工业废水治理技术应用手册

工业废水治理技术应用手册前言工业废水成分复杂、污染物浓度高，若未经有效治理直接排放，将对生态环境与人体健康造成严重威胁。本手册聚焦物理、化学、生物、膜分离、高级氧化及新兴技术的原理、适用场景与实操要点，结合典型案例解析，为企业提供“因水制宜”的治理技术选择与工艺优化思路，助力实现稳定达标排放与资源循环利用。第一章物理处理技术：拦截、沉降与气浮物理法通过机械分离、重力作用去除废水中的悬浮物、油类等污染物，多用于预处理，降低后续工艺负荷。1.1格栅与筛网原理：利用栅条/筛网的机械拦截作用，去除废水中的悬浮固体、纤维、块状残渣（如食品加工废水的果皮、造纸废水的纸浆）。适用场景：各类工业废水预处理，尤其含大量大颗粒污染物的废水（如屠宰、印染废水）。操作要点：根据污染物粒径选择栅隙（粗格栅____mm，细格栅5-10mm）或筛孔大小；配置机械/人工清理装置，每日清理栅渣（避免堵塞），栅渣含水率控制在80%以下便于外运。案例：某造纸厂采用机械格栅（栅隙5mm）预处理，日处理废水5000m³，栅渣去除率＞90%，后续生化系统负荷降低15%。1.2重力沉淀法原理：利用悬浮颗粒与水的密度差，在重力作用下自然沉降分离（分初沉池去除无机颗粒、二沉池实现生物污泥分离）。适用场景：含高浓度悬浮物的废水（如冶金、煤炭洗选废水），或生物处理后的泥水分离。工艺参数：平流式沉淀池：表面负荷0.8-1.5m³/(m²·h)，停留时间1-3h，污泥斗倾角≥60°（便于排泥）；斜管/斜板沉淀池：表面负荷2-3m³/(m²·h)（体积缩小50%以上）。优化技巧：投加助凝剂（如聚合氯化铝，投加量____mg/L）加速沉降；定期排泥（初沉池污泥龄2-4d，二沉池5-15d）。案例：某钢铁厂平流式初沉池（停留时间2h）处理含尘废水，SS去除率达85%，出水进入生化系统。1.3气浮法原理：通过溶气系统产生微气泡（直径≤100μm），粘附废水中的疏水性颗粒（如油滴、悬浮物），使其上浮至水面分离。适用场景：含油废水（如石化、机械加工）、低浓度轻质悬浮物废水（如印染预处理）。关键参数：溶气压力0.3-0.5MPa，回流比20%-30%（加压溶气气浮）；气浮池停留时间15-30min，刮渣周期≤4h。常见问题与解决：气泡过大导致浮渣不稳定→更换溶气释放器，确保气泡直径均匀；浮渣上浮慢→投加聚丙烯酰胺（PAM，投加量1-3mg/L）助凝。案例：某石化企业含油废水（含油量500mg/L）采用加压溶气气浮，处理后含油量降至20mg/L，COD去除率40%。第二章化学处理技术：混凝、中和与氧化还原化学法通过药剂投加、化学反应去除污染物（如胶体、重金属、难降解有机物），可作为预处理或深度处理。2.1混凝沉淀法原理：混凝剂（如PAC、PAM）使胶体颗粒脱稳、凝聚，形成大絮体后沉淀分离。适用场景：含胶体、细小悬浮物的废水（如印染、制药废水），或生化预处理/深度处理。药剂选择与投加：无机混凝剂（PAC）：适用于高浊度废水，投加量____mg/L；有机絮凝剂（PAM）：辅助架桥，投加量1-5mg/L（阴离子型用于絮凝，阳离子型用于污泥脱水）；pH需调节至6-9（石灰/硫酸调节）。操作要点：采用“快速混合（10-30s，搅拌强度____r/min）+慢速絮凝（10-20min，搅拌强度20-70r/min）”工艺，避免絮体破碎。案例：某印染厂废水（COD800mg/L，SS300mg/L）经PAC（300mg/L）+PAM（3mg/L）混凝沉淀，COD去除率35%，SS去除率90%，出水进入厌氧系统。2.2中和处理法原理：投加酸碱物质（如石灰、硫酸）调节废水pH至中性（6-9），避免腐蚀设备、影响后续生物处理。