工业废水论文.docx

与农业排水和生活污水不同的是，工业废水量大，成分复杂，难处理，不易降解和净化，危害性较大。仅2006年我国工业废水排放量就达2395亿t，占废水排放总量的446。但在以往的污染源调查、评价、统计中，工业污染点源是不予重点考虑的，如国家在编制太湖水污染防治九五计划和2010年规划中也未将其列入控制指标。陈荷生19】等在对太湖流域1998年限期达标的1035家重点企业进行重点抽样调查和与日本JiCA调查团合作研究太湖水环境后，发现工业点源TP(总磷)排放负荷达污染物总量的558。可见随着工业的迅速发展，工业废水排放量和工业废水中磷的含量不断增大，导致水质污染日趋严重。工业污染源应予以充分重视，列入污染治理、控制和监督管理范畴。2水体富营养化的研究： 水体富营养化，是指由于大量的氮磷等植物性营养元素排入到流速缓慢，更新周期长的地表水体中，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。而磷是导致水体富营养化的主要控制因子pT。富营养化的危害主要表现为以下几点嗍：水中一部分还未降解的有机膦，经生物降解需要消耗水中的DO，提高了水体的BOD；最终磷以P043在水中存在，最容易被藻类吸收造成藻类的大量繁殖；藻类繁殖迅速，生长周期短，有限的营养物质在短期内能一度被重复利用，一遇适宜的环境藻类就爆发性的繁殖出现“水华”现象；死亡的水生生物在微生物作用下分解消耗氧，或在厌氧条件下分解，产生H2s使水质不断的恶化，而且分解后产生的磷沉积于水体底部，成为磷污染的内源；富营养湖泊的深层，阳光在穿射过程中被大量的藻类吸收而衰减，光合作用减弱，且深层死亡的藻类消耗大量溶解氧或厌氧状态下产生的H2S等，可加速促发底泥沉积营养物质的排放，形成富营养化水体磷污染的恶性循环；水体富营养化不仅使水体感官性能变差，自净能力减弱，水质下降，供水成本提高，湖泊沼泽化等，而且由于某些藻类产生藻毒素，使动物、家畜中毒而死亡圆3水体磷污染的控制治理方法研究(1)治理含磷废水的研究 i到目前为止，国内外普遍采用的除磷方法主要有化学除磷法、生物除磷法以及化学和生物除磷相结合的生化除磷法。化学除磷法。废水中的磷主要以溶解性磷酸二氢锰铁、磷酸二氢锌等无机盐的形式存在，且大部分有机磷和聚磷酸盐可在处理过程中转换为正磷酸盐的形式，正磷酸盐可被化学沉淀。因此。利用磷酸盐的沉淀作用可以有效地除去磷化废水中的磷。而化学除磷法又可分为金属盐混凝除磷、石灰混凝除磷和结晶法除磷。化学除磷法的优点是除磷效率高，一般可达7585，且稳定可靠，可达到0SmgL的出水标准，污泥在处理和处置过程中不会重新释放磷而造成二次污染；其缺点是费用高，产生的污泥量大。生物除磷法生物除磷主要是利用聚磷菌(不动细菌属Acinctobacter、气单胞菌Aeromonas、棒杆菌属Corymebacterium)的聚磷作用。其优点是可避免化学除磷法中的大量化学污泥，可减少活性污泥膨胀现象，节约能源，且运行费用较低，因此，是目前流行的除磷方法1361。如AO、A2O、UCT等工艺嘲，主要适合处理低浓度及有机态含磷废水AO工艺(AnaerobicOxic的简称。厌氧好氧工艺)，是最基本的生物除磷工艺；A2O工艺(AnaerobicYAnoxicOxic的简称，厌氧，缺氧好氧工艺)，可同时除磷和脱氮：由南非开普敦大学开发的UCT工艺-(UniversityOfCapeTownProcess的简称)，是目前各国最广泛应用的生物除磷技术，。它增加了缺氧区至厌氧区的馄合液回流，最大限度地降低了携带在流至厌氧区的回流液中的硝酸盐对除磷的不利影响。当今，全球普遍强调的是可持续发展经济模式，要发展以节省能(资)源消耗、并最大程度回收(用)有用能(资)源的可持续污水处理工艺口7】随着DPB(1)eni仃ffyingPhosphorusRemoving Bacteria的简称，反硝化除磷菌)的发现，反硝化除磷法成为普遍认可的一种能够实现可持续发展的生物除磷法。吸附法吸附法的应用也受到了极大的关注。它是利用某些多孔或大比表面的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力来实现对废水的除磷过程。