第一节 工业废水概况
一、工业废水的定义
工业废水包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物，生产过程中排出的水。
二、工业废水的分类
按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，分为：含无机污染物为主的无机废水、含有机污染物为主的有机废水、兼含有机物和无机物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品或石油加工过程的废水是有机废水。
按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。
按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。
三、工业废水的特点
工业废水的特点是水质和水量因生产工艺和生产方式的不同而差别很大。如电力、矿山等部门的废水主要含无机污染物，而造纸和食品等工业部门的废水，有机物含量很高，BOD5（五日生化需氧量）常超过2000毫克/升，有的达30000毫克/升。即使同一生产工序，生产过程中水质也会有很大变化，如氧气顶吹转炉炼钢，同一炉钢的不同冶炼阶段，废水的pH值可在4～13之间，悬浮物可在250～25000毫克/升之间变化。工业废水的另一特点是：除间接冷却水外，都含有多种同原材料有关的物质，而且在废水中的存在形态往往各不相同，如氟在玻璃工业废水和电镀废水中一般呈氟化氢（HF）或氟离子（F-）形态，而在磷肥厂废水中是以四氟化硅（SiF4）的形态存在；镍在废水中可呈离子态或络合态。这些特点增加了废水净化的困难。
工业废水的水量取决于用水情况。冶金、造纸、石油化工、电力等工业用水量大，废水量也大，如有的炼钢厂炼 1吨钢出废水200～250吨。但各工厂的实际外排废水量还同水的循环使用率有关。例如循环率高的钢铁厂，炼1吨钢外排废水量只有2吨左右。
四、工业废水处理与处置方式
1、优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水的产生。
2、在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品过程中，应严格操作、监督，消除滴漏，减少流失，尽可能采用合理流程和设备。
3、含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水应与其它废水分流，以便处理和回收有用物质。
4、流量较大而污染较轻的废水，应经适当处理循环使用，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和城市污水处理负荷。
5、类似城市污水的有机废水，如食品加工废水、制糖废水、造纸废水，可排入城市污水系统进行处理。
6、一些可以生物降解的有毒废水，如酚、氰废水，应先经处理后，按答应排放标准排入城市下水道，再进一步生化处理。
7、含有难以生物降解的有毒废水，应单独处理，不应排入城市下水道。工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。
五、工业废水处理遵循的原则
优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水的产生。
在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品过程中，严格操作、监督，消除滴漏，减少流失。
含有剧毒物质的废水应与其他废水分流，以便处理和回收有用物质。
流量较大而污染较轻的废水，应经适当处理循环使用。
类似城市污水的有机废水，可排入城市污水系统进行处理。
一些可以生物降解的有毒废水，应先经处理后，按允许排放标准排入城市下水道，再进一步生化处理。
含有难以生物降解的有毒废水，应单独处理，不应排入城市下水道。工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。
第二节 工业废水处理方法
一、工业废水的物理处理
化工废水最主要特点是：水质水量变化大；B/C比低。可生化性差。一般化工废水还有较高的色度。pH值多为强酸性或强碱性，故处理的难度很大。处理化工废水已经成为世界性难题。对高效、低成本的处理化工废水新工艺的 研究 具有非常重要的意义，这对于摆脱目前化工 行业 面临的尴尬局面，保护水环境，健康发展化工 行业 具有十分现实的影响。
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。物理处理法的优点：设备大都较简单，操作方便，分离效果良好，故使用极为广泛。
（一）重力分离法
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。
（二）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。
（三）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。
（四）过滤法
是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质，主要是降低水中的悬浮物，在化工废水的过滤处理中，常用扳框过滤机和微孔过滤机，微孔管由聚乙烯制成，孔径大小可以进行调节，调换较方便。
（五）重力沉淀法
是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，在重力场的作用下自然沉降作用，以达到固液分离的一种过程。
（六）气浮法
是通过生成吸附微小气泡附裹携带悬浮颗粒而带出水面的方法。
这几种物理方法工艺简单，管理方便，但不能适用于可溶性废水成分的去除，具有很大的局限性。
二、工业废水的化学处理
（一）中和法
当酸或碱废水的浓度很高时，如在3%—5%以上时，应考虑回用和综合利用的可能性；当浓度不高，如小于3%时，才考虑中和处理。
1、酸性废水
有酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和和过滤中和3种方法；
2、碱性废水
有碱性废水与酸性废水相互中和、投酸中和和烟道气中和3种方法。
（二）化学沉淀法
向废水中投加某种化学物质，使它和水中某些溶解物质产生反应，生成难溶于水的盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质的含量。这种方法称为水处理中的化学沉淀法。化学沉淀法经常用于处理含汞、铅、铜、锌、六价铬、硫、氰、氟、砷等有毒化合物的废水。