适用场景：酸性废水（如电镀、化工）或碱性废水（如造纸、印染）。药剂选择：酸性废水：石灰（成本低，渣量大）、氢氧化钠（渣量小，成本高）；碱性废水：硫酸、盐酸（需防挥发）或CO₂（温和，适用于高碱度废水）。工艺设计：设置中和池（停留时间10-30min），配备pH在线监测（自动投加药剂）；酸性废水中和后需投加Na₂CO₃（除钙，避免管道结垢）。案例：某电镀厂酸性废水（pH=2）投加石灰乳调节pH至7，同时去除重金属（氢氧化物沉淀），石灰投加量约500mg/L，出水pH稳定在6.5-7.5。2.3氧化还原法原理：通过氧化剂（如Cl₂、H₂O₂）或还原剂（如Fe²+、NaHSO₃）改变污染物价态，使其沉淀或降解。子技术1：化学还原（以六价铬为例）反应式：Cr₂O₇²⁻+6Fe²++14H+=2Cr³++6Fe³++7H₂O；适用场景：电镀含铬废水；操作要点：FeSO₄投加量为Cr⁶+的30-35倍（摩尔比），反应后调pH=8-9使Cr³+沉淀。子技术2：化学氧化（以氰化物为例）反应式：CN⁻+Cl₂+2OH⁻=CNO⁻+2Cl⁻+H₂O（不完全氧化）；适用场景：电镀、选矿含氰废水；操作要点：控制pH=10-11，投氯量为CN⁻的8-10倍（理论量），需二次投氯确保CNO⁻进一步氧化。案例：某电镀厂含铬废水（Cr⁶+浓度100mg/L）采用硫酸亚铁还原+石灰沉淀，处理后Cr⁶+＜0.5mg/L，Cr总＜1mg/L，达标排放。第三章生物处理技术：好氧、厌氧与生物膜生物法利用微生物代谢作用降解有机物、脱氮除磷，是工业废水治理的核心工艺（需废水可生化性良好，B/C比＞0.3）。3.1活性污泥法（传统与改良）原理：好氧微生物（菌胶团）分解有机物，通过污泥沉降实现泥水分离。传统工艺：A/O（缺氧-好氧）：脱氮（反硝化+硝化），缺氧段DO＜0.5mg/L，好氧段DO≥2mg/L；A²/O（厌氧-缺氧-好氧）：脱氮除磷（释磷+反硝化+硝化+吸磷），厌氧段DO＜0.2mg/L。改良工艺：MBR（膜生物反应器）：膜代替二沉池，污泥浓度高（8-12g/L），出水SS＜10mg/L；SBR（序批式）：间歇进水，适合小水量、高波动废水（如食品加工）。关键参数：MLSS（混合液悬浮固体）：传统工艺2-4g/L，MBR工艺8-12g/L；SRT（污泥龄）：脱氮5-15d，除磷15-30d；F/M（食微比）：0.1-0.5kgCOD/(kgMLSS·d)。常见问题与解决：污泥膨胀（丝状菌过度生长）→减少曝气量、投加絮凝剂（如PAC）、调整pH至7-8；氨氮去除差→检查好氧段DO（≥2mg/L）、SRT（确保硝化菌停留）。案例：某啤酒厂废水（COD1500mg/L，BOD800mg/L）采用A/O工艺（厌氧池停留2h，好氧池停留8h，MLSS3g/L），COD去除率90%，氨氮去除率85%，出水COD＜100mg/L。3.2生物膜法原理：微生物附着在载体（如填料、滤料）表面形成生物膜，废水流经时被膜上微生物降解。工艺类型：生物接触氧化池：填料浸没，曝气供氧（DO≥2mg/L），负荷高（0.5-1.5kgBOD/(m³·d)）；生物转盘：转盘转动（转速1-3r/min），交替充氧/接触废水，适合低浓度废水。适用场景：低浓度有机废水（如生活污水、小型工业废水），或作为预处理（如印染废水厌氧后接接触氧化）。操作要点：生物接触氧化池填料填充率70%-80%（组合填料/弹性填料），定期检查填料结球（需反冲洗或更换）。案例：某小型化工厂废水（COD300mg/L，BOD150mg/L）采用生物接触氧化池（停留时间4h，DO3mg/L），COD去除率75%，出水COD＜80mg/L。3.3厌氧生物处理原理：厌氧菌在无氧条件下分解有机物，产生甲烷（能源），适用于高浓度有机废水（COD≥2000mg/L）。