吸附法以其高效快速、无二次污染、易操作等优点得到了世人的青睐，但吸附机理的研究方面远远落后于实践，高效合成吸附剂的研究将是废水除磷吸附剂的重要发展方向p司。其他方法除此之外，常用的除磷方法还有如生物操作法，包括养殖草食性鱼类、种植大型水生植物等；工程性措施，包括底泥疏浚、水体深层曝气、注水冲稀等等；限制含磷洗涤剂的使用，用4A沸石等替代品傲为新的助洗剂；提高无机肥的有效使用率，推广绿色化肥的使用；改进施肥方式和灌溉制度，减少农业径流引起的磷肥流失：集中处理城市污水(包括生活污水和工业废水)，建设污水三级处理设施，提高磷的去除率等等方法，都是治理含磷废水的主要途径。(2)控制水体磷污染的研究总的来讲，根据治理含磷废水的研究，控制水体磷污染的措施主要有口9】：深层曝气，疏浚底泥控制泥磷的释放；控制非点源磷污染负荷；种植水生植物和养鱼；对点源磷污染实施工程治理；限制含磷洗涤剂的使用，减少点源磷排放。DI乙smi血指出尽管还未有充分的材料证明，但移除沉积物和避免新的沉积物累积是可以有效控制磷在永体中的迁移转化的删。美国农业经济学家RCJohansson41，等提出了经济性P指数的概念，旨在更加优化和合理的确定传统的控制农业P排放的费用，以确定区域内P的排放控制目标，并尽可能用低的费用达到净化水质的目的。4水体磷污染的监控管理措施研究关于水体磷污染的监测方法，仍以传统的野外实地监测、样本采集、资料收集等方法为主，这些方法费时、费力、缺乏动态性，无法及时反映水体磷污染的状况。目前，关于水体磷污染的主要监控管理措施有：(1)加强水质监铡，建立预警机制针对区域水环境磷污染导致水体富营养化，产生大量藻类，而藻类覆盖区的光谱特征与周围水域会有明显差异的特点，可以利用遥感技术进行水质监测与灾害预报，进而建立水质预警体系，为区域内磷污染的控制管理提供技术与数据上的支持。利用遥感技术进行水污染监测的主要机理是被污染水体具有有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够被遥感器捕获并在遥感图像中体现出来142l。建立先迸完善韵水质预警机制是有效控制治理水环境污染的必要前提。运用数字信息化管理技术进行水环境管理目前，水环境管理技术日益更新，更多新的技术融入到了水环境管理当中。只有应用先进的管理技术，才能更好的治理我国水体磷污染。近年来，人们开始综合运用地理信息系统(oIS)、遥感(Rs)、网络、多媒体等现代高新科技手段，通过对区域自然、社会、经济和水质状况、生态环境、水资源分布的全面调查与评价，建立相应的动态数据库，提供动态更新和查阅功能，建立全流域水质基础信息平台、不同功能的水质模型及其相应的管理系统，为区域环境风险管理提供数据支持。其中，地理信息系统(GIS)在水环境管理中的应用最为突出。它是为了解决各种复杂的规划与管理问题而设计的，用于支持对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟和显示的计算机硬件、软件系统和处理过程，是一种管理工作和决策支持系统。在环境管理即】、环境评价M、与环境监测【45】中具有广阔的应用前景。我们可将环境监溯、地理信息系统(GIS)、卫星定位系统(GPS)、遥感(Rs)技术相结合，建立流域的数字化管理系统：包括水资源开发、农业灌溉、工业与城市排污、流域水质污染控制等信息与数据库的建立与开发，为流域内的开发和综合治理提供强有力的决策依据酬。e3)绿色管理与清洁生产在全球环境污染日趋恶化的今天，制造和生产部门不断产生大量“三废”污染的情况下，一种新型的针对企业的管理理念绿色管理应运而生。绿色管理就是以可持续发展思想为指导，以消除和减少组织的行为对生态环境的影响为前提，以满足消费者的需要为中心，通过生产、营销、理财等为实现经济效益、社会效益、生态效益的协调统一而进行的全过程、全员、二全面的管理活动嘲i其中，重要的一项内容就是绿色生产又称清洁生产。清洁生产(CIeaaerProduction)是要从根本上解决工业污染的问题，即在污染前采取防治对策，而不是在污染后采取措施治理，将污染物消除在生产过程之中，实行工业生产全过程控制主要包括：清洁的能源；清洁的生产过程；清洁的产品。