1、氢氧化物沉淀法
采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉淀法。氢氧化物沉淀与pH值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的pH值有直接关系。
2、硫化物沉淀法
工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。
3、碳酸盐沉淀法
金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。
4、钡盐沉淀法
主要用于处理含六价铬的废水。
沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。
以碳酸钡为例：BaCO3+CrO42- = BaCrO4↓+ CO32-
（三）氧化还原法
利用溶解于废水中的有毒物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质的方法。目的是将有剧毒或有毒的物质转变为无毒、低毒的。常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；常用的还原剂：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。
1、药剂氧化法
向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。
作用：主要去除废水中的氰化物、硫化物、酸、醇、油类污染物及脱色、脱臭、杀菌等。例：含氰废水时，氰化钠、氰化钾易析出CN—（剧毒）加入氧化剂后转化为络合物，不易析出CN—，表现为较低的毒性。
2、药剂还原法
向废水中投加还原剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。作用：主要处理含铬、含汞废水。例如：硫酸亚铁石灰法除铬。
（四）电解法
利用电解的原理，使污染物质在电解过程中沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体来处理废水的方法叫电解法。
1、电解槽的结构形式
1）回流式。其优点是水流沿极板折流前进，流程长，有利于离子扩散，电解槽容积利用率高。缺点是施工和检修困难。
2）翻腾式。极板悬挂，水流顺着板面前进，减少漏电。
2、电解处理法的作用
1）氧化作用：电解产生O2，可以对氧化有机物和无机物。
2）还原作用：电解产生H2，可以还原某些物质，如脱色。
3）混凝作用：失去电子的金属离子易水解生成羟基络合物。
4）浮选作用：产生气体，以微气泡形式逸出，使杂质上浮。
三、工业废水的物化处理
（一）吸附法
吸附法是用多孔性固态物质吸附废水中的污染物的方法。多孔性故态物质称为吸附剂，被吸附的污染物称为吸附质。吸附法可分为物理吸附法和化学吸附法。吸附法处理废水多用于除去废水的色度和臭味，并回收废水中的有用物质。造纸、印染、炸药、剧毒废水都可以用吸附法处理。吸附剂可以再生，经再生后的吸附剂可以继续使用。吸附设备有固定床、流动床和沸腾床等型式。
水处理的吸附法是指利用具有吸附能力的多孔性物质去除水体中微量溶解性杂质的一种处理工艺。
（二）萃取法
利用萃取剂，通过萃取作用使废水净化的方法。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质，可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂（萃取剂），使溶解于废水中的某些污染物（被萃取物）经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中。萃取操作按处理物的物态可分固—液萃取、液—液萃取两类。工业废水的萃取处理属于后者。
其操作流程：混合，即使废水和萃取剂最大限度地接触；分离，即使轻、重液层完全分离；萃取剂再生，即萃取后，分离出被萃取物，回收萃取剂，重复使用。
萃取剂的选择应满足：对被萃取物的溶解度大，而对水的溶解度小；与被萃取物的比重、沸点有足够差别；具有化学稳定性，不与被萃取物起化学反应；易于回收和再生；价格低廉，来源充足。此法常用于较高浓度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水的处理。
四、工业废水的生物处理
（一）好氧生物处理法
好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。
过程是有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质（细胞质），即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。
优点：好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。
（二）厌氧生物处理法
厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。
废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的 研究 开发，其容积可缩小。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。
对于有机污泥和高浓度有机废水（一般B005≥2 000mg/L）可采用厌氧生物处理法。
（三）自然生物处理法
通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。
废水生物处理广泛使用的是需氧生物处理法，按传统，需氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。属于生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及最近发展起来的生物流化床等。
五、工业废水处理方法选择
1、含酚质量浓度在300mg/L以下的废水可用生物氧化、化学氧化、物理化学氧化等方法进行处理后排放或回收。
2、含汞废水主要来源于有色金属冶炼厂、化工厂、农药厂、造纸厂、染料厂及热工仪器仪表厂等。从废水中去除无机汞的方法有硫化物沉淀法、化学凝聚法、活性炭吸附怯、金属还原法、离子交换法和微生物法等。一般偏碱性含汞废水通常采用化学凝聚法或硫化物沉淀法处理。偏酸性的含汞废水可用金属还原法处理。低浓度的含汞废水可用活性炭吸附法、化学凝聚法或活性污泥法处理。
