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摘要：廢水是社會經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)生活進(jìn)步的產(chǎn)物，其對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。廢水中的病原體污染、耗氧污染物、有毒污染物都會對生產(chǎn)生活造成威脅。利用化學(xué)工藝進(jìn)行廢水處理可以高效地降低污染廢水的排放量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境?；瘜W(xué)工藝處理廢水的技術(shù)類型多樣，電化學(xué)技術(shù)、聲化學(xué)技術(shù)、微波化學(xué)技術(shù)都能夠?qū)U水進(jìn)行高效處理，且不容易形成二次污染。主要針對化學(xué)工藝在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工藝；廢水處理；低碳環(huán)保

生產(chǎn)廢水、生產(chǎn)污水是廢水的主要種類，廢水對生態(tài)環(huán)境的危害十分嚴(yán)重，需要選擇科學(xué)高效的方式對廢水進(jìn)行處理，降低廢水對生態(tài)環(huán)境的危害。其中，化學(xué)工藝就是處理廢水的主要技術(shù)之一。在進(jìn)行廢水處理時根據(jù)廢水不同的狀態(tài)與性質(zhì)選擇合適的化學(xué)工藝處理技術(shù)。

1廢水的種類與危害

廢水主要是指人們在生活生產(chǎn)中排水的水體以及徑流雨水的總稱，廢水包括生活污水、工業(yè)廢水與流入排水管渠等其他無用水。通常是指經(jīng)過一定技術(shù)處理后無法再次循環(huán)利用的水體。生活污水是人們生活中使用過并且被生活廢料所污染的水質(zhì)，生活污水通常不具有有毒物質(zhì)，但是卻十分適合微生物的繁殖，帶有一定的病原體，對人體有一定的危害；工業(yè)廢水是在經(jīng)濟生產(chǎn)行為中所形成的廢水，包括生產(chǎn)廢水、生產(chǎn)污水，其中生產(chǎn)廢水是在工業(yè)生產(chǎn)過程中沒有直接參與生產(chǎn)工藝，沒有被生產(chǎn)原料、半成品等原料污染的水體。生產(chǎn)污水是指在工業(yè)生產(chǎn)中直接參與形成，并且被生產(chǎn)原料、半成品等原料污染的水體。廢水對生態(tài)環(huán)境有著嚴(yán)重的威脅，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1.1病原體污染。生活污水、屠宰場、醫(yī)院等場所排出的廢水往往帶有大量的病原體，例如病毒、寄生蟲等。水體在遭受病原體的污染后則會傳播疾病，霍亂、病毒性肝炎等都是病原體傳染的常見疾病。病原體污染物在水體中數(shù)量龐大、存活時間長、繁殖速度快、容易產(chǎn)生抗藥性，難以徹底滅絕。1.2耗氧污染物。工業(yè)廢水中常常含有大量的碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂等，這些物質(zhì)漂浮或溶解在廢水中，可以通過微生物的生物化學(xué)作用進(jìn)行分解，而在分解中需要耗費氧氣，因此被稱為耗氧污染物。這一污染物會導(dǎo)致水中溶解氧含量降低，對魚類和其他生物的正常生長造成影響。如廢水中的溶解氧被消耗完畢，則有機物進(jìn)行厭氧分解，形成硫化氫、硫醇等異味氣體，造成水質(zhì)進(jìn)一步惡化。1.3有毒污染物。有毒污染物主要是指進(jìn)入生物體后能夠累積到一定數(shù)量并且使得水體組織出現(xiàn)生化與生理功能變化，導(dǎo)致病理狀態(tài)，甚至威脅到生命。有毒污染物主要包括：（1）重金屬汞、鎘、鉛、鈷、鋇等元素，其中重金屬汞、鎘、鉛的危害極大，并且不易在自然界小時，會被食物鏈吸收富集，甚至直接作用于人體引發(fā)疾??；（2）無機陰離子中的亞硝酸根離子；（3）有機物質(zhì)，如酚類化合物、苯酚等，毒性極高。1.4石油污染物。石油污染物的污染是水體污染的重要原因之一，尤其是近海水域和河口水域。石油是烷烴、芳香烴的混合物，進(jìn)入水體后會產(chǎn)生多方面的危害。例如，在水體上形成油膜，影響水體復(fù)氧作用進(jìn)行。如黏附在魚鰓上會導(dǎo)致魚類窒息；如黏附在藻類、浮游類生物上會導(dǎo)致生物死亡。