应从清洁生产的角度入手，研究武义江水体磷污染的有效的环境管理措施，尽可能的减少磷对环境产生的污染。1工业污染源根据环保部门排污统计及污染源调查数据，2004年永康市工业用水总量为450万t，废水捧放量为380万t工业企业全年磷酸类用量约为1070t，据此可测算磷酸盐(以P计)排放量约为460t。根据2004年武义县水环境容量的测算，初步统计2004年武义县工业用水总量为500万t，废水排放量为409万t。工业废水中COD、氨氮排放量分别为615t、40t。其中，由于工业企业的磷酸盐用量未纳入测算范围，故武义县的工业磷酸盐排放量无法进行估算。2生活污染源按城镇和农村人口人均用水量分别为120Ld和80Ld计，估算2004年永康市生活污水排放量约为1811万t，总磷排放量约为906t。根据2004年武义县水环境容量的测算，按城镇和农村人口人均用水量分别为150Ld和90Ld计，估算2004年武义县生括污水排放量约为1260万t，总磷排放量约为6It3农业面源2004年永康农田化肥旌用强度约322kgha-，估算纯磷总流失量约为6It。畜禽养殖污染物中总磷排放置为83t根据2004年武义县水环境容量的测算，在农业面源中，估算纯磷流失量为88t。4首要污染源的确定表41是2004年永康、武义两地磷污染来源的统计。磷摔放量按照从大到小进行捧序为工业农业生活。以永康为例，其工业企业磷排放量约占全市磷排放总量的23。因此工业含磷废水的排放是永康市总磷超标的最主要原因。故对于全流域来讲，来自工业污染源的磷是武义江水体中磷的首要来源。所以，在进行武义江水体磷污染的控制、管理、监测、治理等等诸多水环境整治问题的研究时，应有针对性的把工业污染源放在首位。这有别于目前大多数把农业面源和生活污染源做为首要污染源进行研究的国内和国外的水体磷污染研究。这与该流域特殊的经济特色是分不开的(二)排磷企业调查1磷化工艺及其应用发展简介(1)磷化工艺简介在机械加工和家电生产行业中(如电冰箱、电冰柜、洗衣机、空调器、电风扇等)，产品的金属壳和某些金属部件都需要进行涂装处理，使得产品能够防腐、美观、耐用。在世界范围内，金属表面装饰与保护约有23是通过表面涂装来实现的，而涂装前一般都要进行磷化处理【纲，以保证涂装效果的最佳化。磷化工艺被广泛的应用于车辆、船舶、轻工、化工、机械、电器及国防等颁域。它就是对金属及其制件表面进行的一种化学再加工工艺，属于金属表面处理工艺，实质就是利用含磷酸或含磷酸盐的溶液在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜的过程。经磷化处理的金属材料及其制品表面形成侵入性的磷酸盐膜层，该膜层与金属基体有良好的结合能力和对涂料的附着能力，能够提高工件的耐蚀性、耐磨性，起到减磨、润滑、为后续工艺提供清洁表面、延长工件的使用寿命等等作用。磷化处理按温度分为三类：8090的高温型，能耗大，磷化沉积物多，磷化膜厚，己较少使用：5075C的中温型，处理时间为515分钟，磷化膜为中等厚度，目前应用较多；1040C的低温型，能耗小，但溶液配制较繁，膜厚小，较少应用。现在工艺向薄膜化、多功能处理化、低耗化趋势发展。一般情况下，磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面，工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求，磷化前处理是获得高质量磷化膜的基础。故典型的磷化处理工艺流程是：脱脂(除油)一水洗一除锈一水洗一中和一水洗一表调一磷化一水洗(2)一钝化一水洗(2)一干燥。整个处理过程中，需要耗费大量水，并产生大量的磷化废水由于磷化处理工艺中要使用大量的含磷药剂，如磷酸三钠(Na3P04)、焦磷酸钠(Na4P207)、三聚磷酸钠(Nad30lo)等，因此磷化废水中的主要污染物为磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、锌盐等等，如不合理治理最终会导致废水中磷酸盐含量严重超标。现多数企业选择中温磷酸锌型的工艺和磷化液，其主要成分是磷酸二氢锌和硝酸锌。磷化工艺使用最多的基本方法是浸渍法和喷淋法，金属门窗和休闲产品行业用得最多的是浸渍法。