於較高濃度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工業廢水的處理。
廢水離子交換處理法
廢水離子交換處理法是藉助於離子交換劑中的交換離子同廢水中的離子進行交換而去除廢水中有害離子的方法。其交換過程：
①被處理溶液中的某離子遷移到附著在離子交換劑顆粒表面的液膜中；
②該離子通過液膜擴散（簡稱膜擴散）進入顆粒中，並在顆粒的孔道中擴散而到達離子交換劑的交換基團的部位上（簡稱顆粒內擴散）；
③該離子同離子交換劑上的離子進行交換；
④被交換下來的離子沿相反途徑轉移到被處理的溶液中。離子交換反應是瞬間完成的，而交換過程的速度主要取決於歷時最長的膜擴散或顆粒內擴散。
離子交換的特點：依當量關係進行，反應是可逆的，交換劑具有選擇性。套用於各種金屬表面加工產生的廢水處理和從原子核反應器、醫院和實驗室廢水中回收或去除放射性物質，具有廣闊的前景。
電泳廢水的治理
陽極電泳和陰極電泳，原則上均採用全封閉循環進行生產操作，當固體含量比值小的時候一般採用UF來獲得高分子樹脂和滲濾液，滲濾液一般用作電泳後工件的沖洗液，最終需用去離子水進行終端控制。由於大量的清洗水補充，滲透液不可能全部回到電泳槽，必須有一部分排放液，排放液中肯定有有用的高分子塗料和表面活性劑，而循環的電泳槽液附著使使用周期增長，槽液內的高聚物、顏基沉澱物、樹脂膠體、磷酸鉛絡合物、表面活性劑等量增大，會直接影響電泳效果。而清洗水中高分子、有機低分子、總固物含量高，也不宜直接排放。要做到既不排放電泳液，又能除去有害物質，不論陽極電泳和陰極電泳，槽液均為全封閉循環.工藝中電泳槽液用預過濾袋過濾器，一般小於20-25mm，使大量膠體狀顆粒在預濾中去除，同樣工件電泳完畢後的幾次清洗水也必須予以過濾。
工廠解決方案
源頭控制污染物減排
煉化一體工業廢水中的污染物大部分來自於未利用的原料、產品以及產品的輔料，和生產過程中形成的副產品、原料中的雜質等。污染物排放與生產工藝關係密切，在生產過程中推行清潔生產，逐步實現原料無害化、過程清潔化，既可減污又可增效。具體的可通過原輔料優選、生產工藝最佳化升級、加強生產管理和最佳化反應條件，提高原料利用率和產品回收率等措施，有效減少廢水中有機污染物的含量，實現源頭減排。
原輔料優選
原輔料的質量直接影響產品的產率和污染物的生量。如果原材料含有過多的雜質，生產過程中就會產生一些不期望的產品，既無法充分利用原料，又增加了污染物處理負擔。原輔料的種類也與生產過程中污染物對環境影響程度有很大相關性。例如 BASF 公司開發出以丙醛和甲醛為原料生產甲基丙烯酸的技術，代替使用劇毒的氫氰酸為原料，一定程度上減少了對環境的危害，同時減輕了末端治理的負擔。對於某種特定產品來說，原輔料的選擇由多種因素決定，在考慮經濟因素的同時還需重視環保因素。選擇原輔料應以綠色安全為出發點，減少有毒有害原料使用，儘可能採用優質、可降解原輔料。
生產工藝最佳化升級
生產工藝的選擇不僅關係到產品產量與質量，而且還會影響生產過程中副產物與污染物的產生。近年來一些綠色工藝的開發已著眼於污染物的“零排放”，如 EniChem 公司採用鈦矽分子篩催化劑，將環己酮、氨和過氧化氫反應，直接合成環己酮肟，環己酮肟轉化率達 99. 9% ，選擇性為 98. 2% ，與現有工藝相比減少了污染物產生量。煉化一體企業採用先進技術，改進生產工藝和流程，淘汰落後的工藝路線和生產設備，選用少廢無廢工藝和高效設備，既有利於合理利用資源、提高資源利用水平，又可以保護環境和防止污染。
強化運行管理
經驗表明，強化運行管理可削減 40% 污染物的產生。加強運行管理的內容包括：安裝必要的高質量監測儀表，加強計量監督，及時發現問題； 加強設備檢查維護、維修；建立有環境考核指標的崗位責任制與管理職責，防止生產事故； 完善可靠詳實的統計和審核； 加強工藝參數控制，確保參數正常，最佳化裝置運行； 完善工藝操作規程； 加強員工培訓，制定環保考核制度。
過程控制污染物減排
石油化工行業是高能耗、高污染行業，從源頭控制可以有效減少污染物的產生，但是不可能完全實現廢水的“零排放”。在不可避免產生的廢水中，一部分經適當處理後可以回用到其他生產裝置； 一部分含高濃度有毒有害污染物需要針對性預處理，以防廢水排至綜合污水處理廠後對後續生化處理造成衝擊。
廢水污染物資源化利用
廢水回用觀念已經由“深度處理後回用”轉變為“去除某些影響因素後回用到特定對象”。在煉化一體企業中煉油過程會產生大量的酸性廢水，包括常減壓、催化裂化、芳烴、加氫裂化、延遲焦化、汽油加氫等裝置產生的含硫廢水，這部分水量約占整個煉油廠全部污水量的 10% ～ 20% 。酸性廢水中主要污染物包括 H2 S 和 NH3 －N。硫離子( S2 － ) 對金屬設備具有的腐蝕、穿透力，容易使管壁穿孔，破壞生產管線影響正常生產。如果對這類廢水不加以處理直接排放會對環境造成嚴重危害，有研究表明，含硫污水排入江河湖泊，硫化物含量超過 0. 5 mg /L 時，對魚類的生長、繁殖及其他水體生物都會產生毒害作用，甚至導致死亡。此外，含硫廢水排放到存在鐵類金屬的水體中，會生成黑色的金屬硫化物，使水體發黑髮臭。