工艺类型：UASB（上流式厌氧污泥床）：颗粒污泥（粒径0.5-5mm），COD负荷5-10kg/(m³·d)；IC（内循环厌氧反应器）：处理高浓度废水，COD负荷10-20kg/(m³·d)，产气内循环强化传质。关键参数：温度：中温30-35℃（产甲烷菌活性最高），高温50-55℃；pH：6.5-7.5，VFA（挥发性脂肪酸）＜500mg/L（避免系统酸化）。启动与调试：接种厌氧污泥（如brewery污泥），逐步提升负荷（每周提升10%-20%），当甲烷产率稳定（＞0.35m³/kgCOD）时，系统成熟。案例：某淀粉厂废水（COD8000mg/L，BOD4000mg/L）采用IC反应器（容积1000m³，COD负荷15kg/(m³·d)），COD去除率85%，产甲烷量约2000m³/d，出水COD1200mg/L，进入好氧处理。第四章膜分离与高级氧化技术：深度处理与难降解污染物去除膜分离与高级氧化技术多用于深度处理，实现废水回用或达标排放（针对难降解有机物、高盐、高毒废水）。4.1膜分离技术超滤（UF）：膜孔径0.01-0.1μm，去除悬浮物、胶体、细菌，保留小分子有机物/无机盐，用于RO预处理或回用（如电镀漂洗水回用）。反渗透（RO）：膜孔径＜0.0001μm，去除离子、小分子，产水回用（如电子厂超纯水制备），需预处理（UF或保安过滤）防止膜污染。纳滤（NF）：膜孔径0.001-0.0001μm，截留二价离子（如Ca²+、SO₄²⁻），保留一价离子（如Na+、Cl⁻），用于脱盐、软化。操作要点：膜污染（结垢、微生物、有机物）→定期清洗（化学清洗用柠檬酸、NaOH+NaClO）；通量控制：UF通量____L/(m²·h)，RO通量15-30L/(m²·h)（避免浓差极化）。案例：某电子厂废水回用系统，经UF（通量80L/(m²·h)）+RO（通量20L/(m²·h)）处理，回用水率70%，产水电阻率10MΩ·cm，满足生产用水要求。4.2高级氧化技术（AOPs）芬顿氧化：Fe²++H₂O₂→·OH（羟基自由基），氧化难降解有机物（如染料、农药），提高可生化性（B/C比从0.2→0.4以上）。臭氧氧化：O₃直接氧化或产生活性氧自由基，降解有机物、脱色、杀菌（如印染废水深度脱色）。光催化氧化：TiO₂等催化剂在紫外光下产生活性自由基，分解有机物（适合低浓度废水深度处理）。适用场景：难降解废水（如制药、化工）的预处理或深度处理。工艺参数：芬顿法：H₂O₂投加量____mg/L，Fe²+投加量为H₂O₂的1/10-1/5，pH3-4，反应2h；臭氧氧化：投加量____mg/L，接触时间15-60min。案例：某制药厂废水（COD1200mg/L，B/C=0.2）采用芬顿氧化（H₂O₂500mg/L，FeSO₄100mg/L，pH=3.5，反应2h），COD去除率60%，B/C比提升至0.45，后续生化处理负荷降低40%。第五章新兴技术与综合应用：耦合工艺与运行管理针对复杂废水（如煤化工、印染），需组合技术、优化管理，实现高效、低成本治理。5.1电化学处理原理：通过电极反应（氧化/还原、电凝聚、电浮选）去除污染物，如电絮凝（铝/铁电极溶解产生混凝剂）、电氧化（阳极氧化有机物）。适用场景：含重金属、乳化油、高盐废水（如电镀、采油废水）。优势：无需投加药剂，污泥量少；可回收金属（如铜、镍）。案例：某电镀含镍废水（Ni²+50mg/L）采用电絮凝（铁电极，电流密度50A/m²，停留时间20min），Ni²+去除率98%，污泥量比化学沉淀法减少60%。5.2耦合工艺设计思路：根据废水特性（水质、水量、污染物类型）组合技术，如“物理预处理（格栅+气浮）+生化处理（厌氧+好氧）+深度