(2)流域内磷化工艺的应用发展现状目前，武义江流域内的永康、武义两地经过多年的发展，依托其发达的五金产业，逐步壮大的五金产业集群，形成了以五金机械为主体的区域特征明显的产业结构。五金机械企业近万家，金属防盗门窗、金属拉丝、压延、金属休闲用品已成为地方的支柱行业。具体来讲，永康的主导产品有五金机械、电动工具、保温杯、防盗门、滑板车、化工、建材等等。武义的主导产品有五金机械、文教用品、旅游休闲用品、印刷包装等。为了提高工件的耐磨性、耐腐蚀性，使其表面光滑、清洁，并延长其使用寿命，随着这些五金机械工业的大规模发展，金属表面处理已成为五金制品生产中不可或缺的一个配套行业，其技术也在快速的发展和更新中。其中，应用最广泛的是钢铁的磷化处理工艺。钢铁磷化具有易操作性和实用性，已被大多数企业所采用。但因工艺中产生较多废水和污染物，故对环境的影响较大由此可见，磷化工艺在武义江流域内的应用范围非常广泛。并由此产生大量含磷、高浓度的磷化废水，造成了武义江总磷严重超标，水环境质量不断恶化。2行业划分(1)产生含磷废水的主要行业据已有资料统计分析，在永康、武义地区，从事电镀、电解、氧化、标牌烂板、防盗门等产品的磷化工序的金属表面处理企业，均会产生大量含磷废水。其中尤以防盗门等产品的磷化工序企业、电解和氧化企业的磷排放量最为突出。以永康为例，防盗门企业磷酸盐最高排放浓度为265mgL，超过污水一级排放标准的530倍，具体情况如表42所示经比较得知，其中防盗门等产品的磷化工序企业是永康工业污染排放物中磷的最主要来源，占到每年磷排放总量的70。它是对地区环境尤其是武义江水环境影响最为重要的污染来源。因此，本论文将主要以两地生产防盗门等产品的磷化工序企业作为重点研究对象，进行武义江工业磷污染的环境整治对策研究(三)含磷工业废水对水环境的影响1污染途径从对磷化工序企业的类型、数量以及分布进行分析后，发现污染源集中分布于整价流域附近，且企业规模大小不一，生产工艺参差不齐，多数企业没有经过环保部门钓审批，废水处理设施落后或利用率低，偷排漏排现象时候发生。致使含磷废水直接排入附近纳污水体，并最终流入武义江。关于含磷废水的尾端处理情况，在目前调查的这部分企业当中，大部分都已经建有废水处理设施，但是其中的很多企业只是将磷化废水进行了预处理，没有进行终端处理，导致最终排放的废水仍然含磷超高；另一部分虽有处理设施的企业，但其设备的利用率很低，或者是处理工艺落后，仍然无法使排出的磷化废水达到国家污水综合排放标准中的一级标准；当然，还有相当部分规模小、分布散的企业没有安装磷化废水处理设施。关于污水处理在线监控系统，武义的绝大部分企业均已安装，但尚无磷的在线监控指标，永康还未安装在线监控系统。这样一来，污染物尾端治理的最后一道关口也无法完全保证，更无法进一步更有效的整治整个武义江的水体磷污染。其中，某些规模磷化工序企业分布在武义江的各个支流附近。这些支流自然成为这些企业的纳污水体。而这些河流大多属于小支流，与灌溉渠相通，主要功能为灌溉用水，水流量小，水质很容易受到附近磷化工序企业的影响。支流水质受到影响后，继而流入千流，继续污染干流。因此，这些磷化工序企业的地理位置选择，也能够直接影响武义江水体的水环境质量。2影响程度通过以上对沿江分布的磷化工序企业的调查，可以推测武义江水体磷污染严重的必然性和危害性。很多企业排出的废水中磷的含量，是国家标准的几十乃至几百倍。造成武义江水体总磷含量严重超标，水环境质量日趋下降，并最终导致近些年来武义江水质下降到劣V类。武义江做为整个永康、武义地区唯一的纳污水体，承受着巨大的污染压力，急需合理、迅速、有效的整治与监控管理。如对企业生产工艺、污水处理工艺等不加以整治和严格的排污监控，武义江的水环境质量将会进一步恶化。五、工业磷污染综合整治对策研究本论文关于武义江工业磷污染综合整治对策的研究，主要针对磷化工序企业产生的磷化废水，对武义江水体造成的影响的基础上进行的。一共分为两部分，一方面针对己有的生产、处理、监测、控制、管理等等进行技术上的改进与完善，另一方面针对整治方针、政策等进行了探讨和补充。(一)技术上的改进与完善1磷化生产工艺的改进(1)清洁生产与污染最小化清洁生产(Cleaner Production)50q是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。