3、对重金属废水的处理，通常可分为两类。
1）使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除.可应用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀（或上浮）法、隔膜电解法等。
2）将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用方法有反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等。
4、含氰废水主要来自电镀、煤气、焦化、冶金、金属加工、化纤、塑料、农药、化工等部门。含氰量高的废水，应采用回收利用，含氰量低的废水应净化处理方可排放。回收方法有酸化曝气—碱液吸收法、蒸汽解吸法等。治理方法有碱性氯化法、电解氧化法、加压水解法、生物化学法、生物铁法、硫酸亚铁法、空气吹脱法等。
5、造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。
1）浮选法可回收白水中纤维性固体物质，回收率可达95%，澄清水可回用；燃烧法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。
2）中和法调节废水pH值；混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体；化学沉淀法可脱色；生物处理法可去除BOD，对牛皮纸废水较有效；湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。此外，国内外也有采用反渗透、超过滤、电渗析等处理方法。
6、印染工业用水量大，常用的治理方法有回收利用和无害化处理。
1）回收利用：废水可按水质特点分别回收利用，如漂白煮炼废水和染色印花废水的分流，前者可以对流洗涤.一水多用，减少排放量；碱液回收利用，通常采用蒸发法回收，如碱液量大，可用三效蒸发回收，碱液量小，可用薄膜蒸发回收；染料回收.如士林染料可酸化成为隐巴酸，呈胶体微粒.悬浮于残液中，经沉淀过滤后回收利用。
2）无害化处理可分：物理处理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要去除废水中悬浮物；吸附法主要是去除废水中溶解的污染物和脱色。化学处理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于调节废水中的酸碱度，还可降低废水的色度；混凝法在于去除废水中分散染料和胶体物质；氧化法在于氧化废水中还原性物质，使硫化染料和还原染料沉淀下来。生物处理法有活性污泥、生物转盘、生物转筒和生物接触氧化法等。为了提高出水水质，达到排放标准或回收要求.往往需要采用几种方法联合处理
7、染料生产废水含有酸、碱、盐、卤素、烃、胺类、硝基物和染料及其中间体等物质，有的还含有吡啶、氰、酚、联苯胺以及重金属汞、镉、铬等。这些废水成分复杂。具有毒性，较难处理。因此染料生产废水的处理。应根据废水的特性和对它的排放要求。去除固体杂质和无机物，可采用混凝法和过滤法；去除有机物和有毒物质主要采用化学氧化法、生物法和反渗透法等；脱色一般可采用混凝法和吸附法组成的工艺流程，去除重金属可采用离子交换法等。
8、化学工业废水主要来自石油化学工业、煤炭化学工业、酸碱工业、化肥工业、塑料工业、制药工业、染料工业、橡胶工业等排出的生产废水。
1）一级处理主要分离水中的悬浮固体物、胶体物、浮油或重油等。可采用水质水量调节、自然沉淀、上浮和隔油等方法。
2）二级处理主要是去除可用生物降解的有机溶解物和部分胶体物，减少废水中的生化需氧量和部分化学需氧量，通常采用生物法处理。经生物处理后的废水中，还残存相当数量的COD，有时有较高的色、嗅、味，或因环境卫生标准要求高，则需采用三级处理方法进一步净化。
3）三级处理主要是去除废水中难以生物降解的有机污染物和溶解性无机污染物。常用的方法有活性炭吸附法和臭氧氧化法，也可采用离子交换和膜分离技术等。各种化学工业废水可根据不同的水质、水量和处理后外排水质的要求，选用不同的处理方法。
9、酸性废水主要来自钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山等，其中含有各种有害物质或重金属盐类。治理酸碱废水一股原则是：
1）高浓度酸碱废水，应优先考虑回收利用，根据水质、水量和不同工艺要求，进行厂区或地区性调度，尽量重复使用：如重复使用有困难，或浓度偏低，水量较大，可采用浓缩的方法回收酸碱。
2）低浓度的酸碱废水，如酸洗槽的清洗水，碱洗槽的漂洗水，应进行中和处理。对于中和处理，应首先考虑以废治废的原则。如酸、碱废水相互中和或利用废碱（渣）中和酸性废水，利用废酸中和碱性废水。在没有这些条件时，可采用中和剂处理。
第三节 工业废水集中式废水处理（CWT）模式
一、集中式废水处理（CWT）模式概述
城市污水集中式处理，是建立集中式管网收集体系和大型污水处理厂，在此基础上再进行深度处理，然后回用于城市生活的各个方面，包括市政、绿化、消防、景观等。集中式处理是应用到城市的大流量废水的处理。
污水集中处理的优点较多，除了可以收集和处理大流量的污水外，最重要的是处理厂能够可靠地、高效地管理和控制污水处理的运行。而且，许多人也认为大规模处理厂与大量的小型处理厂相比，基建投资和运行费用也少。而目前多数城市再生水推广力度不够，没有一个利益机制作为引导，再生水用途不广，这使得分散式处理设施失去了最大的卖点。
二、德国集中式废水处理（CWT）模式
从德国的情况来看，集中式污水处理厂是解决水体污染的有效方式。对于有毒、有害的废水仅需企业建设自己的小型的污水处理设施即可，运行采取商业化运作，由集中式污水处理厂对排入该厂的产生污水的企业进行监督、监管。以电镀废水集中处理模式为例。
电镀过程产生的电镀废水一般有镀件除油、除锈等预处理废水，镀件漂洗废水及电镀、钝化、退镀等过程产生的废糟液。以往的电镀 行业 通常是单独处理自身的排放污水，处理规模很小，建设投资处理成本较高，没有规模效应，造成了社会资金的浪费。另外，处理后的污泥无法妥善处置，极易产生二次污染。
电镀废水的社会化集中处理克服了以上缺点，在这方面，德国鲁尔地区和日本东京废物的社会化集中处理都是相当成功的典范。
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