2化學(xué)工藝在廢水處理中的應(yīng)用

2.1化學(xué)工藝在廢水處理中的原則。廢水類型多樣，在運用化學(xué)工藝進(jìn)行廢水處理時需要嚴(yán)格遵循相關(guān)原則，以保證化學(xué)技術(shù)應(yīng)用的合理性與科學(xué)性，避免造成廢水的二次污染。2.1.1要遵循條件利用原則。在運用化學(xué)工藝進(jìn)行廢水處理時要了解廢水的構(gòu)成、廢水的性質(zhì)、主要污染物的化學(xué)性質(zhì)、具體含量，并且在這一基礎(chǔ)上對企業(yè)排放的廢水進(jìn)行分流處理，利用現(xiàn)有條件盡可能地提升廢水處理效果。2.1.2廢水分類處理原則。不同類型廢水中所含的物質(zhì)均有所不同。如不同種類的廢水進(jìn)行混合則會產(chǎn)生不同的化學(xué)反應(yīng)，造成二次污染?；诖?，為了避免廢水混合造成的二次污染，在廢水出來的過程中需要對廢水進(jìn)行分類處理，針對不同類別的廢水選擇合適的化學(xué)工藝進(jìn)行處理。2.1.3廢水分離處理原則。在利用化學(xué)工藝處理廢水時，需要將廢水與居民生活用水進(jìn)行嚴(yán)格的獨立分離處理，避免在廢水排放處理的過程中對居民生活用水造成污染。2.2化學(xué)工藝在廢水處理中的應(yīng)用。2.2.1電化學(xué)技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。電化學(xué)技術(shù)即為在特定的電化學(xué)反應(yīng)設(shè)備中，通過設(shè)計得出的電極反應(yīng)以及由此出現(xiàn)的一系列化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過程，使得廢水中的污染物進(jìn)行降解轉(zhuǎn)化。電化學(xué)技術(shù)處理廢水的裝置設(shè)備相對簡易，占地面積小，日常使用維護(hù)成較低，能有效避免廢水處理后的二次污染，可控性良好，十分適合工業(yè)自動化過程。電化學(xué)處理技術(shù)不會受到生物毒性的影響，因此可以作為高毒性、高腐蝕性有機物的處理技術(shù)，也可以作為生物處理技術(shù)的預(yù)處理，使得高毒性的大分子化解為小分子有機物，提高生物處理技術(shù)效率。電化學(xué)技術(shù)還可以將電子作為化學(xué)反應(yīng)劑，以電場能為反應(yīng)推動力，不需要額外使用化學(xué)試劑，從而避免二次污染的出現(xiàn)[2]。常見的電化學(xué)處理技術(shù)主要有：①電絮凝法。利用廢水在直流電的影響下，鐵或鋁陽極失去電子后溶解在水中形成鐵離子或鋁離子，經(jīng)過水解后形成氫氧化鐵與氫氧化亞鐵等微絮體就能夠起到絮凝的作用，吸附水中的污染物。在電解過程中陽極所形成的中間產(chǎn)物，如原子態(tài)氧、羥自由基等，對廢水的有機污染物也能夠起到一定的降解作用。廢水中污染物質(zhì)顆粒被極化、電泳，并且在兩極形成強氧化與強還原反應(yīng)，使得水溶性污染物被還原或氧化為低毒、無毒物質(zhì)。②電化學(xué)氧化法。電化學(xué)氧化法使得廢水在電極上形成直接或間接的電化學(xué)反應(yīng)，從而消除廢水中的有害物質(zhì)。電化學(xué)氧化法可以分為直接電解與間接電解：直接電解是指污染物在電極上直接被化學(xué)氧化或還原能去除。直接電解包括陽極過程與陰極過程，陽極過程是指廢水中污染物在陽極表面氧化、轉(zhuǎn)化為低毒性的物質(zhì)，去除污染物。陰極過程即為廢水中的污染物在陰極表面還原被去除；而間接電解則是電化學(xué)形成的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑，使得污染物轉(zhuǎn)化成為低毒性物質(zhì)[3]。間接電解分為可逆過程與不可逆過程?？赡孢^程是指氧化還原物在電解過程中可以通過電化學(xué)再生以及循環(huán)利用；而不可逆過程是指通過不可逆電化學(xué)反應(yīng)所形成的物質(zhì)，例如強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、過氧化氫等物質(zhì)氧化的過程。例如，在印染廢水的處理中電化學(xué)氧化法就有著無可比擬的優(yōu)勢。印染廢水的水量大、色度深、水質(zhì)復(fù)雜，同時其中的高濃度懸浮物質(zhì)與膠質(zhì)固體會阻礙電化學(xué)反應(yīng)，使得電化學(xué)反應(yīng)困難。而使用電化學(xué)氧化法則能夠有效處理印染廢水。Kim[1]所設(shè)計的流化床生物膜-化學(xué)絮凝-電化學(xué)氧化法的化學(xué)工藝組合能夠有效處理印染廢水，COD去除率高達(dá)95.6%，色度去除率高達(dá)98.6%。