定义包含了两个全过程控制：生产全过程和产品整个生命周期全过程。它是要从根本上解决工业污染的问凰即在污染前采取防治对策，而不是在污染后采取措施治理，将污染物消除在生产过程之中，实行工业生产全过程控制。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放置和毒性。对产品而言，清洁生产旨在减少产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。主要包括：清洁的能源；清洁的生产过程；清洁的产品；废弃物的合理利用。清洁生产思考方法与之前不同之处是在于：过去考虑对环境的影响时，把注意力集中在污染物产生之后如何处理，以减小对环境的危害，而清洁生产则是要求把污染物消除在它产生之前。根据经济可持续发展对资源和环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标：一是通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭；二是减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境相容，降低工业活动对人类和环境的风险。(2)具体改进方法由于磷化处理工艺属于表面处理工艺之一，而表面处理行业目前仍以传统的、粗放的加工模式占主导地位，生产过程中资源的利用率低、能源消耗大、成品合格率不高、生产过程缺乏监控、工艺设备陈旧落后、劳动者的技术素质低、经营管理不善，故生产过程中会产生大量的三废I绷。往往只着眼于生产过程的末端治理，需花费大量的人力、物力与财力对污染物进行处理。末端处理存在的问题是：只能对生成的污染物作被动式处理：资源能源得不到有效利用；有产生二次污染的可能性；处理设备投资大、运行费用高，难以获得经济效益而成为企业的负型翊。所以，对于需要磷化工序进行生产的企业，应在磷化处理流程中的各个环节上，探索和进行实践，寻找替代品或能够尽量减少污染的生产方法。从减轻磷化前处理废水难度和降低其治理费用角度出发，如选择好的脱脂剂、表调剂、磷化液；使用寿命长的除锈荆：选择不含亚硝酸盐和含低zn或中压的磷化液；改用不含聚磷酸盐和焦磷酸盐的药剂；研究实用有效的低温磷化液是一种有效的方法，应大力推广应用。目前，磷化工艺大都为中温，若开发采用新的低温工艺，既可以节省能源设备(如锅炉)，又可节约燃煤，降低成本，保护环境；生产过程中的酸、碱清洗废水，相互混合后能部分中和，可以减少中和药品的费用，同时也没有了中温磷化普遍存在的锌离子污染嗍。从减少产品磷化量，含磷废水排放最小化的角度出发，如调整产品结构，增加钢木门、室内门等种类产品的生产，减少产品磷化量；生产过程中，改换原材料材质(钢板)，使用PVC覆塑钢板、锌铁合金钢板、镀锌环保钢板等无需表面磷化处理的原材料，以减少磷化废水排放量；改进工艺流程，尽量减少工序的需水量；把某个工序的废水再用于其它工序而不影响其操作：水经过再生后再用，即将某个工序的废水一部分或全部先处理到不妨碍使用后，再用于其它工序；水再生循环，某个工序的废水，经再生处理后回到原工序再用。如可将磷化后清洗水用于酸洗除锈后的清洗水再用于除油清洗水；采用喷淋或喷雾清洗技术，也可以减少清洗废水量【6l】。以上这些方法都可以在一定程度上减少含磷废水的排放量，减轻磷对水环境的影响，改善生态环境的质量。从可持续发展的角度来看，也有利于生产企业的长远发展。2磷化废水处理工艺的改进(1)常用方法目前磷化废水最常用的处理方法是物化法。比如混凝沉淀法、结晶法、离子交换吸附法、电渗析、反渗透等工艺，主要适合处理无机态含磷废水。化学沉淀法操作简单，除磷效果好、稳定，当进水浓度较大或有一定波动时，仍有较好的除磷效果。但其不足之处是：药剂费用较高；出水色度增加；容易产生二次污染。其中用的最多是加药混凝反应沉淀工艺。中和反应沉淀采用石灰法处理含磷废水具有去除率高、运行费用低等优点，是目前最有效的高浓度含磷废水处理方法之一，但其产生污泥量很大。其主要工艺为：在投加石灰的同时加入PAC和PAM进行中和凝聚过程；同时，把pH值控制在120以上，使磷