2.2.2聲化學(xué)技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。聲化學(xué)主要是運用超聲波加速化學(xué)反應(yīng)，提升產(chǎn)率的一項技術(shù)。聲化學(xué)技術(shù)處理廢水是利用超聲空化效應(yīng)所帶來的高溫高壓，使得污染物在這一狀態(tài)下全部氧化降解。生化學(xué)技術(shù)處理廢水的效率優(yōu)勢明顯，但反應(yīng)裝置較為復(fù)雜，并且有高溫引起廢水溫度上升，使得聲化學(xué)技術(shù)廢水處理的冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，從而提升了廢水處理成本。超聲技術(shù)處理廢水中的有機污染物的整體反應(yīng)過程與有機物高溫焚燒處理過程十分接近，但該技術(shù)會把污染物從水中進(jìn)行富集處理，也不會被有機物種類與品種所影響，是一種處理廢水有機污染物的高效方法。例如，聲化學(xué)技術(shù)在處理油氣田廢水時就是在頻率處于16~100MHz的聲波影響下，液體在極端狀態(tài)下形成自由基，在對廢水污染物進(jìn)行氧化破壞的同時超聲波在液體介質(zhì)中形成“空化現(xiàn)象”，“空化現(xiàn)象”即為超聲波的周期性波動，對液體介質(zhì)產(chǎn)生收縮舒張作用，使得空化氣泡出現(xiàn)、增大最后崩潰，“空化現(xiàn)象”的過程在10μs內(nèi)全部完成，氣泡在崩潰的瞬間周圍空間形成瞬間高溫與高壓，釋放巨大能量以消除廢水中的有害物質(zhì)[4]。聲化學(xué)技術(shù)降解消除廢水中的有害物質(zhì)十分有效，尤其對于高濃度難降解的，有機污染濃度高的廢水能夠起到理想的作用。聲化學(xué)技術(shù)不僅可以單獨使用還能夠與其他廢水處理工藝結(jié)合使用，具有良好的發(fā)展前景。然而聲化學(xué)技術(shù)處于廢水仍然處理初步研究階段，還需要進(jìn)一步考慮其實用性與協(xié)同性。2.2.3微波化學(xué)技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。微波化學(xué)技術(shù)是廢水處理中的創(chuàng)新技術(shù)之一，是一種可以廣泛應(yīng)用的廢水處理技術(shù)。微波化學(xué)廢水處理技術(shù)相對于傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)其創(chuàng)新之處在于“極性分子理論”，利用微波對水中的不同物質(zhì)進(jìn)行選擇性分子加溫，使得水中物質(zhì)的分子被選擇性的加溫，直至超過1400℃高溫，進(jìn)而有力推動廢水中物質(zhì)的催化、固體的凝聚作用，以達(dá)到處理廢水污染物質(zhì)的目的。微波對廢水中的重金屬分子具有強烈的吸附與凝聚作用，對水中的有機物質(zhì)具有一定的氧化破壞效果、還原效果以及滅菌效果[5]。微波化學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢在于水中的物質(zhì)分子在被微波處理后能夠把微波能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，同時不會將新的污染物帶入廢水中，進(jìn)一步節(jié)約了微波化學(xué)處理技術(shù)的綜合耗能。微波化學(xué)處理后的廢水可以全部實現(xiàn)回收使用，從而全面實現(xiàn)廢水處理的高效性、環(huán)保性與節(jié)能性。

3結(jié)束語

總的來說，在未來社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向必然是低碳環(huán)保節(jié)能。如何進(jìn)一步提升廢水處理的技術(shù)，實現(xiàn)綠色、高效、環(huán)保、節(jié)能是廢水處理中需要高度關(guān)注的問題。只有做到綠色低碳廢水處理才能夠使得廢水處理更好的服務(wù)生產(chǎn)生活。化學(xué)工藝憑借著其技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)被普及應(yīng)用在廢水處理中，電化學(xué)技術(shù)、聲化學(xué)技術(shù)、微波化學(xué)技術(shù)都能夠?qū)U水進(jìn)行高效處理，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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作者:王金輝 單位:南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局